孕期高脂饮食影响子代神经系统?目前研究喜忧参半
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孕期高脂饮食影响子代神经系统?目前研究喜忧参半

·复旦大学公共卫生学院营养教研室青年副研究员李亚琦认为,对于孕期高脂饮食究竟对子代大脑有何影响,还无法得出确切结论。但孕期高脂饮食会增加母体孕期肥胖的风险及与肥胖相关的其他疾病风险,如妊娠期糖尿病、先兆子痫等,也会增加子代罹患肥胖症、糖尿病、心血管疾病、哮喘、乳腺癌等疾病的风险。

11月29日,美国杜克大学的Alexis M. Ceasrine等人在《自然-代谢》(Nature Metabolism)上发表题为“Maternal diet disrupts the placenta–brain axis in a sex-specific manner”的研究。该研究称,孕期高脂饮食可能会通过破坏胎盘和胎儿大脑之间的通讯,提高后代对神经系统疾病的易感性。

该实验以小鼠为对象,为了探究母体饮食脂肪含量对后代神经发育的影响,雌性野生型小鼠在交配前,大约4周龄(幼龄)时,分别被分配到HFD组(high fat diet 高脂饮食,饮食脂肪含量45%)和LFD组(low fat diet低脂饮食,饮食脂肪含量10%)。此后,研究人员效仿人类的饮食习惯给两组小鼠喂食,即青少年时期倾向于从高脂饮食中获得卡路里的雌性,一般在成年后也会保持这样的饮食习惯。在整个试验周期,HFD组雌性的体重增加明显多于LFD女性,并且在整个妊娠期体重都保持升高趋势。

实验显示,尽管在胚胎期第14.5天(e14.5)时胎盘重量不受mHFD(母体高脂饮食)的影响,但从体重来看,mHFD后代的体重明显高于mLFD(母体低脂饮食)后代。从社交能力来看,与雄性mLFD后代相比,雄性mHFD后代在适应新环境等能力方面没有显著差异,但攻击性有所增强。与雌性mLFD后代相比,雌性mHFD后代在社交能力、适应新环境等能力方面显著降低。

同时,研究人员还对两组小鼠的子代进行了强迫游泳实验(Forced Swimming Test,FST)。结果表明,与雄性mLFD后代相比,雄性mHFD后代在水中静止时间明显缩短,移动距离明显更远,移动速度也更快。与雌性mLFD后代相比,雌性mHFD后代的FST行为没有发生变化。最后,在野外测试中,雄性和雌性mHFD后代在一般活动或焦虑样行为方面都没有任何变化。

这表明,在雌性中观察到的社交缺陷不是由运动技能受损等引起的,而雄性在FST中移动的速度和距离的增加也不是单纯由于过度活跃。这些或许都与母代高脂饮食引起的子代神经系统变化有关。

对此,澎湃科技采访了复旦大学公共卫生学院营养教研室青年副研究员李亚琦。李亚琦表示,该研究的小鼠实验结果显示,孕妇高脂饮食会导致胎盘和胎儿大脑内细菌内毒素的累积,从而激活巨噬细胞上的Toll样受体-4(toll-like receptor 4),引发炎症反应,进而对子代的神经发育和行为产生影响。

“炎症无疑是一个主要原因,这个研究也证实了这一点。但是,需要强调,炎症只是可能的代谢通路之一,还有很多其他相关通路。同时,炎症是一个很宽泛的概念,其产生是非特异性的,所以如何理解炎症对胎儿大脑的影响,还需要进一步深入研究。”李亚琦说。

性别产生的差异主要是因为影响路径不同。李亚琦解释:依据研究中使用到的小鼠模型,母亲高脂饮食对雄性子代行为的影响路径是小胶质细胞过度吞噬5-羟色胺能神经元,导致子代大脑内5-羟色胺生物有效性有所降低。而对于雌性后代,母亲高脂饮食对其行为造成的影响则通过独立于5-羟色胺的机制产生。

孕妇高脂饮食会增加子代患精神疾病风险吗?

