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第一部分孕期低纤维饮食对肠道微生物及子代神经记忆的调节作用背景:研究发现饮食中膳食纤维摄入与机体认知记忆发育等存在非常密切的联系。然而近年来人们对饮食中膳食纤维的消费,包括孕期膳食纤维的消费明显降低,这让我们对宫内胎儿认知记忆的发育引起明显担忧。目的:（1）探索孕期低纤维饮食和孕期正常纤维饮食对子鼠神经突触可塑性和认知记忆的影响。（2）分析孕期不同纤维饮食对肠道微生物菌群组成的影响。方法:（1）根据美国营养学会AIN-93G标准,制作低纤维饮食饲料和正常纤维饮食饲料。（2）雌鼠怀孕后立即被随机分为低纤维饮食喂养和正常纤维饮食喂养,这种喂养方式持续整个孕期直至孕鼠产仔。在孕鼠产仔后两组的动物均更换为正常纤维饲料喂养,直至实验结束。（3）使用不同纤维的饲料喂养孕鼠,在孕晚期收集母鼠的粪便标本,分析不同纤维饮食对肠道微生物多样性的影响;在子鼠断奶时收集子鼠的粪便标本,分析孕期不同纤维饮食对子鼠肠道微生物多样性的影响。（4）在子鼠六周龄时完成行为学检测,包括矿场实验、高架十字迷宫实验和巴恩斯实验。（5）在子鼠六周龄时完成长时程增强实验和突触可塑性蛋白（NR2A、NR2B和GLUR2）的检测实验。结果:与孕期正常纤维饮食相比,（1）孕期低纤维饮食不影响母鼠和子鼠的体重增长。（2）孕期低纤维饮食的子鼠在矿场实验的中央区运动时间更少,总运动距离明显减少;在高架十字迷宫测试的开放臂运动时间更少,而进入开放臂的次数和比例无明显改变;在巴恩斯测试中找到目标洞的时间更久,且找到非目标洞的错误次数更多。（3）孕期低纤维饮食的子鼠在高频刺激后的f EPSP电位更低,且突触可塑性蛋白NR2B和GLUR2表达明显降低,NR2A改变不明显。（4）肠道微生物多样性检测发现,孕期低纤维饮食明显降低母鼠肠道拟杆菌门的菌群丰度,增加厚壁菌门的菌群丰度,且该变化趋势在子鼠肠道微生物的多样性检测中同样存在（但无显著性差异）。结论:与孕期正常纤维饮食相比,孕期低纤维饮食模式导致子鼠海马组织中突触可塑性蛋白的表达降低,突触可塑性受损,影响子鼠的空间记忆能力。另外,孕期不同纤维饮食导致母鼠肠道拟杆菌门和厚壁菌门的丰度发生明显改变,提示差异的肠道微生物菌群可能参与孕期纤维饮食对子代记忆功能的调节过程。第二部分胎盘对SCFAs的透过及孕期SCFAs补充对子代记忆功能的调节作用背景:在第一部分研究中发现孕期低纤维饮食能明显导致子鼠的记忆功能减退,且在母鼠肠道发现与产SCFAs相关的微生物存在明显变化,提示SCFAs可能参与孕期纤维素在子代记忆作用中的调控作用。另外,宫内胎儿的生长发育需要母体将营养从胎盘输送而来,而胎盘能否允许SCFAs透过以及透过效率仍不清楚。目的:（1）利用人群标本研究胎盘对不同SCFAs的透过作用。（2）观察孕期SCFAs补充能否逆转孕期低纤维饮食导致的子鼠记忆功能减退。方法:（1）研究总共纳入31例正常孕晚期的产妇,收集分娩时母体静脉血和匹配的脐带静脉血,检测血清SCFAs浓度;研究开始前已取得监护人同意并签署知情同意书,并通过相关单位伦理委员会审核。（2）收集孕期不同纤维饮食的孕晚期母鼠静脉血和胎鼠脑组织,检测SCFAs浓度。（3）在孕期低纤维饮食的基础上,分别叠加丙酸或丁酸补充,在子鼠六周龄时完成行为学检测,包括矿场实验、高架十字迷宫实验、新物体识别和巴恩斯实验。（4）在孕期正常纤维饮食的基础上,分别叠加丙酸或丁酸补充,在子鼠六周龄时完成上述行为学检测。（5）在子鼠六周龄时完成长时程增强实验和突触可塑性蛋白（NR2A、NR2B和GLUR2）的检测实验。结果:（1）通过人群样本数据分析发现,脐血中丙酸、丁酸、己酸和戊酸浓度与母血清中的浓度呈现明显的线性相关性,其中丙酸、丁酸、己酸和戊酸的Pearson相关系数分别为0.425（p=0.017）、0.453（p=0.011）、0.502（p=0.004）和0.501（p=0.004）;而脐血中乙酸、异丁酸和异戊酸浓度与母血清浓度无明显相关性,其Pearson相关系数分别为0.182（p=0.327）、0.061（p=0.745）和0.294（p=0.108）。