Obezite (Gümüş Bahar). Müəllif əlyazması; PMC 2014 Jun 1-də mövcuddur.
Son olaraq redaktə şəklində dərc olunub:
Piylənmə (Gümüş Bahar). 2013 Dec; 21 (12): 2513-2521.
2013 May 29 onlayn nəşr olundu. doi: 10.1002 / oby.20374
PMCID: PMC3700634
NIHMSID: NIHMS435903
mücərrəd
Obyektiv
Yağlı pəhrizin (HFD) beynin mükafat bölgələrində dopaminergik tonun azaldığını və yoxlanılmasının ardından bu dəyişikliklərin tərs olub olmadığını qiymətləndirmək.
Dizayn və metodlar
60 həftə ərzində kişi və qadın siçanları bir 12% HFD ilə qidalanırdılar. Əlavə bir qrup, HFD çıxarıldıqdan sonra 4 həftə sonra qiymətləndirildi. Bu qruplar, qidalanan, yaşa uyğun idarəetmə ilə müqayisə edildi. Saxaroza və saxarinə üstünlük RT-qPCR tərəfindən dopamin əlaqəli genlərin mRNA ifadəsi ilə birlikdə ölçüldü. Dopamin və DOPAC yüksək performanslı maye xromatoqrafiyasından istifadə edilərək ölçüldü. DAT təbliğatçısının DNT metilasiyası metil DNT immünopretajı və RT-qPCR ilə ölçüldü.
Nəticələr
Xroniki HFD-dən sonra, HFD çıxarıldıqdan sonra saxaroza üstünlük azaldı və sonra normallaşdırıldı. Dopamin genlərinin azalmasının, Dopamin tərkibinin azalması və DAT təşviqatçı metilasyonunda dəyişikliklər müşahidə edildi. Əhəmiyyətli olan, HFD-yə reaksiya və dəyişikliklərin davamlılığı cinsiyyət və beyin bölgəsindən asılı idi.
Nəticələr
Bu məlumatlar, erkən yaşlarda xroniki HFD-dən sonra azalmış dopamin tonunu həm cinsiyyət, həm də beyin bölgəsində dəyişən mürəkkəb tərslik və əzmkarlıq nümunəsi ilə müəyyənləşdirir. HFD çıxarıldıqdan sonra geri dönməyən CNS dəyişiklikləri, diyet müdaxiləsindən sonra kilo itkisini təmin etməkdə kömək edə bilər.
giriş
Geniş mövcud olan, kalorili sıx dadlı yeməklərin həddindən artıq istehlakı ABŞ-da yüksək piylənmə nisbətini şərtləndirən əsas amil hesab olunur (1). Enerji tələbləri yerinə yetirildikdən sonra ləzzətli qidalar tez-tez istehlak edildiyi üçün ləzzətli qidaların mükafatlandırıcı xüsusiyyətləri evostatik doyma siqnallarını ləğv edə bilər. Bir çox neyrotransmitter qidalanma davranışında (məsələn, opioidlər, dopamin, GABA, serotonin), eləcə də periferik qida siqnallarının (məsələn, leptin, insulin, ghrelin) inteqrasiyasında rol oynayır. Dopamin siqnalları həm qida mükafatı, həm də mükafat axtaran davranışda əsas vasitəçidir, çünki mezolimbik / mezokortikal bölgədəki dopamin qidanın, cinsiyyətin və asılılıq dərmanlarının mükafatlandırıcı xüsusiyyətləri ilə əlaqələndirilir (2). Kəskin, ləzzətli yemək mərkəzi mükafat sistemində dopamin partlamasına səbəb olur (3,4). Mükafatlandıran yeməyin xroniki istehlakı ilə zamanla artan dopamin sərbəstliyi mükafat hipo funksiyası ilə əlaqəli uyğunlaşmalara səbəb ola bilər.
Bir neçə sübut xətti piylənmədə dəyişdirilmiş dopamin funksiyasının hipotezini dəstəkləyir. İnsan görüntüləmə işləri, yüksək dərəcədə ləzzətli bir həll (süd südü) içərkən obez xəstələrin mükafat bölgələrində kəskin aktivləşməni ortaya qoydu (5). Qarışıq mükafat reaksiyası daha az beyin dopamin reseptoru D2 mövcudluğu ilə əlaqələndirildi. Əslində, insan dopamin D2 reseptorundakı mutasiyalar həm piylənmə, həm də asılılıq ilə əlaqələndirilmişdir (6). Sinapsdakı dopamin miqdarı, əsasən, dopamin daşıyıcısı (DAT) tutması ilə idarə olunur. Dopamin daşıyıcılarının səviyyəsi bədən kütləsi indeksi ilə mənfi əlaqədardır və DAT-ın genetik variantları da piylənmə ilə əlaqələndirilir (7,8). Piylənmənin heyvan modelləri bazal hüceyrədənkənar dopamində azalma və nüvənin böyüməsi və ventral tegramal bölgədə dopamin nörotransmissiyasının azaldığını nümayiş etdirdi (9,10,11). Xroniki yüksək yağ (HF) pəhrizindən sonra dopaminlə əlaqəli genlərdə azalma, mükafat bölgələrində siqnalın azaldığını göstərir (12, 13,14,15). Xroniki yüksək yağlı pəhrizdən sonra dopamin aktivliyinin bu azalması təbii mükafatlara həssaslığı azalda bilər və həddindən artıq istehlakı və arıqlamağı asanlaşdıra bilər.
