母亲补充左旋肉碱可改善吸烟母亲后代的大脑健康

吸烟是世界范围内死亡和发病的主要原因。尽管公共教育和政府政策不断加强，禁止在公共场所吸烟，但育龄妇女和怀孕期间吸烟仍然很普遍，怀孕期间戒烟成功率低。母亲吸烟对下一代健康结果的不利影响已得到充分研究，包括2型糖尿病风险增加、肾功能和结构受损以及婴儿猝死。此外，他们还发现吸烟母亲后代大脑中炎症增加、线粒体代谢标志物异常和氧化应激相关细胞损伤。母亲吸烟（SE）会导致有害的变化，这些变化与后代慢性神经系统疾病的发展有关，是线粒体氧化损伤的结果。母体给予左旋肉碱已被证明可以降低硒后代的肾脏氧化应激。

自噬去除细胞中受损或垃圾细胞器。线粒体自噬是指线粒体内发生自噬，这是清除受损线粒体的重要质量控制机制。这一过程通过分裂和融合回收完整的线粒体片段以产生新的健康线粒体，从而维持线粒体的完整性。在中风中，减少的线粒体吞噬和自噬可能阻碍大脑中受损线粒体的迅速清除，导致活性氧（ROS）增加和线粒体ATP供应减少。自噬减少以清除聚集蛋白似乎是帕金森病神经退行性变发生的基础。有研究表明，母亲硒会损害雄性后代的脑线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）复合物水平，从出生起内源性抗氧化能力降低。这是由于从出生到成年期间大脑中线粒体动力学的变化。

澳大利亚悉尼理工大学理学院生命科学学院健康技术中心、澳大利亚悉尼大学伍尔科克医学研究所呼吸细胞和分子生物学、澳大利亚圣伦纳德皇家北岸医院科林研究所肾组和澳大利亚新南威尔士大学医学院药理学系的研究人员进行了一项动物实验，研究了母体补充左旋肉碱对SE后代的氧化应激、自噬、有丝分裂吞噬和线粒体能量产生氧化磷酸化（OXPHOS）复合物的脑标志物的影响。在这项研究中，他们研究了母亲在妊娠和哺乳期间补充左旋肉碱对两性SE后代的有丝分裂吞噬、自噬、线粒体抗氧化物和OXPHOS复合物I-V的脑标志物的影响。

雌性Balb/c小鼠（8周）在交配前、妊娠期和哺乳期暴露于香烟烟雾中，添加或不添加左旋肉碱（饮用水中1.5 mM）。在1天大的雄性SE后代中，线粒体融合增加和自噬体标记物减少提示脑线粒体损伤；而在13周龄时，分裂和自噬体标记物减少以及凋亡和DNA碎片标记物增加提示脑细胞损伤增强，母体补充左旋肉碱可部分逆转。在母亲吸烟后代中，在第1天，分裂减少和融合标记增加，表明线粒体再生增强。13周时，脑能量需求、氧化应激和线粒体周转增加，这反映在OXPHOS复合物、裂变和自噬体标记物以及内源性抗氧化剂的蛋白质变化上，母体补充左旋肉碱也使其部分正常化。然而，细胞凋亡和DNA断裂的标志物没有明显改变。因此，补充左旋肉碱可能有益于吸烟母亲后代的大脑健康。

由于硒的后代减少了大脑抗氧化剂并增加了细胞氧化损伤，在早期生命中提高抗氧化能力可能会改善母体硒对大脑结果的影响。抗氧化剂L-肉碱已被证明可改善大鼠慢性低灌注后的白质损伤，并可通过提高老龄大鼠的大脑抗氧化能力提供神经保护。母亲在怀孕和哺乳期间补充左旋肉碱可以缓解氧化应激，以及SE母亲后代的线粒体和肾功能障碍。因此，这种方法也可能通过影响有丝分裂和自噬标记物来改善母体硒对大脑的影响（Chan, et al. 2017.）。

肉碱诱导自噬并恢复高脂饮食诱导的线粒体功能障碍

高脂饮食诱导的胰岛素抵抗可抑制骨骼肌和肝脏的自噬。自噬对维持线粒体功能至关重要，功能失调的线粒体与胰岛素抵抗有关。肉碱治疗可通过促进线粒体功能改善胰岛素抵抗，韩国首尔国立大学医学院生物医学系、韩国首尔国立大学医学院内科和聚合科学与技术研究生院分子医学与生物制药科学系的研究人员研究了肉碱是否影响高脂饮食诱导的肥胖啮齿动物模型骨骼肌中的自噬。高脂饮食（48千卡脂肪）6周后，小鼠出现葡萄糖耐量异常，腓肠肌胰岛素信号转导和线粒体功能下降，口服肉碱（100mg/kg/天）2周后逆转。高脂饲料喂养的小鼠骨骼肌线粒体肿胀，嵴被破坏，但肉碱治疗后没有出现。高脂饮食降低了自噬体形成的标志物LC3B-II，并增加了死体1（SQSTM1），其表达在肉碱治疗后被逆转。在C2C12肌管中，长期使用棕榈酸盐抑制自噬，而肉碱治疗可缓解自噬。然而，卡尼汀在C2C12肌管中诱导的自噬在过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）被敲除后没有被观察到，PPARγ被认为是调节自噬的（Choi, et al. 2018.）。