نظام غذائي غني بالدهون لفترات طويلة يقلل من امتصاص الدوبامين دون تغيير تعبير DAT Gene (2013)

• جاكسون جيه كون ،
• إلينا إتش. تشارتوف ،
• ديفيد بوتر ،
• ستيفاني ر. إبنر ،
• ميتشل ف

ملخص

يمكن أن يؤدي تطور السمنة الناتجة عن النظام الغذائي (DIO) إلى تغيير جوانب متعددة من إشارات الدوبامين بشكل فعال ، بما في ذلك تعبير نقل الدوبامين (DAT) واسترداد الدوبامين. ومع ذلك ، فإن الدورة الزمنية للتغييرات التي يسببها النظام الغذائي في تعبير DAT ووظيفته وما إذا كانت هذه التغييرات تعتمد على تطوير DIO لا تزال دون حل. هنا ، قمنا بتغذية الفئران بنظام غذائي عالي الدهون (HFD) أو منخفض (LFD) لأسابيع 2 أو 6. بعد تعرض النظام الغذائي ، تم تخدير الفئران مع يوريتان و تم تقييم وظيفة DAT المخطط من خلال تحفيز أجسام الخلايا الدوبامين في المنطقة القطبية البطنية (VTA) وتسجيل التغيرات الناتجة في تركيز الدوبامين في المخطط البطني باستخدام voltammetry الدورية المسحوبة بسرعة. كما قمنا أيضًا بتقييم تأثير HFD على DAT المرتبط بالأغشية في أجزاء الخلايا القاتلة من مجموعة منفصلة من الفئران بعد التعرض إلى نفس النظام الغذائي. والجدير بالذكر ، لم تختلف أي من مجموعات العلاج لدينا في وزن الجسم. وجدنا عجزا في معدل امتصاص الدوبامين في الجرذان HFD بالنسبة لالفئران LFD بعد 6 ولكن ليس أسابيع 2 من التعرض للحمية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الزيادة في الدوبامين المستحث في أعقاب تحدي دوائي للكوكايين قد ضعفت بشكل كبير في HFD بالنسبة لجرذان LFD. كشف تحليل اللطخة الغربية أنه لم يكن هناك تأثير على النظام الغذائي على مجموع البروتين DAT. ومع ذلك ، فإن أسابيع 6 من التعرض لدورة HFD قللت بشكل كبير من الشكل السيني XDUMX kDa DAT في جزء مرتبط بأغشية synaptosomal ، ولكن ليس في جزء يرتبط بإعادة تدوير إندوسومات. توفر بياناتنا دليلاً إضافياً على التغييرات المستحثة بالنظام الغذائي في إعادة امتصاص الدوبامين بشكل مستقل عن التغييرات في إنتاج DAT وتوضح أن مثل هذه التغييرات يمكن أن تظهر دون تطوير DIO. 

تنويه: Cone JJ، Chartoff EH، Potter DN، Ebner SR، Roitman MF (2013) Prolonged High Fat Diet Reduces Dopamine Reuptake without Altering DAT Gene Expression. PLoS ONE 8 (3): e58251. دوى: 10.1371 / journal.pone.0058251

رئيس التحرير: سيدني آرثر سيمون ، المركز الطبي بجامعة ديوك ، الولايات المتحدة الأمريكية

تم الاستلام: أكتوبر 26 ، 2012 ، قبلت: فبراير 5 ، 2013 ، نشرت: 13 آذار، 2013

حقوق النشر: © 2013 Cone et al. هذه مقالة مفتوحة المصدر تم توزيعها بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution ، والتي تسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، شريطة أن يتم تسجيل المؤلف الأصلي والمصدر.

التمويل: وقد تم دعم المشروع الذي تم وصفه من قبل المعاهد الوطنية للصحة (NIH) منح DA025634 (MFR) و T32-MH067631 من برنامج تدريب علم الأعصاب الطبية الحيوية (JJC). تم تقديم الدعم الإضافي من قبل المركز الوطني لموارد الأبحاث والمركز الوطني لتطوير العلوم المترجمة ، NIH ، من خلال منح UL1RR029877 (JJC) وكونسورتيوم Biomedical شيكاغو بدعم من صناديق سيرل في شيكاغو الجماعة الثقة (JJC). المحتوى هو وحده مسؤولية المؤلفين ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة أو اتحاد شيكاغو الطبي الحيوي. لم يكن للممولين دور في تصميم الدراسة أو جمع البيانات أو تحليلها أو قرار نشرها أو إعداد المخطوطة.

تضارب المصالح: وقد أعلن الباحثون إلى أن لا المصالح المتنافسة موجودة.

المُقدّمة

تمثل زيادة الوزن والسمنة نسبة متزايدة بشكل متزايد من الولايات المتحدة والسكان في جميع أنحاء العالم [1], [2]. في حين أن هناك العديد من الطرق المؤدية إلى السمنة ، ربما يكون أحد أكبر المخاطر التي تهدد وزن الجسم الصحي هو انتشار واستهلاك الأطعمة ذات السكّان والسعرات الحرارية العالية [3]. في الواقع ، تساهم كثافة الطاقة (kcal / g) من الطعام بفاعلية في زيادة الوزن والسمنة لدى البالغين [4], [5]. الأطعمة مستساغة تستحضر إطلاق الدوبامين في المخطط من كل من البشر والحيوانات غير البشرية [6], [7], [8], [9] ترتبط بشكل إيجابي وتقييمات ذاتية من fattiness في الغذاء مع قوة الاستجابات العصبية في المخطط البطني [10]. وهكذا ، يبدو أن الدوبامين والمخطط يساهمان في تفضيلات الأغذية الكثيفة للطاقة. في الآونة الأخيرة ، تبين أن الاختلافات في النظام الغذائي يمكن أن تتسبب في تغييرات متزامنة في الدوائر الدموية في المختبر والسلوك الموجه للغذاء [11]. ومع ذلك ، ربما يكون أقل تقديرًا هو الدليل المتنامي على أن الاختلافات في الأطعمة المبتلعة ، خاصةً فيما يتعلق بالدهون ، يمكن أن تؤثر على إشارات الدوبامين الوراثية وتغيرها.

تنظّم إشارات الدوبامين المستعرة بالعديد من العوامل بما في ذلك إنتاج الدوبامين بواسطة إنزيم هيدروكسيلاز التيروزين ومستقبلات الدوبامين قبل وبعد التشكل ، وناقل الدوبامين قبل المشابك (DATs) ، وكلها متورطة في السمنة [12], [13]. يمكن أن تؤدي التعديلات في رقم DAT أو الوظيفة إلى تغيير مجال تأثير الدوبامين المنبعث وبالتالي الوظيفة الجدية [14], [15]. وقد تبين أن الأنسولين ، الذي تم إطلاقه استجابة لتناول الطعام المبتلع ، يؤثر على وظيفة DAT [16], [17]. وبالتالي ، فإن DAT هو واحد من المرشحين المحتملين لآثار النظام الغذائي.

في الآونة الأخيرة ، تم استكشاف العلاقات المتبادلة بين السمنة وتوافر DAT وكذلك التغيرات التي يسببها النظام الغذائي لدالة DAT. يرتبط مؤشر كتلة الجسم (BMI) سلبًا بتوفر DAT في المخطط البشري [18]. يتم تقليل ملزمة DAT ، وبالتالي توفرها ، في الفئران التي تغذى على الدهون عالية الدهون (HFD) [19]. ترتبط السمنة الناجمة عن HFD (DIO) بمعدل مخفض لاستعادة الدوبامين بواسطة DAT في الجرذان. [20]. مجتمعة ، تشير هذه الدراسات إلى أن السمنة التي يحددها استهلاك HFD يمكن أن تؤثر بفعالية على المنظمين القَبْلِيْن التخيليين للإشارة إلى الدوبامين - خاصةً DAT. ومع ذلك ، فإن المسار الزمني للتغييرات التي يسببها النظام الغذائي في إشارات الدوبامين وما إذا كان تطوير DIO ضروريًا للتغييرات الظاهرة يبقى غير معروف. قمنا بوظيفة DAT باستثارة إفراز الدوبامين في المخطط البطني وقياس معدل إعادة امتصاصه في الفئران باستخدام فولتامتيتري دوري مسح سريع. ولتحديد ما إذا كان نقص امتصاص الدوبامين ناتجًا عن انخفاض تعبير الجين DAT ، قمنا بقياس مرنا DAT في المنطقة tegmental البطنية والأورام السوداء باستخدام qRT-PCR في الوقت الحقيقي. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا إجراء تجزيء كيميائي حيوي وتحليل لطخة غربية لفحص مستويات DAT الخطية في أغشية الخلايا السليمة synapsosomal و endosomal. كانت الجرذان إما 2 أو 6 أسابيع من اتباع نظام غذائي مرتفع أو منخفض الدهون ، ولكن تم إجراء جميع القياسات في غياب DIO. نتائجنا تشير إلى أن الاستهلاك لفترات طويلة من HFD ، بغض النظر عن DIO ، يقلل من معدل امتصاص الدوبامين في المخطط البطني دون خفض تعبير DAT.

