Alisol A能够减轻高脂饮食小鼠的下丘脑炎症及代谢功能障碍

《Behavioural Brain Research》：Alisol A attenuates hypothalamic inflammation and metabolic dysfunction in high-fat diet mice

　　李桂华|胡新辉|丁琳琳|郑晓青|魏薇|薛学华|卢涛涛
中国安徽省合肥市龙池路350号，安徽中医药大学康复医学院，邮编230012

**摘要**
**背景/目的**高脂饮食引起的肥胖症日益受到关注，有证据表明其中涉及中枢神经系统，其特点为下丘脑炎症和代谢紊乱。东方泽泻中的三萜类化合物Alisol A具有抗炎和调节代谢的作用，但其对高脂饮食所致下丘脑功能障碍的影响尚未得到系统研究。因此，本研究旨在探讨在高脂饮食环境下给予Alisol A治疗是否能减轻下丘脑功能障碍。

**方法**雄性小鼠分别喂食含或不含Alisol A的高脂饮食。我们通过磁共振波谱分析全身代谢、下丘脑胶质细胞增生情况以及下丘脑和血清中的细胞因子水平；利用磁共振功能成像检测功能连接性；通过透射电子显微镜观察神经元和突触的超微结构；评估行为表现；并通过对下丘脑进行批量RNA测序及靶向定量实时聚合酶链反应验证。

**结果**Alisol A可抑制高脂饮食引起的体重增加，改善葡萄糖耐量、胰岛素敏感性和血脂状况。同时，它能部分纠正高脂饮食相关的下丘脑神经代谢异常，降低小胶质细胞和星形胶质细胞的活化程度，以及下丘脑和血清中的促炎细胞因子水平。此外，Alisol A还能减轻神经元和突触的超微结构损伤，部分恢复高脂饮食导致的下丘脑功能连接失衡，并提升高脂饮食小鼠的学习和工作记忆能力。转录组分析显示Alisol A改变了下丘脑的炎症和代谢相关基因表达，且通过定量实时聚合酶链反应验证了部分差异表达基因。

**结论**在高脂饮食喂养的小鼠中，Alisol A治疗可改善全身代谢、炎症状态、下丘脑功能以及学习和工作记忆能力。

**引言**肥胖已不再被视为单纯的体重过重问题，而是一种慢性、易复发的疾病，会终生影响机体和大脑的功能[1]。随着肥胖患病率的上升，糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病的风险也在增加，给全球的医疗体系和社会带来了沉重负担[2]。除了心血管代谢并发症外，致胖饮食还会引发神经炎症，损害认知和情感功能，这凸显出有必要明确慢性过度营养对大脑的影晌[3]。目前的基础研究和临床研究均认为，下丘脑处于代谢、免疫和大脑功能的交叉点上。这一较小的间脑结构能够整合激素、营养物质和神经信号，从而调节食欲、能量消耗和血糖稳态[4]。高脂饮食会迅速引发下丘脑神经元和胶质细胞的炎症和应激反应，包括小胶质细胞活化、星形胶质细胞肥大以及局部细胞因子的产生[5][6][7]。这种下丘脑神经炎症并非肥胖的晚期后果，反而可能在体重明显增加和代谢紊乱之前出现，被认为是系统性胰岛素抵抗和能量平衡失调的早期驱动因素[8][9]。下丘脑还与负责学习、记忆和情绪的海马体及皮质网络相互联系[10][11]。磁共振成像研究进一步发现，无论是肥胖患者还是高脂饮食模型动物，其下丘脑都存在胶质细胞增生、神经代谢物谱改变以及与海马体和皮质区域的功能连接异常[12][13]。在下丘脑内，神经元与胶质细胞之间的相互作用以及先天免疫途径的激活，会形成一种正反馈循环：脂肪过载、氧化应激和炎症信号相互强化，进而导致突触和线粒体损伤[6][14]。因此，保持下丘脑的完整性对于在慢性过度营养条件下维持代谢稳态可能具有重要意义。然而，现有的抗肥胖策略仅能部分解决这一问题。生活方式的改变难以长期坚持，而目前的药物治疗主要针对食欲调节、能量平衡或外周代谢途径[15]。源自传统医药的天然产物及其生物活性成分因其广泛的代谢调节和抗炎作用而备受关注[16][17]。Alisol A是从传统中药材东方泽泻中分离出的原甾烷型三萜类化合物，该药材常用于治疗水肿和代谢性疾病[18]。实验研究表明，Alisol A能在代谢疾病模型中改善葡萄糖和脂质代谢，增强胰岛素敏感性，并减轻外周组织的炎症反应[17][19]。除对外周代谢的作用外，Alisol A还被报道可在代谢和神经炎症应激条件下发挥神经保护作用。在我们之前的研究中，Alisol A能够减轻高脂饮食引起的病理性脑老化及神经炎症损伤，磁共振波谱分析进一步表明下丘脑是高脂饮食相关神经代谢改变较为明显的脑区[20]。不过，那项研究并未系统探讨在高脂饮食环境下，Alisol A治疗是否会在炎症、神经代谢、超微结构、功能连接和转录层面带来协调性的下丘脑变化。为解答这一未解之题，我们在统一的研究框架下，对高脂饮食喂养小鼠中Alisol A相关的变化进行了以下丘脑为中心的多模式系统分析，结合了全身代谢评估、下丘脑质子磁共振波谱分析、组织学和分子学分析、透射电子显微镜观察、静息态功能磁共振成像、行为测试、RNA测序以及靶向定量实时聚合酶链反应验证。

