高纖維飲食對高脂子代大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力的影響

馮 慧，鄭瑞霞

（菏澤市婦幼保健院，山東 菏澤 274000）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，飲食結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生了改變，高脂飲食（high-fat diet，HF）所占比例逐步增加。多項研究顯示[1-3]，高脂飲食可增加肥胖癥、心臟病的患病率以及癌癥的死亡率等，極大影響了人們的身體健康。另有研究發(fā)現(xiàn)高脂高糖飲食可導(dǎo)致大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力和突觸可塑性降低，長期高脂飲食有發(fā)生抑郁情緒障礙的趨勢[4]。

大量證據(jù)表明孕婦的健康及心理狀況影響到胎兒神經(jīng)發(fā)育以后的軌跡，并有極大可能增加成年后發(fā)生疾病的風(fēng)險[5-6]。以往研究在臨床發(fā)現(xiàn)肥胖母親的新生兒出生體重降低，頭圍減少，神經(jīng)行為評分降低[7]。

在目前我國“二胎政策”廣泛開展時期，大齡產(chǎn)婦逐年增多，由于對年齡及身體狀態(tài)的擔(dān)憂，這種不良情緒不可避免會影響到其后代的生長發(fā)育。另外，在我國經(jīng)濟發(fā)展的同時，與世界各地飲食文化也交互影響，目前以攝入紅肉、糖和飽和脂肪為特色的西方飲食也將極大影響了我國孕婦的飲食方式。有多項研究表明高纖維飲食(HD)可明顯改善神經(jīng)發(fā)育的作用，并且具有改善認知障礙的作用[8-9]。本研究以HF 飲食子代大鼠為研究對象，探討HD 飲食能否改善高脂導(dǎo)致子代大鼠的認知障礙。

1 材料與方法

1.1 動物 所有大鼠均飼養(yǎng)在溫度24℃、濕度60%、12 h :12 h（8:00～20:00 時）光-暗循環(huán)的動物房中，自由飲水飲食。實驗所有措施均符合動物倫理學(xué)規(guī)范。將雌性大鼠230～250 g 和雄性大鼠280～350 g 按照3:1 比例于20:30 時進行合籠，次日上午8:30 時前對雌性大鼠陰道進行涂片檢查。若精子陽性定為妊娠第0 天，然后將受孕大鼠單籠飼養(yǎng)。

1.2 動物分組 將孕鼠按照性別不同隨機分為對照（CON）組、高脂（HF）組和高纖維（HD）組。HD 組和HF 組孕后0～14 d 均給以高脂飲食，HD組14 d 后更換為高纖維飲食。對照組給以普通飲食。

子鼠于生后21 d 斷奶并雌雄分籠喂養(yǎng)，且隨母鼠自動入組。僅將每窩子鼠8～13 只，且雌雄性子鼠均不少于3 只的納入本研究。子鼠生后2 個月，從每窩僅取1 只雌鼠或（和）雄鼠用于行為學(xué)實驗。CON、HD 和HF 組各選取10 只，其中雌雄各5 只。出生后連續(xù)分別測量21 d 身長（cm）和體重（g）。

1.3 Morris 水迷宮（MWM）實驗 MWM 實驗分為定位航行及空間探索兩部分。將一深度約30 cm水的圓形水池分為西南（SW）、東南（SE）、東北（NE）及西北（NW）四個象限。一個隱藏的平臺（直徑：12 cm）被放在水面以下1.5 cm 的SW 象限中心。為了防止大鼠看到平臺影響追蹤，在水中添加了食品級黑色素。

定位航行實驗用于訓(xùn)練并檢測子鼠的空間學(xué)習(xí)能力。大鼠連續(xù)5 d 進行定位航行訓(xùn)練，每天訓(xùn)練3 次，測量大鼠找到平臺的潛伏期。

空間探索實驗用于測量大鼠學(xué)會尋找隱藏平臺后，對其空間位置記憶的能力。第6 d 撤除平臺，在NW 象限將大鼠面向池壁放入水中。記錄大鼠120 s 內(nèi)在原平臺所在SW 象限停留時間及跨過原平臺相應(yīng)位置的次數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠身長的影響雌性子代大鼠身長變化趨勢與雄性子代大鼠基本一致，雌雄子代各組大鼠之間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F（2，12）=3.63，P=0.059，見圖1A），雌性子代身長也出現(xiàn)類似結(jié)果（F（2，12）=0.556，P=0.588，見圖1B）。

圖1B 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠身長增長率的影響

圖1A 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠身長的影響

2.2 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠體重的影響雄性HF 子代體重與對照組相比，明顯升高（F（2，12）=25.396，P0.01；HF vs CON，n=5），體重增長曲線明顯右移（圖2 A）。而HD 組體重與HF 組相比，體重明顯降低，體重增長曲線明顯左移。雌性子代大鼠體重變化趨勢與雄性子代大鼠基本一致（F（2，12）=120.417，P0.01；HF vs CON，P0.01；HD vs HF，n=5；見圖2B）。

圖2B 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠體重增長率的影響（＊P0.01 vs CON；#P0.01 vs HF）