مواد وطرق

بيان الأخلاق

أجريت هذه الدراسة بالتوافق التام مع التوصيات الواردة في دليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية في المعاهد الوطنية للصحة. تمت الموافقة على البروتوكول من قبل لجنة رعاية الحيوان في جامعة إلينوي ، شيكاغو. أجريت جميع العمليات الجراحية تحت تخدير اليوريثان ، وتم بذل جميع الجهود للحد من المعاناة.

المواد

واستخدمت الذكور القياسية سبراغ داولي الفئران (ن = 67) ، ما يقرب من 2 أشهر من العمر وزنها 225 - 275 ز لدى وصوله. تم إيواء الحيوانات بشكل فردي في أقفاص بلاستيكية (26.5 × 50 × 20 سم) في درجة حرارة (22 ° C) والرطوبة - (30٪) بيئة متحكم فيها على ضوء 12∶12 h: دورة داكنة (أضواء على 07∶00 ح). تأقلم الفئران مع المرفق لمدة أسبوع واحد مع libitum الإعلانية الوصول إلى المعمل القياسي للطعام والماء.

مقاييس الطعام وقياس وزن الجسم

بعد التأقلم ، تم وزن الفئران وتخصيصها بشكل عشوائي إلى 1 من مجموعات 4 التي تم موازنتها مع وزن الجسم الأولي. تم الحفاظ على مجموعتين على النظام الغذائي منخفض الدهون (LFD ؛ الحمية البحثية ، نيو برونزويك ، NJ ؛ D12450B ؛ 10 ٪ السعرات الحرارية من الدهون (3.85 kcal / g)). تم الحفاظ على مجموعات 2 الأخرى على HFD (حمية البحث ؛ D12492 ؛ 60٪ سعرات حرارية من الدهون (5.24 kcal / g)). بالنسبة لكل نظام غذائي ، تم الحفاظ على الفئران خلال الأسابيع 2 أو 6 (wks). وبالتالي ، كانت مجموعات 4: LFD-2 wk (n = 18) و HFD-2 wk (n = 16) و LFD-6 wk (n = 16) و HFD-6 wk (n = 17). كل المجموعات كان libitum الإعلانية الوصول إلى الماء. أجريت قياسات تناول الطعام ووزن الجسم ثلاث مرات / أسبوع ويتم الإبلاغ عن البيانات بشكل منفصل عن الجرذان التي تشهد تسجيلات voltammetric أو تحليل البروتين / الرسالة DAT.

الإجراءات الجراحية وقياسات الدوبامين

بعد التعرض للنظام الغذائي ، تم تحضير مجموعة فرعية من الفئران التي لم تختلف في وزن الجسم للتسجيلات الفولتميترية (LFD-2 أسبوع (ن = 8) ، HFD-2 أسبوع (ن = 6) ، LFD-6 أسبوع (ن = 6) ، و HFD-6 أسبوع (ن = 7)) تحت تخدير اليوريثان (1.5 جم / كجم) [كما في 9,21،1.3]. تم وضع قنية توجيهية (أنظمة التحليل الحيوي ، غرب لافاييت ، IL) فوق المخطط البطني (1.5 ملم أمامي ، 0.4 ملم جانبي من بريجما) ، تم زرع قطب مرجعي من الأسلاك الفضية المكلورة (Ag / AgCl) في القشرة المقابلة وكان كلاهما مثبت على الجمجمة بمسامير من الفولاذ المقاوم للصدأ وأسمنت للأسنان. تم إدخال معالج دقيق يحتوي على قطب من ألياف الكربون (CFE) في قنية التوجيه وتم إنزال القطب في المخطط البطني. تم توصيل القطب CFE والإلكترود المرجعي بمسرح الرأس وتم مسح إمكانات CFE من 1.3 إلى +400 فولت (مقابل Ag / AgCl) والعودة (10 فولت / ثانية ؛ 5.2 هرتز). تم بعد ذلك إنزال قطب كهربائي محفز ثنائي القطب (بلاستيك واحد ، رونوك ، فرجينيا) تدريجياً في المنطقة السقيفية البطنية / المادة السوداء بارس مضغوطة (VTA / SNPC ؛ 1.0 ملم خلفي ، 7.0 ملم جانبي وفي البداية 0.2 ملم بطني من بريجما) بزيادات 60 ملم . عند كل زيادة ، تم تسليم قطار من النبضات الحالية (4 نبضة ، 60 مللي ثانية لكل نبضة ، 400 هرتز ، XNUMX A). عندما يتم وضع القطب المحفز في VTA / SNPC ويكون CFE في المخطط ، فإن التحفيز يثير بشكل موثوق إطلاق الدوبامين - المستخرج من البيانات الفولتميترية باستخدام تحليل المكون الرئيسي [9], [22]. وتحويلها إلى تركيز بعد معايرة كل CFE في نظام حقن التدفق بعد كل تجربة [23]. تم تحسين موقف القطب تحفيز لأقصى قدر من الإفراج. بعد ذلك ، سمح CFE بالتوازن لمدة دقيقة 10 قبل بدء التجربة. وأثار إطلاق الدوبامين عن طريق التحفيز الكهربائي لل VTA / SNPC (نفس المعلمات على النحو الوارد أعلاه) ، وحسبت التغيرات الناتجة في تركيز الدوبامين من −5 إلى 10 s إلى التحفيز. مباشرة بعد التحفيز ، تم حقن الفئران مع هيدروكلوريد الكوكايين المذاب في 0.9 ٪ المالحة (10 ملغ / كغ IP) ، و 10 دقيقة في وقت لاحق ، وتكرار التحفيز. تم تنفيذ الفولتية التطبيقية ، والحصول على البيانات ، والتحليل باستخدام برنامج مكتوب في LabVIEW (الصكوك الوطنية ، أوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية) [22].

دوبامين ريوبتاكي

تم تصميم نموذج إعادة امتصاص الدوبامين باستخدام برنامج Demon Voltammetry Analysis Software (24؛ Wake Forest University، Winston-Salem NC). هنا نحن تقرير تاو ثابت التآكل كمقياس لدينا من معدل امتصاص الدوبامين. يشتق تاو من تناسب منحنى أسي يشتمل على غالبية منحنى إزالة الدوبامين ويرتبط ارتباطًا كبيرًا (r = .9899) مع K_m، تقارب الدوبامين الواضح لـ DAT [24]. لتحديد تأثير الكوكايين على ذروة تركيز الدوبامين قارنا القيم التي تم الحصول عليها قبل وبعد الإدارة (النسبة المئوية للتغيير).

علم الانسجة

بعد كل تسجيل ، تم تخفيض قطب كهربائي من الستانلس ستيل (AM Systems #571500، Sequim، WA) إلى نفس عمق CFE والآفة (10 µA، 4 s) تم إجراؤها لتمييز موقع التسجيل. تمت إزالة العقول وتخزينها في الفورمالين 10. تم استخدام الفحص المجهري الضوئي لتحديد موقع الآفة في المقاطع التاجية (50 µm) من خلال المخطط. تم إجراء جميع التسجيلات المذكورة هنا في المخطط البطني [25].

التقسيم التحت خلوي من الأنسجة التيقظ

قتل الجرذان (LFD-2 wk و HFD-2 wk و LFD-6 wk و HFD-6 wk؛ n = 10 / group ؛ لا فرق في وزن الجسم) عن طريق قطع الرأس. تم إجراء التجزئة البيوكيميائية باستخدام البروتوكول الموصوف في [26]مع تعديلات طفيفة. تمت إزالة العقول بسرعة ، وتجمد في isopentane وشقت على ناظم البرد (HM505E ، Microm ، Walldorf ، ألمانيا ، −20 ° C) حتى الوصول إلى المخطط. الثنائي 1-mm³ تم تجانس اللكمات من خلال المخطط البطني (متوسط ​​وزن الأنسجة: 15.2 mg) لـ 20 s في 0.8 ml ice-cold TEVP (10 mM Tris base، 5 mM NaF، 1 mM Na₃VO₄و 1 mM EDTA و 1 mM EGTA و pH 7.4) + 320 mM sucrose buffer. تم حفظ قسامة 100 ofl من المجانسة الإجمالية (H). تم طرد ما تبقى من H بالطرد المركزي عند 800 × g لـ 10 min عند 4 ° C. تم تعليق الحبيبة (P1 ، النواة والحطام الكبير) في المخزن المؤقت 0.2 ml TEVP وتم حفظها. تمت إزالة المادة الطافية (S1) ووضعها في أنبوب نظيف على الجليد. تم طرد S1 بالطرد المركزي عند 9200 × g لـ 15 min عند 4 ° C لتوليد بيليه (P2 ، أغشية synaptosomal الخام) وطاف (S2). تم شطف P2 مرة واحدة في المخزن المؤقت لـ TEVP + 35.6 mM السكروز ومن ثم إعادة تعليقه في 0.25 ml من المخزن المؤقت TEVP + 35.6 mM sucوزروس ، vortexed برفق لـ 3 s و hypo-osmotically lysed عن طريق حفظ العينة على الجليد لـ 30 min. تم جمع المادة الطافية (S2) ونسجها في 165,000 × g لـ 2 h لتوليد بيليه (P3 ، أغشية خفيفة ، إعادة تدوير الجسيمات) التي تم تعليقها في TEVP (0.1 ml) وتم حفظها. تم حفظ جميع العينات في −80 ° C حتى الرحلان الكهربي بولي أكريلاميد.