Erkən həyat beyin inkişafında kritik bir dövrdür və erkən qidalanma mühiti qida qəbulunu və enerji mübadiləsini idarə edən beyin yollarına təsir göstərə bilər. Siçanların bir həftə ərzində yüksək yağlı bir diyetə erkən məruz qalması yetkinlərin kalorili qəbulunu və dopaminlə əlaqəli siqnal molekullarının ifadəsini dəyişdirdi (16). Bundan əlavə, laktasiya dövründə kiçik bir zibil miqdarı ilə idarə olunan siçanlarda qidadan artıq erkən postnatal, nəsillərin hipotalamik inkişafını dəyişdirərək yetkinlik piylənməsinə yol açır (17). Erkən həyat qidalanmasının beyin inkişafına və piylənmə riskinə təsir göstərə biləcəyi aydın olsa da, bu dəyişikliklərin ömür boyu nisbi davamlılığı haqqında az şey məlumdur. Bundan əlavə, əvvəlki heyvan tədqiqatları kişi heyvanlarda aparılıb, lakin qadınlar bu çərçivədə nadir hallarda araşdırılıb. Bu məqsədlə həm kişilər, həm də qadın siçanlar, 8 həftəlik doğuşdan HF pəhrizinin xroniki istehlakı ilə erkən həyatda obez edildikdən sonra gen ifadəsində və dopamin maddələr mübadiləsində dəyişikliklər öyrənildi. Dopamin sistemi də dəyişikliklərin davamlı və ya ləğv olunduğunu yoxlamaq üçün HF pəhrizindən çıxarıldıqdan 4 həftə sonra qiymətləndirildi.
Metod və prosedurlar
Heyvanlar və eksperimental model
C57BL / 6J qadınlar DBA / 2J kişilərlə böyüdülər (The Jackson Laboratoriyası, Bar Harbor, ME). Bütün anbarlar standart yağlı pəhriz (#5755; 18.5% zülal, 12% yağ, 69.5% karbohidrat) ilə yarı bəndlər / litters yüksək yağlı pəhrizdə yerləşdirildikdə bölünmüşdür (Test Diyeti, Richmond, IN #58G9; 18%) protein, 60% yağ və 20.5% karbohidrat). 3 həftəlik nəsildən süd götürüldü və 12 həftəlik yaşına qədər ya nəzarət pəhrizində, ya da yüksək yağlı pəhrizdə qaldı. Bədən çəkiləri həftədə qeydə alındı və həm kişi (n = 5 – 10), həm də qadın (n = 5-10) siçan istifadə edildi. Pennsylvania Universitetinin İnstitusional Heyvanlara Qayğı və İstifadə Komitəsi (IACUC) bütün prosedurları təsdiqlədi.
Saxaroza və saxarinə üstünlük verilir
Ayrı-ayrı təcrübələrdə siçanlar fərdi bir xana (n = 8-10 / qrup) 3 gün ərzində bir şüşə 200 ml test məhlulu (4% saxaroza və ya 1% sakarin həlli (w / v)) ilə digərində standart qəfəslərdə yerləşdirilmişdir. 200 ml tap su ilə şüşə. Ev çowu mövcud idi ad libitum. Saxaroza (ml), su (ml) və qida istehlakı (g) ölçüldü və şüşələrin yerləşdirilməsi gündəlik tərs edildi. Üstünlük son 2 gündəki ölçmələrin ortalamasını istifadə edərək hesablandı: üstünlük% = [(saxaroza istehlakı / saxaroza + su sərfi) × 100].
Genom DNT və Total RNT beyindən təcrid
Heyvanlar (n = 5 / qrup) karbon qazının həddindən artıq dozası ilə serviks dislokasiyası ilə evtanizasiya edildi; Amerika Baytarlıq Tibb Birliyinin Evtanaziya Paneli tərəfindən tövsiyə edilən bir üsul. Bundan sonra beyinlər sürətlə çıxarıldı və parçalanmadan 4 - 6 saat əvvəl RNAlaterə (Ambion, Austin, TX) yerləşdirildi. Prefrontal korteks, nüvənin böyüməsi və ventral tegramal bölgəni təcrid etmək üçün beyin parçalanmaları əvvəllər təsvir olunduğu kimi düzəldilmişdir (18,19, 20). Genom DNT və ümumi RNT AllPrep DNA / RNA Mini Kit (Qiagen) istifadə edərək eyni vaxtda təcrid olunmuşdur.
