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脊髓损伤(SCI)往往会导致永久性残疾或死亡,给家庭及社会造成沉重负担。SCI从病理角度可分为原发性和继发性损伤两个阶段。原发性损伤主要由机械刺激直接损伤,导致轴突、血管和神经细胞等的破坏,难以干预治疗。继发性损伤包括电解质紊乱、活性氧自由基(ROS)形成、缺血、水肿、炎症和凋亡等,是可施加治疗的关键因素。生酮饮食(KD)最早被用于治疗难治性癫痫,近年研究表明其在多种神经系统退行性病变及神经损伤的治疗中有一定作用。酮体主要成分β羟基丁酸(βOHB)在肾脏组织中被证实是一种内源性Ⅰ型组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,在骨髓源性巨噬细胞中,βOHB也被证实可抑制NLRP3炎症小体的激活,从而调节炎症反应。在脊髓组织中βOHB对Ⅰ型HDACs和NLRP3炎症小体的影响尚缺乏研究,有望进一步阐明KD治疗SCI的分子机制。因此,本研究旨在观察KD对大鼠SCI后神经功能的保护作用,探讨βOHB在脊髓组织中通过抑制Ⅰ型HDACs调节氧化应激,以及通过抑制NLRP3调节炎症反应的分子机制。KD或标准饮食(SD)预处理两周后,进行大鼠C5半侧挫伤模型建立,损伤后第1天、3天和7天取材检测蛋白表达。持续监测KD治疗对大鼠前肢运动功能及电生理指标恢复的影响。结果表明,与SD组比较,KD提高血浆酮体水平,并显著促进SCI后大鼠行为学和电生理指标的恢复。KD降低SCI后脊髓组织氧化应激指标和ROS产物,下调Nox2和Nox4的表达,上调Foxo3a、MnSOD和Catalase的表达。KD也抑制SCI后脊髓组织NLRP炎症小体的激活,促进小胶质细胞向M2亚型转化,降低组织中炎症反应。使用PC12细胞进行体外实验,表明βOHB显著降低H202诱导的细胞内氧化应激水平,并且抑制HDAC1、HDAC2和HDAC3的表达,对HDAC8未见显著影响。使用siRNA技术沉默HDAC1或者HDAC2基因,可以明显上调抗氧化应激蛋白Foxo3a的表达,下调Nox2和Nox4的表达。BV2细胞体外实验证实βOHB可以抑制LPS和ATP联合诱导的小胶质细胞中NLRP3炎症小体的激活,减低LPS引起的细胞中炎症因子的释放。使用βOHB、MCC950和siNLRP3抑制NLRP3的表达,均可促进小胶质细胞由Ml向M2亚型极化。综上所述,本研究表明KD可促进SCI后大鼠前肢运动功能和电生理指标的恢复。并阐明了在神经细胞中βOHB通过抑制HDAC1和HDAC2,调节氧化应激相关蛋白表达,降低SCI后氧化应激水平的分子机制。证实了 βOHB可通过抑制小胶质细胞中NLRP3炎症小体的激活,促进SCI后小胶质细胞由M1向M2亚型转化,从而减低SCI后炎症反应。本研究为KD治疗SCI提供了新的理论支持。