رحلان كهربائي للهلام والتنشيط الغربي

تم تحديد محتوى البروتين باستخدام مجموعة Bio-Rad DC Protein Assay (Hercules ، CA) ، وتم تعديل تركيز كل عينة إلى 0.3 مجم / مل بروتين. تمت إضافة محلول عينة NuPAGE LDS (كبريتات دوديسيل الليثيوم) (Invitrogen ، Carlsbad ، CA) و 50 ملي ديثيوثريتول إلى كل عينة قبل التسخين عند 70 درجة مئوية لمدة 10 دقائق. لتحميل كميات مكافئة من البروتين لكل جزء ، تم تحميل 3 ميكروغرام من كل عينة في NuPAGE Novex 4-12٪ Bis-Tris gels (Invitrogen) للفصل بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام. تم نقل البروتينات لاحقًا إلى غشاء فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) (PerkinElmer Life Sciences ، بوسطن ، ماساتشوستس). تم حظر مواقع الربط غير المحددة لمدة ساعتين عند درجة حرارة الغرفة في محلول منع التسرب (2٪ حليب جاف خالي الدسم في PBS و 5٪ توين 0.02 [PBS-T]). تم تحضين البقع بعد ذلك في الجسم المضاد الأولي (20∶1 فأر وحيد النسيلة مضاد لـ NR3000B [# 2-05 ، ميليبور] ، 920-1 أرنب مضاد لـ DAT [# AB5000 ، ميليبور] ، ومستقبل مضاد للترانسفيرين أحادي النسيلة 2231 فأر ( TfR) [# 1–1000 ، Invitrogen]. تم تقطيع البقع إلى 13 أجزاء: عالية (> 6800 كيلو دالتون) ، ومتوسطة (3-97 كيلو دالتون) ، وأوزان منخفضة (أقل من 46 كيلو دالتون) وكل جزء تم فحصه باستخدام جسم مضاد تم التعرف عليه بروتين ضمن نطاق الوزن هذا. الأوزان الجزيئية الظاهرية للأجسام المضادة المستخدمة هي: NR97B ، 46 كيلو دالتون ؛ DAT ، 2 ، 180 ، 75 كيلو دالتون ؛ TrfR ، 64 كيلو دالتون. بعد فحص بقع النطاق متوسط ​​الوزن لـ DAT ، تم تجريد الأجسام المضادة عن طريق الحضانة مع المخزن المؤقت للتعرية (50 ملي مولار تريس ، 95٪ SDS ، 62.5 ملي مولار- مركابتوإيثانول ، الرقم الهيدروجيني 2) لمدة 100 دقيقة عند 6.8 درجة مئوية. تم بعد ذلك إعادة حظر البقع وفحصها باستخدام مضاد TfR. SeeBlue Plus 15 (Invitrogen) مسبقًا تم تشغيل المعايير الملطخة لتقدير الوزن الجزيئي.

تم تحليل خلايا مناعية باستخدام بروتين Carestream Molecular Imaging Software 5.0. تم تحديد كثافة الشبكة (مجموع البكسلات داخل نطاق الاهتمام مطروحًا منه مجموع وحدات البكسل في الخلفية) لكل نطاق. للسماح بإجراء مقارنات بين البقع ، تم تطبيع البيانات إلى ضوابط LFD في WNX 2 و 6. يتم التعبير عن البيانات على أنها تحريض الطي المتوسط ​​مقارنة مع LFD ± SEM.

تفاعل البوليميراز المتسلسل التناسبي في الوقت الفعلي الكمي (qRT-PCR)

بعد جمع اللكمات المخططة لتحليل لطخة غربية ، تم تجزئة الأدمغة المجمدة بشكل إجباري على المشراح حتى الوصول إلى VTA / SN. الثنائي 1-mm³ تم إجراء اللكمات لنسيج VTA و SN (متوسط ​​وزن الأنسجة = 15.0 mg) وتم استخراج الحمض النووي الريبي باستخدام مجموعة PureLink RNA Mini Kit (Invitrogen). تم تقييم جودة وكمية الحمض النووي الريبي باستخدام RNA 6000 Nano Chip (Agilent، Santa Clara، CA) على Agilent Bioanalyzer 2100. تجاوز عدد تكامل RNA (RIN) 7 لجميع العينات ، مما يشير إلى جودة عالية. تم استخدام واحد ميكروغرام من مجموع الحمض النووي الريبي لتجميع [كدنا] باستخدام iDCD cDNA Synthesis Kit (BioRad) في ThermoHybaid iCycler (الحرارية العلمية). مواد أولية محددة لـ DAT (Slc6a3؛ primward: GGAAGCTGGTCAGCCCCTGCTT، Primear primer: GAATTGGCGCACCTCCCCTCTG)، β-actin (Nba؛ Forward primer: AGGGAAATCGTGCGTGACAT؛ Reverse primer: AAGGAAGGCTGGAAGAGAGC)، وبروتين ربط مربع TATA (Tbp؛ Primer: ACCTAAAGACCATTGCACTTCGTGCC؛ : GCTCCTGTGCACACCATTTTCC) تم تصميم الجينات (أرقام دخول Genbank NM_012694 ، NM_031144 ، و NM_001004198) باستخدام NCBI Primer-BLAST (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/) وتم شراؤها من Integrated DNA Technologies (كورالفيل ، أيوا). أكد تحليل منحنى ميلت والهلام الكهربائي بولي أكريلاميد خصوصية البرايمرس. إن أملاحات DAT و β-actin و Tbp هي أزواج 266 و 182 و 136 في الطول ، على التوالي.

تم استخدام مجموعة Q-PCR (iQ SybrGreen Supermix ، BioRad). تم تنفيذ التفاعل على نظام كشف لون PCR في الوقت الحقيقي MyiQ (BioRad) في حجم 20 µl ، مع 2 ofL من 3 µM ​​بادئات أمامية وعكسية 4 cL cDNA مخفف 1∶10. كانت ظروف ركوب PCR 95 ° C لـ 5 min ؛ دورات 40 عند 94 ° C لـ 15 ، و 60 ° لـ 15 s ، و 72 ° C لـ 15 s. تم جمع البيانات عند قراءة درجة حرارة 84 ° C لـ 15 استناداً إلى درجات حرارة ذوبان amplicon. تم إنشاء منحنيات التخفيف القياسية لكل برايمر تم إعداده بواسطة التخفيف المتسلسل (1.00 و 0.2 و 0.04 و 0.008-fold) وهو عبارة عن مخزون رئيسي من cDNA يشتمل على مزيج متساوٍ من cDNA من جميع مجموعات المعالجة. السجل₁₀ من قيم التخفيف تم رسمها مقابل قيم دورة العتبة للمنحنيات القياسية. تم استخدام برنامج MyiQ Optical System (BioRad) لتحليل البيانات. تم تشغيل عينات تحتوي على أي قالب [كدنا] وعينات من تفاعلات [كدنا] التي لا تحتوي على النسخ العكسي الناسخة كما الضوابط لتلوث وتضخيم الحمض النووي الجيني ، على التوالي. تم تطبيع القيم المبلغ عنها إلى متوسط ​​قيم المعايير الداخلية ß-actin و Tbp لكل عينة. يتم التعبير عن البيانات كمستويات نسبية متوسطة لمعايير DAT / داخلية mRNA ± SEM.

تحاليل احصائية

يتغير تعبير DAT ديناميكيًا خلال دورة الحياة في كل من البشر [27] والجرذان [28], [29]. بالإضافة إلى ذلك ، يتغير الدوبامين والاستجابة السلوكية للكوكايين أيضًا مع نضوج الفئران الصغيرة [30]. وبالتالي ، يمكن أن تتشابه قياسات DAT مع العمر وحظر المقارنات ذات المغزى بين مجموعات WN 2 و WN 6. لذلك ، تمت مقارنة مجموعة وسائل لتناول الطعام ، وزن الجسم ، ذروة تركيز الدوبامين ، تاو ، ٪ التغيير ، والتعبير الجيني النسبي بشكل منفصل لمجموعات WN 2 و 6 باستخدام اختبار t غير المسجل للطالب. بالنسبة لتحليلات لطخة غربية ، تمت مقارنة الاختلافات بين المجموعات في كثافة النطاق DAT المقيَّمة بشكل منفصل لمجموعات WN 2 و 6 باستخدام إجراءات مكررة في اتجاهين ANOVA (dietXfraction). تم إجراء جميع التحليلات الإحصائية في Graph Pad 5 (Prism Inc.).