Kəmiyyət Real-Time PCR ilə gen ifadəsinin təhlili
Hər bir fərdi nümunə üçün, ümumi RNT-nin 500ng-ı Yüksək Tutumlu Tərs Transkripsiyası Kit (ABI, Foster City, CA) istifadə edərək tərs transkripsiyada istifadə edilmişdir. Hədəf genlərinin ifadəsi ABI7900HT Real-time PCR Cycler-də Taqman gen ifadə Master Mix (ABI) ilə genə məxsus Taqman Probesindən istifadə edilərək kəmiyyətcə RT-PCR ilə təyin olundu. Gen probları siyahıda verilmişdir əlavə material. Hər bir transkriptin nisbi miqdarı əvvəlcədən təsvir olunduğu kimi delta CT dəyərlərindən istifadə edərək müəyyən edilmişdir21). Gen ifadəsindəki dəyişikliklər dəyişməmiş GAPDH standartına qarşı hesablandı.
Ex vivo Dopamin və Dopamin Metabolitləri
Daha əvvəl təsvir olunduğu kimi beynin mezolimbik mükafat sahələrində (n = 8-12) dopamin və onun metabolitlərinin miqdarını ölçmək üçün yüksək performanslı maye xromatoqrafiyası (HPLC) istifadə edilmişdir (22,18). Beyinlər heyvanlardan toplanaraq sağ və sol yarımkürələrə kəsildi. NAc və PFC xaric olmuş və tez quru buzla dondurulmuş və −80 ° C-də saxlanılmışdır. Doku 0.1 N perchloric turşusundakı homogenləşmə ilə analiz üçün hazırlanmış, 15,000 rpm-də 15 dəqiqə ərzində 2-8 ° C-də mərkəzləşdirilmiş və fövqəladə süzülmüşdür. Nümunələr, LC-4C elektrokimyəvi detektoru istifadə edərək Bioananalitik Sistemlər HPLC (West Lafayette, IN, ABŞ) tərəfindən təhlil edilmişdir. Nümunələr (12 ul) 0.6 ml / dəq bir axın sürəti ilə tərs fazalı mikrob sütununa vuruldu və + 0.6 V.-də seçilmiş elektrodeteksiya Dopamin və dopamin metabolitləri üçün ayrılması 90-mM sodyum asetatından ibarət olan bir mobil faza ilə həyata keçirildi, 35-mM limon turşusu, 0.34-mM etilenediamin tetraacetic turşusu, 1.2-mM natrium oktil sulfat və 15% metanol v / v 4.2 bir pH səviyyəsində. Nümunələrin pik yüksəkliyi ölçüldü və dopamin və onun metabolit 3,4-dihidroksifenilasetik turşusu (DOPAC) üçün standartlarla müqayisə edildi.
Metilated DNT İmmunopretaj (MeDIP) təhlili
MeDIP təhlili MagMeDIP dəsti (Diagenode, Denville, NJ) istifadə edərək əvvəlcədən hazırlanmışdır. Metilated DNT anti-0.15methylcytidine antikoru (Diagenode) və ya siçan əvvəlcədən immunitet serumu ilə örtülmüş 5ul maqnit boncuklarından istifadə edərək immunopriptizasiya edildi. MeDIP fraksiyasında zənginləşdirmə ABI7900HT Real-Time Cycler-də ChIP-qPCR Assay Master Mix (SuperArray) istifadə edərək kəmiyyətcə RT-PCR ilə müəyyən edilmişdir. Müayinə edilən bütün genlər üçün, transkripsiyanın başlanğıc saytlarının yuxarı 01-300 bp yuxarısında yerləşən CpG sahələrini əhatə edən genom bölgələrinin genişləndirilməsi üçün SuperArray (ChIP-qPCR Assays (−500) kb kafel, SuperArray) -dan primerlər alındı. MeDIP nəticələri, hər bir sayt üçün immunoprecipitated DNT-nin qat-qat zənginləşdirilməsi şəklində ifadə edildi. Diferensial oturma qatının dəyişməsini (% zənginləşdirmə) hesablamaq üçün MeDIP DNT fraksiyasının CT dəyərləri Giriş DNT fraksiyasının CT dəyərlərinə uyğunlaşdırıldı.
Statistika
Gen ifadəsi təhlili, HF və HF + bərpa qrupları ilə köhnə uyğunlaşma idarələrini müqayisə edərək Tələbə T-testindən istifadə edildi. Alfa səviyyəsi araşdırılan çoxsaylı beyin bölgələri üçün tənzimləndi. Bir beyin bölgəsində istifadə edilən bir genin əhəmiyyəti p = .05 idi; iki bölgə üçün, p = 0.025, 3 beyin bölgələri üçün p = .016. Nəzarət, HF və HF + bərpa qruplarını müqayisə etmək üçün bir tərəfli ANOVA istifadə edərək analiz edilən saxaroza üstünlük, saxarin üstünlükləri, HPLC və MEDIP, bədən çəkiləri və kortikosteron təhlili. Post-hoc Bonferonni Birden çox Müqayisə Testləri qruplar arasındakı cüt-müdrik fərqləri müqayisə etmək üçün istifadə edildi. Bu testlər üçün əhəmiyyəti p = .05 bir alfa səviyyəsində təyin edildi.
