NAN︱苑林宏课题组揭示DHA干预对ApoE-/-和C57 WT小鼠脑脂质水平、脂肪酸转运体表达和Aβ代谢有不同影响

撰文︱徐京晶，苑林宏

责编︱王思珍，方以一

编辑︱夏   叶

阿尔茨海默症（AD）是最常见的痴呆症类型，约占60%-70%。随着人口老龄化，预计2051年AD将影响约1.35亿人[1]。然而目前临床上还没有有效的治疗AD的方法，因此迫切需要有效的预防策略以减轻AD的公共卫生负担。既往研究显示，富含长链n-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs）的饮食对老年人的认知功能有剂量依赖性保护作用[2]，然而目前开展的多项临床随机对照实验却并未得到一致的研究结论[3]。

载脂蛋白E（ApoE）是参与外周组织和中枢神经系统脂质代谢的重要分子。ApoE基因常见的3种等位基因（ε2、ε3和ε4）会产生三种不同的蛋白异构体（ApoE2、ApoE3和ApoE4）[4]，ApoE ε4已被证明是AD的独立遗传风险因素[5,6]。研究表明，脑组织摄取和转运PUFAs的过程存在ApoE异构体依赖效应。在ApoE ε4携带者中，血脑屏障（BBB）的完整性受损，脂质的转运能力下降[7,8] ，并且ApoE 4可以促进大脑中细胞外Aβ聚集[9]。目前的证据表明，饮食中补充二十二碳六烯酸（DHA）可以通过抗炎和抗氧化机制减弱ApoE ε4在与β-淀粉样蛋白（Aβ）相关的AD病理过程中的作用[10]。然而，与ApoE状态相关的DHA治疗的神经特异性效果和确切机制仍有待研究。

近日，首都医科大学的苑林宏课题组在Neuropathology and Applied Neurobiology（NAN）上发表了题为“Discrepant Modulating Effects of Dietary Docosahexaenoic Acid on Cerebral Lipids, Fatty Acid Transporter Expression and Soluble Beta-Amyloid Levels in ApoE-/- and C57BL/6J mice”的文章，探索了ApoE基因缺陷以及DHA饮食干预对大脑Aβ生成和脂质水平的影响。徐京晶和黄晓晨为本文的共同第一作者，苑林宏教授为通讯作者。在该研究中，研究者发现DHA干预对ApoE基因敲除（ApoE-/-）和野生型C57BL/6J（C57 wt）小鼠的脑脂质、脂肪酸转运体表达和可溶性Aβ水平有不同的影响，表明DHA对动物脑脂质水平和Aβ代谢的影响与机体的ApoE状态相关。

在该研究中，研究者对ApoE-/-和C57 wt小鼠进行了为期5个月的对照饮食或DHA干预。如图1A所示，与C57 wt小鼠相比，ApoE-/-小鼠的脑皮质TC水平升高。与对照饮食喂养的动物相比，DHA干预的C57 wt和ApoE-/-小鼠的脑皮质TC水平都明显下降，且C57 wt小鼠的下降幅度更大。与C57 wt小鼠相比，ApoE-/-小鼠显示出较低的脑皮质HDL-C和较高的LDL-C水平。DHA干预明显增加了C57 wt小鼠的脑皮质HDL-C水平，但未影响ApoE-/-小鼠脑皮质HDL-C水平。DHA干预的C57 wt小鼠脑皮质LDL-C水平显著增加，但在DHA干预的ApoE-/-小鼠中呈现出下降趋势。ApoE-/-小鼠的脑皮质HDL-C/LDL-C比值明显低于C57 wt小鼠。而在给予DHA干预后，C57 wt和ApoE-/-小鼠的这一比值均显著增加。ApoE-/-小鼠和C57 wt小鼠脑皮质TG和载脂蛋白B（ApoB）的水平无明显差异；DHA干预可增加C57 wt小鼠脑皮质TG水平（P < 0.05），但在ApoE-/-小鼠中脑皮质TG水平呈下降趋势。DHA干预对C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质ApoB水平无明显影响，尽管在ApoE-/-小鼠中有轻微增加的趋势。如图1B所示，C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质HMGCR和ACAT1蛋白表达无明显差异，且其表达水平不受DHA干预的影响。

图1. C57 wt和ApoE-/-小鼠的皮质脂质水平及脂质代谢相关分子蛋白的表达。

（图源：Jingjing Xu, et al., NAN, 2022）

本研究还发现，ApoE-/-小鼠的脑皮质和海马中ABCA1蛋白表达明显高于C57 wt小鼠。DHA干预后，ABCA1蛋白表达在C57 wt小鼠中上调，但在ApoE-/-小鼠中下调（图1C）。与C57 wt小鼠相比，ApoE-/-小鼠的皮质和海马LXRα/β蛋白的表达水平较低。DHA干预后，LXRα/β在C57 wt小鼠大脑皮质和海马的表达都减少了，尤其是C57 wt雄性小鼠；但DHA干预后，LXRα/β在ApoE-/-小鼠大脑皮质和海马中的表达却增加了（图1D）。

总之，这些数据显示，ApoE -/-小鼠表现为自发性脑脂质代谢异常。饮食DHA干预可通过调节脑脂质代谢相关分子的表达从而影响C57 wt和ApoE-/-小鼠的脑脂质水平。

