[研究目的]反式脂肪酸(trans-fatty acids,TFA)是在反式构型中具有至少一个非共轭双键的不饱和脂肪酸[1]。因可长期保存及其理化性质的稳定性和半溶性,反式脂肪酸被广泛应用于食品加工行业,如各类油炸食品,甜点等。大量研究证实,反式脂肪酸的过量摄入会影响人体的生长发育;此外,反式脂肪酸的过量摄入与动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)、冠心病(coronary heart disease,CHD)、2型糖尿病及癌症等疾病相关。有研究表明,反式脂肪酸具有一定的神经毒性,可穿过血脑屏障,在额叶皮层、海马、纹状体等处的神经细胞内沉积,并与以渐进性记忆障碍、认知功能障碍为特征的阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)表现出一定的相关性。然而,反式脂肪酸是否导致认知功能障碍及其相关机制并不明确。因此,我们采用反式脂肪酸灌胃12周,通过Morris水迷宫实验,观察反式脂肪酸对小鼠学习记忆的影响;通过苏木素-伊红染色观察反式脂肪酸对小鼠海马形态学的影响;采用生物化学实验检测反式脂肪酸染毒小鼠大脑皮层超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase,CAT)的活力以及脂质过氧化蛋白加合物丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量变化;检测反式脂肪酸染毒小鼠脑组织Na+/K+-ATP酶、Ca2+/Mg2+-ATP酶、乙酰胆碱酯酶(acetylocholinesterase,AchE)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的活力值;采用高效液相色谱法检测氨基酸类神经递质:谷氨酸(glutamic acid,Glu)、甘氨酸(glycine,Gly)、天门冬氨酸(aspartic acid,Asp)、γ-氨基丁酸(y-aminobutyric acid,GABA)及牛磺酸(taurine,Tau)的含量。探讨反式脂肪酸对小鼠认知功能的影响,及其与大脑氧化应激和氨基酸类神经递质的关系。[研究方法]1.实验动物分组及处理:选取SPF级雄性昆明小鼠56只,体重(18-22)g,分笼饲养,进食饮水自由。适应性饲养1周后,随机分为4组并均衡体重,分别为对照组和低、中、高剂量反式脂肪酸染毒组,每组14只。各剂量反式脂肪酸染毒组动物分别给予25mg/kg、50mg/kg、100mg/kg反式脂肪酸,对照组给予等体积的玉米油。所有实验动物均采用灌胃方式进行染毒,染毒容量均为0.1ml/10g,每周6次,连续染毒12周。每周称量并记录小鼠体重,以调整灌胃剂量。2.小鼠认知功能测定:反式脂肪酸灌胃结束后,每组随机选取12只小鼠进行连续6天的Morris水迷宫测试(第一天为训练,不记录数据)。通过定位航行实验和空间探索实验对小鼠的认知功能进行综合评价。其中,定位航行实验通过测定小鼠的逃避潜伏期和游泳总路程反应实验小鼠的学习能力;空间探索实验通过测定穿越平台次数反映小鼠的记忆能力。3.小鼠脑组织损伤病理形态学观察:制备小鼠大脑的石蜡切片,采用苏木素-伊红(H&E)染色法检测小鼠海马的形态学变化。4.小鼠大脑氧化应激指标检测:按照相关试剂盒的说明测定脑组织中SOD、GSH-Px、CAT的活力值以及MDA的含量。5.小鼠脑组织ATP酶活力检测:按照相关试剂盒说明检测Na+/K+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP 酶活力值。6.小鼠脑组织AchE、NOS活力检测:制备小鼠大脑组织匀浆,按照相关试剂盒说明,检测小鼠脑组织AchE和NOS活力值的变化。7.小鼠脑组织氨基酸类神经递质检测:采用高效液相色谱-二极管阵列检测器检测小鼠脑组织中Glu、Gly、Asp、GABA、Tau的含量。[结果]1.反式脂肪酸染毒对小鼠一般生长发育的影响对照组及各剂量反式脂肪酸染毒组小鼠一般状况良好,小鼠体重随实验进行缓慢增加,各组体重增量差异无统计学意义(p>0.05)。2.反式脂肪酸对小鼠学习记忆功能的影响Morris水迷宫数据显示:随训练时间的延长,各实验组小鼠逃避潜伏期及游泳总路程均呈下降趋势,各剂量反式脂肪酸染毒组小鼠与对照组相比逃避潜伏期、游泳总路程、平均游泳速度、穿越平台次数等各指标差异均无统计学意义(p>0.05)。3.反式脂肪酸染毒对小鼠海马结构影响的形态学观察海马形态学观察显示:与对照组相比,各剂量反式脂肪酸染毒组小鼠海马组织中,组成海马外形的神经细胞线变得细且模糊。高倍镜显示,海马CA2、CA3区神经细胞数不同程度减少,排列疏松。4.反式脂肪酸染毒对小鼠大脑皮层SOD、GSH-Px、CAT活力及脂质过氧化蛋白加合物MDA含量的影响与对照组相比,各剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织中抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT活力均降低(p<0.05),而脂质过氧化蛋白加合物MDA含量明显升高(p<0.05)。反式脂肪酸各剂量组间各酶活力及MDA含量差异无统计学意义(p>0.05)。5.反式脂肪酸染毒对小鼠脑组织Na+/K+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶活力值的影响与对照组相比,低、中、高剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织Na+/K+-ATP和 Ca2+/Mg2+-ATP 酶活力值降低(p<0.05)。6.反式脂肪酸对小鼠脑组织AchE和NOS活力值的影响与对照组相比,低、中剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织AchE活力值降低(p<0.05)。小鼠脑组织中,高剂量反式脂肪酸染毒组NOS活力值与对照组相比显著升高(p<0.05)。低、中剂量反式脂肪酸染毒组NOS活力值与对照组相比呈增高趋势,但无统计学差异(p>0.05)。7.反式脂肪酸对小鼠脑组织氨基酸类神经递质含量的影响与对照组相比,低、中剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织中Glu,Gly,Asp,GABA,Tau含量升高(p<0.05);高剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织中 Glu,Gly,Asp,GABA,Tau含量也呈升高趋势(p>0.05)。与对照组相比,低、中剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织中谷氨酸与γ-氨基丁酸的比值增加(p<0.05);高剂量反式脂肪酸染毒组小鼠脑组织中谷氨酸与γ-氨基丁酸的比值增加(p>0.05)。[结论]1.大脑是反式脂肪酸毒作用的敏感靶器官,反式脂肪酸暴露可导致小鼠海马形态发生变化。2.反式脂肪酸可导致小鼠脑组织抗氧化系统损伤。3.反式脂肪酸可以影响小鼠脑组织AchE和NOS活力。4.反式脂肪酸具有兴奋性神经毒性,并且能够影响ATP酶。