浙江大学路静团队提出rTMS可能是一种解决与肥胖相关的认知缺陷的新方法。rTMS可以增强高脂饮食诱导的肥胖大鼠认知能力，减轻脑部炎症和神经损伤，并改善肠道微生态，证明了脑-肠之间存在的潜在联系。相关成果“Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation(rTMS) Improves Cognitive Impairment and Intestinal Microecological Dysfunction Induced by High-Fat Diet in Rats”为题发表在Research上。
Citation:
Jin K, Chen B, Han S, Dong J, Cheng S, Qin B, Lu J. Repetitive Transcranial Magnetic
Stimulation (rTMS) Improves Cognitive Impairment and Intestinal Microecological Dysfunction Induced by High-Fat Diet in Rats. Research. 2024;7: Article 0384. https://doi.org/10.34133/research.0384
研究背景
摄入高脂肪的饮食会导致肥胖和大脑持续的低水平炎症，特别是在下丘脑和海马体等区域。这表明，高脂饮食引起的肥胖可能和大脑的情绪、认知功能之间存在着密切的联系。肥胖引起的神经炎症与血脑屏障的破坏有关，引发海马体的炎症反应，并可能增加氧化应激，导致认知障碍。然而，当前临床上针对肥胖导致的认知障碍尚未引起重视，同时缺乏行之有效的治疗手段。
大量研究证明了重复经颅磁刺激(rTMS)在治疗成人患者的神经和精神疾病方面是有效的。同时有研究表明rTMS应用于背外侧前额叶皮层(DLPFC)可以减少食物消耗和体重。因此rTMS可能是治疗肥胖以及其诱导的认知障碍的有效手段，然而其机制并不明确。此外，肠道菌群在维持机体代谢稳态中发挥了重要的作用，以往的研究大多着眼于肠道生态紊乱对于大脑的影响。目前为止，尚不清楚对中枢进行干预对于肠道生态的影响。
研究进展
本研究中，研究人员通过8周的高脂饮食建立了肥胖的大鼠模型，通过行为学发现其认知功能损伤。随后随机分为两组：rTMS组和假刺激组。三周的rTMS治疗改善了肥胖大鼠的认知功能，体重以及血脂代谢（图1）。
图1作者发现rTMS可以部分逆转了高脂肪饮食引发的突触相关蛋白表达和神经发生减少如图3所示。激活的小胶质细胞损害成人海马神经发生和突触结构并导致认知缺陷。研究人员还注意到HFD导致海马和下丘脑CA3和DG区域的小胶质细胞增加，并且小胶质细胞表现出更高的激活水平，其特征是细胞体更大，分支更少，rTMS改善了这些变化(见图2)。
图2rTMS降低了海马中高脂肪饮食诱导的促炎细胞因子的水平（图3-4），并增加了海马中血管内皮生长因子(VEGF)的水平（图4）。
图3
图4高脂诱导后下丘脑食欲素分泌增加,这可能会失去它的抗炎效果，rTMS治疗可以部分恢复它的水平（图5）。
图5rTMS可改善HFD诱导的肠道菌群失调，并且rTMS可能通过改变肠道代谢物改善高脂血症（图6）。
图6未来展望
该研究发现长期高脂肪饮食降低了大鼠的认知功能，而高频rTMS改善了高脂肪饮食大鼠的认知缺陷，并改善了神经发生和海马神经炎症。此外，该研究还观察到高频rTMS可以有效地恢复HFD大鼠肠道微生物组的变化，特别是rTMS治疗降低了微病毒的丰度，这在以往的研究中没有报道，并且肠道代谢物可能与血脂的变化有关。总的来说，这些数据为rTMS在解决HFD引起的认知障碍方面的潜在治疗效果提供了强有力的支持。
作者简介
路静
博士，浙江大学精神病学硕士生导师，多年来从事精神疾病的机制研究尤其是食欲素与情绪、认知功能的机制探讨。先后主持国家自然科学基金 2 项（青年、面上各一项），浙江省自然青年基金 1 项，卫健委创新人才计划 1 项（A类），以第一作者或者通讯作者（含共一或共通）在Lancet Psychiatry、 Advanced Materials、 Research、 Eclinicalmedicine、 EBioMedicine、 Schizophrenia Bulletin、 Clinical and Translational Medicine、 Psychiatry and Clinical Neuroscience等发表论文25篇。
《Research》是中国科协与美国科学促进会于2018年共同创办的定位为国际化、高影响力、世界一流水平、综合性、大型OA科技期刊，是美国《Science》自1880年创刊以来第一本合作期刊。主要发表先进能源、先进制造、先进材料、人工智能、环境科学、柔性电子、健康科学、信息科学、微纳科技、量子信息、空间科学，11个热点交叉领域突破性原创研究成果。主编(中国)为中国科协副主席，中国科学院院士包为民，主编(国际)为欧洲科学与艺术学院院士、美国明尼苏达大学教授崔天宏。第二届编委会由许宁生、高松、黄如、李兰娟、饶子和、俞书宏、崔铁军等国内外70余位院士在内的190余位编委组成。2024年成立了青年编委会，有86位青年学者参与。已被CAS、CNKI、CSCD、DOAJ、EI、SCIE、INSPEC、PMC、Scopus、SAO/NASA Astrophysics Data System数据库收录。IF=8.5，Citescore 13.2
欢迎相关领域的科学家们踊跃投稿，关注和使用期刊的出版内容。
网址：
https://spj.sciencemag.org/research/
e-ISSN: 2639-5274
p-ISSN: 2096-5168
CN: 10-1541/N
DOI Prefix: 10.34133