圖2A 高纖維飲食對高脂飲食子代大鼠體重的影響

圖3 高纖維飲食對高脂子代大鼠學(xué)習(xí)能力的影響

2.3 高纖維飲食對高脂子代大鼠空間學(xué)習(xí)的影響各組子代大鼠進行連續(xù)5 d 的尋找隱藏平臺的學(xué)習(xí)訓(xùn)練。HF 組MWM 連續(xù)5 d 的潛伏期較CON 延長，而HD 組潛伏期時間與HF 組相比明顯減少（F（2，12）=58.178，HF vs CON，P0.001；F（2，12）=101.253，HF vs HD，P=0.001，n=5，見圖 3）。結(jié)果 表明高纖維飲食可改善高脂所致子代大鼠的學(xué)習(xí)能力障礙。

2.4 高纖維飲食對高脂子代大鼠空間記憶的影響HF 組子代大鼠所在SW 象限停留時間百分比與CON 組相比明顯減少；而HD 可顯著提高子代大鼠SW 象限停留時間（F（2，12）=7.876，HD vs CON，P0.001；F（2，12）=20.832，HF vs HD，P=0.001，n=5；見圖4A）。同樣，在穿過SW 象限次數(shù)結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。數(shù)據(jù)說明HD 同樣可以逆轉(zhuǎn)HF 所致的空間記憶障礙。HD 組成年子鼠在平臺所在的SW 象限停留時間百分比和穿過SW 象限次數(shù)（F（2，12）=4.765，P=0.006；HD vs CON，P=0.008；F（2，12）=61.089，HF vs HD，P=0.039，n=5；見圖4B）均顯著高于CON組和HF 組。這些數(shù)據(jù)表明，HD 可逆轉(zhuǎn)HF 引起的空間記憶提取障礙。

圖4B SW 象限穿越次數(shù)（＊P0.05，＊＊P0.01，HDFvs CON；#P 0.05，HF vs HD）

圖4A 高纖維對高脂子代大鼠記憶能力的影響SW 象限航行時間

3 討論

據(jù)統(tǒng)計，在美國，大約27%的育齡婦女超重[25 kg/m2≤體重指數(shù)（BMI）＜30 kg/m2] ，37%為肥胖（BMI ≥30 kg/m2）[10-11]，而且近十年美國孕前肥胖率上升了70%。歐洲的發(fā)展趨勢與美國相似。最新數(shù)據(jù)顯示英國母親肥胖率超過25%，另外五個歐洲國家肥胖率也超過全球20%的國家[12]。而且發(fā)展中國家的母親超重和肥胖也在增加，尤其是生活在城市環(huán)境中的孕婦[13]。大量流行病學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)，母親肥胖與后代的不良神經(jīng)發(fā)育密切相關(guān)，并且母親肥胖的等級決定了后代發(fā)育不良、認知遲緩、多動癥等的程度[14]。有研究發(fā)現(xiàn)孕期婦女所受到內(nèi)外環(huán)境變化及精神心理因素等刺激，通過影響宮內(nèi)壞境的改變而影響胎兒的發(fā)育，如會導(dǎo)致胎兒顱骨畸形，心肌結(jié)構(gòu)受損等，對胎兒的生理系統(tǒng)產(chǎn)生長遠影響[15-16]，并且母親肥胖與后代神經(jīng)發(fā)育障礙有一定關(guān)系[17]。Vishal Kothari等研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食可導(dǎo)致小鼠產(chǎn)生胰島素抵抗出現(xiàn)肥胖與認知障礙[18]。因此，尋找有效緩解肥胖婦女后代不良發(fā)育安全、有效的方法成為研究熱點。

本次研究結(jié)果也進一步證實了高脂飲食可明顯增加子代大鼠的體重，無論是雄性還是雌性表現(xiàn)出同樣的結(jié)果，而且從體重增長率無明顯不同，可以看出，此種影響是比較穩(wěn)定的。然而在高纖維的作用下，高脂所致促進體重增加的作用明顯受到抑制，削弱高脂飲食的促進體重增長的效應(yīng)，體重增長率基本恢復(fù)正常水平，雌雄之間結(jié)果基本相同，結(jié)果表明高纖維飲食可有效干預(yù)高脂所致子代的肥胖。在對子代身長影響中發(fā)現(xiàn)，高脂飲食與對照組相比，結(jié)果無明顯差異。說明高脂飲食只是影響到體重的增加，而對身長無明顯差異。說明無論高脂飲食和高纖維飲食，只是對子代大鼠的體重有影響，而對體長的增長無明顯作用。

高脂飲食是否會影響子代大鼠的學(xué)習(xí)記憶，我們采用公認的Morris 水迷宮實驗作為研究學(xué)習(xí)記憶能力的方法，通過檢測尋找逃生平臺的潛伏期判斷以及穿越平臺和象限次數(shù)探究其空間學(xué)習(xí)記憶能力。在水迷宮試驗中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高脂導(dǎo)致雌雄子代大鼠潛伏期時間均明顯增加，表現(xiàn)出學(xué)習(xí)記憶能力的下降，證實高脂飲食可顯著加劇雌雄子代大鼠的記憶能力障礙。而在高纖維飲食作用下，可明顯縮短高脂所致的潛伏期增加，穿越平臺和象限次數(shù)和高脂組相比，也明顯增多。結(jié)果 初步驗證高纖維飲食可有效改善高脂所致的認知障礙。

綜上所述，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)高脂可導(dǎo)致子代大鼠出現(xiàn)體重增加，認知功能出現(xiàn)障礙，而高纖維可明顯改善高脂所致的負性影響。其中具體作用機制，有待下一步繼續(xù)研究探討。