父母高脂/高糖饮食对子代脑发育的持久影响：一项小鼠纵向MRI研究

《Translational Psychiatry》：Parental high-fat/high-sugar diets and their lasting impact on brain development in offspring: a longitudinal mouse MRI study

　　语 本研究针对母体肥胖及相关代谢异常可能增加子代神经发育障碍（NDD）风险的核心问题，通过小鼠模型探究父母高脂（HFD）或高脂高糖（WD）饮食对子代脑结构的长期影响。利用纵向锰增强磁共振成像（MEMRI）技术，研究发现产前及哺乳期暴露于WD/HFD可导致子代脑区体积改变（如扣带皮层增大、海马CA3区缩小），且部分变化持续至成年期， despite 断奶后改为健康饮食。该研究为阐释早期饮食暴露对NDD风险的神经解剖学机制提供了新视角，并为干预策略开发奠定基础。

　　

论文解读

在现代社会，高脂、高糖的“西式饮食”日益普及，随之而来的肥胖及相关代谢性疾病已成为全球性健康挑战。尤其值得关注的是，母体在孕期的代谢状态可能对后代健康产生深远影响。大量流行病学研究表明，母亲肥胖、妊娠期糖尿病等代谢异常与子代神经发育障碍（Neurodevelopmental Disorders, NDDs）（如自闭症谱系障碍和注意缺陷多动障碍）的风险增加密切相关。然而，饮食这一可调控因素究竟如何塑造子代大脑发育的轨迹？其影响是暂时还是持久的？这些问题尚未得到系统解答。

由于在人类研究中严格控制饮食、量化长期暴露效应极为困难，科学家们转而借助动物模型。小鼠与人类在大脑结构和基因表达上具有高度同源性，且能够实现在严格控制遗传背景和环境因素下探究特定变量的影响。此前研究多局限于单一时间点或孤立脑区的观察，缺乏对全脑发育动态过程的描绘。为此，发表于《Translational Psychiatry》的这项研究，首次采用纵向磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）技术，追踪了父母高脂或高脂高糖饮食对子代从出生到成年大脑结构影响的完整时序变化。

关键技术方法概述

研究采用C57BL/6J小鼠，父母代从青春期（出生后35天）起分别接受对照饮食（Control Diet, CD）、高脂高糖“西式饮食”（Western Diet, WD）或高脂饮食（High-Fat Diet, HFD）共8周，并持续至交配、妊娠和哺乳期。子代断奶（出生后21天）后全部转换为CD。通过锰增强MRI（Manganese-Enhanced MRI, MEMRI）在子代出生后第3、5、7、14、28、42、65和150天共8个时间点进行全脑扫描，获取高分辨率三维图像。利用基于图谱的自动分割技术（MAGeT Brain算法）定量分析182个脑区的相对体积（相对于全脑体积标准化），采用线性混合效应模型评估饮食、性别及时间交互作用，并通过聚类分析识别具有相似变化模式的脑区集群。

研究结果

父母WD或HFD导致子代早期体重增加，但断奶后体重差异消失

父母代摄入WD或HFD后体重显著增加（WD母鼠增重48.5%，HFD母鼠增重64.5%）。子代在断奶前（出生后21天）体重显著高于CD组（WD雄性+14%，HFD雄性+14%），但断奶后改为CD饮食，体重差异迅速消失。这表明饮食对体重的影响是可逆的，但大脑结构变化是否同样可逆？

饮食干预改变子代脑发育轨迹，部分影响持续至成年

脑体积分析揭示了三种不同的变化模式：

1. 1.
   早期出现且短暂的变化：如脑脚（Cerebral Peduncle）在出生后14天体积减小（WD -2.7%，HFD -2.9%），但随发育逐渐恢复正常。
2. 2.
   早期出现且持续至成年的变化：如扣带皮层（Cingulate Cortex）在出生后3天即增大（WD +1.2%，HFD +2.0%），且差异持续至成年（P150时均+3.0%）。
3. 3.
   后期出现的变化：如海马CA3区（Hippocampal CA3 Region）和缰连合（Habenular Commissure）的体积差异在青春期（P28）才显现，并持续至成年。
   

聚类分析揭示脑区变化的整体模式

通过聚类分析将182个脑区分为6类，其中：

• •
  集群1和5（以皮层下结构为主，如杏仁核、海马CA3区）体积减小；
• •
  集群3和6（以皮层结构为主，如扣带皮层、眶额皮层）体积增大；
• •
  集群2和4受影响较小。
  该分析表明，WD和HFD主要导致皮层区域相对体积增大，而皮层下区域体积减小。
  

性别与饮食交互作用显著，但主要限于早期发育阶段

研究发现32个脑区存在饮食-性别交互作用，如下丘脑在出生后3天时WD雄性子代体积显著小于雌性，但该差异在出生后14天消失。此外，50个脑区存在性别主效应（如内侧杏仁核在雄性中体积更大）。

WD与HFD效应相似，但早期存在差异

HFD子代在出生后3天时胼胝体体积显著大于WD子代（+2.5%），但该差异在出生后14天消失。表明高脂成分可能是长期效应的主要驱动因素。

结论与意义

本研究首次通过纵向MRI揭示了父母高脂/高糖饮食对子代脑结构的持久影响，尽管断奶后改为健康饮食，部分脑区体积改变仍持续至成年。受影响脑区（如扣带皮层、海马CA3区）与人类NDDs中报道的结构异常区域高度重叠，提示早期饮食暴露可能通过改变脑发育轨迹增加NDD风险。机制上，这种影响可能源于母体代谢环境改变（如高血糖、高瘦素、炎症因子升高）对胎儿脑细胞的直接或间接损伤。研究不仅为“健康与疾病的发育起源”学说提供了神经解剖学证据，还指明了关键时间窗口（如孕期、青春期）为潜在干预期。未来可基于此模型探索营养干预、运动等策略，以缓解早期不良暴露的长期后果。