النتائج

يعزز HFD زيادة استهلاك الدهون

قبل ظهور التعرض للحمية لم تكن هناك اختلافات في وزن الجسم الأولي في أسبوع 2 (LFD: 275.22 +/− 4.1 g؛ HFD: 280.87 +/− 4.8 g؛ p = 0.37) ، أو 6 أسابيع (LFD: 287.31 +/− 4.9 جم ؛ HFD: 289.44 +/− 5.1 جم ؛ 6 أسابيع p = 0.97) مجموعات. على الرغم من استهلاك أنظمة غذائية ذات تركيبة مختلفة تمامًا ، لم نجد أي اختلافات في وزن الجسم بين مجموعات النظام الغذائي بعد 2 أو 6 أسابيع (الشكل. 1a – b. كلا نانوثانية). لم يكن هناك أيضًا اختلاف في إجمالي السعرات المستهلكة بين المجموعات بعد كل من 2 و 6 wks من التعرض للحمية (الشكل. 1c – d. م). ومع ذلك ، استهلكت الفئران HFD أكثر بكثير من السعرات الحرارية من الدهون (الشكل. 1e – f. 2 wks: t (32) = 25.59؛ 6 wks: t (31) = 27.54؛ p<0.0001 لكلا فترتي النظام الغذائي).

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 1. قياسات تناول الطعام ووزن الجسم.

لم تكن هناك فروق بين HFD و LFD في وزن الجسم النهائي (على بعد ب) أو السعرات الحرارية الكلية المستهلكة (ج-د) إتباع إما 2 أو 6 أسابيع من تعرض النظام الغذائي. (ه-واستهلكت الجرذان HFD أكثر بكثير من السعرات الحرارية من الدهون من الفئران LFD في كل من أسبوع 2 وظروف 6 أسابيع (***p

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g001

HFD لفترات طويلة يقلل من معدل DA Reuptake

تم إجراء تسجيلات voltammetric في المخطط البطني (الشكل 2). الشكل 3 تظهر التغييرات التمثيلية الممثلة كهربائياً في تركيز الدوبامين المكتسبة من الفئران التالية لساعات 6 من الغذاء. في الأساس ، لم يختلف حجم الدوبامين المستفاد بين مجموعات النظام الغذائي وعبر فترات النظام الغذائي (الشكل. 4a – bكلاهما ns). ومع ذلك ، فإن فحص الأمثلة الفردية يشير إلى أن معدل الانحلال بعد ذروة تركيز الدوبامين يختلف بين مجموعات النظام الغذائي بعد WNS 6 من التعرض للحمية (الشكل 3 أ- ب للحصول على أمثلة). معدل التسوس يرجع في المقام الأول إلى إزالة الدوبامين من قبل DAT [31]التي قمنا بتصميمها كمرحلة أسية واحدة لتحديد tau. لم تكن هناك فروق بين مجموعات النظام الغذائي بعد WKS 2 من التعرض للحمية (الشكل. 4c). ومع ذلك ، بعد WKS 6 من التعرض للحمية ، كان تاو أكبر بكثير في الجرذان WF HFD-6 نسبة إلى LFD-6 أسبوع (الشكل. 4d. t (11) = 2.668؛ p<0.05). وبالتالي ، فإن 6 أسابيع من HFD تقلل من معدل إزالة الدوبامين في المخطط البطني مقارنة بالحيوانات التي استهلكت LFD.

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 2. التحقق النسيجي من مواقع التسجيل لتحليل reuptake.

يتم ترميز مواقع تسجيلات الجرذان المدعومة LFD بمثلثات رمادية ولجرذان HFD من الدوائر السوداء. الأرقام تشير إلى المسافة في ملم الأمامية إلى Bregma. الشكل مقتبس من Paxinos و Watson 2006.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g002

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 3. التحفيز الكهربائي لل VTA / SNC يثير ارتفاع طوري في تركيز الدوبامين.

أمثلة تمثيلية للبيانات التي تم الحصول عليها بعد أسابيع 6 من تعرض النظام الغذائي. a) يظهر الرسم الملون في الخلفية التغيرات الحالية في الإمكانات المختلفة للقطب الكهربائي قبل (−5 إلى 0 s بالنسبة للبداية) وبعد (0.1 إلى 10 s إلى البداية) التحفيز الكهربائي (STIM) من VTA / SNc. الوقت هو abscissa ، وإمكانات القطب هو الإحداثيات ، ويتم تشفير التغييرات الحالية في لون مزيف. الدوبامين [الذي تم تحديده بواسطة أكسدة (+ 0.6 V ؛ الأخضر) وخفض (−0.2 V ؛ اللون الأزرق) يتميز بزيادة عابرة في الاستجابة للتحفيز في هذا الفأر LFD-6 wk. b) كما هو الحال في a) ، باستثناء الفأرة HFD-6 wk. c) يتم استخراج تركيز الدوبامين كدالة للوقت من مؤامرة اللون في a) ويتم تحديد tau عبر ملائمة منحنى. نقطتان أحمرتان تحددان الذروة و تركيز الدوبامين في النقطة الزمنية عند الوصول إلى tau. يشار إلى تاو على اليمين. d) كما هو الحال في c) ولكن يتم استخراج البيانات من b).

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g003

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 4. ستة أسابيع من اتباع نظام غذائي غني بالدهون يقلل من معدل امتصاص الدوبامين ويخفف استجابة الدوبامين إلى الكوكايين.

متوسط ​​ذروة تركيز الدوبامين الذي أثارته تحفيز VTA / SNPC بعد 2 (a) أو أسابيع 6 (b) من التعرض للحمية قبل حقن الكوكايين. ج-د) متوسط ​​Tau يتبع 2 (c) wks أو 6 wks (d) من التعرض للحمية. كان تاو أكبر بكثير بالنسبة لجرذان WF HFD-6 نسبة إلى جرذان WF LFD-6 (*p ه-و) التغير النسبي في ذروة تركيز الدوبامين المستحث بعد حقن الكوكايين لـ 2 (e) و شنومكس (f) أسابيع من التعرض الغذائي. كان التغير النسبي أصغر بكثير في HFD-6 wk بالنسبة لجرذان WF LFD-6 (**p

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g004

يقلل طول HFD من استجابة DA للكوكايين

لمزيد من التحقيق في التغييرات التي يسببها النظام الغذائي في DAT ، قمنا بحقن الفئران بمضاد الكوكايين DAT. يحدث الذروة في تركيز الدوبامين بعد التحفيز الكهربائي بسبب إطلاق الدوبامين ولكنه محدود أيضًا بالإزالة المتزامنة للدوبامين بواسطة DAT. [21]. وصفنا تأثير الكوكايين على انتقال الدوبامين عن طريق حساب التغيير في حجم الدوبامين المستحث بالنسبة إلى قيم ما قبل الدواء (النسبة المئوية للتغيير). اثنين من wks من HFD لم يؤثر على التغيير٪ نسبة إلى LFD (الشكل. 4e. م). ومع ذلك ، في أعقاب WKS 6 من التعرض للحمية ، كان تباين ٪ تفاوت كبير في HFD نسبة إلى LFD (الشكل. 4f. t (10) = 4.014؛ p<0.01). تشير نتائجنا إلى أن التعرض لـ HFD لمدة 6 ، ولكن ليس أسبوعين ، يقلل من استجابة الدوبامين للكوكايين.

التعرض لفترات طويلة HFD يقلل من تعبير البروتين DAT في الأغشية Synaptosomal

ولتحديد ما إذا كانت تأثيرات HFD لفترات طويلة ناتجة عن تغيرات في رقم DAT ، تم تحديد مستويات بروتين DAT في مجاميع الأنسجة الكلية (H Fraction) ، الأغشية synaptosomal (P2) وإعادة تكوين إندوسومات داخل الخلايا (جزء P3). دات هو Nبروتين سكري مرتبط مع وزن جزيئي ظاهر بين 50 و 80 kDa بسبب زيادة مستويات الارتباط بالجليكوزيل مع نضوج البروتين [32]. تم تأكيد التجزئة من خلال التعبير المثرى للوحدة الفرعية NR2B لمستقبل NMDA في جزء الأغشية synaptosomal ومستقبل الترانسفيرين في الجزء الداخلي (انظر على سبيل المثال لطخة الشكل. 5b). لم نعثر على أي اختلافات في مجموع البروتين DAT بعد 2 و WNX XS من التعرض الغذائي (لا تظهر البيانات). لاختبار الاختلافات الخاصة بالكسر في البروتين DAT ، استخدمنا التدابير المتكررة ثنائية الاتجاه ANOVA (dietXfraction). تماشياً مع تجارب voltammetry ، لم تكن نسبة 6 من التعرض للحمية كافية لتغيير مستويات أي من الأشكال الإسوية DAT في أجزاء P2 أو P2 (التين 5. ج، ه، ز. كل نانوثانية). ومع ذلك ، بعد WKS 6 من التعرض للحمية ، كان هناك تفاعل كبير مع dietXfraction (F_(1,18) = 8.361 ، p<0.01) ؛ الشكل. 5d) من أجل 50 kD isoform من DAT. وبالتالي ، خفضت HFD لفترات طويلة بشكل ملحوظ من XOUMX kD isoform من DAT في جزء P50 وتسبب في اتجاه نحو زيادة في جزء P2. لم نعثر على أي تأثير للنظام الغذائي أو جزء على إما 3 دينار (الشكل. 5f. ns) أو 70 kD (الشكل. 5h. نانوثانية) isoforms DAT.

