《Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》：Raphanus sativus L. (Semen Raphani) seeds ameliorates cognitive dysfunction induced by high-fat diet in rats by affecting mitochondrial function and brain morphological integrity
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背景：高脂饮食（High-fat diet, HFD）可影响脑的形态结构与功能，导致认知能力下降及神经组织损伤。Raphanus sativus L.（Semen Raphani）的干燥成熟种子已被证实可改善代谢紊乱并具有神经保护益处。方法：研究人员建立大鼠代
背景：高脂饮食（High-fat diet, HFD）可影响脑的形态结构与功能，导致认知能力下降及神经组织损伤。Raphanus sativus L.（Semen Raphani）的干燥成熟种子已被证实可改善代谢紊乱并具有神经保护益处。方法：研究人员建立大鼠代谢性认知损伤模型，随后使用不同剂量的Semen Raphani进行干预。结果：结果显示，Semen Raphani可显著降低大鼠体重增量（p?<?0.05）并逆转大鼠的学习与记忆能力（p?<?0.05）。结论：Semen Raphani（RS）对HFD介导的脑代谢性损伤发挥有益作用。氧化应激、神经炎症及线粒体功能代表了Semen Raphani改善高脂饮食诱导的认知障碍的潜在机制。临床试验编号：不适用。
本研究发表于《Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》。研究背景方面，高脂饮食通常指富含脂肪、以脂肪为主要能量来源的膳食模式，可能导致肥胖、胰岛素抵抗等疾病。现有研究表明HFD可引起脑胰岛素抵抗、脑内氧化应激增加、脑线粒体功能受损、海马突触可塑性受损，最终导致认知功能受损。认知衰退主要表现为语言、学习、记忆、感知及问题解决等一项或多项认知能力减退。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是研究脑结构与功能的重要工具，结构性T1加权成像（T1-weighted imaging, T1WI）与T2加权成像（T2-weighted imaging, T2WI）可提供脑解剖结构的微观形态，反映脑功能相关信息。Semen Raphani（RS，俗称莱菔子）是十字花科植物萝卜的干燥成熟种子，具有药用价值的传统食品，其富含的活性成分如硫代葡萄糖苷酶解产物（Sulforaphene, SFE）和酚类化合物早期被证实可通过干预脂肪生成过程减轻HFD危害，改善肥胖及糖脂代谢紊乱，并在动物模型中显示出对神经系统疾病的积极治疗作用及对老年人认知功能的改善潜力。然而，完整RS对脑及中枢神经系统的生理活性功能尚待验证。因此，研究人员通过建立动物肥胖模型，使用不同剂量RS悬浮液及阳性药二甲双胍（Dimethylbiguanide, DMBG）干预，初步论证RS改善代谢性认知损伤的作用，为RS在预防治疗脑代谢性损伤中的应用提供理论基础。
为开展研究，研究人员主要采用的关键技术方法包括：使用36只6周龄雄性Sprague–Dawley（SD）大鼠，分为正常对照组（NC）与高脂饮食组，HFD组喂养48.5%脂肪饲料4周建立食源性肥胖模型后随机分为5组进行28天灌胃干预；采用Morris水迷宫（Morris Water Maze, MWM）试验评估大鼠空间学习与记忆能力；于第28天使用GE 3.0T超导磁共振扫描仪及专用啮齿类线圈进行脑结构T1WI、T2WI及弥散加权成像（Diffusion Weighted Imaging, DWI）扫描；取脑后进行苏木精-伊红（Hematoxylin and Eosin, H&E）染色观察神经元形态；通过酶联免疫吸附测定（Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA）检测脑组织中丙二醛（Malondialdehyde, MDA）与超氧化物歧化酶（Superoxide Dismase, SOD）水平；采用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time Polymerase Chain Reaction, RT-PCR）检测Sirt1、Fgf21、Bdnf、Ngf、Nt3基因表达；通过免疫组织化学染色检测脑源性神经营养因子（Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF）表达及蛋白免疫印迹检测腺苷酸活化蛋白激酶（Adenosine Monophosphate Activated Protein Kinase, AMPK）与沉默信息调节因子1（Sirtuin 1, SIRT1）蛋白表达；数据统计采用SPSS 18.0进行单因素方差分析（One-way Analysis of Variance, ANOVA）等处理。
