大家好，这里是只想咕咕的椰球。今天为大家带来一篇轻松有趣的论文，标题为生酮饮食在阿尔茨海默小鼠模型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年创立以来，这本刊物的影响因子一直不温不火地徘徊在3-4的区间。但是从18-19年开始本刊发展势头迅猛，影响因子一路上涨，截至今年已经突破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技术研究院。
引言
“生酮饮食”是近几年非常受关注的一种膳食减肥策略，指的是一种严格的低碳水，高脂肪饮食方式。所谓“生酮”指的就是产生酮体（以丙酮酸和β-羟基丁酸为主），用脂肪代谢产生的酮体而不是葡萄糖为身体供能。自上世纪20年代被引入，生酮饮食已经被证明是一种有效的应对儿童难治性癫痫的疗法。目前生酮饮食治疗癫痫的原理尚未明确，不过科学家普遍认为生酮饮食可以增加体内γ-氨基丁酸（GABA）水平从而降低神经元兴奋度，同时还具备调节肠道菌群的作用。除此之外其他研究也表明，生酮饮食可以起到抗炎、抗氧化等神经保护作用，这提示生酮饮食除了可以治疗癫痫，还有可能对其他神经退行性疾病产生保护和治疗作用。
阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是市场第1 大面周围神经退行性常见疾病，恐吓威胁着数万万老龄人们的身心身体生活水平的品质。AD的病发生理机制还没有充分知晓，是大部分人为和面周围神经疾病普遍存在千丝万缕的连接。因而生酮饮食营养做制疗阿尔茨海默病的辽法，其成长性非常值得探究。 在中心句中，理论研究员研究了生酮饮食搭配起居对阿尔茨海默模特小鼠的改善实用功能。利于5xFAD模特鼠或者各种各样个人行为学、聚集学方法，小说作家看见生酮饮食搭配起居应对是可以偏态消减AD模特鼠的周围精神疾病，杜绝AD模特鼠周围精神元和突触的缺失因此消减AD模特鼠的认识实用功能伤害。结果
为了在模式动物中模拟阿尔茨海默病的病理特征，多种AD动物模型已经被开发出来。目前最广泛被使用AD动物模型是转基因小鼠模型。如APP/PS1、3xTG等携带AD致病突变体的转基因小鼠模型都已经为人熟知了。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疾病进展最快的转基因鼠模型之一。在本文的研究中，模型动物和对照动物被分为3组，分别为AD+KD（模型鼠+生酮饮食）、AD+SD（模型鼠+标准饮食）和WT+SD（野生型鼠+标准饮食），是一个比较标准的实验组+阳性对照+阴性对照的分组设计。饮食干预从动物7月龄时开始，此时5xFAD鼠已经表现出了严重的AD表型（图 1A）。在连续四个月对模型鼠进行生酮饮食干预后，研究者使用不同的行为学范式对各组动物的学习记忆和运动能力进行了测试。
图1 本文实验流程图，包含饮食干预和行为测试
首先，作者使用旷场实验（open filed test，OFT）检验了各组小鼠的运动能力和焦虑水平。结果表明三组动物在旷场中的平均运动速度和总运动距离未表现出显著差别（图 2A和B），这提示动物的运动能力和运动意愿均未因品系和饮食干预而发生显著改变。同时三组动物在旷场中心活动的时间和进入旷场中心的次数也未表现出显著区别，这表明不同品系动物或不同饮食干预均未对动物的焦虑水平产生显著影响。
图2 旷场实验检测不同饮食干预的AD模型鼠和野生鼠的运动能力和焦虑水平
在验收小部分动物的自行车运动和心理情绪情况未受改变了后，学校者对小部分动物的学校记忆力作用开展了检验检测。 当专业学习了解小哺乳动物专业学习了解背诵作用时咱们一般说来会设施“一长一短”多种做法范式。特定在于，咱们分离要求分离设施一种长期的背诵（参看背诵）课程和项目和一种短期计划背诵（工做背诵）课程和项目，用多种做法学实验所的的结果对称认证最后指出有差异变比小哺乳动物相互间专业学习了解背诵作用的有什么区别。 在本开发中，编辑选择Barnes迷宫对爬行节肢哺乳部分猎物的余地学校记住实力做好检验检测（图 3B）。Barnes迷宫就可以被看为是Morris水迷宫的大陆架版，相较于水迷宫进行实验，Barnes迷宫对爬行节肢哺乳部分猎物的身体素质耗用更小，爬行节肢哺乳部分猎物的应激反应级别也更低。此外，开发者建议选用T迷宫当作事情记住的范式（图 3F）。T迷宫，一些和相像的Y迷宫也都是检验检测爬行节肢哺乳部分猎物事情记住的通用范式。开发者在文中开发好几个个“延缓非连接”级任务训练法爬行节肢哺乳部分猎物在两回联续的实验设计中分头别向迷宫的两臂活动。 Barnes迷宫的所以表面，路经8天的训练法后，野外植物型鼠和以生酮吃饭健康结构文化哺育的AD建模 鼠的平均水平逃避责任责任卧底期均降低50s之内，而正常情况下吃饭健康结构文化的AD建模 鼠逃避责任责任卧底期一如既往持续在100s之上（图 3C）。