图2. C57 wt和ApoE-/-小鼠皮质脂肪酸和脂肪酸转运相关分子基因和蛋白质的表达。

（图源：Jingjing Xu, et al., NAN, 2022）

与C57 wt小鼠相比，ApoE-/-小鼠脑皮质中n-6 PUFAs的含量和n-6/n-3 PUFAs的比值更高，但只有n-6/n-3脂肪酸比值的差异具有统计学意义。DHA干预饮食明显增加了ApoE-/-小鼠脑皮质中DHA和n-3 PUFAs的水平。在ApoE-/-小鼠中，DHA干预后脑皮质n-6/n-3 脂肪酸比值明显下降。在给予DHA干预饲料的C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质中，n-6 PUFAs的含量保持不变（图2A）。

ApoE-/-小鼠脑皮质中Fabp5 mRNA的表达明显低于C57 wt小鼠。DHA干预降低了C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质Fabp5 mRNA的表达，并且在ApoE-/-小鼠中的表达量最低。ApoE-/-小鼠脑皮质Cd36 mRNA的表达也比C57 wt小鼠低。DHA干预降低了C57 wt小鼠脑皮质中Cd36 mRNA的表达，但在ApoE-/-小鼠中则增加了其表达。ApoE-/-小鼠脑皮质Scarb1 mRNA的表达高于C57 wt小鼠。DHA干预明显诱导了Scarb1 mRNA在ApoE-/-小鼠的表达。DHA干预的C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质中FABP5蛋白的表达均呈现增加的趋势；与C57 wt小鼠相比，ApoE-/-小鼠的脑皮质SRB1蛋白表达略高，但组间差异无统计学意义（图2B）。

总之，尽管在该研究中没有发现脂肪酸转运体的蛋白表达差异，但脑皮质中脂肪酸转运相关分子的基因表达水平受ApoE状态和饮食DHA干预的影响。此外，DHA干预会引起脑皮质脂肪酸水平的变化，特别是在DHA干预的ApoE-/-小鼠的脑皮质中，DHA含量明显增加。

图3. C57 wt和ApoE-/-小鼠的皮质可溶性Aβ（sAβ）含量和Aβ代谢相关的分子基因和蛋白表达。

（图源：Jingjing Xu, et al., NAN, 2022）

ApoE-/-小鼠脑内可溶性Aβ_1-42水平明显高于C57 wt小鼠。DHA干预对C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质中可溶性Aβ_1-40的水平以及ApoE-/-小鼠脑皮质中可溶性Aβ_1-42的水平无影响；但增加了C57 wt小鼠脑皮质中可溶性Aβ_1-42的水平，并导致脑皮质中Aβ_1-40/Aβ_1-42比值下降。ApoE -/-小鼠的脑皮质BACE1蛋白的表达明显低于C57 wt小鼠，DHA干预对脑皮质中BACE1蛋白的表达无影响（图3A）。

ApoE-/-小鼠脑皮质App mRNA表达明显高于C57 wt小鼠。DHA干预进一步诱导了C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质中App mRNA的表达。DHA干预后，皮质Ide mRNA的表达只在ApoE-/-小鼠中上调。脑皮质IDE蛋白在ApoE-/-小鼠中的表达低于C57 wt小鼠，而且DHA干预后脑皮质IDE蛋白的表达在两种基因型小鼠中均呈现下降趋势。DHA干预明显下调了ApoE-/-小鼠皮质中Lrp1 mRNA的表达，但对两种小鼠脑皮质LRP1蛋白的表达无影响。在ApoE-/-小鼠中，脑皮质Sorl1 mRNA的表达比在C57 wt小鼠中低。DHA干预对C57 wt和ApoE-/-小鼠脑皮质Sorl1 mRNA的表达没有影响；C57 wt小鼠皮质SorLA蛋白的表达呈现下降趋势，但差异无统计学意义（图3B）。

作者发现ApoE的状态可能影响小鼠脑皮质中可溶性Aβ的含量；而且DHA引起的脑皮质可溶性Aβ含量变化存在ApoE状态依赖性。作者还观察到Aβ代谢相关分子的基因和蛋白质表达在C57 wt和ApoE-/-小鼠中具有显著差异，并且这些分子对DHA干预的反应也不一致。作者推测，DHA干预引起的Aβ代谢相关分子的基因和蛋白表达的净效应可能最终决定了小鼠大脑中的可溶性Aβ水平。

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，ApoE缺失可能引发一系列参与大脑胆固醇平衡、脂肪酸摄取和Aβ生成相关信号分子的代偿性变化。本研究的结果表明，ApoE在DHA干预改变大脑脂肪酸、胆固醇以及Aβ生成方面发挥重要作用。DHA干预可显著影响脑脂质和胆固醇反向运输分子的表达，并调节大脑中Aβ的生成，而这一过程可能受ApoE基因缺失的影响。当然，还需要进一步的研究揭示DHA 及ApoE基因型影响脑内脂质和Aβ代谢的具体机制。

原文链接：https://doi.org/10.1111/nan.12855

徐京晶、黄晓晨为论文共同第一作者，苑林宏教授为论文通讯作者。本研究得到国家自然科学基金（82173508、81973027）和北京市卫生系统高层次卫生技术人才队伍建设专项项目（No. 2022-3-032)的联合资助。

通讯作者简介：

苑林宏，首都医科大学教授、博士生导师，兼任中国营养学会基础营养分会委员；中国营养学会特殊营养分会委员；北京市营养学会理事。主要从事慢性疾病营养干预和营养预防的研究工作。作为第一负责人承担国家自然科学基金项目5项；北京市自然科学基金项目1项；其他来源项目10余项。发表科研论文60余篇，其中在国际期刊上发表第一及通讯作者SCI收录论文30余篇。

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参考文献（上下滑动阅读） 

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本文完