【背景】肥胖相关认知障碍与肠道微生态稳态失调密切相关，运动可通过微生物-肠-脑轴抑制细胞焦亡，从而防治肥胖相关认知障碍。【目的】基于肠道菌群和核因子-κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）/NOD样受体蛋白3（NOD-like receptor family pyrin domain containing 3，NLRP3）细胞焦亡通路，探究运动通过微生物-肠-脑轴改善高脂饮食诱导肥胖相关认知障碍的作用机制。【方法】SPF级雄性C57BL/6小鼠随机分为对照组（CON，n=11）和肥胖造模组（n=29），于12周后筛选肥胖认知障碍小鼠，随机分为高脂喂养组（HFD）和高脂喂养+运动组（AE），随后8周AE组进行运动干预（12 m/min，6次/周），其余组静态笼饲养。采用NOR，Y迷宫测试检验小鼠的认知功能，生物试剂盒检测血脂及肝功能指标变化，ELISA检测肠道内容物及血清脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）水平；苏木精-伊红染色（hematoxylin and eosin staining ）观察肝脏、海马、结肠组织细胞形态，Western blot检测海马组织中炎症、细胞焦亡及突触可塑性相关蛋白变化，16S rRNA测序检测肠道菌群组成。【结果】①与CON组比较，HFD组小鼠体重、Lee’s指数、BMI及肝脏脂肪变性面积显著增加（P<0.05），血脂异常，肝功能损伤（P<0.05）；海马CA1、CA3及DG区神经元数量显著减少（P<0.01），锥体细胞排列松散、核固缩；学习记忆能力显著下降（P<0.01）；与HFD组比较，AE组小鼠生理指标、血脂、肝功能相关指标及肝脂肪变性显著改善（P<0.05），海马神经元密度恢复，学习记忆能力显著改善（P<0.01）。②与CON组比较，HFD组肠道菌群α和β多样性发生显著变化（P<0.05），厚壁菌门（Firmicutes）/拟杆菌门（Bacteroidota）比值极显著增加（P<0.01），显著富集粪杆菌属（Faecalibaculum），且大肠杆菌志贺菌属（Escherichia-Shigella）相对丰度显著增加（P<0.05）；与HFD组相比，AE组α和β多样性无显著差异（P>0.05），Firmicutes/Bacteroidota比值极显著降低（P<0.01），Escherichia-Shigella相对丰度显著降低（P<0.05），相关性分析发现其与LPS、白细胞介素-1β（interleukin-1 beta，IL-1β）和Toll样受体4（toll-like receptor 4，TLR4）呈显著正相关（P<0.05），与突触蛋白1（synapsin I，SYN1）呈显著负相关（P<0.05）。③与CON组比较，HFD组肠道通透性增加，组织病理评分显著增加（P<0.01），闭合小带蛋白1（zonula Occludens-1，ZO-1）表达显著降低（P<0.01），粪便和血清LPS显著增加（P<0.05），运动能显著改善上述指标的变化（P<0.05）。④与CON组比较，HFD组海马组织中炎症相关蛋白TLR4、NF-κB，以及细胞焦亡相关蛋白NLRP3、Cleaved-Caspase1、气道蛋白D（gasdermin D，GSDMD）、IL-1β表达水平显著上调（P<0.05），突触可塑性相关蛋白鸢尾素（Irisin）、脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）、突触素（synaptophysin，SYP）、SYN1显著降低（P<0.05），运动能够抑制炎症、细胞焦亡相关蛋白表达，促进突触可塑性相关蛋白表达（P<0.05）。【结论】运动通过调节肠道微环境，抑制高脂饮食诱导的Escherichia-Shigella过度生长，减少LPS的产生和释放并增强肠道屏障功能，继而通过微生物-肠-脑轴抑制NF-κB/NLRP3通路减轻细胞焦亡，下调炎症因子IL-1β表达，防治肥胖相关认知障碍。
文章目录
1 材料与方法
1.1 动物
1.2 主要试剂及仪器
1.3 主要方法
1.3.1肥胖认知障碍模型构建与实验设计
1.3.2 NOR和Y迷宫测试
1.3.3生化指标分析
1.3.4组织苏木精-伊红染色（hematoxylin and eosin staining，H&E）染色
1.3.5 肠道微生物群测序和生物学信息分析
1.3.6蛋白免疫印迹（western blot，WB）检测
1.4 统计分析
2 结果与分析
2.1运动对肥胖相关指标的影响
2.2运动对血脂和肝功能生化指标的影响
2.3运动对认知行为和海马形态的影响
2.4 运动对肠道菌群多样性及组成的影响
2.5运动对结肠组织形态、通透性及LPS的影响
2.6运动对海马炎症反应、细胞焦亡和突触可塑性相关蛋白的影响
3 讨论