Nəticələr
Siçanlar 60 həftəlik yaşa qədər pəhriz (nəzarət) və ya% 12 yüksək yağ pəhrizinə (HFD) nəzarət etmək üçün fasiləsiz olaraq istifadə edə bilirdilər. 12 həftəlik yaşda, HF-dən bəslənən heyvanların yarısı 4 həftə ev çuxuruna yerləşdirildi (HF + bərpa). Həm kişilərdə, həm də qadınlarda HFD heyvanları (dairələr) 9 həftəlik yaşda başlayan nəzarətdən daha ağır idi (p <.05) və bərpa müddətində nəzarətdən daha ağır qaldı (Əlavə Şəkil 1).
Heyvanların təbii və qidalanmayan mükafatlandırıcı stimullara reaksiyasını qiymətləndirmək üçün saxaroza və saxarinin üstünlük testləri aparıldı. Saxarin deyil, saxarin üstünlükləri HF pəhriz ifşa edilməsindən sonra dəyişdirildi və kişilərdə və qadınlarda HFD bərpa olunduqdan sonra normal səviyyəyə qaytarıldı. Bir istiqamətli ANOVA aşkar edilən saxaroza üstünlük kişilərdə əhəmiyyətli dərəcədə azaldıŞəkil 1A) və qadınlarda azalma meyli (Şəkil 1B) HFD ifşa edildikdən sonra (F (2,16) = 4.82, p <.05; F (2,16) = 5.41, p <.06). HFD-nin qaldırılmasından sonra bu davranış normallaşdı və sükroz üstünlük artıq nəzarətdən fərqlənmədi. Hər iki kişidə də sakarin seçimi dəyişdirilmədi (Şəkil 1C) və ya qadınlar (Şəkil 1D) HFD məruz qalması nəticəsində.
Dopamin mükafat davranışının əsas tənzimləyicisi olduğundan, HFD-də 12 həftədən sonra və əlavə bir qrupda, dopaminlə əlaqəli gen ifadəsi kişi və qadın ayrı bir kohortanın mükafat dövriyyəsi içərisində araşdırıldı. Cədvəl 1 VTA, PFC və NAc-də gen ifadə nümunələrini və statistik təhlilini ümumiləşdirir. VTA-da sinaptik terminallarda dopamin səviyyəsinin tənzimlənməsində vacib olan üç gen ölçüldü: katekolamin neyrotransmitterlərinin inaktivasiyasında iştirak edən katekolamin metil köçürmə (COMT); dopamin daşıyıcısı (DAT), dopamin sinapsdan təmizləyən membran yayan nasos və dopamin sintezi üçün dərəcəni məhdudlaşdıran tirozin hidroksilaza (TH). Hər bir qrup üçün qat dəyişmə dəyərləri köhnə uyğunlaşmış nəzarət vasitələrindən istifadə edərək müəyyən edilmişdir (məsələn, hər iki nəzarət vaxtı 1-a təyin edilmişdir və aydınlıq üçün yalnız HFD üçün nəzarət qrafikdə təsvir edilmişdir). Tələbə t-testi (n = 5 / qrup) kişi VTA-da COMT, DAT və TH mRNA-nın HFD məruz qalma ilə əhəmiyyətli dərəcədə azaldığını aşkar etdi (Şəkil 2A) və pəhrizdən (HF + bərpa) bir bərpa dövründən sonra nəzarət səviyyələrinə qayıtdı və ya aşdı.
PFC və NAC-də dopamin siqnalları və dopamin dövriyyəsi üçün vacib olan genlər araşdırıldı (n = 5 / qrup): COMT; protein fosfatazası 1 tənzimləyici alt 1B (DARPP-32), reseptorun stimullaşdırılması ilə tənzimlənən aşağı axın siqnal proteini; dopamin reseptoru D1 (DRD1), adensill siklazını stimullaşdıran bir postsinaptik G-proteinli reseptor; və dopamin reseptoru D2 (DRD2), adenil siklazını inhibə edən bir postynaptik G-proteinli reseptordur. Kişi PFC-də (Şəkil 2B), DARPP-32 artdı, DRD1 və DRD2, HFD məruz qaldıqdan sonra azaldı və HFD çıxarıldıqdan sonra bu dəyişikliklər davam etdi (baxmayaraq ki, DARPP-32 mRNA-da artım statistik etibarlı deyildi). Kişi NAC-da (Şəkil 2C), COMT, DRD1 və DRD2 HFD ifrazı ilə azaldı və HFD çıxarıldıqdan sonra nəzarət səviyyələrinin altında qaldı. DARPP-32 səviyyələri HFD tərəfindən artırıldı, lakin 4 həftədən sonra HFD-dən sonra nəzarətdən əhəmiyyətli dərəcədə azaldı.
