《Nutrition》：Metabolic Adaptations and Dietary Preferences in Mice Exposed to Ketogenic and High-Fat High-Sucrose Diets
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本研究探讨高脂高糖（HFHS）饮食及生酮饮食（KD）对小鼠觅食行为、活动能力和焦虑样行为的影响。实验显示，HFHS饮食导致代谢紊乱，而生酮饮食在4周后显著提升小鼠活动水平，但对代谢问题逆转不足，表明不同饮食对行为和代谢的影响存在差异。
Aline Penna-de-Carvalho|Brenda A. Nagagata|Renata S. Guarnieri|Mauricio M.S. Borges|Luciana P.M. Teixeira|Samara C. Ferreira-Machado|Marcia B. Aguila
里约热内卢州立大学生物医学中心生物学研究所，形态测量、代谢与心血管疾病实验室，巴西里约热内卢
摘要
目的
我们研究了生酮饮食（KD）对小鼠进食行为、运动能力和类似焦虑行为的影响。
方法
三个月大的雄性C57BL/6小鼠被分为两组：一组喂食对照组饮食（C组，n=120只），另一组喂食导致肥胖和糖尿病的高脂肪高糖饮食（HFHS组，n=120只）。12周后，部分小鼠继续维持原有饮食（C1组、C4组、Od1组、Od4组），另一部分小鼠转为生酮饮食一周或四周（C/K1组、C/K4组、Od/K1组、Od/K4组，每组n=30只）。通过Y迷宫测试评估小鼠的觅食行为，通过开放场测试评估其运动能力和类似焦虑的行为。
结果
HFHS饮食引发了代谢功能障碍。与C组相比，Od组小鼠的体重显著增加，并且在Od4组中出现了严重的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗，且这种状态持续了16周（p < 0.001）。包括Od1组、Od4组和C/K1组在内的多个组别中，胰岛素敏感性均有所下降。Y迷宫测试显示，在饮食转换后，小鼠的饮食偏好发生了显著且随时间变化的变化（Od1组与C1组相比，p = 0.0001；Od/K1组与Od/K4组相比，p < 0.0001）。值得注意的是，转为生酮饮食四周的小鼠（Od/K4组）在开放场测试中的探索行为和总移动距离明显高于继续维持对照组或HFHS饮食的组别（C/K4组和Od4组）。
结论
转为生酮饮食引发了快速的神经行为适应（如饮食偏好的改变和活动增加），但这种改变不足以完全逆转由HFHS饮食引起的严重代谢功能障碍。这些发现强调了特定宏量营养素干预对行为与全身代谢的不同影响，需要进一步研究其长期效果和潜在的分子机制。
引言
饮食组成是决定代谢健康的关键因素，其影响远不止于能量平衡，还会影响行为[1]和情绪状态[2]。尽管越来越多的证据表明特定饮食与行为和生理结果有关，但其背后的机制仍不完全清楚。多种因素影响饮食选择、偏好以及所摄入食物的营养价值。最近的研究越来越多地关注饮食模式对生理和心理状态的影响[3][4][5]。
其中，生酮饮食（KD）和高脂肪高糖饮食（HFHS）是研究较多的两种饮食方式，它们对代谢和行为有不同的影响[4,6]。虽然生酮饮食在代谢方面的益处已被广泛探讨，但其对行为的影响相比HFHS饮食仍研究不足[2]。
生酮饮食的特点是高脂肪、中等蛋白质和低碳水化合物摄入，已被证明有助于控制肥胖并改善血糖控制[7,8]。与传统低脂饮食相比，生酮饮食通常能带来更大的体重减轻和心血管代谢参数的改善，尽管它也可能提高低密度脂蛋白（LDL）胆固醇水平[9]。除了代谢效应外，生酮饮食在癫痫和阿尔茨海默病等情况下还显示出神经保护作用，这可能与其对能量代谢和胰岛素敏感性的影响有关[10]。
