α-硫辛酸改善高脂饮食肥胖小鼠术后认知功能的机制探讨

作者单位：210006江苏省南京市，南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)麻醉科

肥胖在全球有流行趋势，据估计，全球超过11亿成人体质量超重，其中3.12亿人属于肥胖[1]。肥胖不仅易引发心脑血管病变、2型糖尿病、肿瘤，近年来还发现肥胖病人发生术后认知功能障碍(POCD)的风险增加。α-硫辛酸(α-LA)具有降低血脂、抗炎及抗氧化作用[2]，神经保护作用也逐渐被报道[3]，本研究拟观察α-LA对高脂饮食诱导的肥胖小鼠术后认知功能的影响，并探讨可能的分子机制。

1 对象与方法

1.1 动物模型及分组 120只雄性C57BL/6小鼠(14周)购于北京维通利华实验动物有限公司[批号SCXK(京)-2011-0011]。饲养于SPF级动物房，室温(24±1) ℃,自由进食饮水。小鼠被随机分为6组：对照组(C组)、高脂饮食组(H组)、手术对照组(CO组)、高脂饮食手术组(HO组)、CO+α-LA干预组和HO+α-LA干预组，每组20只。H组、HO组和HO+α-LA组小鼠每日用高脂饲料(D12492, 60 kcal% Fat, Research diets, Inc, USA)，其他组普通饲料喂养，持续12周。CO+α-LA组和HO+α-LA组用α-LA(惠氏制药有限公司, 苏州)100 mg/(kg·d)灌胃，持续12周，其他组等体积生理盐水灌胃。手术模型建立前抽取尾静脉血离心分离血清，生化全自动分析仪检测总胆固醇(total cholesterol，TC)、甘油三酯(triglycerides，TG)、瘦素。手术模型采用50 mg/kg苯巴比妥钠腹腔内注射麻醉，肝左叶及中叶切除[4]。C组和H组只接受同样的麻醉处理。

1.2 水迷宫行为学测试 术后第1～4天空间航行实验记录潜伏期和游泳速度，第5天空间探索实验记录穿台次数及平台象限滞留时间。

1.3 海马蛋白检测 术后第5天行为学测试结束后即刻取海马，采用western blot方法检测周期依赖性蛋白激酶5(Cdk5)、磷酸化tau蛋白(P-tau)、β-淀粉样蛋白(Aβ)1-42、脑源性神经营养因子(BDNF)蛋白表达水平。

2 结果

2.1 一般资料 喂养14～84 d，H组、HO组体质量明显高C组、CO组、CO+α-LA组和HO+α-LA组(P<0.01)，HO+α-LA组体质量与C组、CO组和CO+α-LA组比较差异均无统计学意义 (见图1)。H组、HO组血清TC、TG、瘦素明显高于C组、CO组、CO+α-LA组和HO+α-LA组(P<0.01)。见表1。

项目C组CO组CO+α-LA组H组HO组HO+α-LA 组 TC(mmol/L)2.11±0.162.10±0.132.20±0.18△△3.46±0.25**3.39±0.21##2.23±0.17△△ TG(mmol/L)0.27±0.140.30±0.150.31±0.12△△0.68±0.17**0.69±0.13##0.33±0.16△△ 瘦素(μg/L)3.24±0.163.11±0.183.05±0.21△△6.85±0.27**5.97±0.16##3.38±0.17△△

注：与C组比较，**P<0.01；与CO组比较，##P<0.01；与HO组比较，△△P<0.01

2.2 水迷宫结果 术后第1天定位航行实验中，CO组和CO+α-LA组潜伏期明显长于C组(P<0.01) ，HO组和HO+α-LA组潜伏期明显长于H组(P<0.01)，HO组和HO+α-LA组游泳速度明显慢于其他4组(P<0.01)。术后第2～4 天，CO+α-LA组潜伏期明显短于CO组(P<0.01)，HO+α-LA组潜伏期明显短于HO组(P<0.01)，HO组游泳速度明显慢于其他5组(P<0.01)。术后第5天空间探索实验中，CO+α-LA组穿台次数及平台象限滞留时间明显多于CO组(P<0.01)，HO+α-LA组穿台次数及平台象限滞留时间明显多于HO组(P<0.01)。见图2。

注：与C组比较，**P<0.01；与CO组比较，&&P<0.01；与H组比较，##P<0.01；与HO组比较，△△P<0.01图2 水迷宫结果比较

2.3 海马蛋白检测结果 术后第5天CO+α-LA组海马P-tau、Aβ1-42、Cdk5蛋白表达水平明显低于CO组，BDNF水平明显高于CO组(P<0.01)；HO+α-LA组P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达水平明显低于HO组(P<0.01)，BDNF水平明显高于HO组(P<0.01)。HO组P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达水平明显高于H组(P<0.01)，BDNF水平明显低于H组(P<0.01)。CO组P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达水平明显高于C组(P<0.01)，BDNF水平明显低于C组(P<0.01)。见图3。

3 讨论

POCD是麻醉手术后常见的中枢神经系统并发症，表现为精神异常、人格改变和学习记忆能力减退[5]。研究表明，POCD与海马Aβ沉积、tau蛋白异常磷酸化密切相关[6]。

肥胖是POCD的危险因素之一，肥胖导致的POCD发病机制还不明确，可能的介导机制包括下丘脑-垂体-肾上腺轴失调、炎症、氧化应激、凋亡、胰岛素抵抗、瘦素抵抗[7]。本研究首先采用高脂饮食12周造肥胖小鼠模型，再通过70%肝切除手术造POCD模型，术后第1～5天水迷宫结果发现高脂饮食小鼠学习记忆功能相比正常饮食小鼠明显下降。

近年来，α-LA 对神经细胞的保护作用取得很多研究者的认同，已报道的神经保护机制包括抑制T型钙离子通道、抑制凋亡信号调节激酶1/死亡结构域相关蛋白(ASK1/DAXX)信号、激活PI3K/AKT或PI3K/ ERK途径等[8-9]。有研究发现α-LA促进瘦素分泌[10]，降低小鼠体质量、体脂含量、外周血TC、TG水平[11]。本研究结果显示，12周α-LA灌胃处理后，高脂饮食小鼠体质量和血清TC、TG、瘦素水平明显下降，海马P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达水平明显下降，术后认知功能明显改善。12周α-LA灌胃处理同样降低正常饮食小鼠海马P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达水平，改善术后认知功能，但对小鼠体质量和血清TC、TG、瘦素水平没有影响。

Cdk5广泛存在于中枢神经系统中，起到维持神经元分化、迁移、突触信息传递的重要功能。Cdk5处于高度激活状态时可导致 tau蛋白异常磷酸化，细胞骨架破坏，介导Aβ的产生[12]。本研究结果显示，12周α-LA灌胃处理降低高脂饮食小鼠和正常饮食小鼠海马Cdk5 表达水平。

注：与CO组比较，&&P<0.01；与HO组比较，△△P<0.01图3 海马蛋白western blot结果比较

综上所述，α-硫辛酸对高脂饮食诱导的肥胖小鼠术后认知功能有保护作用，其机制可能与降低海马P-tau、Aβ1-42、Cdk5表达，上调海马BDNF表达水平有关，是否与降低血清TC、TG、瘦素水平有关还需进一步证实。