肥胖与西式饮食背景下花青素与脑健康的关系

《Archives of Biochemistry and Biophysics》：Anthocyanins and brain health in the context of obesity and Western-style diets

　　

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  花青素（AC）的摄入有助于肥胖个体的大脑健康
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  AC可减轻肥胖/西式饮食引起的神经炎症
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  AC的益处包括改善脑源性神经营养因子（BDNF）/糖皮质激素稳态和血管功能
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  AC通过调节氧化还原稳态和抗炎作用发挥作用
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  AC在胃肠道的作用是其大脑益处的关键

引言

全球约有八分之一的人受肥胖影响，肥胖已成为一个重大的全球公共卫生问题[1]。肥胖与多种并发症相关，包括心血管疾病（CVD）、2型糖尿病（T2D）、高血压、精神障碍和认知功能障碍，给全球卫生系统带来了沉重负担[2], [3], [4], [5]。由于肥胖患病率高以及与生命威胁性疾病风险增加相关，确定肥胖的可改变风险因素并了解减轻其不良效应的方法至关重要。饮食是这些因素之一。随着时间的推移，饮食模式发生了变化以适应更繁忙的生活方式，导致预包装食品、高脂高碳水化合物的摄入增加，而营养密度高的全食物摄入减少。高脂饮食（HFD）的摄入尤其令人担忧，因为除了增加脂肪沉积外，它们还会影响葡萄糖和脂质稳态，增加代谢性内毒素血症（即源自肠道的血浆脂多糖浓度），改变氧化还原稳态，并激活促炎信号通路[6]。

慢性低水平炎症常与肥胖相关。临床前模型和人类的证据支持以下观点：HFD和肥胖会引起神经炎症并影响认知功能。在啮齿类动物中，已证实HFD/肥胖会促进神经炎症并影响行为[7], [8], [9]。在人类中，肥胖与下丘脑神经炎症、成人和儿童的认知功能障碍、认知衰退加速以及脑结构改变（如灰质萎缩增加）相关[4], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]。值得注意的是，研究表明肥胖与晚年阿尔茨海默病和帕金森病的进展、抑郁症和痴呆症相关[4], [18]。肥胖/HFD对脑功能的不良后果部分源于相关的内毒素血症、代谢失调、糖皮质激素（GC）和脑源性神经营养因子（BDNF）稳态改变、氧化还原调节异常、线粒体功能障碍、慢性低水平炎症、血脑屏障（BBB）损伤、促炎信号激活以及通过小胶质细胞激活释放炎症分子[13], [19], [20], [21]。

花青素是黄酮类家族中的一类化合物，在自然界中以糖苷化形式——花青素（AC）存在，丰富于红色、紫色和黑色的水果、蔬菜、谷物和豆类中。AC的摄入与不同人群认知功能改善相关[22]。重要的是，临床前研究表明，AC及含AC的食物和提取物可以减轻导致HFD/肥胖相关认知缺陷的事件，包括代谢失调、胃肠道（GI）和脂肪组织功能障碍、内毒素血症、氧化应激和全身性炎症[23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31]。

本综述将总结当前关于AC对HFD/肥胖相关神经炎症和认知功能障碍影响的最新知识，并讨论其潜在机制。鉴于餐后代谢失调与可影响脑功能的慢性代谢疾病（如CVD和T2D）相关，还将讨论AC减轻高脂餐摄入后餐后代谢失调的能力[32]。

本综述纳入了与AC在HFD、高脂餐和肥胖背景下的脑健康相关的文献，包括AC作用的关联机制，涵盖临床前、临床和体外研究，使用PubMed/MEDLINE作为数据库。纳入标准包括：i）描述了AC的来源、类型和用量的出版物；ii）临床前研究中AC剂量可通过饮食或补充外推至人体摄入量；iii）对于体外研究，条件应具有生理相关性，即细胞可能在生理情况下暴露的浓度和母体化合物/代谢物的使用。

章节摘要

AC的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）

花青素呈三环骨架化学结构。这些化合物的一个特征是C环上的正电荷，即花色阳离子，其在不同位置（通常在C3、C5、C6、C7，以及C3'、C4、C5）被羟基化，从而形成不同的花青素[33]（图1）。在自然界中，花青素主要以3-O-β-糖苷形式存在，因为C环上的3-OH被糖苷化。糖基、羟基的数量和位置以及芳香基团的存在和

AC与大脑健康

肥胖与神经炎症和认知功能障碍相关[4], [10]。这些肥胖的不良后果可能源于脑内小胶质细胞激活增加及随后产生的氧化物质和促炎分子，包括肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和环氧合酶-2（COX-2）[21]。所有这些改变都与BDNF表达降低、GC代谢改变、神经发生受损相关，

AC与胃肠道（GI）健康

AC已被证明对胃肠道稳态具有保护作用，这在肥胖和西式饮食的背景下尤为相关[73]。因此，AC可调节脂质和碳水化合物的肠道吸收，保护肠道屏障免受通透性破坏，维持胃肠道免疫功能，并调节肠道激素分泌和微生物组组成[73]（图2）。其中部分内容在其他章节中讨论。

HFD的摄入和肥胖通常与

现有知识的总结与讨论

肥胖与认知功能障碍和情绪障碍风险增加相关。这可能是由于肥胖相关的多个因素以及HFD摄入导致BBB渗漏和神经炎症。在此背景下，AC摄入对认知的益处可能通过以下途径实现：i）维持BDNF和GC稳态；ii）增加脑血管血流；iii）iv）改善代谢调节；iv）维持胃肠道健康；v）减轻氧化还原

CRediT作者贡献声明

Imani Muhammad：撰写——初稿，概念化。Patricia Oteiza：撰写——审阅与编辑，监督，经费获取，概念化。Eleonora Cremonini：撰写——审阅与编辑，概念化

关于生成式AI和AI辅助技术在稿件准备过程中的声明

在本工作准备过程中，作者使用了Gemini对本综述的部分章节进行语法检查。作者对输出内容进行了审阅和必要的编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明无利益冲突。

致谢

本工作得到NIFA-USDA（CA-D-NTR-2819-H）资助给PIO。图1和图形摘要由BioRender.com生成。

Imani Muhammad|Eleonora Cremonini|Patricia I. Oteiza