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）是游戏世界第1 大面运动神经退行性病症，危机着数万万老龄患者的躯体安全和工作质理。AD的患病基本原理从未是完全了解，然而 单一化看作和面运动神经炎症病变发生千丝万缕的联系起来。那么生酮食品当做的治疗阿尔茨海默病的方式，其潜质值得一看探险。 在我们中，钻研者一起探讨了生酮生活对阿尔茨海默模特小鼠的控制意义。合理利用5xFAD模特鼠并且种行为表现学、组织安排学技术，做者感觉生酮生活矫治不错同质性调低AD模特鼠的脑运动神经支原体感染，阻挡AD模特鼠脑运动神经元和突触的找不到进而调低AD模特鼠的社会认知功效挫伤。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
在填写生物的活动和状态质量未受该变后，探析者对生物的學習回忆技能做出了查验。 当钻研食草家禽学校記憶性能时自己通畅会设立“一长一短”俩种做法范式。具体情况来看，自己分为还要分为设立一两个长时記憶（考生記憶）题目和一两个短时间記憶（上班記憶）题目，利用俩种做法学科学实验的最终交差安全验证所以揭示差异组和食草家禽互相学校記憶性能的相差。 在本科研中，小说作品利用Barnes迷宫对食草生物的前景练习记录里实力完成各种测试（图 3B）。Barnes迷宫应该被看为是Morris水迷宫的地面版，相比较水迷宫实验室，Barnes迷宫对食草生物的体能学习方法耗损更小，食草生物的应激性关卡也更低。与此同时，科研者采用T迷宫最为上班记录里的范式（图 3F）。T迷宫，也许与此相似性的Y迷宫也都是考验食草生物上班记录里的使用范式。科研者在本文作者规划好几回个“推迟非连接”任務学习食草生物在几次反复的现场实验中分头别向迷宫的两臂运动。 Barnes迷宫的毕竟表达，过8天的来训练后，天然的型鼠和以生酮餐饮服务的AD绘图鼠的平均的躲避卧底期均降为50s连加连减，而通常餐饮的AD绘图鼠躲避卧底期还要保持在100s这些（图 3C）。在三维空间找寻性测评中，AD绘图鼠第二次加入藏身洞的准确精力明显长至天然的鼠，在方向象限找寻性的准确精力标准也明显短于天然的鼠（图 3D和3E）。或许，食用生酮餐饮预防则会让AD绘图鼠在Barnes迷宫的三个评论指標下类相对比较平凡餐饮组绘图鼠。 时，T迷宫测试的结杲与Barnes迷宫的结杲相缝合。常见的美食恰当处理的AD模板鼠在责任恰当率上强势性小于野生植物型差表鼠，而为酮美食组AD模板鼠在T迷宮中的责任恰当率则差距常见的美食组有强势性的提升自己（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
不仅要了解功能障碍外，皮层和海马区周围面神经元的丟了和突触的破损也是AD的举例现状。所以实验者接下去来在捡验了生酮餐饮起居行为矫正对周围面神经元和突触的保障便用效果。第一方面，作家各分为便用突触素（Synaptophysin）和PSD952种免疫系统免疫抗体对海马齿状回组识的切块参与免疫系统荧光染料。突触素是突触前小泡的标志图片牌血清，而PSD95是突触后紧密带血清，2种免疫系统免疫抗体各分为代表英语了突触的这两个形成那要素。报告单界面展现，不管在是突触素还PSD95，在AD模特鼠中量的对比野生穿山甲鼠均界面展现出显著性的走低，阐明近年来AD病历的重大进展所表面出的突触损坏（图 4A和C）。而在生酮餐饮起居行为矫正的AD模特鼠中2种标志图片牌血清的斑块总量对比常见餐饮起居的模特鼠均表面出需的上涨（图 4B和D），温馨提示生酮餐饮起居行为矫正可以那要素避免5xFAD鼠中突触的破损。 同一时间，操作成熟期中枢运动神经末梢元标识物NeuN免疫血细胞荧光固色，实验者还捡验了生酮餐食对AD模板鼠中中枢运动神经末梢元损坏的庇护功用。最终凸显，1就在今年1月份龄的5xFAD鼠中造成了中枢运动神经末梢元大批量缺位的的干涉现象，而行酮餐食则在务必数量上限制了NeuN阳型血细胞损坏的的干涉现象（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 |
