目的:高脂肪和低碳水化合物的生酮饮食(KD)或限制热量摄入的隔日禁食(EODF)都使机体出现酮体代谢,提高羟丁酸水平(OHB)。前期研究发现大鼠脊髓挫伤后给予KD或EODF都有明显的神经保护作用。近期研究发现羟丁酸是组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的内源性抑制剂,在肾脏组织中能够调节相应的抗氧化应激因子的基因水平的升高。然而,羟丁酸的这种作用在脊髓等神经组织中并未得到验证。本研究讨论在不同的生
目的:高脂肪和低碳水化合物的生酮饮食(KD)或限制热量摄入的隔日禁食(EODF)都使机体出现酮体代谢,提高β羟丁酸水平(βOHB)。前期研究发现大鼠脊髓挫伤后给予KD或EODF都有明显的神经保护作用。近期研究发现β羟丁酸是组蛋白去乙酰化酶(HDAC)的内源性抑制剂,在肾脏组织中能够调节相应的抗氧化应激因子的基因水平的升高。然而,β羟丁酸的这种作用在脊髓等神经组织中并未得到验证。本研究讨论在不同的生酮饮食疗法下,βOHB对于大鼠正常脊髓组织组蛋白乙酰化和抗氧化应激的影响,以提出生酮饮食对于急性SCI脊髓组织可能的一种神经保护作用机制。
方法:SD雄性大鼠24只,随机分为KD,EODF,EODKD和标准饮食(SD)(n=6)。生酮食物的碳水化合物与脂肪的比例为 1:4,是临床上治疗儿童耐药性癫痫的食物。所有大鼠按要求喂养2周,2周后处死,取血和脑脊液检测βOHB的水平。剪取C5脊髓,组织匀浆,检测HDAC活性。WB检测AcH3K9,ACH3K14乙酰化蛋白的水平以及MN-SOD,FOXO3A,Catalase等相关抗氧化应激蛋白的表达。定量PCR检测FOXO3A和MT2等抗氧化应激基因的表达水平。
结果:饮食干预组大鼠血清中的βOHB水平明显地高于SD组(0.38mmol/L)(P<0.05)。其中EODKD组最高(2.05mmol/L)(P﹤0.05)。脑脊液βOHB水平的组间趋势与血清βOHB水平相似,平均为血清βOHB水平的59%。HDAC活性分析显示实验组HDAC活性都受到抑制,同比SD组降低10%~28%。WB显示AcH3K9,ACH3K14两种蛋白的表达在实验组都明显升高(P<0.05)。抗氧化应激相关蛋白的表达与乙酰化蛋白表达相似。QPCR验证FOXO3A和MT2发现实验组的表达也明显升高(P﹤0.05)。
结论:三种饮食干预均能够提高血清和脑脊液中βOHB的含量。改变机体以及神经组织的代谢环境。βOHB能够作用于脊髓等神经组织,抑制去乙酰化酶(HDAC)的活性,提高组蛋白乙酰化作用,上调相应的FOXO3A和MT2等相关基因,起到抗氧化应激的作用,为生酮饮食治疗急性脊髓损伤提出了一种可能的神经保护机制,为我们后续研究急性SCI的治疗奠定了基础。
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