Eyni beyin bölgələri və genlər qadın siçanlarında araşdırıldı (n = 5 / qrup). Göstərildiyi kimi Cədvəl 2, HFD-yə cavab olaraq, həm də pəhrizdən geri qalma halında gen ifadəsində əhəmiyyətli fərqlər müşahidə edildi. Kişilərə bənzər olaraq, VTA-da, COMT və TH-nin mRNA səviyyəsi HFD məruz qaldıqdan sonra əhəmiyyətli dərəcədə azalmışdır (Şəkil 2D). Ancaq kişilərdən fərqli olaraq, HFD çıxarıldıqdan sonra bu dəyişikliklər davam etdi. Bundan əlavə, kişilərdə müşahidə olunan qanuna birbaşa qarşı olaraq, HFD ifrazatı qadınlarda VTA-da DAT mRNA ifadəsini artırdı və HFD söküldükdən sonra yaş uyğunlaşan nəzarətdən daha aşağı oldu. PFC-də yalnız DARPP-32 xroniki HFD-dən təsirləndi, 12 həftəlik HFD-dən sonra mRNA səviyyəsində ciddi artım və HFD çıxarıldıqdan sonra nəzarət səviyyələrinə qayıtdı. Hər iki COMT və D1R mRNA, HFD-dən 4 həftə sonra xeyli azaldı. Qadınlarda NAC, COMT, DRD1 və DRD2 hamısı HFD məruz qaldıqdan sonra azaldı (Şəkil 2F). DRD1 və DRD2 pəhriz aradan qaldırıldıqdan sonra nəzarət səviyyələrinə bərpa edildi, 4wk bərpa edildikdən sonra COMT olaraq qalmış səviyyələr əhəmiyyətli dərəcədə azaldı.
VTA-da dopamin tənzimləyən genlər üçün gen ifadəsinin ardıcıl azaldığını nəzərə alsaq, VTA, PFC və NAC-dən proqnoz alan bölgələrdə dopamin və dopamin metabolitləri miqdarda qiymətləndirilmişdir. Şəkil 3 kişilərdə PFC və NAC-dan dopamin (DA) və dopamin metabolitini (DOPAC) göstərir (Şəkil 3A, 3C) və qadınlar (Şəkil 3B, 3D). Kişilərdə HFD-yə məruz qalma PFC-də dopamin səviyyəsində azalma yaratdı (Şəkil 3A) və NAC (Şəkil 3C) (F (2,13) = 3.95; F (2,18) = 3.536, p <.05), yalnız HFD çıxarıldıqdan sonra yalnız NAC-da bərpa edildi. Dopamin dövriyyəsi (DOPAC: DA nisbəti) kişi PFC (F (2,12) = 3.85, p <.05) və NAC (F (2,17) = 4.69, p <.05) artmışdır. Əksinə, qadınlarda HFD'nin DA və DOPAC üzərindəki təsiri, kişilərə nisbətən keyfiyyətcə fərqli idi. PFK-da HFD DA və ya DOPAC səviyyələrini təsir etməmişdir. NAc-də, HFD ilə qidalanan heyvanlarda DA səviyyələri azaldı və HFD çıxarıldıqdan sonra da azaldı (Şəkil 3D, F (2,23) = 4.79, p <.05). DOPAC səviyyələri qadınların NAc-sında dəyişməz qaldı və bu da DA dövriyyəsinin artmasına səbəb oldu (DOPAC: DA nisbəti) (F (2,23) = 7.00, p <.01).
DAT transkripsiyasının diferensial DNT metilasyonu ilə tənzimlənə biləcəyini və VTA-da DAT ifadəsində nəzərə çarpan cins fərqinin müşahidə olunduğunu nəzərə alaraq, DAT-nın təşviqat bölgəsində DNT metilasyonu araşdırıldı. In Şəkil 4A, 4C VTA-da DAT gen ifadəsi yenidən aydınlıq üçün təqdim olunur (götürülür) Şəkil 2A və 2D). DAT təbliğatçısı metilasyonu kişilərdə əhəmiyyətli dərəcədə artdı (Şəkil 4B) HFD-dən sonra və HFD + bərpa kişilərində nəzarət səviyyələrinə qayıtdı (F (2,11) = 23.64, p <.01). Qadınlarda DAT promoter metilasyonu HFD heyvanlarında (D) azalma meyli göstərdi və HFD + bərpa qadınlarında əhəmiyyətli dərəcədə azaldı (Şəkil 5D, F (2,12) = 5.70, p <.05).
Bərpa dövründə HFD-nin çıxarılmasının stress olub olmadığını qiymətləndirmək üçün bazal plazma kortikosteron səviyyələri (ug / dl) nəzarət altına alındı, HFD məruz qaldı (12 həftə), HFD + 1wk bərpa və HFD + 4wk bərpa qrupları (n = 5) / qrup, Əlavə Şek. 2). Bir tərəfli ANOVA kişi heyvanlardakı qruplar arasında ciddi fərqlər aşkar etməmişdir (F (3,16) = 3.21, ns).
Müzakirə
Siçanlarda pəhrizə əsaslanan piylənməni təyin etmək üçün erkən həyatda başlayan yüksək yağlı bir pəhrizin (HFD) xroniki istehlakı istifadə edilmişdir. Siçanlar, saxaroza seçiminin azaldığını və beynin mükafat bölgələrində dopaminergik tonun azaldığının sübutlarını göstərdilər. 4 həftədən sonra HFD-dən sonra, həm kişilərdə, həm də qadınlarda saxaroza üstünlük normallaşdırıldı, lakin bəzi dopamin gen ifadə dəyişiklikləri davam etdi. Bu təcrübələr, xroniki HFD-nin beyin mükafatlandırma sisteminə təsirini izah edən mühüm yeni məlumatlar təqdim edərək, bərpa qabiliyyətini və kişi və qadın siçanları arasındakı əsas cins fərqlərini vurğulayır.