这不是科学家们第一次研究孕妇高脂饮食与子代神经系统变化间的关系。2022年8月,立陶宛维尔纽斯大学生命科学中心生物科学研究所Urte Neniskyte教授发表题为“The impact of maternal high-fat diet on offspring neurodevelopment”的文章称,母体高脂饮食会导致母体肠道、脂肪组织和胎盘的炎症激活,母体和胎儿循环中促炎细胞因子水平的增加,从而干扰子代产前和产后的神经发育。

HFD引起的母亲代谢紊乱会改变后代的大脑发育,导致神经发育障碍,如自闭症谱系障碍,注意缺陷多动障碍(ADHD),焦虑和抑郁或精神分裂症。

在此之前,还有多项研究也表明母体高脂饮食会对子代神经系统造成影响。2008年~2011年,加拿大科学家Krzeczkowski JE等人在加拿大进行了一项旨在评估人类产前肥胖或高血糖暴露与3-4岁儿童神经发育问题之间关系的队列研究。研究按身体质量指数(Body Mass Index, BMI)将母亲分为:正常组(18.5 kg/m2< BMI< 25 kg/m2)和超重及肥胖组(BMI > 25 kg/m2),并通过韦氏学龄前儿童智力测验量表对其孩子的智力、认知功能(语言智商、操作智商和总智商)和行为问题进行评估。同时还纳入了家庭环境、母亲教育背景、母亲心理状态(抑郁)和母亲饮食对儿童的影响。研究发现,与低BMI相比,怀孕期间母体的高BMI与子代语言智商、总智商偏低有关,此外母体的高BMI还可能导致外化问题行为(反映儿童对外部环境消极反应的外在行为)的出现。至于这些变化能否通过校正产前饮食和家庭环境来改变,研究尚未得出结论。

2010年,美国俄勒冈健康与科学大学国家灵长类动物研究中心的神经科学助理教授Sullivan EL等人也使用非人灵长类动物(nonhuman primate, NHP)模型,研究了母体肥胖对子代的影响。母体在孕前、孕中及生产后都被饲喂富含饱和脂肪酸的高脂饮食,其幼崽从生后的第130天开始接受人类入侵者测试和新奇物体测试,用以评估其焦虑、恐惧和行为抑制情况。

结果显示,雌性幼崽在新奇物体测试中显示出较高的焦虑样情绪,雄性幼崽的攻击性行为增强。在其他动物实验中,Augustyniak RA等科学家也发现,妊娠期母体的高脂饮食与子代在压力下的应激反应升高有关。

孕妇高脂饮食会降低子代患老年痴呆风险吗?

也有研究表明,孕妇高脂饮食可能给子代神经系统带来正向影响。2019年8月,美国坦普尔大学Lewis Katz医学院的研究人员表示,妊娠期间母亲的高脂肪摄入可以保护后代免受大脑中迟发性阿尔茨海默症特征的影响。

Lewis Katz医学院阿尔茨海默症中心主任Domenico Praticò医学博士带领的小组让怀孕的小鼠从怀孕开始到怀孕结束都吃高脂肪的食物。在孩子出生的那一刻,母亲们就转变为有规律的饮食。同时,这些后代在一生中始终保持相同的标准饮食。在子代11个月大时,它们接受了行为测试。“令人惊讶的是,我们发现,怀孕期间喂食高脂肪饮食的母亲的后代,比怀孕期间喂养正常饮食的母亲所生的后代,有更好的学习和记忆能力。”Domenico Praticò表示。

研究人员称,这是因为与常规饮食母体的后代相比,高脂肪饮食的母体后代突触功能得到明显改善。而突触是神经元聚集在一起传递信息的地方,在学习和记忆形成中起着至关重要的作用。

此外,与常规饮食母体后代相比,高脂饮食母体后代的淀粉样蛋白水平较低。淀粉样蛋白是一种在神经元中积聚的异常蛋白质,会导致神经细胞功能障碍,最终导致记忆和学习能力严重受损。

研究者还发现,在高脂饮食母体后代体内,与阿尔茨海默症有关的三个重要基因——β-分泌酶、tau和病理性tau调节基因CDK5的水平都有所降低。Domenico Praticò博士团队发现,在早期发育阶段,母体高脂肪饮食增加了一种叫做FOXP2蛋白质的活性,它可以有效抑制这些基因,从而保护后代免受大脑功能下降和阿尔茨海默症发展的影响。

李亚琦认为,由于相关研究不是很充分,对于孕期高脂饮食究竟对子代大脑有何影响,还无法得出确切结论。“目前比较确定的是,孕期高脂饮食会增加母体孕期肥胖的风险及与肥胖相关的其他疾病风险,如妊娠期糖尿病、先兆子痫等,同时也会增加子代罹患肥胖症、糖尿病、心血管疾病、哮喘、乳腺癌等疾病的风险。”

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