长期高脂饮食对视皮质和海马神经元突触可塑性影响的实验研究

摘要：

目的:探讨长期高脂饮食对幼年小鼠视皮质和海马神经元突触可塑性的影响及其机制。方法:实验研究。24只4周龄雄性C57BL/6J小鼠按随机数字表法分为两组，每组12只。正常饮食（ND）组采用正常饮食喂养，高脂饮食（HFD）组采用高脂饮食喂养。喂养12周，记录小鼠体重和体脂比，进行葡萄糖耐量试验和血脂水平测定。采用随机数字表法每组选择6只小鼠，对丘脑视皮质外侧膝状体（LGN）-初级视皮质双眼区（V1B区）和海马CA3-CA1的长时程增强作用进行在体记录，测量场兴奋性突触后电位（fEPSP）并计算标准化的fEPSP斜率，以评估小鼠皮质突触可塑性变化，之后取脑组织进行高尔基染色，观察初级视皮质双眼区Ⅱ-Ⅲ层和海马CA1区锥体神经元胞体、轴突、树突发育情况，比较树突棘形态与数量的变化。处死每组其余6只小鼠，取脑组织，采用透射电镜观察视皮质V1B区和海马CA1区神经元超微结构变化。采用独立样本
t检验进行统计学分析。
结果:喂养12周后，HFD组小鼠体重为（29.17±1.63）g，HFD组体重为（37.99±6.87）g，差异有统计学意义（
t=4.33，
P<0.001）。ND组体脂比为0.85%±0.09%，HFD组体脂比为1.09%±0.22%，差异有统计学意义（
t=2.50，
P=0.032）。HFD组小鼠在注射葡萄糖后30 min血糖水平升高显著，为（17.80±3.94）mmol/L，高于ND组的（23.10±1.48）mmol/L（
t=3.07，
P=0.013）。HFD组血糖水平下降缓慢，在注射葡萄糖后60 min，ND组与HFD组血糖水平差异最大，分别为（13.58±2.39）mmol/L和（23.70±3.56）mmol/L，差异有统计学意义（
t=5.40，
P<0.001）。之后两组血糖水平均开始下降，在注射葡萄糖后120 min，ND组血糖水平降至（8.50±1.05）mmol/L，而HFD组仍处于较高水平，为（16.03±4.17）mmol/L，差异有统计学意义（
t=3.91，
P=0.004）。ND组与HFD组小鼠血清总胆固醇水平分别为（4.08±0.35）和（10.80±0.90）mmol/L，HFD组高于ND组（
t=15.23，
P<0.001）；甘油三酯水平差异无统计学意义（
P>0.05）。ND组高密度脂蛋白胆固醇水平为（2.12±0.57）mmol/L，HFD组为（1.28±0.15）mmol/L，HFD组低于ND组（
t=3.15，
P=0.014）。HFD组非高密度脂蛋白胆固醇水平为（11.06±1.46）mmol/L，ND组为（2.28±0.43）mmol/L，HFD组高于ND组（
t=12.88，
P<0.001）。海马CA3-CA1区通路，ND组fEPSP斜率增加为基线的239.1%±88.8%，而HFD组为基线的147.6%±31.6%，HFD组低于ND组（
t=7.20，
P<0.001）。LGN-V1通路，ND组fEPSP斜率增加为基线的204.8%±67.0%，HFD组为121.1%±15.7%，低于ND组（
t=9.11，
P<0.001）。对于视皮质，ND组V1B区Ⅱ-Ⅲ层的锥体神经元每10 μm树突上的树突棘数量为（1.31±1.14）个，而HFD组为（0.77±0.43）个，树突棘密度下降，差异有统计学意义（
t=3.45，
P<0.001）。ND组成熟型树突棘占比69.98%，非成熟型树突棘占比30.02%；HFD组成熟型树突棘占比45.76%，非成熟型树突棘占比54.24%。对于小鼠海马CA1区锥体神经元的变化，锥体细胞胞体及轴突未见损伤，HFD组神经元树突结构简单，分支减少。每10 μm树突上的树突棘数量HFD组为（10.25±3.84）个，ND组为（25.22±8.21）个，差异有统计学意义（
t=12.42，
P<0.001）。ND组成熟型树突棘占比70.88%，非成熟型占比29.12%，HFD组成熟型树突棘占比47.37%，非成熟型占比52.63%。HFD组小鼠视皮质V1B区和海马CA1区神经元超微结构明显受损，细胞结构紊乱，线粒体肿胀、空泡化，线粒体嵴减少甚至消失，同时突触数量减少且结构受损。
结论:长期高脂饮食幼年小鼠的视皮质和海马区突触的发育和功能成熟异常。树突作为突触结构的基础，发育异常可引起相关区域神经元突触可塑性改变。

关键词：膳食，高脂、初级视皮质、海马、突触、神经元可塑性、小鼠

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在线出版日期：2024-01-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：730-739