在区域空间生命的进化性检验中，AD建模 鼠第一回迈入藏身洞的事件偏态立于野外植物鼠，在要求象限生命的进化性的事件此例也偏态短于野外植物鼠（图 3D和3E）。所以，利用生酮吃饭健康结构文化介入则致使AD建模 鼠在Barnes迷宫的两位评分完成指标两类不同于常规吃饭健康结构文化组建模 鼠。 另外，T迷宫实验室的导致与Barnes迷宫的导致相缝合。通常饭食加工处理的AD三维模式鼠在钓鱼神器任务规范率上不错如果低于野生植物型相较比较鼠，俱来酮饭食组AD三维模式鼠在T迷宫里的钓鱼神器任务规范率则较之通常饭食组有着不错的的提升（图 3G）。
综上，在AD模型鼠发病之后采取生酮饮食干预使得模型鼠的认知障碍症状得到了显著的缓解，提示生酮饮食治疗AD导致认知损伤治疗方案的潜力。
图3 生酮饮食可以缓解5xFAD模型鼠的认知功能损伤
代替了解性障碍外，皮层和海马区神经末梢系统元的丢了和突触的神经末梢挫伤也是AD的典型性征状。对此探析者现在来在质量检验了生酮食用干涉对神经末梢系统元和突触的保养成果。先，小编分辨采用突触素（Synaptophysin）和PSD95俩种表面抗原对海马齿状回组织性的组织切片做出免疫性荧光染色剂。突触素是突触前小泡的标准图案血清，而PSD95是突触后紧密带血清，俩种表面抗原分辨象征了突触的两根组合成一部件。数据体现 ，不管是是突触素都是PSD95，在AD整治鼠中量的相信原生态鼠均体现 出特殊的减少，发现跟随AD病历的近况所的展示出的突触丢失（图 4A和C）。而在生酮食用干涉的AD整治鼠中俩种标准图案血清的斑块次数相信普通的食用的整治鼠均的展示出特定的上升（图 4B和D），信息提示生酮食用干涉可以一部件屏蔽5xFAD鼠中突触的神经末梢挫伤。 还，动用较为成熟面精神元图标物NeuN免役荧光染色剂，论述者还产品检验了生酮餐食对AD型号鼠中面精神元误删的养护能力。最终结果出现，17月龄的5xFAD鼠中的发生了面精神元许多受损的症状，俱来酮餐食则在必然阶段上仰制了NeuN呈阳性组织细胞误删的症状（图 4E-H）。
为了判定突触的缺失原发还是是由神经元死亡所导致的，研究者使用高尔基银染的办法对皮层和海马区幸存神经元树突的形态进行了观察（图 4I）。结果表明AD模型鼠中单位长度树突棘的密度显著低于野生鼠，而在生酮饮食处理的AD模型鼠中树突棘的密度则得到了有效的恢复（图 4J）。以上结果进一步证明生酮饮食可以在一定程度上阻止AD模型鼠中突触和神经元的损伤。
图4 生酮饮食阻止了AD模型鼠中神经元和突触的丢失
除了细胞丢失和认知障碍外，AD的典型病理特征还包括β-淀粉样蛋白（β amyloid，Aβ）的沉积、tau蛋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，作者对这几项指标进行了检测。免疫荧光结果表明，普通饮食组AD模型鼠中出现了大量Aβ斑块积累，而生酮饮食处理的AD模型鼠中Aβ斑块的面积则显著更小（图 5A和B）。小胶质细胞标志物Iba-1染色的结果表明AD模型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）；而生酮饮食处理的AD模型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结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模型引发的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型小鼠，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型小鼠的治疗作用。本文的研究内容并不复杂，但是研究和行文的思路清晰，所采用的研究方法全面包含了阿尔茨海默药效研究的各个方面。我们将本文中所采用的动物模型和研究方法整理在下表中，希望对有AD相关疗法评筛需求的朋友们有所帮助。
| 研究内容 | 本文采用了 | 还可以采用 |
| AD模型动物 | 5xFAD转基因模型鼠 | APP/PS1模型鼠、3xTG模型鼠 |
| 空间学习记忆 | Barnes迷宫 | Morris水迷宫 |
| 工作记忆/短期记忆 | T迷宫 | Y迷宫，新物体识别 |
| 神经元、突触丢失 | 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， 硫磺粉素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 | - | 膜片钳电生理检测LTP |