研究结果部分如下：
Changes of body weight and organ index in rats：研究人员发现与模型组（FC）相比，RS与DMBG可减缓HFD大鼠平均体重变化，显著降低平均体重及体重增量，且RS浓度越高减重效果越明显，但高剂量RS减重效果仍显著低于DMBG；各组大鼠平均脑重无显著差异，表明HFD对脑重无显著影响，但RS显著提高了脑脏器系数（脑重/体重）。
Results of Morris water maze experiment：定位巡航与空间探索实验显示，FC组大鼠寻找逃避平台时间长于NC组，FC与低剂量RS（LS）组在目标象限停留时间及穿越平台次数显著减少，表明HFD导致记忆能力恶化；而中剂量（MS）与高剂量（HS）RS组穿越平台次数及目标象限停留时间显著增加，表明1000 mg/kg与1500 mg/kg剂量RS可缓解HFD引起的记忆损伤。
Morphology of neurons in rat hippocampus：观察海马CA1、CA3、齿状回（Dentate Gyrus, DG）及大脑皮层神经元形态发现，FC组细胞排列紊乱、间隙增宽、染色不均、核固缩，呈典型HFD脑损伤表现；相较FC组，LS、MS、HS组及DC组神经细胞数量增加，核固缩减少，排列有序、形态清晰完整，RS可有效缓解DG区萎缩，改善神经元损伤并对暴露于HFD的神经元发挥潜在保护作用。
MRI results of white matter and gray matter of the brain：选取小脑、杏仁核、扣带回、海马、额叶、颞叶6个灰质感兴趣区（Region of Interest, ROI）分析显示组间无显著差异，全脑体素统计发现在未校正体素p?<?0.001且簇大小≥10条件下，初级躯体感觉皮层上唇体素数16、峰值强度7.8332存在显著差异团块，其灰质体积显著增加（p?<?0.05），推测高剂量RS与二甲双胍可调节食欲影响饥饿调控；所选ROI白质体积组间无显著差异，8周48.5% HFD喂养对大鼠白质体积无影响，高脂饮食诱导的轻度认知障碍与白质损伤无显著相关性。
AMPK and SIRT1 protein expression：HFD可降低AMPK与SIRT1蛋白表达并抑制AMPK/SIRT1信号通路，而RS可显著上调AMPK与SIRT1蛋白表达，激活线粒体自噬途径，避免受损线粒体蓄积及细胞损伤，维持线粒体代谢稳态。
Oxidative stress levels and synaptic plasticity in rats：与NC组比，FC组脑MDA显著升高、SOD显著降低（p?<?0.05），HFD导致脑氧化应激水平升高；HFD抑制海马及皮层BDNF表达并下调海马Bdnf、Ngf、Nt3 mRNA表达（p?<?0.05），而RS干预显著升高HFD大鼠脑神经营养因子表达（p?<?0.05），对突触可塑性产生积极影响从而保护神经元形态与功能。
讨论部分总结：研究人员讨论指出脑脏器系数在不改变脑绝对重量的前提下可通过改善全身代谢紊乱逆转HFD导致的“脑体失衡”，提示潜在脑保护效应，RS虽呈剂量依赖性预防体重增加但减重效能仍次于二甲双胍；水迷宫结果印证HFD致认知损伤源于胰岛素抵抗、氧化应激、线粒体功能受损及血脑屏障完整性受损等；灰质体积在选定ROI无显著差异可能与8周HFD不足以引起显著灰质体积变化或轻度认知障碍与皮质下灰质萎缩无显著相关；白质体积亦未受8周HFD影响；氧化应激方面HFD致游离脂肪酸过量引发活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）蓄积，脑因高脂质、高耗氧及抗氧化酶有限更易受损，RS通过降低MDA、升高SOD改善氧化应激，可能经Nrf2途径激活抗氧化过程；神经营养因子方面HFD降低Bdnf等损害海马结构与功能，RS上调其表达维护突触可塑性；线粒体方面HFD抑制AMPK/SIRT1通路致受损线粒体蓄积与认知下降，RS上调AMPK与SIRT1表达激活线粒体自噬维持代谢稳态。
结论部分翻译：本研究证实了48.5%高脂饮食喂养8周后对大鼠认知功能的损伤作用，并探讨了RS对HFD大鼠认知功能及脑神经组织的影响。证明1000 mg/kg、1500 mg/kg Semen Raphani可有效改善HFD诱导的体重增长并减缓增重趋势，在不影响脑重的前提下缓解HFD导致的脑脏器系数下降。研究进一步发现Semen Raphani可降低HFD大鼠脑内氧化应激与神经炎症，改善能量过剩介导的线粒体功能障碍，并提高脑内神经营养因子表达水平，提示氧化应激、神经炎症、线粒体功能及突触可塑性是Semen Raphani改善高脂饮食诱导认知障碍的潜在机制。
