碳水化合物来源和数量对小鼠中枢神经系统中caspase-1活性的性别依赖性影响

研究背景

随着全球老龄化的加剧，认知障碍和痴呆症的发病人数急剧增加，其中阿尔茨海默病是最常见的老年痴呆形式。研究表明，糖尿病等代谢失调现象与认知功能下降风险增加有关。慢性炎症、氧化应激与免疫细胞激活是其中的关键因素，这一系列反应均与饮食紧密相关。已有研究显示性激素能够调节新陈代谢和免疫过程。基于此，Rasa Valiauga及团队认为长期饮食因素的变化可能会通过调节炎症小体的活动来影响神经系统功能，且这一表型可能是性别依赖的。

研究来源

本研究由Rasa Valiauga、Sarah Talley、Mark Khemmani等人共同完成，成果发表在《Journal of Neuroinflammation》（2024年，卷号21：151）。

研究目的和方法

研究人员选取了5周龄的雄性和雌性转基因小鼠，这些小鼠表达的caspase-1生物发光报告基因用于监测体内活性。所有小鼠分别接受了颅窗手术，并在6到26周龄间被喂食对照饮食（65%复合碳水化合物，15%脂肪）和高血糖指数饮食（65%来自蔗糖的碳水化合物，15%脂肪），或生酮饮食（1%复合碳水化合物，79%脂肪）。研究中对小鼠进行了葡萄糖耐量测试，利用IVIS体内成像系统对大脑发出的生物发光进行定量，并通过细胞因子珠阵列检测血液中的细胞因子水平，同时采用16S核糖体RNA基因扩增子测序法研究小鼠粪便中的肠道微生物组，以及评估这些饮食变化整合相关的行为。

研究结果

生酮饮食在雄性和雌性小鼠中均导致体重增加和葡萄糖耐受性下降。在雄性小鼠中，高血糖指数饮食导致的caspase-1生物传感器活性增强，而在雌性小鼠中，是生酮饮食增加了传感器活性。这些变化与测试小鼠血清中炎症细胞因子水平增加和焦虑行为出现相关。肠道微生物组的组成在不同饮食之间存在显著差异；但是，研究者并未找到饮食、葡萄糖耐量或caspase-1信号之间的明显联系。

结论与意义

研究表明，饮食组成，特别是碳水化合物的来源和数量，对中枢神经系统的炎症小体激活和行为具有性别特异性影响。雄性小鼠表现出增加的焦虑行为。需要进一步的研究来确定这一表型是否与肠道微生物组的变化有关。

本研究亮点

小鼠的性别对饮食影响的研究具有创新性，以及独特的研究方法——采用caspase-1生物传感器监测小鼠大脑中的炎炎小体活性，并探讨了肠道菌群与行为相关联性。