《Nature Metabolism》母亲饮食中的脂肪重组了男性的大脑

时间:2022年11月30日
来源:Nature Metabolism

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杜克大学博士后研究员Alexis Ceasrine博士和她的团队在杜克大学心理学和神经科学教授Staci Bilbo博士的实验室中,研究了高脂肪饮食的怀孕小鼠。在11月28日发表在《Nature Metabolism》杂志上的一项研究中,他们发现,母亲的高脂肪饮食会刺激雄性而非雌性幼鼠发育中的大脑免疫细胞,过量摄入影响情绪的大脑化学物质血清素,导致类似抑郁的行为。

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Mom's dietary fat rewires male and female brains differently                
一个小胶质细胞(洋红色)来自一个高脂肪饮食的母亲所生的雄性小鼠,它隔绝了更多的大脑血清素(绿色),相比母亲吃典型的实验室饮食的雄性小鼠。蓝色的是神经胶质细胞的细胞核。


在美国,超过一半的女性在怀孕时超重或肥胖。虽然在怀孕期间超重或变胖会给妈妈们带来潜在的健康风险,但也有迹象表明,这可能会让她们的孩子患上自闭症或抑郁症等精神疾病,而这些疾病对其中一种性别的影响往往比另一种性别大。然而,尚不清楚的是,母亲体内脂肪组织的积累如何通过胎盘发出特定性别的信号,并重新安排发育中的后代的大脑。

为了填补这一空白,杜克大学博士后研究员Alexis Ceasrine博士和她的团队在杜克大学心理学和神经科学教授Staci Bilbo博士的实验室中,研究了高脂肪饮食的怀孕小鼠。在11月28日发表在《Nature Metabolism》杂志上的一项研究中,他们发现,母亲的高脂肪饮食会刺激雄性而非雌性幼鼠发育中的大脑免疫细胞,过量摄入影响情绪的大脑化学物质血清素,导致类似抑郁的行为。

研究人员表示,类似的事情可能也会发生在人类身上。

患有抑郁症等情绪障碍的人经常对愉快的活动失去兴趣。对小鼠来说,一种天生的愉悦活动是喝糖水。因为当给小鼠选择的时候,它们更喜欢喝糖水而不是普通自来水,所以Ceasrine测量了它们对饮料的偏好,作为对抑郁的估计。由高脂肪饮食的母亲所生的雄性,而不是雌性,对简单的糖浆缺乏偏好,而不是自来水。这种类似啮齿类动物的抑郁症向Ceasrine暗示,母亲在怀孕期间的营养一定改变了她们的雄性后代在发育过程中的大脑。

一个直接的怀疑是血清素。血清素通常被称为“快乐”化学物质,是一种分子大脑信使,在抑郁症患者中通常会减少。

Ceasrine和她的团队发现,来自高脂肪饮食母亲的抑郁雄性小鼠在子宫内和成年后大脑中的血清素都更少,这表明这些早期影响会影响终生。用色氨酸(血清素的化学前体)补充母亲的高脂啮齿动物食物,恢复了雄性对糖水和大脑血清素水平的偏好。不过,目前尚不清楚母亲体内的脂肪堆积是如何降低后代体内的血清素水平的。

为了得到这一点,研究小组调查了大脑的常驻免疫细胞:小胶质细胞。

小胶质细胞是大脑中尚未被研究的瑞士军刀。它们的工作包括对病原体的安全监测,以及拖走死亡神经细胞的灵车。小胶质细胞也有足够的空间和胃口完整地消耗健康的脑细胞。

为了观察小胶质细胞是否过度沉溺于血清素,Ceasrine用3D成像技术分析了它们的细胞“胃”即吞噬体的内容,发现高脂肪饮食的母亲所生的雄性小胶质细胞中含有更多的血清素,比饮食正常的母亲所生的雄性要多。这表明,怀孕期间脂肪积累的增加以某种方式通过男性而非女性胎盘向小胶质细胞发出信号,指示它们过量摄入血清素细胞。然而,脂肪如何通过胎盘屏障发出信号仍然是个谜。

有人认为是细菌造成的。

“有很多证据表明,当你吃高脂肪饮食时,你实际上最终会患上内毒素血症,”Ceasrine说。“这基本上意味着你血液中的循环细菌或内毒素增加了,内毒素只是细菌的一部分。”

为了测试内毒素是否可能是母亲向腹中的雄性传递信息的关键信使,研究小组测量了内毒素的存在,发现怀孕期间的高脂肪饮食确实增加了胎盘和后代发育中的大脑中的内毒素水平。Ceasrine说,这可能解释了脂肪堆积如何通过增加细菌的存在引发小胶质细胞的免疫反应,从而导致雄性小鼠的脑细胞过度消耗。

为了弄清这是否也适用于人类,Ceasrine与杜克大学医学院妇产科副教授Susan Murphy 博士合作,她在之前的研究中提供了胎盘和胎儿脑组织。正如研究人员在小鼠身上观察到的那样,他们发现人类胎盘组织中检测到的脂肪越多,男性大脑中检测到的血清素就越少,而女性则没有。当母亲在怀孕期间积聚大量脂肪时,雌性后代是如何以及为什么会受到不同影响的。脂肪不会导致雌性鼠抑郁,但它确实使它们不那么社交,这可能是由于过度消耗了有利于社交的荷尔蒙催产素,而不是血清素。

目前,这项研究强调并非所有的胎盘都是相同的。这项工作也许有一天可以帮助指导临床医生和父母更好地理解和可能的治疗或预防一些情绪障碍的起源,通过考虑早期的环境因素,如妊娠期间的脂肪积累。

当初一个学生问:为什么胎盘会区别对待男性和女性胎儿呢?但现在他们认为自己已经弄明白了。“当时我已经怀孕了,我想,‘哦,等等。怀孕!’”Ceasrine回忆道。“男人从来不用怀胎儿,所以他们从来不用担心自我和非自我的免疫反应,就像女人怀孩子时必须要做的那样。”



                       

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