HFD ilə qidalanan heyvanlarda, sağalma dövründən sonra geriyə düşən saxaroza üstünlükləri müşahidə edildi. Bu tapıntılar HFD suqəbuledici azaldılmış saxaroza üstünlük vermə barədə əvvəlki hesabatımızı genişləndirir (23) bunun HFD ifrazının daha qısa müddəti ilə baş verə biləcəyini nümayiş etdirməklə (12 həftə, 22 həftəyə qarşı) və ən əsası, HFD olmadıqda reaksiya verəcəyini göstərir. Qadın siçanlar kişilərlə eyni reaksiya nümunələrini nümayiş etdirdilər. Bu tapıntılar, xroniki HFD olan bir cüt qidalanmış bir qrupun daxil olması ilə göstərilən ədəbiyyatdakı digərləri ilə uyğundur və heç bir piylənmə deyil, operant bir vəzifə içində saxaroza cavabını artırır (24). Eynilə, cari araşdırmada, xNUMX həftədən sonra HFD-dən kənarda saxaroza üstünlük verildi, bədən çəkisi əhəmiyyətli dərəcədə yüksəldi, azaldılmış saxaroza üstünlük HFD ifrazatı ilə müşayiət olunan bədən çəkisi artımı ilə idarə olunmadığı qənaətini dəstəkləyir. Saxarin seçimində heç bir dəyişiklik olmadığı xüsusilə maraqlı idi. Bu, xroniki HFD-nin kalorili və kalorili olmayan şirin mükafatlara cavab olaraq fərqli təsir göstərdiyini göstərə bilər. Post-qəbuledici təsirlər, ləzzətli siçanlarda saxaroza qəbulunun "şirin-kor" dad reseptoru nokaut edən siçanlarda dopamin ifraz etməsinə səbəb olduğu kimi, ləzzətdən asılı olmayaraq üstünlüklərə təsir göstərdi.25), mükafat və möhkəmləndirmə üçün qida dəyəri tələb olunur (26) və daddan müstəqil metabolik hissetmə yolları drosophilada müəyyən edilmişdir (27). Saxarin saxaroza nisbətən daha şirindir, buna görə şirinlikdə bərabərlik yaratmaq üçün səy göstərildi (adətən 4-10x saxaroza daha yüksək konsentrasiyası (26)) lakin saxarinə ümumi üstünlük bu heyvanlarda saxaroza nisbətən daha aşağı idi. Buna görə alternativ bir izahat ola bilər ki, HFD saxaroza üstünlük verərək fərqli şəkildə təsir göstərdi, çünki saxarinə nisbətən daha yüksək mükafat (yüksək və aşağı qiymət mükafatı) idi, baxmayaraq ki, heyvanlar hələ də saxarin üçün güclü üstünlük (~ 75-80% üstünlük təşkil edir). ~ 85 - 90% saxaroza üstünlük verin).
Ümumiyyətlə, VTA, NAc və PFC içərisində dopaminergik gen ifadəsi xroniki HFD-dən sonra kişi siçanlarda azalmışdır. Bu tapıntılar HFD-yə cavab olaraq dopaminlə əlaqəli genlərdə azalma müşahidə edilən digər tədqiqatlara uyğundur (12,13,15). İnsan görüntüləmə işlərində dopamin D2 reseptor ifadəsi və funksiyasının azalması müşahidə edilmişdir (5, 28) və gəmirici piylənmə modelləri (14, 29). Dopamin siqnalının azalması təbii mükafatlara həssaslığı azaldır və buna görə ləzzətli qidaların həddindən artıq istehlakını və daha çox kilo almağı asanlaşdıra bilər (30,31). Bundan əlavə, DAT səthi ifadəsinin azalması ilə idarə olunan pozulmuş dopamin homeostazının yüksək yağ pəhrizinin artmasına səbəb olduğu məlumdur (32). NAc və PFC-də HFD-dən sonra artan dopamin və tsiklik AMP-tənzimlənən fosfoprotein olan DARPP-32 ilə bu nümunə istisna edildi. DARPP-32, dopamin tərəfindən idarə olunan müxtəlif biokimyəvi və davranış reaksiyalarının inteqrasiyasında əsas rol oynayır. Ola bilər ki, DARPP-32 tənzimlənməsi D1R-in xroniki aşağı tənzimlənməsinə cavab olaraq kompensasiya oldu. Bənzər bir modeldə (siçanlarda 12 wk HFD), D1R aşağı tənzimlənməsinin NAc-da DARPP-32-in fosforlaşmasının artması ilə uyğunlaşdırıldığı göstərilmişdir (33).