小鼠是测试各种饮食组成以及诱导肥胖和胰岛素抵抗等状态的理想动物模型[11,12]。相比之下，高脂肪高糖饮食（HFHS）富含脂肪和糖分，与一系列不良后果相关，包括体重增加、胰岛素抵抗和整体代谢功能障碍[13]。此外，这种饮食的长期健康影响显著，因为它会促进与代谢功能障碍相关的脂肪性肝病的发展[14]，并对肠道微生物群组成产生负面影响[15]。
新兴证据表明，饮食组成显著影响啮齿动物的进食行为和食物偏好[7][16][17][18]。像生酮饮食和HFHS这样的饮食可以调节奖赏通路，从而影响进食的愉悦感。此外，这些饮食还可能影响情绪反应，包括类似焦虑的行为。例如，高脂肪饮食与焦虑加剧和神经功能改变有关，这表明营养摄入可能与情绪调节有关[4,19]。
本研究旨在验证饮食组成（独立于热量摄入）可以调节进食行为和情绪反应的假设。通过比较生酮饮食和HFHS饮食的行为和代谢效应，我们希望加深对特定营养策略如何影响身心健康的理解。
动物与实验设计
三个月大的雄性C57BL/6小鼠被饲养在通风良好的笼子中（Nexgen System，Allentown Inc., PA, USA），环境温度控制在21±2°C，湿度为60±10%，光照周期为12:12小时。食物和水自由供应。动物护理和实验操作遵循标准指南（美国国立卫生研究院，编号85-23，1996年修订版；National Academies Press，第8版，华盛顿特区，2011年）以及ARRIVE（动物研究：体内实验报告）标准。
体重、食物和能量摄入
生物测量和血浆分析结果见表2。Od组的体重显著增加（+37.8%，P < 0.001），与C组相比。一周后，C/K1组（+8.3%，P = 0.07）和Od1组（+43.2%，P < 0.001）的体重进一步增加，且Od1组的体重始终显著高于C1组（P < 0.001）。到第4周时，Od4组的体重仍然高于C4组（+43.2%，P < 0.001）。
C/K1组（+18.9%，P < 0.001）和Od1组（+10.9%，P = 0.002）的食物摄入量显著高于C组。
讨论
鉴于饮食组成在调节进食行为、代谢稳态和情绪反应中的关键作用，本研究旨在明确生酮饮食与HFHS饮食在肥胖糖尿病小鼠模型中的具体效应。我们发现，不同的宏量营养素组成导致了独特的代谢和行为适应。为确保研究结果的准确性，我们使用了雄性C57BL/6小鼠，以避免雌性周期带来的潜在混淆因素。
结论
转为生酮饮食引发了显著的行为适应，表现为运动活动增加和饮食偏好的变化。然而，这些变化不足以完全逆转HFHS饮食引起的严重代谢障碍。生酮饮食组小鼠探索行为的增强表明了饮食、代谢状态和行为结果之间的复杂相互作用。这些发现强调了...
资助
本研究得到了巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico，资助编号302215/2022-0）和里约热内卢州研究资助基金会（Funda??o Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro，资助编号E-26/203.900/2024）的支持。此外，RSG、MMSB和LP获得了高级人员培训协调委员会（Finance code 001）的奖学金。这些资助机构未对本文的撰写和提交过程产生任何影响。
数据声明
本研究生成和分析的数据集可应要求向通讯作者索取。
利益冲突声明
作者声明没有需要披露的利益冲突。
作者贡献声明
Aline Penna-de-Carvalho：撰写——初稿、方法论、实验设计、数据分析。
Brenda A. Nagagata：撰写——初稿、方法论、实验设计、数据分析。
Renata S. Guarnieri：撰写——初稿、方法论、数据分析。
Mauricio M.S. Borges：撰写——初稿、方法论、数据分析。
Luciana P.M. Teixeira：撰写——初稿、方法论、数据分析。
利益冲突声明
作者声明没有需要披露的利益冲突。
