《Prostaglandins, Leukotrienes and Essential Fatty Acids》：Omega-3 polyunsaturated fatty acids mitigate working memory decline through feeding a low-carbohydrate and high-protein diet in healthy mice
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本研究针对低碳水化合物高蛋白（LC-HP）饮食在改善代谢参数的同时可能导致健康个体工作记忆衰退的问题，探讨了Omega-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs，包括EPA和DHA）的干预效果。研究人员通过动物实验发现，补充n-3 PUFAs，特别是DHA，能够显著逆转LC-HP饮食引起的小鼠Y迷宫测试表现下降以及海马中Lrp6和Dcx mRNA表达的下调，并揭示了其作用可能与LRP6相关的非经典Wnt信号通路有关。该研究为开发通过营养策略保护认知功能提供了新的分子靶点和理论依据。
在现代社会，低碳水化合物、高蛋白（LC-HP）饮食因其在体重管理和改善血糖控制方面的潜在益处而备受青睐。然而，越来越多的证据表明，这种流行的饮食模式可能是一把“双刃剑”。研究表明，LC-HP饮食在带来代谢益处的同时，也可能对大脑功能产生不利影响，特别是在健康个体中，它被发现会损害海马依赖的工作记忆。海马体是大脑中负责学习和记忆的关键区域。这种认知损害的背后机制是什么？是否存在有效的营养干预策略来抵消这种潜在的负面效应，从而让人们既能享受LC-HP饮食的代谢好处，又能保护大脑认知健康？这成为了一个亟待解决的科学问题。
正是在这样的背景下，日本群马大学教育学部健康体育学系的Takeru Shima和Daichi Hirose的研究团队展开了深入探索。他们的研究聚焦于一种重要的营养素——Omega-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs），特别是二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。n-3 PUFAs以其抗炎、促进代谢健康以及支持大脑功能的特性而闻名。先前的研究提示，n-3 PUFAs可能调控海马功能和Wnt信号通路，而Wnt信号通路是调控细胞增殖和分化的关键通路，其核心受体之一是高密度脂蛋白受体相关蛋白6（LRP6）。有趣的是，LC-HP饮食被发现会降低海马中Lrp6的表达。研究人员由此提出科学假设：补充n-3 PUFAs能否通过调节海马LRP6及其相关的Wnt信号通路，来缓解LC-HP饮食诱导的工作记忆衰退？他们的研究成果发表在《Prostaglandins, Leukotrienes and Essential Fatty Acids》期刊上。
为了验证这一假设，研究人员设计了一套严谨的实验方案。他们以8周龄健康的雄性C57BL/6J小鼠为研究对象，将其分为六组：对照组+安慰剂、对照组+EPA、对照组+DHA、LC-HP饮食组+安慰剂、LC-HP饮食组+EPA、LC-HP饮食组+DHA。LC-HP饮食和对照饮食在碳水化合物、蛋白质和脂肪的热量占比上有明显差异。EPA或DHA（剂量为0.5 g/kg体重）或安慰剂（5%阿拉伯胶）每天口服一次，持续四周。干预结束后，研究团队主要通过行为学测试和分子生物学分析来评估效果。关键的技术方法包括：1）使用Y迷宫测试评估小鼠的自发交替行为，以反映其工作记忆能力；2）通过实时定量PCR（RT-qPCR）技术检测小鼠海马组织中一系列靶基因的mRNA表达水平，这些基因包括Lrp6、胰岛素样生长因子1受体（Igf1r）、双皮质素（Dcx，未成熟神经元的标志物）以及Wnt信号通路相关基因（Wnt3a, Wnt5a, Wnt7a）。所有数据均采用双因素方差分析（ANOVA）进行统计学处理。
3.1. LC-HP饮食和n-3 PUFAs对生理和生化指标的影响
