《Molecular Neurobiology》：High-Fat Diet-Induced Excessive Accumulation of Cerebral Cholesterol Esters and Microglial Dysfunction Exacerbate Alzheimer's Disease Pathology in APPNL?G?F mice
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為探討高脂飲食（HFD）與阿爾茨海默�。ˋD）關聯機制，研究人員以 APPNL-G-F敲入 AD 模型小鼠為對象，發現 HFD 加速 Aβ 沉積、損害小膠質細胞功能，伴腦膽固醇酯（ChE）和脂質滴（LDs）積累。揭示 HFD 通過干擾脂質代謝促 AD 進展，具重要科學意義。
阿爾茨海默�。ˋlzheimer’s disease, AD）作為老年人群中最常見的神經退行性疾病，其特征性病理包括 β- 淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊沉積、神經原纖維纏結以及進行性認知功能衰退。盡管流行病學研究早已指出高脂飲食（High-Fat Diet, HFD）誘導的肥胖是 AD 的風險因素，但其中的分子機制一直未被充分闡明。小膠質細胞作為大腦的固有免疫細胞，在 AD 病理中扮演著關鍵角色，它們通過吞噬 Aβ 肽并包裹松散的 Aβ 斑塊，限制其擴散以減輕神經毒性。然而，小膠質細胞對代謝環境高度敏感，長期 HFD 如何改變大腦脂質環境并影響 AD 病理下小膠質細胞的表型和功能，仍是亟待解決的科學問題。
為了揭開這些謎團，日本東北大學（Tohoku University）的研究人員以攜帶瑞典（KM670/671 NL）和貝魯特 / 伊比利亞（I716 F）突變的 APPNL-G-F敲入 AD 模型小鼠為研究對象，開展了一項為期 9 至 27 周的 HFD 喂養實驗，旨在探究 HFD 對 AD 病理和小膠質細胞功能的影響。該研究成果發表在《Molecular Neurobiology》雜志上，為理解 HFD 與 AD 的關聯提供了新視角。
研究人員采用了多種關鍵技術方法：通過 Y 迷宮實驗評估小鼠的空間記憶能力；運用免疫熒光染色（如 BAN50 標記 Aβ1-16、IBA1 標記小膠質細胞）和硫代黃素 - S（Thioflavin-S）染色觀察腦內 Aβ 斑塊和小膠質細胞的分布與形態；利用流式細胞術檢測小膠質細胞表面標志物 TREM2 的表達；借助脂代謝組學（LC-MS/MS）分析大腦皮質的脂質組成；在體外培養 MG6 小膠質細胞系，通過油酸（Oleic Acid, OA）處理模擬 HFD 環境，結合 RNA 測序和基因集富集分析（GSEA）探究基因表達變化。
研究結果
1. HFD 加速 Aβ 沉積并損害認知功能
HFD 喂養的 APPNL-G-F小鼠在 9 周時體重顯著高于正常飲食（ND）組，27 周時血清總膽固醇水平升高。組織病理學顯示，HFD 組小鼠的體感皮層和海馬區 Aβ 斑塊面積隨時間顯著增加，且神經突起 dystrophy（LAMP1+區域與 BAN50+區域比值升高）更為嚴重。Y 迷宮實驗表明，HFD 組小鼠的空間記憶能力（自發交替百分比）顯著下降，而自發活動水平不受影響。
2. HFD 減少小膠質細胞向斑塊的募集并抑制致密核心斑塊形成
免疫熒光分析發現，HFD 喂養 17 周和 27 周的小鼠，其皮層和海馬區 Aβ 斑塊周圍的 IBA1+小膠質細胞數量顯著減少。硫代黃素 - S 染色顯示，HFD 組致密核心斑塊（Thioflavin-S+）數量減少，提示小膠質細胞對斑塊的包裹和壓實功能受損，導致 Aβ 斑塊擴散加劇。
3. HFD 誘導腦內膽固醇酯積累和小膠質細胞脂質滴過載
脂代謝組學分析顯示，HFD 與 AD 病理協同作用，顯著增加大腦皮質中膽固醇酯（Cholesterol Esters, ChE）的比例，且 APPNL-G-F基因敲入與 HFD 對 ChE 積累存在交互效應。BODIPY 染色發現，HFD 組小鼠皮層小膠質細胞內脂質滴（Lipid Droplets, LDs）體積顯著增加，分離的小膠質細胞中 ChE 水平升高，而總膽固醇和游離膽固醇無明顯變化，表明 HFD 導致小膠質細胞內 ChE 以 LDs 形式儲存。
4. 油酸通過抑制膽固醇外流和吞噬相關基因損害小膠質細胞功能
體外實驗表明，HFD 中主要成分油酸（OA）可誘導 MG6 細胞 LDs 積累，并呈時間依賴性抑制 Aβ 吞噬能力。ACAT 抑制劑（Sandoz 58–035）可減少 ChE 合成，逆轉 OA 誘導的 LDs 過載和吞噬功能障礙。RNA 測序和 GSEA 顯示，OA 處理下調膽固醇外流（GOBP_CHOLESTEROL_EFFLUX）、吞噬（GOBP_PHAGOCYTOSIS）和 engulfment（GOBP_PHAGOCYTOSIS_ENGULFMENT）相關基因集，其中包括 AD 風險基因 TREM2。流式細胞術和 RT-qPCR 證實，OA 處理和 HFD 喂養均顯著降低小膠質細胞中 TREM2 的表達，同時下調脂蛋白脂肪酶（LPL）等疾病相關小膠質細胞（DAM）標志物。
研究結論與意義
本研究揭示了長期 HFD 通過誘導腦內 ChE 過度積累，導致小膠質細胞 LDs 過載，進而抑制其向 Aβ 斑塊的募集和吞噬功能，最終加速 AD 病理進展的機制。關鍵發現包括：① HFD 與 AD 病理協同增加腦內 ChE，干擾小膠質細胞脂質代謝；② 油酸作為 HFD 主要成分，通過 ACAT 依賴的 ChE 合成途徑損害小膠質細胞功能；③ TREM2 表達下調可能是連接脂質代謝異常與小膠質細胞功能障礙的關鍵環節。
該研究不僅為 “高脂飲食 - 脂質代謝 - 小膠質細胞 - AD” 的病理鏈條提供了直接證據，還提示調控腦內膽固醇酯代謝或靶向 TREM2 通路可能成為 AD 防治的新策略。此外，研究采用的 APPNL-G-F敲入模型更貼近人類 AD 病理，避免了傳統轉基因模型的過度表達缺陷，增強了結果的臨床轉化價值。未來進一步探索膽固醇外流調控和小膠質細胞代謝重編程，有望為 AD 的早期干預和治療開辟新方向。