**实验细节**
**动物、饲料及处理**实验用雄性C57BL/6小鼠（24周龄，体重27.7 ± 1.3克）购自江苏吉药泰科有限公司（许可证编号SCXK2023-0009），在控制温度和湿度的环境中饲养，光照周期为12小时/黑暗12小时，可自由获取食物和水。适应1周后，小鼠被随机分为三组（每组12只），各组初始体重相当。对照组小鼠喂食能量密度为3.85千卡/克的饲料，而另外两组则在高脂饮食中添加Alisol A。Alisol A能够抑制高脂饮食引起的体重增加和代谢紊乱。我们首先研究了高脂饮食环境下Alisol A的全身代谢效应。与对照组相比，高脂饮食喂养的小鼠在喂养期间体重逐渐增加（p < 0.01）。Alisol A处理显著减缓了体重增长，高脂饮食+Alisol A组小鼠的最终体重低于未处理的高脂饮食组小鼠（p < 0.01；图1B）。在整个干预期间，高脂饮食组和高脂饮食+Alisol A组的进食量基本相同（表A2）。在口服葡萄糖耐量试验中，高脂饮食组小鼠的葡萄糖耐量较差。

**讨论**基于我们之前通过磁共振波谱发现的高脂饮食相关下丘脑神经代谢改变[20]，本研究采用多模式综合分析方法，系统研究了高脂饮食环境下Alisol A对下丘脑的影响。为减少生物学变异，我们选用24周龄的雄性小鼠，在高脂饮食环境下进行12周的Alisol A干预，以便更准确地评估其作用。

**结论**总之，在高脂饮食喂养的小鼠中，Alisl A治疗可减轻代谢紊乱和下丘脑功能障碍。它能够抑制体重增加，改善葡萄糖和脂质代谢，同时减少下丘脑胶质细胞增生和促炎细胞因子水平，缓解神经元和突触的超微结构损伤。这些变化还伴随着下丘脑神经代谢异常的部分纠正以及以下丘脑为中心的功能连接重新平衡，进而提升了小鼠的学习和工作记忆能力。

**缩写**
本文中使用的缩写如下：
AA：Alisol A
ANOVA：方差分析
ARC：弓状核
DEG：差异表达基因
ELISA：酶联免疫吸附试验
FC：功能连接
GOG：基因本体论
HDL-C：高密度脂蛋白胆固醇
HFD：高脂饮食
IF：免疫荧光
IHC：免疫组织化学
ITT：胰岛素耐量试验
KEGG：京都基因与基因组百科全书
LDL-C：低密度脂蛋白胆固醇
LSD：最小显著差异检验
ML0.9：宏观分子信号

**伦理审批与知情同意**所有动物实验均获得福建中医药大学动物伦理委员会的批准（批准编号FJTCM IACUC 2022122）。

**资金支持**本研究得到了国家自然科学基金[项目编号82274620]、安徽省高等教育科学研究计划[项目编号2024HZ055]以及学校人才支持计划[项目编号DT2400000497]的资助。

**作者贡献**
李桂华：撰写初稿、验证、方法设计、实验实施。丁琳琳：验证、实验实施。胡新辉：验证、软件分析、实验实施、统计分析。魏薇：资源提供。郑晓青：数据可视化、数据整理。卢涛涛：审稿与编辑、项目管理、方法设计、资金申请、概念构思。薛学华：审稿与编辑、监督、项目管理、资金申请、概念构思。

**致谢**作者衷心感谢福建中医药大学康复医学院梁胜祥教授在MRI扫描和数据整理方面提供的宝贵帮助。

**利益冲突**作者声明没有利益冲突。

**出版许可**无需特殊许可。