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 5. استهلاك نظام غذائي غني بالدهون يقلل من الغشاء المرتبط بالبروتين DAT في المخطط الفقري.

a) صورة تمثيلية تظهر (2) 1 × 1 mm punches الأنسجة المأخوذة من المخطط البطني التي تم دمجها لتحليل بروتين DAT. VStr = Striatum بطني DStr = الشكل الظهري cc = corpus callosum؛ ac = الصوار الأمامي. b) البقع الغربية التمثيلية للبيانات المقدمة في c – h. L = LFD H = HFD TfR = مستقبل الترانسفيرين NR2B = NR2B subunit of NMDA receptor. c) لم تكن هناك فروق في بروتين DAT 50 kD لأي من كسور P2 أو P3 بعد أسابيع 2 من تعرض النظام الغذائي. d) يتم تقليل بروتين DAT بمقدار 50 كيلو دالتون بشكل كبير في P2 (* = p<.05) ، ولكن ليس جزء P3 من النسيج المخطط البطني في HFD-6 أسبوع بالنسبة لفئران LFD-6 أسبوع. لم تكن هناك فروق في بروتين DAT 64 كيلو دالت بعد 2 (e) أو أسابيع 6 (f) من التعرض للحمية. لم تكن هناك اختلافات في بروتين 70 kD DAT يلي إما 2 (g) أو أسابيع 6 (h) من التعرض للحمية.

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g005

لتحديد ما إذا كانت المستويات المنخفضة لبروتين DAT في جزء P2 كانت مستحقة ، جزئيًا ، إلى انخفاض في نسخ DAT ، تم قياس مستويات mTA (VTA / SNc DAT) في نفس الجرذان المذكورة أعلاه (الشكل. 6a فمثلا). لاحظنا عدم وجود فروق بين مجموعات النظام الغذائي في الحمض الريبي دقات الدماغ المتوسط ​​DAT بعد إما 2 أو 6 أسابيع من التعرض للحمية (الشكل. 6b – c. كلا نانوثانية). وبالتالي ، من غير المرجح أن تكون الاختلافات في مستويات البروتين DAT داخل المخطط البطني بسبب عجز في إنتاج DAT.

تنزيل:

• PPT

شرائح PowerPoint

• بابوا نيو غينيا

صورة بشكل اكبر

• TIFF

الصورة الأصلية

الشكل 6. اتباع نظام غذائي غني بالدهون لا يغير مستويات الحمض الريبي الموضعي. ا)

صورة تمثيلية تظهر 1 × 1 مم اللكمات الأنسجة المأخوذة من VTA / SN ومجتمعة لتحليل MATNA DAT. cp = penduncle الدماغي الكمبيوتر = commissure الخلفي ؛ MM = نواة mammillary وسطي. لم تكن هناك اختلافات في مستويات مرنا DAT النسبية التالية إما أسابيع 2 (b) أو أسابيع 6 من التعرض للحمية (c).

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0058251.g006

مناقشة

يمكن أن يؤدي استهلاك الـ HFD لفترات طويلة إلى DIO و اللدونة داخل الجهاز العصبي المركزي. يبدو أن الخلايا العصبية الدوبامين ومستقبلات الدوبامين الجسدية هي مجموعة واحدة من أهداف الجهاز العصبي المركزي التي تتأثر بـ HFD والأفراد البدناء. [11], [13], [33]. هنا نقول أن HFD خفض معدل امتصاص الدوبامين في المخطط البطني وهذا التأثير كان يعتمد على مدة التعرض. الأهم من ذلك ، حدث تأثير HFD على دالة DAT في غياب DIO. في حين أننا لم نقم بقياس علامات السمنة الجسمية بشكل مباشر في هذه الدراسة ، فقد تم تصنيف الحيوانات تقليديًا على أنها DIO أو مقاومتها للغذاء استنادًا فقط إلى زيادة وزن الجسم بعد التعرض ل HFD [34]. وقد أدى طول مدة المعالجة الهيدروجينية (HFD) إلى إضعاف قدرة الكوكايين ، التي تتداخل مع DAT ، على تقوية حجم إطلاق الدوبامين. حددنا مستويات البروتين DAT في المخطط الفقري باستخدام تحليل blot الغربية - التمييز بين DAT المترجمة داخل الأجزاء التحت خلوية المخصّصة إما لغشاء البلازما أو إعادة تدوير الجسيمات. وجدنا انخفاض كبير في الشكل غير الناضج من DAT المرتبط بغشاء البلازما. وبالتالي ، يبدو أن HFD المطول يقلل من معدل إعادة امتصاص الدوبامين عبر DAT على الأرجح من خلال التدخل في DAT المتاجرة أو ربما النضج ولكن ليس عن طريق تقليل تعبير الجين DAT أو استقرار MATNA DAT. وعلاوة على ذلك ، يبدو أن فترة تتراوح بين أسبوعين وستة أسابيع من التعرض ل HFD هي أول نقطة تحول بالنسبة لدونة اللدائن الناتجة عن النظام الغذائي فيما يتعلق بـ DAT.

ترتبط السمنة بجوانب متعددة من إشارات الدوبامين المخطط لها ، بما في ذلك توافر DAT في كل من البشر [18] والفئران [19]. ومع ذلك ، لم تظهر إلا في الآونة الأخيرة أن تطوير DIO يغير معدل امتصاص الدوبامين في الفئران [20]. في حين أظهرت هذه الدراسة ضعف امتصاص الدوبامين في أعقاب الدوبامين المطبق خارجيًا بعد أسابيع 4 فقط من HFD ، تم اختيار الحيوانات التي تم الحفاظ عليها على HFD بناءً على زيادة الوزن الأولية وبالتالي يمكن أن تمثل مجموعة فريدة من السكان. اتساقا مع هذا الرأي ، واصلت الحيوانات HFD لتناول المزيد من السعرات الحرارية واكتساب المزيد من الوزن مقارنة الضوابط LFD. ذكرت دراسة حديثة أخرى ضعف امتصاص الدوبامين بعد أسابيع 12 من HFD في الفئران خارج المواليد [35]. ومع ذلك ، كانت هناك فروق ذات دلالة إحصائية في وزن الجسم بين الحيوانات التي غذيت HFD مقابل نظام غذائي معيار مختبر تشوي عندما تم إجراء قياسات امتصاص. ولذلك ، فقد ظل من غير الواضح ما إذا كانت العيوب في إعادة امتصاص الدوبامين تظهر كنتيجة مباشرة لتطور DIO أو قبله. وعلى النقيض من هذه التقارير الأخيرة ، لم نجد أي اختلافات في وزن الجسم أو إجمالي استهلاك الكالوريات بين مجموعاتنا الغذائية عندما تم إجراء قياسات الاسترداد. أننا وجدنا اختلافات في إعادة امتصاص الدوبامين بعد 6 ، ولكن ليس 2 ، تشير أسابيع من HFD إلى أن التغييرات التي يسببها النظام الغذائي في إعادة امتصاص الدوبامين هي استجابة للتغيرات المزمنة ، ولكن ليست حادة ، في تكوين النظام الغذائي. بالإضافة إلى ذلك ، تشير نتائجنا إلى أنه بدلاً من كونها نتيجة للسمنة ، يمكن أن تسهم التغييرات التي يسببها النظام الغذائي في DAT في تطور المرض. سوف تحتاج الدراسات المستقبلية إلى معالجة ما إذا كانت مجموعات الحيوانات التي تكون عرضة للتفاوت في DIO [34] لديها فروق موجودة مسبقاً في تعبير DAT / الدالة أو تكون عرضة بشكل تفاضلي للتغييرات التي يسببها النظام الغذائي في DAT.