（2）对动物血清SCFAs分析发现,孕期低纤维饮食的母鼠血清丙酸、丁酸水平明显降低,而乙酸、戊酸、己酸、异丁酸和异戊酸的浓度在两组间无明显差异;在子鼠出生时脑组织的SCFAs检测中,孕期低纤维饮食的子鼠脑组织丙酸、丁酸浓度明显降低,而乙酸、戊酸、己酸、异丁酸和异戊酸的浓度无明显变化;而在子鼠六周龄时的脑组织SCFAs检测中,所有SCFAs浓度在两组间均无明显差异。（3）与孕期低纤维饮食的子鼠相比,孕期叠加丁酸补充的子鼠在矿场实验的总运动距离和中央区运动时间无明显变化,在高架十字迷宫测试的开放臂进入次数、总运动距离和运动时间均明显增加,在新物体识别实验中与陌生物体接触时间明显增加,在巴恩斯测试中找到目标洞的时间明显缩短,找到非目标洞的错误次数明显减少;而孕期叠加丙酸补充的子鼠在上述测试中的结果均无明显改变。（4）与孕期正常纤维饮食的子鼠相比,孕期分别叠加丙酸或丁酸补充的子鼠在上述测试中的结果也无明显改变。（5）与孕期低纤维饮食的子鼠相比,孕期叠加丁酸补充的子鼠在高频刺激后的f EPSP电位更高,且突触可塑性蛋白NR2B和GLUR2表达明显增加,NR2A增加不明显;而孕期叠加丙酸补充的子鼠在上述测试中的结果均无明显改变。结论:血清SCFAs能透过母体的胎盘屏障,且母血清中丙酸、丁酸、己酸和戊酸能成比例的透过胎盘屏障到达胎儿,通过动物标本检测也基本验证此结果。另外通过SCFAs补充实验发现,只有丁酸补充,而不是丙酸补充,能逆转孕期低纤维饮食导致的子鼠记忆功能减退。第三部分HDAC4途径在丁酸调节子代神经记忆中的作用及其机制研究背景:丁酸是一种组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂,能通过抑制去乙酰化酶的活性从而促进基因的转录。许多研究报道丁酸通过HDAC途径在调节神经功能修复中发挥着重要的作用。然而,丁酸对发育期神经记忆的调节作用及具体作用机制仍需要进一步研究。目的:观察丁酸对神经元与记忆相关的突触可塑性的调节作用以及具体机制。方法:（1）通过培养胎鼠的海马组织神经元,利用不同浓度丁酸干预神经元,观察突触可塑性蛋白的变化情况。（2）在丁酸干预后检测神经元HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC4和FFAR3蛋白表达变化情况。（3）丁酸干预神经元后检测所有HDAC亚型（HDAC1至HDAC10）和FFAR2、FFAR3的m RNA表达变化。（4）利用动物脑组织检测HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC4和FFAR3蛋白改变情况。（5）利用si RNA干扰细胞核HDAC4蛋白后,检测突触可塑性蛋白（NR2A、NR2B和GLUR2）表达变化情况。（6）si-HDAC4后叠加丁酸干预后,检测可塑性相关蛋白的改变情况。结果:（1）随着丁酸浓度从0增加至0.5m M时,突触可塑性蛋白NR2B和GLUR2表达逐渐增加,NR2A蛋白也有增加的趋势。而随着丁酸浓度从0.5m M增加至2m M时,GLUR2和NR2B蛋白表达则逐渐降低,而NR2A蛋白表达也有降低的趋势。（2）丁酸干预的神经元HDAC4表达明显降低,而HDAC1、HDAC2、HDAC3和FFAR3蛋白的表达无明显改变。（3）在m RNA水平,丁酸干预后HDAC4的m RNA水平明显降低,而FFAR3、FFAR2、HDAC1、HDAC2、HDAC3、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC8、HDAC9和HDAC10的m RNA水平无明显变化。（4）对动物标本检测也发现,叠加丁酸补充明显降低HDAC4蛋白的表达,而对FFAR3、HDAC1、HDAC2和HDAC3蛋白表达无明显影响。（5）si-HDAC4沉默明显增加突触可塑性蛋白GLUR2和NR2B蛋白的表达;而丁酸叠加si-HDAC4干预后突触可塑性蛋白NR2B和GLUR2的表达无进一步变化。结论:从细胞的层面,利用si-HDAC4干扰靶基因的表达能模拟丁酸干预神经元的效果,且通过si-HDAC4干扰能阻断丁酸对神经元突触可塑性的调节作用,证明丁酸能通过调节细胞核HDAC4表达,从而调节神经突触的可塑性变化。