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低血糖症是由多种原因引起血糖浓度过低的代谢性疾病,是糖尿病患者在胰岛素治疗过程中常见的并发症。低血糖导致大脑不同区域神经元死亡,损害糖尿病患者的认知功能,与痴呆发生发展密切相关。此外,低血糖还与很多动物疾病密切相关。哺乳期奶牛因泌乳需要而出现能量负平衡,血糖下降,导致食欲不振,产奶量减少甚至死亡。预防和控制低血糖的发生和发展有利于减轻其导致的严重后果。生酮饮食（ketogenic diet,KD）是一种高脂肪、低碳水化合物、中蛋白质的配方饮食。在机体以脂肪为原料生成酮体,尤其是β-羟基丁酸（β-hydroxybutyrate,BHBA）浓度的升高,可在低血糖时为大脑提供备用能源,并通过减少活性氧（reactive oxygen species,ROS）的累积、抑制炎症小体的形成发挥抗炎和抗凋亡等作用。作为一种经典的饮食模式,KD可以调节肠道细菌及其代谢产物,在能量稳态、营养物质代谢和免疫调节等多方面影响人体健康。然而,KD及其肠道菌群的变化对低血糖诱导脑损伤的作用及机制研究还较少。本研究采用16S r RNA测序方法检测KD小鼠肠道菌群的变化,并利用胰岛素构建小鼠低血糖模型,通过免疫荧光染色、蛋白免疫印迹、透射电镜、高尔基染色、实时荧光定量PCR、流式细胞术等方法,从体内和体外探讨KD对低血糖诱导小鼠脑损伤的保护作用及其潜在机制。研究结果如下:（1）胰岛素注射20-30 min后小鼠出现低血糖症状,3 h存活率为55%;KD减轻小鼠低血糖症状,3 h存活率达95%。伊文思蓝染色发现,低血糖小鼠血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）通透性增加;KD提高足糖萼蛋白（Podocalyxin,Podxl）和紧密连接蛋白1（Zonula occludens-1,ZO-1）表达量减轻低血糖诱导的BBB损伤。KD降低AQP4含量并维持其极性表达减轻低血糖导致的脑水肿形成。（2）肠道微生物16S r RNA测序结果显示,KD降低肠道菌群α多样性Chao1指数;β多样性分析KD组与对照组数据显著分离;在门水平上,KD提高小鼠肠道菌群厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）相对丰度,降低拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度;在属水平上,KD提高Pseudoflavonifractor,降低乳杆菌属（Lactobacillus）相对丰度。（3）旷场实验发现单次低血糖对小鼠抑郁样行为影响不明显,而清除肠道微生物的KD小鼠对新的开阔环境恐惧,表现出抑郁样行为,这与酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase,TH）和色氨酸羟化酶2（Tryptophan hydroxylase 2,TPH2）的降低有关。高架十字和水迷宫实验发现,KD改善低血糖小鼠焦虑样行为和认知障碍。进一步对树突棘和突触结构的观察发现,KD增加低血糖小鼠海马蘑菇状（Mushroom）树突棘比例,减低短粗状（Stubby）树突棘比例,通过增加树突棘素（Spinophilin,SPN）、突触后致密蛋白95（postsynaptic density protein 95）和突触素（synaptophysin,SYP）蛋白表达量调节突触可塑性。机制研究发现,KD及其肠道菌群通过抑制IRE1-XBP1和ATF6内质网应激通路的激活,降低cleaved caspase-3/caspase-3的表达,增加低血糖小鼠新生神经元（Brd U+DCX+细胞）密度,提高存活和分化的神经元（Brd U+Neu N+细胞）密度,改善低血糖诱导的成体神经发生障碍。（4）KD及其肠道菌群提高低血糖小鼠大脑SOD、GSH-PX含量,降低MDA水平及TNF-α、IL-1β、IL-6的m RNA表达量。低血糖导致海马小胶质细胞分支端点增多,复杂度增加,KD降低小胶质细胞的激活,并抑制TLR4/p38 MAPK/NF-κB信号通路的激活减轻低血糖诱导的神经炎症。（5）在体外,通过PC12细胞和原代神经元构建低糖细胞模型发现,BHBA抑制低糖诱导的细胞内ROS产生,介导p38 MAPK信号通路和caspase-3凋亡级联反应,并激活ERK的磷酸化抑制原代神经元凋亡。以上研究表明KD提高BHBA水平并通过调节肠道菌群改善低血糖诱导的成体神经发生障碍和神经炎症,为优化低血糖导致的神经细胞损伤的治疗策略提供了新的思路。