《Neurogastroenterology & Motility》：High Fat Diet Alters Gastrointestinal Function and Results in Reduced Enteric Neuron Density
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引言：肥胖患者常伴有心血管、代谢和胃肠道（GI）疾病，包括便秘；有观点认为便秘源于高脂饮食（HFD）诱导的肠神经元丢失。然而，这些研究使用的是纯化HFD，其纤维含量较非纯化饮食减少；已知纤维可改变肠道生理和微生物组组成。因此，研究人员评估了纯化HFD诱导的肥胖
引言：肥胖患者常伴有心血管、代谢和胃肠道（GI）疾病，包括便秘；有观点认为便秘源于高脂饮食（HFD）诱导的肠神经元丢失。然而，这些研究使用的是纯化HFD，其纤维含量较非纯化饮食减少；已知纤维可改变肠道生理和微生物组组成。因此，研究人员评估了纯化HFD诱导的肥胖对肠神经元密度和GI传输的影响，并与适当对照饮食，即纯化对照饮食进行比较。方法：野生型（WT）小鼠分别饲喂标准普通饲料、纯化低脂饮食（LFD）或HFD。在饮食干预12、18和24周后，通过玻璃珠排出法测定结肠传输。采集结肠肌层（muscularis externa）进行肠神经元免疫荧光染色。结果：从HFD饲喂18周开始，与LFD相比，观察到肠神经元数量下降。此外，在暴露18周后，与LFD饲喂小鼠相比，HFD饲喂小鼠出现结肠传输延迟。结论：该研究表明，长期暴露于HFD可导致肠神经元密度降低和结肠传输延迟，并强调在评估HFD对肠道生理影响时需要使用适当的对照饮食。
研究背景与问题：肥胖患病率在过去数十年显著上升，并与心血管疾病、2型糖尿病、脂肪肝及部分癌症等代谢紊乱相关，同时常伴随胃肠道（GI）症状，其中便秘在肥胖个体中常被报道。已有证据提示HFD和肥胖与胃肠动力改变有关，但尚不清楚这些GI问题是否源于肥胖本身、多种药物使用、饮食或生活方式因素，还是可归因于肠神经系统（ENS）神经元丢失。既往饮食诱导肥胖动物模型显示结肠肌间神经丛肠神经元丢失，涉及游离脂肪酸诱导肠神经元凋亡、线粒体功能障碍和内质网应激；腔内脂多糖（LPS）和棕榈酸可经Toll样受体4（TLR4）信号协同减少肌间神经元；肥胖个体中还检测到神经元焦亡增加，主要影响负责调节蠕动下行抑制反射的氮能神经元。关键问题是，用于诱导肥胖的高脂饮食通常由精制纯化成分制成，许多研究却将纯化HFD与非纯化普通饲料（NCD）比较；纯化HFD纤维含量显著低于NCD，而纤维可显著改变肠道生理和微生物组组成，因此需要与成分匹配的纯化对照饮食以避免混杂。
研究设计与主要结论：研究人员以野生型（WT）小鼠为对象，比较标准NCD、纯化低脂饮食（LFD）和纯化HFD对肠神经元密度及GI传输的影响，干预时间达24周。结果显示，12周HFD未诱导肠神经元密度或结肠传输的显著改变；从18周开始，HFD组较LFD组肠神经元数量下降，并出现结肠传输延迟；延长至24周时神经元密度仍降低。研究结论指出，长期暴露于HFD会导致肠神经元密度降低和结肠传输延迟，并强调在评估HFD对肠道生理影响时必须使用适当对照饮食。该研究的重要意义在于，提示既往将纯化HFD与NCD比较所观察到的部分GI表型可能源于膳食纤维差异，而非单纯脂肪含量差异，并强调饮食诱导肥胖研究应标准化实验饮食、采用匹配的纯化对照饮食。
关键技术方法概述：研究人员选用3周龄雄性C57Bl/6j小鼠（购自Janvier，Mayenne，France），5周龄起给予标准NCD、纯化LFD（D12450J）或纯化HFD（D12492，60%千卡来自脂肪）12–24周。关键技术包括：以胭脂红灌胃测定全胃肠传输时间（WGTT）；收集2 h粪便称重评估粪便排出量（FO）；以3 mm玻璃珠置于肛门近端2 cm处测定远端结肠传输；采集结肠肌层行HuC/D免疫荧光染色并量化肌间丛肠神经元密度。实验经KU Leuven医学院动物伦理委员会批准。
研究结果：3.1 饮食组成和食物摄入差异影响全胃肠传输时间。研究人员在基线及饲喂NCD或纯化LFD 2周后评估WGTT和FO。接受NCD的小鼠2周后WGTT和FO保持相似；接受纤维贫乏纯化LFD的小鼠出现WGTT显著延迟和FO降低，提示便秘，说明纯化饮食中纤维减少可快速改变GI功能。进一步发现，LFD组食物摄入低于NCD组；在WGTT测定期间限制食物至0.2 g较自由进食显著延迟WGTT，提示食物摄入和饮食类型均显著影响WGTT。
