《Food and Bioproducts Processing》：A novel compound nutrition powder ameliorates scopolamine-induced cognitive impairment via activating the PKA/CREB/BDNF signaling pathway and restoring cholinergic function
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营养粉补充DHA、玉米黄质和蓝莓粉可改善小分子量阿托品诱导的啮齿类动物认知障碍，通过提升抗氧化能力、调节胆碱能系统平衡及激活PKA/CREB/BDNF信号通路。
徐晓梦|袁子涵|马恩辉|钟丽敏|陈东|林松毅
中国大连理工大学食品科学与技术学院国家海洋食品工程研究中心，大连，116034
摘要
青少年时期的营养缺乏会损害大脑发育以及学习和记忆能力的形成，因此早期饮食干预成为最近的研究焦点。在本实验中，小鼠连续100天被给予DHA、叶黄素（一种基本营养素）以及含有DHA、叶黄素和蓝莓粉的复合营养粉，随后再进行10天的东莨菪碱腹腔注射。通过Morris水迷宫测试、被动回避测试和新物体识别测试来评估其认知能力。行为测试后，测量了血清抗氧化标志物、海马区ACh和AChE水平以及p-PKA、p-CREB和BDNF蛋白的表达水平。结果表明，东莨菪碱导致了认知障碍、氧化应激和胆碱能功能障碍。复合营养粉组显著增强了学习和记忆能力，提高了抗氧化能力，调节了胆碱能系统的平衡，上调了p-PKA、p-CREB和BDNF蛋白的表达水平，并激活了PKA/CREB/BDNF信号通路。与单一成分相比，复合营养粉在改善学习和记忆能力、促进大脑发育和缓解记忆障碍方面表现出更优的效果，显示出作为增强记忆的功能性食品补充剂的潜力。
引言
营养粉是一种以奶粉或豆粉为主要成分的粉末，添加了多种微量营养素（如维生素、矿物质和蛋白质），可以在一定程度上弥补日常饮食中的营养不足（Pozzo等人，2019年）。根据《中国国家营养计划（2017–2030年）》，营养粉可用于为贫困儿童提供营养支持，以改善他们的营养状况并促进其生长发育（Ju等人，2022年）。研究表明，营养粉也有益于儿童的认知发展（Zhu等人，2021年）。含有天然活性成分的营养补充剂，这些成分可能有助于促进记忆、减轻精神压力并改善神经系统疾病，已成为功能性食品研究的重点（Xu等人，2020年）。学习和记忆是指外部信息被接收、处理、转化并最终存储在大脑中的过程，是认知功能的核心组成部分（Vorhees & Williams，2014年）。学习和记忆障碍不仅出现在阿尔茨海默病中，也出现在其他神经系统疾病中，表现为思维混乱、学习能力下降和记忆力减退（Dong等人，2023年；Li等人，2020年；Zhang等人，2021年）。这不仅严重影响患者的生活，还导致社会问题，如人口结构变化和社会负担增加（Lu等人，2021年）。婴儿和青少年时期是学习和记忆形成的关键阶段。营养缺乏会显著影响大脑发育，因此采取饮食策略来支持学习和记忆成为一种重要的方法（Mahaq等人，2020年）。