Bəzi tədqiqatlar HFD çıxarıldıqdan sonra bu dəyişikliklərin bərpa olunma qabiliyyətini araşdırdı. Bununla birlikdə, son iki hesabatda qısa bir müddətdən sonra (14 - 18d) sonra gen ifadəsi dəyişikliyi və mükafat sistemi qüsurları davam etdi.13, 14). Bunun əksinə olaraq, mədəciyin bypass əməliyyatından əvvəl və sonra obez xəstələrdə aparılan tədqiqatlar kilo itkisindən daha uzun bir müddət sonra dopaminergik dəyişikliklərin tərsini göstərmişdir (34). Kişilərdə sağalma rejimi beyin bölgəsinə görə dəyişdi. VTA-da, COMT, DAT və TH-də müşahidə olunan azalmalar HFD-nin çıxarılması ilə hamısı normallaşdı. Bunun əksinə olaraq, NAc və PFC-də müşahidə edilən bütün gen ifadə dəyişiklikləri normallaşmadı. Mövcud araşdırmada, xroniki HFD əhəmiyyətli çəki artımına səbəb oldu və 4 həftəlik pəhrizdən sonra heyvanlar nəzarətdən daha ağır idi. Buna görə, piylənmə ilə müşayiət olunan sonrakı metabolik və hormonal dəyişikliklər (məsələn, artan leptin, yüksəlmiş adipokinlər) ehtimal ki, hələ 4 həftəsində pəhrizdən çıxdı. Buna görə normallaşmış (məsələn, VTA-da) gen ifadəsi dəyişiklikləri ilk növbədə HFD tərəfindən idarə oluna bilər, halbuki (NAc və PFC-də) qorunub saxlanılanlar piylənməyə daha sıx birləşdirilə bilər. Diyet ilə kilo itkisini təmin etmək xarakterik dərəcədə azdır (67% ilə (35) 80% (36) itirilmiş çəkini bərpa edən xəstələrin). Mükafat bölgələrindəki gen ifadə dəyişikliklərinin bu davamlılığı qismən bu yayılan hadisəni izah etmək baxımından əhəmiyyətli ola bilər. Müşahidə olunan davranış və gen ifadəsinin dəyişməsinin diyetlərin dəyişməsi ilə əlaqəli stresdən qaynaqlanmaması da vacibdir, çünki HFD-də bazal plazma kortikosteron səviyyəsində və ya 1wk ya 4wk bərpa edildikdən sonra əhəmiyyətli dəyişiklik olmur.
Həm xroniki HFD-yə cavab olaraq, həm də pəhriz aradan qaldırılmasına cavab olaraq maraqlı cinsi fərqlər aşkar edildi. Dopaminlə əlaqəli genlərdə, xüsusən VTA və NAc səviyyəsində azalmanın olacağını proqnozlaşdıran dopaminlə əlaqəli genlərin ümumi azalmasını göstərən qadınlar kişilərə bənzəyirdi. Diqqəti çəkən cins fərqi HFD-dən sonra qadın VTA-da DAT mRNA ifadəsinin artması idi. Gen ifadəsindəki bu fərq, hər iki cinsdə TH gen ifadəindəki oxşar azalmalarla birlikdə, HFD ifrazının sonunda da, bərpa dövründən sonra da NAc daxilində dopamin nörotransmissiyasında ciddi fərqlər göstərər. Bu fərqlərin funksional əhəmiyyəti üçün daha çox qiymətləndirmə gələcək tədqiqatın vacib bir mərkəzidir.
Bundan əlavə, kişi VTA-da COMT və TH azalma azalsa da, 4 həftədən sonra HFD-dən sonra qadınlarda bu azalmalar davam edir. Bu fərqliliklərin pəhrizdən daha uzun bir müddət sonra geri dönüb-dönməyəcəyi hələ müəyyənləşdirilməmişdir, lakin qadınların, ən azı, heç bərpa etmədikləri təqdirdə, daha az yavaş olması qənaətini dəstəkləyir. Bundan əlavə, NAc və PFC'də D1R və D2R'in gen ifadə dəyişiklikləri kişi və qadın arasında olduqca fərqli idi. Kişilərdə, pəhriz qaldırıldıqdan sonra əsasən davam edən hər iki bölgədə də gen ifadəsində ümumi azalma var. Qadınlarda D1R və D2R NAc-də azaldı və sonra bərpa edildi, lakin HFD'nin DFamin reseptorlarına təsiri olmadı. Mövcud tədqiqatlarda, estrus mərhələsi nəzərə alınmadan qadın heyvanlar qurban verildi. Bəzi müşahidə olunan son nöqtələrin estrus dövrü boyunca fərqli olduğu bilinsə də, bu araşdırmada olan qadın heyvanlar, xüsusilə pəhriz manipulyasiyalarının təsiri ilə müqayisədə son nöqtələr arasında artan nisbət nümayiş etdirməmişlər.
