【CNS Neuroscience & therapeutic】生酮饮食改善阿尔茨海默模子小鼠症状
各人好，，这里是只想咕咕的椰球。。。。。。今天为各人带来一篇轻松有趣的论文，，问题为生酮饮食在阿尔茨海默小鼠模子中缓解认知损伤并减轻炎症反应。。。。。。本文刊载于Wiley旗下的杂志CNS neuroscience & therapeutic。。。。。。自2008年建设以来，，这本刊物的影响因子一直不温不火地彷徨在3-4的区间。。。。。。可是从18-19年最先本刊生长势头迅猛，，影响因子一起上涨，，阻止今年已经突破7。。。。。。本文的第一作者许云龙博士和通讯作者朱英杰研究员均来自中科院深圳先进手艺研究院。。。。。。
小序
“生酮饮食”是近几年很是受关注的一种膳食减肥战略，，指的是一种严酷的低碳水，，高脂肪饮食方法。。。。。。所谓“生酮”指的就是爆发酮体（以丙酮酸和β-羟基丁酸为主），，用脂肪代谢爆发的酮体而不是葡萄糖为身体供能。。。。。。自上世纪20年月被引入，，生酮饮食已经被证实是一种有用的应对儿童难治性癫痫的疗法。。。。。。现在生酮饮食治疗癫痫的原理尚未明确，，不过科学家普遍以为生酮饮食可以增添体内γ-氨基丁酸（GABA）水平从而降低神经元兴奋度，，同时还具备调理肠道菌群的作用。。。。。。除此之外其他研究也批注，，生酮饮食可以起到抗炎、抗氧化等神经；；；； ；ぷ饔，，这提醒生酮饮食除了可以治疗癫痫，，尚有可能对其他神经退行性疾病爆发；；；； ；ず椭瘟谱饔。。。。。。
阿尔茨海默。。。。。。ˋlzheimer's disease，，AD）是天下第一大神经退行性疾病，，威胁着数万万老龄人群的身体康健和生涯质量。。。。。。AD的发病机理仍未完全清晰，，可是普遍以为和神经炎症保存千丝万缕的联系。。。。。。因今生酮饮食作为治疗阿尔茨海默病的疗法，，其潜力值得探索。。。。。。
在本文中，，研究者探讨了生酮饮食对阿尔茨海默模子小鼠的治疗作用。。。。。。使用5xFAD模子鼠以及多种行为学、组织学手段，，作者发明生酮饮食干预可以显著减轻AD模子鼠的神经炎症，，阻止AD模子鼠神经元和突触的丧失从而减轻AD模子鼠的认知功效损伤。。。。。。
效果
为了在模式动物中模拟阿尔茨海默病的病理特征，，多种AD动物模子已经被开发出来。。。。。。现在最普遍被使用AD动物模子是转基因小鼠模子。。。。。。如APP/PS1、3xTG等携带AD致病突变体的转基因小鼠模子都已经为人熟知了。。。。。。在本研究中作者使用的5xFAD鼠携带了5种人源的家族性AD相关突变基因，，属于AD疾病希望最快的转基因鼠模子之一。。。。。。在本文的研究中，，模子动物和比照动物被分为3组，，划分为AD+KD（模子鼠+生酮饮食）、AD+SD（模子鼠+标准饮食）和WT+SD（野生型鼠+标准饮食），，是一个较量标准的实验组+阳性比照+阴性比照的分组设计。。。。。。饮食干预从动物7月龄时最先，，此时5xFAD鼠已经体现出了严重的AD表型（图 1A）。。。。。。在一连四个月对模子鼠举行生酮饮食干预后，，研究者使用差别的行为学范式对各组动物的学习影象和运动能力举行了测试。。。。。。
图1 本文实验流程图，，包括饮食干预和行为测试
首先，，作者使用旷场实验（open filed test，，OFT）磨练了各组小鼠的运动能力和焦虑水平。。。。。。效果批注三组动物在旷场中的平均运动速率和总运动距离未体现出显著差别（图 2A和B），，这提醒动物的运动能力和运动意愿均未因品系和饮食干预而爆发显著改变。。。。。。同时三组动物在旷场中心运动的时间和进入旷场中心的次数也未体现出显著区别，，这批注差别品系动物或差别饮食干预均未对动物的焦虑水平爆发显著影响。。。。。。
图2 旷场实验检测差别饮食干预的AD模子鼠和野生鼠的运动能力和焦虑水平
在确认动物的运动和情绪水平未受改变后，，研究者对动物的学习影象能力举行了磨练。。。。。。
当研究动物学习影象能力时我们通；；；； ；嵘柚“一长一短”两种行为范式。。。。。。详细而言，，我们划分需要划分设置一个恒久影象（参考影象）科目和一个短期影象（事情影象）科目，，通过两种行为学实验的效果交织验证从而剖析差别组别动物之间学习影象能力的差别。。。。。。
在本研究中，，作者使用Barnes迷宫对动物的空间学习影象能力举行测试（图 3B）。。。。。。Barnes迷宫可以被看为是Morris水迷宫的陆地版，，相比水迷宫实验，，Barnes迷宫对动物的体能消耗更小，，动物的应激水平也更低。。。。。。另外，，研究者选用T迷宫作为事情影象的范式（图 3F）。。。。。。T迷宫，，或者与其相似的Y迷宫都是磨练动物事情影象的常用范式。。。。。。研究者在本文设计了一个“延迟非配对”使命训练动物在两次一连的试验中划分向迷宫的两臂移动。。。。。。