على حد علمنا ، هذه هي الدراسة الأولى التي تثبت أن HFD يقلل من استجابة الدوبامين إلى الكوكايين. بالنظر إلى دور الدوبامين في المكافأة الدوائية ، فإن نتائجنا تتفق مع العمل السابق الذي يوضح أن الفئران التي تغذت على HFD لمدة تقرب من الأسابيع 6 تكون أبطأ في اكتساب تعاطي الكوكايين الذاتي من الحيوانات التي تغذي نظامًا غذائيًا للتحكم [36]. الأهم من ذلك ، كان هذا التأثير أيضا مستقلة عن تطوير DIO. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الفئران التي تم تربيتها بشكل انتقائي من أجل التعرض للإصابة بدواء ديو انخفاض تفضيل مكان الكوكايين ، مما يوحي بأن الخواص المجزية للكوكايين تضعف في هذه الحيوانات. [37]. يمكن أن يكون انخفاض الاستجابة للكوكايين الذي لاحظناه في جرذان WF HFD-6 بسبب انخفاض توافر DAT خطي. ومع ذلك ، يزيد الكوكايين أيضًا من إرسال إشارات الدوبامين عبر الآليات غير المعتمدة على DAT. على وجه التحديد ، يمكن أن يكون HFD يعاني من ضعف تعبئة الكوكايين المستحثة لحويصلات الدوبامين الاحتياطية [38]. الكوكايين يضعف أيضا انتقال GABA إلى الخلايا العصبية الدوبامين داخل VTA [39] وحث التذبذبات في معدل إطلاق أجسام خلايا الدوبامين [40]. أي من هذه العمليات أو كلها يمكن أن تتأثر أيضًا بـ HFD. سيحتاج البحث المستقبلي إلى معالجة الآليات الكامنة في كيفية قيام HFD بتعديل الجوانب المكافئة للكوكايين و / أو القدرة على التكيفات العصبية المحرضة بالعقاقير. [18]. استهلاك HFD يضعف كلا السلوكية [41] واستجابة الدوبامين [20], [42] إلى الأمفيتامين ، الذي يتداخل أيضًا مع DAT. والأهم من ذلك ، أن الجرذان اللذان تمت مضاهاة كمية الدهن HFD مقارنة مع الفئران التي غذيت بنظام غذائي ، لا تتطوّر ، لكنّها ما زالت تفشل في تطوير تفضيل الأمفيتامين المشروط [41]. جنبا إلى جنب مع البيانات المعروضة هنا ، يبدو أن استهلاك HFD يضعف الاستجابة لمثيرات نفسية. جميع أدوية تعاطي المخدرات تؤثر على نظام الدوبامين ، ويُعتقد أن تعزيز تعاطي الدوبامين الذي يحرضه الدواء له دور حاسم في تطوير الإدمان. [43]. وبالتالي ، فإن الاستجابة المخفضة للكوكايين في جرذان الحمى الثلاثية تتسق مع التقارير التي تفيد بأن البشر البدينين لديهم مخاطر عمرية أقل بكثير لتطوير اضطراب تعاطي المخدرات [44]. سيحتاج العمل المستقبلي إلى معالجة ما إذا كان التقييم الذاتي لمكافأة الكوكايين يختلف في الأفراد الذين يعانون من السمنة مقارنةً بالتحكم الطبيعي في الوزن.

يقترح تحليلنا لطخة غربية أن الاستهلاك لفترات طويلة من HFD لا يؤثر على إجمالي البروتين DAT المخطط للخدش ، ولكن بدلا من ذلك يقلل من تكامل الايزوفورم غير Glycosylated KDa DAT في الأغشية synaptosomal. في حين أن glycosylation DAT يحسن معدل نقل الدوبامين ويزيد من استقرار سطح الغشاء [45], [46], [47]، DAT غير glycosylated من البشر [45], [46] وكذلك الجرذان [47] تنقل بسهولة الدوبامين. بالإضافة إلى ذلك ، تكشف تجارب immunolabeling أن مستويات DAT غير glycosylated أعلى في البطني مقارنة مع المخطط الظهري في كل من القرود والبشر [47]. تؤخذ هذه الدراسات مجتمعةً إلى أن انخفاض مستويات الغشاء في 50 kDa DAT يمكن أن يسهم في عجز الاسترداد الذي لاحظناه في جرذان 6 wk HFD. تتوافق بياناتنا مع دراسة سابقة تبين أن استهلاك HFD يقلل من توافر DAT في المخطط الفقري للفئران [19]. ومع ذلك ، لم تقيس هذه الدراسة توطين DAT في الأجزاء المختلفة داخل الخلايا. بالإضافة إلى ذلك ، تتفق النتائج التي توصلنا إليها مع دراسة تظهر انخفاضات في سطح DAT الخلية في المخطط من الفئران DIO [20]. ذكرت هذه الدراسة أيضا أن مجموع مستويات البروتين DAT لم تتأثر بالحمية في نموذج DIO. نحن نوسع هذه النتيجة لنبين أن إجمالي البروتين DAT لا يتأثر أيضًا بـ HFD في الجرذان المرباة. ولذلك ، فإن الاستهلاك المطول لـ HFD لا يغير تعبير DAT ، بل قد يتداخل مع DAT الاتجار أو النضج.

إن عدم وجود اختلافات في مستويات مرنا VTA / SNPC DAT بعد إما 2 أو 6 wks من التعرض لمركبات HFD يدعم فكرة أن مستويات DAT الإجمالية لم تتأثر بتلاعب النظام الغذائي. تتناقض هذه النتيجة مع تقرير سابق يوضح انخفاض MATNA في DAT الماوس VTA بعد أسابيع 17 من استهلاك HFD [12]. ومع ذلك ، في هذه الدراسة تم قياس مستويات مرنا DAT بعد أن اختلفت مجموعات النظام الغذائي في وزن الجسم لأسابيع 12. وبالتالي ، فإن نتائجها تمثل في الغالب عمليات التكيف في المرحلة الأخيرة مع DIO. باختصار ، توفر بياناتنا دليلاً قوياً على أن التعرض لـ HFD يؤدي إلى تغييرات وظيفية في إعادة امتصاص الدوبامين من خلال تقليل DAT المرتبط بالغشاء دون تغيير إجمالي تعبير DAT. الأهم من ذلك ، أننا تقرير أن الاضطرابات الناجمة عن النظام الغذائي في DAT يمكن أن تحدث قبل بداية DIO ، مما يوحي بأن هذه التغييرات يمكن أن تسهم في تطوير السمنة.

تضيف بياناتنا إلى الأدبيات المتنامية التي تتضمن اتباع نظام غذائي في تنظيم وظيفة الدوبامين ، وتقديم المزيد من الأدلة على أن التغييرات التي يسببها النظام الغذائي في تعبير DAT تؤدي إلى تغييرات ذات صلة وظيفيًا في إشارات الدوبامين. من المرجح أن يكون للتغييرات التي يسببها النظام الغذائي في ديناميات إشارات الدوبامين المخطط لها عبر DAT عواقب على سلوك التغذية. المثيرات ذات الصلة بالأغذية تثير الزيادات الطورية في الدوبامين في الجسم [9], [48], [49]التي من المحتمل أن تعزز وتقوي الإجراءات الموجهة للغذاء [50]. نبين هنا أن أسابيع 6 من استهلاك HFD يطيل مدة إطلاق الدوبامين الطوري عن طريق تقليل DATs المرتبطة الغشاء في منطقة المخطط حيث الدوبامين وظيفة ضرورية لتناول الطعام [51]. التعديلات التي تعتمد على النظام الغذائي في DAT يمكن أن تعزز آلية التغذية إلى الأمام حيث أن إشارات الدوبامين المطولة التي أثارتها المحفزات الغذائية تزيد من تنشيط مستقبلات الدوبامين D1 منخفضة الدوبامين ، والتي تعتبر حاسمة بالنسبة لسلوكيات النهج [52], [53], [54]. بمرور الوقت ، يمكن أن يؤدي الارتفاع المطوّل للدوبامين في الجسم إلى تعزيز التكيفات ، مثل التقليل من دوران مستقبلات الدوبامين D2 (D2R) ، والتي تم إثباتها في نماذج البدانة والقوارض على حد سواء. [11], [33]. تشير دراستنا إلى أن تطوير السمنة ليس شرطًا ضروريًا لتغيير امتصاص الدوبامين. وبالتالي ، يمكن أن تسبِّب الانخفاضات ذات الصلة بالنظام الغذائي في غشاء DAT ، وتساهم في ظهور تنظيم D2R المتدني ، والسمنة ، وسلوك الأكل القهري الذي يتطور خلال مسار استهلاك HFD [11].

شكر وتقدير

نود أن نشكر الدكاترة. Jamie D. Roitman and James E. McCutcheon للتعليقات المفيدة على الإصدارات السابقة من المخطوطة. محتوى هذه الورقة هو وحده مسؤولية المؤلفين ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة أو اتحاد شيكاغو الطبي الحيوي.

الكاتب الاشتراكات

تصور وتصميم التجارب: JJC EHC MFR. نفذت التجارب: JJC DNP SRE. تحليل البيانات: JJC EHC SRE MFR. كتبت الورقة: JJC EHC MFR.