3.2 12周HFD未诱导肠神经元密度或结肠传输改变。研究人员将动物分为NCD、纯化LFD和纯化HFD组。12周后，LFD和HFD组FO较NCD组显著降低；玻璃珠排出时间在LFD和HFD组均较高，但仅HFD较NCD达统计学显著，LFD与HFD之间无FO或排出时间差异。远端结肠肌间丛HuC/D阳性神经元密度在NCD、LFD和HFD组间无差异，尽管结肠传输存在差异，提示观察到的传输改变不能仅由肠神经元密度变化解释。
3.3 长期HFD给药诱导肠神经元丰度降低和蠕动改变的首发迹象。研究人员将小鼠暴露于LFD或HFD 18和24周。18周后，HFD组远端结肠神经元密度较LFD组显著降低，24周时仍降低；讨论指出24周较18周无统计学显著进一步降低，但18周和24周HFD组神经元密度分别降低17%和22%。18和24周时，LFD与HFD组FO无变化。18周HFD组较LFD和NCD组出现结肠传输延迟；24周时LFD与HFD组间无显著差异。个体水平上，18周10只HFD小鼠中5只排出时间超过LFD组95百分位阈值；24周10只HFD小鼠中3只排出时间超过400 s，其中2只也在18周表现延迟，提示HFD暴露在部分小鼠中导致结肠运动较慢。
讨论总结与结论翻译：研究人员指出，低纤维纯化饮食对GI传输有强烈影响，强调使用匹配纯化对照饮食的重要性。只有长期HFD暴露与肌间神经元密度降低及短暂结肠传输改变相关，提示需进一步研究肥胖中神经元密度和结肠运动改变机制。对照饮食选择在饮食诱导肥胖研究中极为重要；纯化HFD与未纯化NCD组成不同，可能产生不同表型并混淆解释。纯化饮食与未纯化饲料存在多种组成差异，其中纤维含量在数量和质量上可能最为关键。普通饲料含高达20%不溶性纤维和5%可溶性纤维，而纯化饮食总纤维含量限于5%，且仅来自不溶性来源。不溶性纤维不可发酵，肠道细菌无法将其代谢为短链脂肪酸（SCFA），而SCFA对维持肠道稳态至关重要。纯化低脂或高脂饮食中纤维减少或缺失可导致SCFA降低、细菌多样性下降、肠道通透性增加以及小肠和结肠尺寸减小，且与膳食脂肪量无关。因此，HFD小鼠中部分改变不仅可能由高脂含量驱动，也可能由纤维缺乏驱动。该研究显示，仅2周纯化饮食即可使WGTT和FO显著不同于NCD；食物摄入也强烈影响WGTT。与NCD相比，12周HFD小鼠FO降低、玻璃珠排出时间增加；但与纯化LFD相比，FO和结肠传输无差异，提示使用匹配纯化对照饮食时，HFD暴露不改变结肠运动。既往研究也显示，纯化HFD与纯化LFD比较时12周后结肠传输时间无差异；以未纯化高纤维NCD为对照时，HFD动物出现结肠传输延迟和FO降低；补充可溶性纤维低聚果糖可挽救HFD诱导的传输延迟。Reichardt等报道，HFD与Western diet结果不同：HFD较纯化低脂对照在12周后加速结肠传输，归因于乙酰胆碱和5-羟色胺信号上调；Western diet则导致结肠传输延迟并伴肌间神经元减少。研究人员强调，需要更深入理解不同饮食如何影响饮食诱导肥胖动物模型表型，并在得出结论前标准化实验饮食。肥胖是长期慢性健康问题，其并发症逐渐发展；饮食诱导非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）模型常需超过16周，甚至超过30周才充分表现并发症。该研究中12周无变化，而高脂喂养延长至18和24周时肌间神经元数量显著下降；24周较18周无统计学显著进一步下降，但密度分别降低17%和22%。这与既往报道肌间神经元减少的研究一致。未来研究应阐明HFD诱导的低度炎症如何改变肠神经元及其邻近细胞的表型、细胞状态和功能，从而导致GI传输改变如便秘。其他研究将年龄相关神经退化和传输改变与肌层巨噬细胞表型转变联系起来，表现为促炎标志物表达增加和转录因子FoxO3下调；HFD小鼠在DSS诱导结肠炎后还出现死细胞清除减少和巨噬细胞介导的肠道损伤修复受损，提示膳食脂质暴露增加可能干扰肠道巨噬细胞的组织支持功能。因此，需进一步研究肠道巨噬细胞及其他细胞群体的转录组变化，以阐明HFD诱导肠神经元丢失的机制。研究结论翻译：在本研究中，研究人员的结果强调了在饮食诱导肥胖研究中考虑饮食组成并采用匹配对照饮食的关键重要性，同时强调迫切需要标准化动物模型以便跨研究比较。此外，这些发现提示，需要长期暴露于HFD才能发生肥胖相关的肠网络和肠道传输改变。未来研究应关注评估更长时间HFD暴露对胃肠道功能的影响，并阐明慢性肥胖中NCD、LFD和HFD饲喂动物肠神经元密度降低和结肠运动障碍的机制，以充分区分膳食脂肪与饮食组成的影响。