Barnes迷宫的效果批注，，经由8天的训练后，，野生型鼠和以生酮饮食喂养的AD模子鼠的平均逃避潜在期均降至50s以内，，而正常饮食的AD模子鼠逃避潜在期依然坚持在100s以上（图 3C）。。。。。。在空间探索测试中，，AD模子鼠首次进入藏身洞的时间显著长于野生鼠，，在目的象限探索的时间比例也显著短于野生鼠（图 3D和3E）。。。。。。然而，，使用生酮饮食干预则使得AD模子鼠在Barnes迷宫的两个评价指标中均优于通俗饮食组模子鼠。。。。。。
同时，，T迷宫实验的效果与Barnes迷宫的效果相吻合。。。。。。通俗饮食处置惩罚的AD模子鼠在使命准确率上显著低于野生型比照鼠，，而生酮饮食组AD模子鼠在T迷宫中的使命准确率则相比通俗饮食组保存显著的提升（图 3G）。。。。。。
综上，，在AD模子鼠发病之后接纳生酮饮食干预使得模子鼠的认知障碍症状获得了显著的缓解，，提醒生酮饮食治疗AD导致认知损伤治疗计划的潜力。。。。。。
图3 生酮饮食可以缓解5xFAD模子鼠的认知功效损伤
除了认知障碍外，，皮层和海马区神经元的丧失和突触的损伤也是AD的典范症状。。。。。。因此研究者接下来在磨练了生酮饮食干预对神经元和突触的；；；； ；ばЧ。。。。。。首先，，作者划分使用突触素（Synaptophysin）和PSD95两种抗体对海马齿状回组织的切片举行免疫荧光染色。。。。。。突触素是突触前小泡的标记卵白，，而PSD95是突触后致密带卵白，，两种抗体划分代表了突触的两个组成部分。。。。。。效果显示，，无论是突触素照旧PSD95，，在AD模子鼠中量的相比野生鼠均显示出显著的下降，，批注随着AD病程的希望所体现出的突触缺失（图 4A和C）。。。。。。而在生酮饮食干预的AD模子鼠中两种标记卵白的斑块数目相比通俗饮食的模子鼠均体现出一定的回升（图 4B和D），，提醒生酮饮食干预可以部分阻止5xFAD鼠中突触的损伤。。。。。。
同时，，使用成熟神经元标记物NeuN免疫荧光染色，，研究者还磨练了生酮饮食对AD模子鼠中神经元丧失的；；；； ；ぷ饔。。。。。。效果显示，，11月龄的5xFAD鼠中爆发了神经元大宗缺失的征象，，而生酮饮食则在一定水平上抑制了NeuN阳性细胞丧失的征象（图 4E-H）。。。。。。
为了判断突触的缺失原发照旧是由神经元殒命所导致的，，研究者使用高尔基银染的步伐对皮层和海马区幸存神经元树突的形态举行了视察（图 4I）。。。。。。效果批注AD模子鼠中单位长度树突棘的密度显著低于野生鼠，，而在生酮饮食处置惩罚的AD模子鼠中树突棘的密度则获得了有用的恢复（图 4J）。。。。。。以上效果进一步证实生酮饮食可以在一定水平上阻止AD模子鼠中突触和神经元的损伤。。。。。。
图4 生酮饮食阻止了AD模子鼠中神经元和突触的丧失
除了细胞丧失和认知障碍外，，AD的典范病理特征还包括β-淀粉样卵白（β amyloid，，Aβ）的沉积、tau卵白的缠结以及小胶质细胞的激活等。。。。。。因此在接下来的研究中，，作者对这几项指标举行了检测。。。。。。免疫荧光效果批注，，通俗饮食组AD模子鼠中泛起了大宗Aβ斑块积累，，而生酮饮食处置惩罚的AD模子鼠中Aβ斑块的面积则显著更。。。。。。ㄍ 5A和B）。。。。。。小胶质细胞标记物Iba-1染色的效果批注AD模子鼠中小胶质细胞的激活水平显著高于野生鼠，，形态也显著膨大（图5C和E）；；；； ；而生酮饮食处置惩罚的AD模子鼠中小胶质细胞的激活水平和形态则与野生鼠相当（图 5C和D）。。。。。。同时，，研究者还检查了脑组织中部分炎性因子的表达水平，，ELISA效果显示在皮层和海马两个脑区中，，生酮饮食干预均可以显著减轻AD模子引发的IL-1β和TNF-α表达量的上升（图 5G-5J）。。。。。。
图5 生酮饮食可以减轻5xFAD小鼠中 Aβ的沉积和小胶质细胞的活化
综上，，本文使用阿尔茨海默模子小鼠，，通过多种行为学和病理手段检测了生酮饮食法对阿尔茨海默模子小鼠的治疗作用。。。。。。本文的研究内容并不重大，，可是研究和行文的思绪清晰，，所接纳的研究要领周全包括了阿尔茨海默药效研究的各个方面。。。。。。我们将本文中所接纳的动物模子和研究要领整理在下表中，，希望对有AD相关疗法评筛需求的朋侪们有所资助。。。。。。
| 研究内容 | 本文接纳了 | 还可以接纳 |
| AD模子动物 | 5xFAD转基因模子鼠 | APP/PS1模子鼠、3xTG模子鼠 |
| 空间学习影象 | Barnes迷宫 | Morris水迷宫 |
| 事情影象/短期影象 | T迷宫 | Y迷宫，，新物体识别 |
| 神经元、突触丧失 | 突触素/PSD95染色; NeuN染色、高尔基染色 | vGLUT2染色、尼氏染色 |
| Aβ、tau斑块沉积 | Aβ1-42染色 |
tau染色，， 硫磺素T染色 |
| 小胶质细胞激活 | Iba-1染色 | Cd11染色 |
| 神经炎性反应 | ELISA检测炎性因子 | WB、qPCR检测炎症相关因子 |
| 突触可塑性 |
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