مراجع حسابات

1. 1. Flegal KM، Carroll MD، Kit BK، Ogden CL (2012) انتشار السمنة والاتجاهات في توزيع مؤشر كتلة الجسم بين البالغين في الولايات المتحدة ، 1999 – 2010. JAMA 307: 491 – 497.
   • عرض المادة
   • مجلات / NCBI
   • الباحث العلمي من Google
2. 2. Ogden CL، Carroll MD، Curtin LR، McDowell MA، Tabak CJ، et al. (2006) انتشار فرط الوزن والسمنة في الولايات المتحدة ، 1999 - 2004. JAMA 295: 1549 – 1555.
3. عرض المادة
4. مجلات / NCBI
5. الباحث العلمي من Google
6. 3. Drewnowski A، Almiron-Roig E (2010) Human Interceptions and Preferences for Pre-Rich Foods. In: Montmayeur JP، le Coutre J، editors. الكشف عن الدهون: الذوق ، والملمس ، وآخر الآثار الاحتقاني، الفصل 11. Boca Raton، FL: CRC Press.
7. عرض المادة
8. مجلات / NCBI
9. الباحث العلمي من Google
10. عرض المادة
11. مجلات / NCBI
12. الباحث العلمي من Google
13. عرض المادة
14. مجلات / NCBI
15. الباحث العلمي من Google
16. عرض المادة
17. مجلات / NCBI
18. الباحث العلمي من Google
19. عرض المادة
20. مجلات / NCBI
21. الباحث العلمي من Google
22. عرض المادة
23. مجلات / NCBI
24. الباحث العلمي من Google
25. عرض المادة
26. مجلات / NCBI
27. الباحث العلمي من Google
28. عرض المادة
29. مجلات / NCBI
30. الباحث العلمي من Google
31. عرض المادة
32. مجلات / NCBI
33. الباحث العلمي من Google
34. عرض المادة
35. مجلات / NCBI
36. الباحث العلمي من Google
37. عرض المادة
38. مجلات / NCBI
39. الباحث العلمي من Google
40. عرض المادة
41. مجلات / NCBI
42. الباحث العلمي من Google
43. عرض المادة
44. مجلات / NCBI
45. الباحث العلمي من Google
46. عرض المادة
47. مجلات / NCBI
48. الباحث العلمي من Google
49. عرض المادة
50. مجلات / NCBI
51. الباحث العلمي من Google
52. عرض المادة
53. مجلات / NCBI
54. الباحث العلمي من Google
55. عرض المادة
56. مجلات / NCBI
57. الباحث العلمي من Google
58. عرض المادة
59. مجلات / NCBI
60. الباحث العلمي من Google
61. عرض المادة
62. مجلات / NCBI
63. الباحث العلمي من Google
64. عرض المادة
65. مجلات / NCBI
66. الباحث العلمي من Google
67. عرض المادة
68. مجلات / NCBI
69. الباحث العلمي من Google
70. 4. Rolls BJ (2009) العلاقة بين كثافة الطاقة الغذائية واستهلاك الطاقة. علم وظائف الأعضاء والسلوك 97: 609-15.
71. 5. Ledikwe JH، Blanck HM، Kettel Khan L، Serdula MK، Seymour JD، et al. (2006) ترتبط كثافة الطاقة الغذائية بمتناول الطاقة وحالة الوزن لدى البالغين في الولايات المتحدة. المجلة الأمريكية للتغذية السريرية 83: 1362 – 8.
72. عرض المادة
73. مجلات / NCBI
74. الباحث العلمي من Google
75. عرض المادة
76. مجلات / NCBI
77. الباحث العلمي من Google
78. عرض المادة
79. مجلات / NCBI
80. الباحث العلمي من Google
81. عرض المادة
82. مجلات / NCBI
83. الباحث العلمي من Google
84. عرض المادة
85. مجلات / NCBI
86. الباحث العلمي من Google
87. عرض المادة
88. مجلات / NCBI
89. الباحث العلمي من Google
90. عرض المادة
91. مجلات / NCBI
92. الباحث العلمي من Google
93. عرض المادة
94. مجلات / NCBI
95. الباحث العلمي من Google
96. عرض المادة
97. مجلات / NCBI
98. الباحث العلمي من Google
99. عرض المادة
100. مجلات / NCBI
101. الباحث العلمي من Google
102. عرض المادة
103. مجلات / NCBI
104. الباحث العلمي من Google
105. عرض المادة
106. مجلات / NCBI
107. الباحث العلمي من Google
108. عرض المادة
109. مجلات / NCBI
110. الباحث العلمي من Google
111. عرض المادة
112. مجلات / NCBI
113. الباحث العلمي من Google
114. عرض المادة
115. مجلات / NCBI
116. الباحث العلمي من Google
117. عرض المادة
118. مجلات / NCBI
119. الباحث العلمي من Google
120. عرض المادة
121. مجلات / NCBI
122. الباحث العلمي من Google
123. عرض المادة
124. مجلات / NCBI
125. الباحث العلمي من Google
126. عرض المادة
127. مجلات / NCBI
128. الباحث العلمي من Google
129. عرض المادة
130. مجلات / NCBI
131. الباحث العلمي من Google
132. عرض المادة
133. مجلات / NCBI
134. الباحث العلمي من Google
135. عرض المادة
136. مجلات / NCBI
137. الباحث العلمي من Google
138. عرض المادة
139. مجلات / NCBI
140. الباحث العلمي من Google
141. عرض المادة
142. مجلات / NCBI
143. الباحث العلمي من Google
144. عرض المادة
145. مجلات / NCBI
146. الباحث العلمي من Google
147. عرض المادة
148. مجلات / NCBI
149. الباحث العلمي من Google
150. عرض المادة
151. مجلات / NCBI
152. الباحث العلمي من Google
153. عرض المادة
154. مجلات / NCBI
155. الباحث العلمي من Google
156. 6. د. م. الصغيرة ، جونز-غوتمان م ، داغر أ (2003) إن إطلاقات الدوبامين المستحثة بالإطعام في المخطط الظهري ترتبط بتقييم اللذة في المتطوعين الأصحاء. NeuroImage 19: 1709 – 1715.
157. 7. Bassero V، Di Chiara G (1999) الاستجابة التفاضلية لانتقال الدوبامين إلى المنبهات الغذائية في النواة المتكئة في القشرة / الأجزاء الأساسية. Neuroscience 89: 637 – 41.
158. 8. Roitman MF، Wheeler RA، Wightman RM، Carelli RM (2008) الاستجابات الكيميائية في الوقت الفعلي في النواة المتكئة تفرق بين المحفزات المكافئة والمحفوفة. Nature Neuroscience 11: 1376 – 7.
159. 9. Brown HD، McCutcheon JE، Cone JJ، Ragozzino ME، Roitman MF (2011) مكافأة الغذاء الأساسية والمنبهات التنبؤية المكافئة تثير أنماط مختلفة من الإشارات الدوبامين طوري في جميع أنحاء المخطط. المجلة الأوروبية لعلم الأعصاب 34: 1997 – 2006.
160. 10. Grabenhorst F، Rolls ET، Parris BA، d 'Souza AA (2010) كيف يمثل المخ قيمة مكافأة الدهون في الفم. Cerebral Cortex 20: 1082 – 91.
161. 11. Johnson PM، Kenny PJ (2010) Dopamine D2 receptors in addiction-like reward dysfunction and compulsive eating in obese rats. Nature Neuroscience 13: 635 – 41.
162. 12. Vucetic Z، Carlin JL، Totoki K، Reyes TM (2012) degregulation of the dopamine system in diet-induced obesity. Journal of neurochemistry 120: 891 – 84.
163. 13. Stice E، Spoor S، Bohon C، Small DM (2008) يتم التحكم في العلاقة بين السمنة والاستجابة الحادة للجسم تجاه الغذاء بواسطة أليل طقيا A1. العلوم 322: 449 – 452.
164. 14. Cragg SJ، Rice ME (2004) الرقص بعد DAT في المشبك DA. الاتجاهات في علم الأعصاب 27: 270 – 7.
165. 15. Dreyer JK، Herrik KF، Berg RW، Hounsgaard JD (2010) Influence of dhasamine dopamine dolphine doler JK، Herrik KF، Berg RW، Hounsgaard JD (30) The Journal of Neuroscience 14273: 83 – XNUMX.
166. 16. Figlewicz DP، Szot P، Chavez M، Woods SC، Veith RC (1994) Intraventricular insulin boost dopamine transporter mRNA in rat vTA / substantia nigra. أبحاث الدماغ 644: 331 – 4.
167. 17. Mebel DM، Wong JC، Dong YJ، Borgland SL (2012) يقلل الأنسولين في منطقة tegmental البطنية من التلذذ ويوقف تركيز الدوبامين عبر زيادة امتصاصه. المجلة الأوروبية لعلم الأعصاب 36: 2336 – 46.
168. 18. Chen PS، Yang YK، Yeh TL، Lee IH، Yao WJ، et al. (2008) العلاقة بين مؤشر كتلة الجسم وتوافر ناقل الدوبامين المخطط لدى متطوعين أصحاء - دراسة SPECT. NeuroImage 40: 275 – 9.
169. 19. South T، Huang XF (2008) يزيد التعرض الغذائي الغني بالدهون من مستقبلات الدوبامين D2 ويقلل من كثافة ارتباط مستقبلات الدوبامين في النواة المتكئة و putamen المذنبة للفئران. البحث الكيميائي العصبي 33: 598 – 605.
170. 20. Speed ​​N، Saunders C، Davis AR، Owens WA، Matthies HJG، et al. (2011) إعاقة إشارات Akt الجسدية يعطل استعادة الدوبامين ويزيد من التغذية. PloS one 6: e25169.