二十二碳六烯酸（DHA）是人体必需的多不饱和脂肪酸，具有多种功能，包括支持心血管健康和调节炎症（Milte等人，2012年）。此外，它对大脑功能至关重要。增加儿童饮食中的长链ω-3多不饱和脂肪酸摄入量可以改善注意力、减少破坏性行为，并提高阅读和拼写能力（Bloch & Qawasmi，2011年）。Yuan等人报告称，给小鼠喂食含有30-90克/千克DHA的藻油后，小鼠脑组织中的细胞结构完整，细胞核和细胞质分布均匀，空间学习和记忆能力也得到改善（Yuan等人，2022年）。叶黄素（ZE）是一种类胡萝卜素，主要存在于绿叶蔬菜、玉米粒和蛋黄中（Ma & Lin，2010年）。除了作为食品着色剂外，其抗氧化特性和自由基清除能力有助于增强对氧化应激的抵抗力（El-Akabawy & El-Sherif，2019年）。蓝莓中含有多种活性成分，包括花青素和黄酮类化合物，对人体尤其是认知功能有积极作用（Skrovankova等人，2015年）。Papandreou等人发现，在雄性BALB/c小鼠腹腔注射蓝莓提取物7天后，小鼠在穿梭回避实验中的记忆表现显著改善，大脑中的抗氧化能力增强，乙酰胆碱酯酶（AChE）活性降低（Papandreou等人，2009年）。Rendeiro等人报告称，蓝莓中的黄酮类化合物增加了神经元的产生并调节了蛋白质和基因表达（Rendeiro等人，2012年）。
东莨菪碱常用于诱导啮齿动物的认知障碍，通常伴随着胆碱能神经传递紊乱和氧化应激水平升高。因此，海马区ACh和AChE水平以及系统抗氧化标志物是评估这一模型的关键指标。此外，蛋白激酶A（PKA）/cAMP反应元件结合蛋白（CREB）/脑源性神经营养因子（BDNF）信号通路与突触可塑性和记忆巩固密切相关。然而，将功能性成分添加到营养粉中以改善记忆的机制尚未完全明了，特别是在相同模型条件下，多成分配方是否比单一成分更有优势方面。因此，本研究考察了复合营养粉（NP-COM；含有DHA、叶黄素和蓝莓粉）在东莨菪碱诱导的小鼠中的记忆改善效果。我们将NP-COM与基本营养粉（NP）、单一功能成分和阳性对照进行了比较，并通过行为测试、氧化应激标志物、胆碱能指标、海马组织病理学以及PKA/CREB/BDNF相关蛋白表达来评估结果。这些结果为开发和支持认知功能的营养粉配方提供了实验证据。
材料与试剂
营养粉包括全脂奶粉（Fonterra合作集团，新西兰奥克兰）、乳清蛋白（Fonterra合作集团，新西兰奥克兰）、椰奶粉（海南成利集团，中国海口）、无水葡萄糖（九江九龙制药有限公司，中国九江）、碳酸钙（郑州瑞普生物工程有限公司，中国郑州）、多种维生素（上海立成营养科技有限公司，中国上海）、多种矿物质（上海
营养粉对小鼠水迷宫的影响
通过行为测试评估了测试样本在空间学习和记忆方面的改善情况（Ding等人，2023年）。使用Morris水迷宫（MWM）测试来研究营养粉及其添加的功能成分（DHA、叶黄素和蓝莓粉）的记忆支持效果。实验第96天的逃逸潜伏期结果如图1b所示。与对照组相比，NP-COM组和DHA组的逃逸潜伏期缩短了（8.25 ± 1.26）结论
本研究使用东莨菪碱诱导的小鼠来评估基本营养粉和复合营养粉的效果。结果表明，向营养粉中添加活性物质可以缓解东莨菪碱引起的记忆和认知障碍。营养粉及其添加剂提高了小鼠的认知表现，包括缩短逃逸潜伏期、减少足部电击次数和增加辨别指数（DI），改善了系统
作者贡献声明
徐晓梦：撰写——初稿、可视化、方法学、数据管理、正式分析、验证、审稿与编辑。袁子涵：撰写——审稿与编辑、可视化、方法学、数据管理。马恩辉：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、软件应用。钟丽敏：撰写——审稿与编辑、概念构思、资源准备。陈东：撰写——审稿与编辑、可视化、监督。林松毅：撰写——审稿与
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：钟丽敏受雇于赣州全宝生物科技有限公司。本研究中使用的营养粉配方由林松毅（通讯作者）和赣州全宝生物科技有限公司共同开发，该公司主要负责产品制备。该公司未参与研究设计或数据收集
致谢
作者感谢江西省重大科学技术研究与发展项目（20203ABC28W015）提供的财政支持。