研究结果证实，与对照组相比，摄入LC-HP饮食的小鼠其体重增长、血糖水平和体脂占比均显著降低，而肾脏与体重的比值则升高，这与LC-HP饮食的代谢特征相符。值得注意的是，仅在LC-HP饮食背景下补充DHA的小鼠，其终点体重与初始体重的比值显著低于其他对照组小鼠，提示DHA在LC-HP饮食条件下可能具有独特的抑制体重增长的作用。n-3 PUFAs的补充本身对食物摄入量没有影响。
3.2. LC-HP饮食和n-3 PUFAs摄入对工作记忆的影响
行为学测试结果是本研究的核心发现之一。Y迷宫测试中，虽然各组小鼠进入迷宫臂的总次数（反映自发活动性）没有差异，但衡量工作记忆的关键指标——自发交替率——出现了显著变化。LC-HP饮食显著降低了小鼠的自发交替率，而补充n-3 PUFAs（无论是EPA还是DHA）则显著提升了这一比率。这表明LC-HP饮食确实损害了工作记忆，而n-3 PUFAs的补充能够有效对抗这种损害。
3.3. LC-HP饮食和n-3 PUFAs摄入对海马mRNA水平的影响
在分子机制层面，研究人员发现了更有趣的现象。海马Lrp6的mRNA表达受到n-3 PUFAs补充以及LC-HP饮食与n-3 PUFAs交互作用的显著影响。具体来说，LC-HP饮食加安慰剂组的小鼠，其海马Lrp6 mRNA水平显著低于对照组安慰剂组、对照组DHA组以及LC-HP饮食DHA组。这意味着LC-HP饮食下调了Lrp6的表达，而DHA补充可以特异性逆转这种下调。类似地，海马Dcx（未成熟神经元标志物）的mRNA水平也受到LC-HP饮食及其与n-3 PUFAs交互作用的显著影响。LC-HP饮食加安慰剂组的Dcx mRNA水平显著低于对照组安慰剂组、对照组EPA组和LC-HP饮食DHA组，再次表明DHA能够逆转LC-HP饮食引起的Dcx表达下降。对于Wnt家族基因，虽然LC-HP饮食或n-3 PUFAs补充并未显著改变海马Wnt3a, Wnt5a或Wnt7a的mRNA水平，但n-3 PUFAs的补充显示出增加Wnt5a mRNA水平的趋势。
3.4. 工作记忆与海马mRNA水平之间的关系
相关性分析为进一步阐明机制提供了线索。在摄入对照饮食的小鼠中，海马Wnt3a（经典Wnt信号通路配体）的mRNA水平与Igf1r的mRNA水平呈显著正相关。然而，在摄入LC-HP饮食的所有小鼠（包括安慰剂、EPA和DHA组）中，发现了不同的关联模式：海马Lrp6的mRNA水平与Dcx以及Wnt5a（非经典Wnt信号通路配体）的mRNA水平均呈显著正相关；同时，Wnt5a的mRNA水平也与Dcx的mRNA水平呈显著正相关。这些结果表明，在LC-HP饮食背景下，海马Lrp6、Wnt5a和Dcx的表达变化之间存在紧密的协同关系，提示非经典Wnt信号通路可能在其中扮演重要角色。
综上所述，本研究得出以下结论：摄入LC-HP饮食会损害健康小鼠的工作记忆功能，并伴随海马Lrp6和Dcx mRNA表达的下调。补充n-3 PUFAs，特别是DHA，能够有效改善工作记忆，并特异性逆转LC-HP饮食引起的海马Lrp6和Dcx mRNA表达下调。尽管n-3 PUFAs的补充对海马Wnt5a mRNA水平的提升未达到统计学显著性，但呈现出上升趋势，并且在LC-HP饮食喂养的小鼠中，Lrp6、Wnt5a和Dcx的mRNA水平之间存在显著的正相关性。这些发现强烈提示，n-3 PUFAs（尤其是DHA）可能通过调节海马LRP6相关的非经典Wnt信号通路（涉及Wnt5a），来抵消LC-HP饮食诱导的认知功能下降。
这项研究的重要意义在于，它首次揭示了n-3 PUFAs，特别是DHA，在缓解LC-HP饮食相关工作记忆衰退中的保护作用，并初步阐明了其潜在的分子机制与LRP6和非经典Wnt信号通路有关。这为理解不同膳食成分与大脑认知健康之间复杂的相互作用提供了新的视角。研究结果提示，对于采用LC-HP饮食模式的人群，同时保证充足的n-3 PUFAs（尤其是DHA）摄入，可能是一种有价值的营养策略，有助于在获得代谢益处的同时，维护海马功能和认知健康。当然，该研究是在雄性小鼠模型中完成的，其结论能否直接推广到人类，以及是否存在性别差异，还需要未来更多研究，包括在人类中进行的临床试验，来进一步验证和拓展。尽管如此，这项工作无疑为开发针对认知衰退的营养干预措施提供了重要的科学依据和潜在的新靶点。