171. 21. Roitman MF، Wescott S، Cone JJ، McLane MP، Wolfe HR (2010) MSI-1436 يقلل من تناول الطعام الحاد دون التأثير على نشاط نقل الدوبامين. علم الصيدلة الكيمياء الحيوية والسلوك 97: 138 – 43.
172. 22. Heien MLAV، Johnson MA، Wightman RM (2004) Resolving neurotransmitters detected by voltammetry free-scan cyclic voltammetry. الكيمياء التحليلية 76: 5697 – 704.
173. 23. Sinkala E، McCutcheon JE، Schuck MJ، Schmidt E، Roitman MF، et al. (2012) معايرة القطب الكهربائي مع خلية تدفق ميكروفلويديك لفولتاميميتري دوري مسح سريع. مختبر على رقاقة 12: 2403 – 08.
174. 24. Yorgason JT، España RA، Jones SR (2011) Demon voltammetry and analysis software: analysis of cocaine-induced alterations in dopamine signaling using multiple kinetic measures. مجلة طرق علم الأعصاب 202: 158 – 64.
175. 25. Paxinos G ، وفرانكلين KBJ (2004) الدماغ الفئران في الإحداثيات التجسيمي. San Diego، CA: Academic Press.
176. 26. Hallett PJ، Collins TL، Standaert DG، Dunah AW (2008) biochemical fractionation of brain tissue for studies of receptor distribution and trading. البروتوكولات الحالية في علم الأعصاب / لوحة التحرير ، جاكلين ن. كراولي ... [وآخرون] الفصل 1: الوحدة 1.16.
177. 27. Meng SZ، Ozawa Y، Itoh M، Takashima S (1999) التغييرات المتعلقة بالتطور والعمر في ناقل الدوبامين ومستقبلات الدوبامين D1 و D2 في العقد القاعدية البشرية. أبحاث الدماغ 843: 136 – 144.
178. 28. Moll GH، Mehnert C، Wicker M، Bock N، Rothenberger A، et al. (2000) التغيرات المرتبطة بالعمر في كثافة ناقلات أحادية الأمين قبل المشبكية في مناطق مختلفة من دماغ الفئران من حياة الأحداث المبكرة إلى مرحلة البلوغ المتأخرة. أبحاث الدماغ التنموية 119: 251 – 257.
179. 29. Cruz-Muros I، Afonso-Oramas D، Abreu P، Perez-Delgado MM، Rodriguez M، et al. (2009) آثار الشيخوخة على تعبير ناقل الدوبامين والآليات التعويضية. علم الأعصاب للشيخوخة 30: 973 – 986.
180. 30. Badanich KA، Adler KJ، Kirstein CL (2006) المراهقين يختلفون عن البالغين في تفضيل مكان الكوكايين و الدوبامين الناجم عن الكوكايين في النواة المتكئة النواة. المجلة الأوروبية لعلم الصيدلة 550: 95 – 106.
181. 31. Jones SR، Garris PA، Kilts CD، Wightman RM (1995) مقارنة بين امتصاص الدوبامين في النواة اللولبية الوحشية الوحشية ، البوتة المذنبة ، والنواة المتكئة من الفئران. Journal of neurochemistry 64: 2581 – 9.
182. 32. Rao A ، Simmons D ، Sorkin A (2011) التوزيع التفاضلي التحتاني للمقصورات الداخلية و ناقلة الدوبامين في الخلايا العصبية الدوبامينية. علم الأعصاب الجزيئي والخلوي 46: 148 – 58.
183. 33. Wang GJ، Volkow ND، Thanos PK، Fowler JS (2009) Imaging of brain dopamine pathways: implications for understanding obesity. Journal of addiction medicine 3: 8 – 18.
184. 34. Levin BE، Dunn-Meynell AA، Balkan B، Keesey RE (1997) Selective breeding for diet induced in fates and resistance in Sprague-Dawley rats. المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء 273: R725 – 730.
185. 35. Morris JK، Bomhoff GL، Gorres BK، Davis VA، Kim J، et al. (2011) مقاومة الأنسولين يضعف وظيفة الدوبامين nigrostriatal. علم الأعصاب التجريبي 231: 171 – 80.
186. 36. Wellman PJ، Nation JR، Davis KW (2007) إن إعاقة حيازة الكوكايين للإعطاء الذاتي في الفئران حافظت على نظام غذائي غني بالدهون. علم الصيدلة والكيمياء الحيوية والسلوك 88: 89 – 93.
187. 37. Thanos PK و Kim R و Cho J و Michaelides M و Anderson BJ وآخرون. (2010) أظهرت الفئران S5B المقاومة للسمنة تفضيلًا أكبر للكوكايين في المكان الذي تفضله جرذان OM المعرضة للسمنة. علم وظائف الأعضاء والسلوك 101: 713-8.
188. 38. Venton BJ، Seipel AT، Phillips PEM، Wetsel WC، Gitler D، et al. (2006) يزيد الكوكايين من إطلاق الدوبامين عن طريق حشد تجمع احتياطي يعتمد على synapsin. The Journal of Neuroscience 26: 4901 – 04.
189. 39. Steffenson SC، Taylor SR، Horton ML، Barber EN، Lyte LT (2008) Cocaine disinhibits dopamine neurons in the ventral tegmenal area via use-based blockade of GABA neurons voltage-sensitive sodium channels. European Journal of Neuroscience 28: 2028 – 2040.
190. 40. Shi WX، Pun CL، Zhou Y (2004) Psychostimulants toduce low-frequency oscillations in the firing activity of dopamine neurons. Neuropsychopharmacology 29: 2160 – 2167.
191. 41. Davis JF، Tracy AL، Schurdak JD، Tschop MH، Lipton JW، et al. (2008) التعرض لمستويات مرتفعة من الدهون الغذائية يخفف المكافأة psychostimulant والدوبامين في منتصف الدورية في الفئران. علم الأعصاب السلوكي 122: 1257 – 63.
192. 42. جيجر BM ، Haburcak M ، Avena NM ، Moyer MC ، Hoebel BG ، وآخرون. (2009) عجز الناقل العصبي الدوبامين الميزوبيمبي في السمنة الغذائية للفئران. Neuroscience 159: 1193 – 9.
193. 43. Hyman SE، Malenka RC، Nestler EJ (2006) Neural Mechanisms of Addiction: The Role of Reward-related Learning and Memory. الإدمان 29: 565 – 598.
194. 44. Simon GE، Von Korff M، Saunders K، Miglioretti DL، Crane PK، et al. (2006) رابطة بين السمنة والاضطرابات النفسية في السكان البالغين في الولايات المتحدة. Archives of General Psychiatry 63: 824 – 30.
195. 45. Torres GE، Carneiro A، Seamans K، Fiorentini C، Sweeney A، et al. (2003) Oligomerization والاتجار في ناقل الدوبامين البشري. مجلة الكيمياء البيولوجية 278: 2731 – 2739.
196. 46. Li LB، Chen N، Ramamoorthy S، Chi L، Cui XN، et al. (2004) دور N-glycosylation في الوظائف والاتجار السطحي في ناقلة الدوبامين البشرية. مجلة الكيمياء البيولوجية 279: 21012 – 21020.
197. 47. Afonso-Oramas D، Cruz-Muros I، de la Rosa DA، Abreu P، Giraldez T، et al. (2009) يرتبط الارتباط بالجليكوزيل الناقل للدوبامين مع ضعف الخلايا الدوبامينية في الدماغ المتوسط ​​في مرض باركنسون. علم الأعصاب المرضي 36: 494 – 508.
198. 48. Roitman MF، Stuber GD، Phillips PEM، Wightman RM، Carelli RM (2004) Dopamine يعمل كمُحَوِّل ثانوي للغذاء يبحث عنه. The Journal of Neuroscience 24: 1265 – 71.
199. 49. McCutcheon JE، Beeler JA، Roitman MF (2012) التلميحات التنبؤية السكروز تستدعي إطلاق طور الدوبامين طوري أكبر من الاشارات التنبؤية السكرين. Synapse 66: 346 – 51.
200. 50. Flagel SB، Clark JJ، Robinson TE، Mayo L، Czuj A، et al. (2011) دور انتقائي للدوبامين في تعلم التحفيز والمكافأة. Nature 469: p53 – 7d.
201. 51. Szczypka MS، Mandel RJ، Donahue BA، Snyder RO، Leff SE، et al. (1999) يعيد تسليم الجين الفيروسي بشكل انتقائي التغذية ويمنع الفتك من الفئران التي تعاني من نقص في الدوبامين. Neuron 22: 167 – 78.
202. 52. Di Ciano P، Cardinal RN، Cowell RA، Little SJ، Everitt BJ (2001) المشاركة التفاضلية من NMDA ، AMPA / kainate ، ومستقبلات الدوبامين في النواة المتكئة الأساسية في اكتساب وأداء سلوك نهج pavlovian. Journal of Neuroscience 21: 9471 – 9477.
203. 53. Kravitz AV، Freeze BS، Parker PRL، Kay K، Thwin MT، et al. (2010) تنظيم السلوكيات parkinsonian السيارات عن طريق التحكم optogenetic من الدوائر القاعدية القاعدية. Nature 466: 622 – 6.
204. 54. Kravitz AV ، Tye LD ، Kreitzer AC (2012) أدوار متميزة للخلايا العصبية المخطط مباشرة وغير المباشرة في التعزيز. Nature Neuroscience 15: 816 – 818.