Gen ifadəsinin nəticələrini tamamlamaq üçün, dopamin VTA'nın ilkin proyeksiya bölgələrində, yəni PFC və NAc'da ölçüldü. Dopamin səviyyəsi VTA-da TH mRNA-da görülən paralel dəyişikliklərə meyl göstərdi. Həm kişilərin, həm də qadınların NAclarında HFD pəhrizinə cavab olaraq DA səviyyəsi azaldı; qadınlarda deyil, kişilərdə bərpa olunan cavab. PFC-də dopamin səviyyəsi HFD tərəfindən də azaldı, lakin PFC-də pəhrizdən geri qalma baş vermədi. Bundan əlavə, qadınlarda kişilərə nisbətən prefrontal korteksdə dopamin səviyyəsi daha aşağı idi. DAT ifadəsi və funksiyasındakı cins fərqləri ədəbiyyatda yaxşı məlumdur, qadınlarda DAT ifadəsinin artması nümayiş olunur (37) və funksiyası (38) və bu fərqliliklər kişi və qadın arasındakı dopamin səviyyəsinin fərqli səviyyədə olmasına səbəb ola bilər. DOPAC müayinəsi: DA nisbəti də məlumatlıdır. Bu nisbətdəki artım, DA'nın azalması ilə əlaqəli bir kompensasiya cavabını göstərə bilər. Dopamin metabolizmasındakı bu dəyişikliklərin uzunmüddətli funksional əhəmiyyəti dopamin ifrazatındakı dəyişiklikləri ölçməklə işıqlandırılacaqdır. vivo ilə mikrodializ.
Üstəlik, bu məlumatlar, DAT genini, xüsusən də kişilərdə DNT genini artıran DNT metilasyonunun dinamik tənzimlənməsini müəyyənləşdirir. Bu yaxınlarda, DAT ifadəsinin HFD-yə cavab olaraq diferensial DNT metilasyonu ilə dinamik şəkildə tənzimlənə biləcəyini nümayiş etdirdik (12) və artan DAT təbliğ edən metilasyon gen ifadəsinin azalması ilə əlaqələndirilir. Burada HFD çıxarıldıqdan sonra kişilərdə görülən artan DNT metilasyonu (və mRNA-nın azaldılmış ifadəsi) əks olunduğu üçün bu cavabın plastikliyini müəyyənləşdiririk. Epigenetik gen tənzimlənməsi, məsələn, DNT metilasiyasındakı dəyişikliklər, orqanizmlərin ekoloji problemlərə asanlıqla uyğunlaşa biləcəyi bir yol təqdim edir. Epigenetik işarələr ömrü boyu saxlanıla bilər (39) və mədəniyyətli embrional kök hüceyrələrdə ətraf mühitin dəyişkən vəziyyətinə cavab olaraq həm Dəyişən, həm də Difer DNT metilasyonunun davamlı nümunələri müşahidə edilmişdir (40). Bu məlumatlar ilk nümayiş etdirənlərdir vivo ilə ətraf mühit probleminin olması və ya olmaması ilə dəyişən dinamik metilasyon nümunəsi. Bu eyni nümunənin qadınlarda müşahidə edilməməsi diqqət çəkdi. HFD-yə ilkin reaksiya proqnozlaşdırıldığı kimi (DNT metilasiyasının azalması, gen ifadəsinin artması), bərpa dövründə bu nümunə qorunmadı. Bu, DF metilasyonunun və gen ifadəsinin HFD-dən ayrılan dörd həftə ərzində bağlanmaması və ya DAT mRNA-nın qadınlarda digər vasitələrlə tənzimlənməsini təklif edə bilər.
Kişilərdə, saxaroza üstünlük vermə, VTA-da DA ilə əlaqəli gen ifadəsi və NAcdakı dopamin, pəhriz çıxarıldıqdan sonra bərpa olunan xroniki HFD-yə cavab olaraq ardıcıl bir nümunəyə uyğundur. Maraqlıdır ki, saxaroza qarşı davranış reaksiyaları qadınlarda bənzər olsa da, həm gen ifadəsi, həm də NAc dopamin səviyyəsi HFD çıxarıldıqdan sonra bərpa edilməməsini göstərir. Mükafatla əlaqəli davranışlar, opioidlər kimi əlavə neyrotransmitter sistemlərindən aydın şəkildə təsirlənir və bəlkə də qadınlarda saxaroza qarşı davranış reaksiyası daha çox opioidlərin dəyişməsi ilə əlaqələndirilir. Ümumiyyətlə, mövcud məlumatlar, HFD-yə qarşı ilk reaksiya, həmçinin HFD çıxarıldıqdan sonra bərpa olunmaqla cinsi fərqlərin dopaminlə əlaqəli gen ifadəsi ilə əlaqəli gələcək tədqiqat üçün vacib bir istiqamət olduğunu göstərir. bir HFD beyin mükafatlandırma sisteminə təsir göstərir. Ən əhəmiyyətlisi, bu məlumatlar, HFD-yə qarşı dopaminergik reaksiya zamanı əhəmiyyətli bir plastiklik müəyyənləşdirir, bu da xroniki HFD istehlakının və / və ya piylənmənin mənfi təsirlərinin əhəmiyyətli olmasına baxmayaraq, bərpa üçün potensialın olduğunu göstərir.
Bu mövzuda artıq bilinən şey
- Şişman xəstələrdə dofamin reseptorunun ifadəsi və funksiyası azalır
- Yağlı pəhrizə xroniki məruz qalma, dopaminlə əlaqəli genlərdə və mükafat davranışlarında dəyişikliklərə səbəb olur
- Dopamin neyrotransmissiyası obez gəmiricilərdə dəyişdirilir.
Bu əlyazma mövzuya nə əlavə edir
- Yüksək yağ pəhrizinə CNS reaksiyasında cinsi fərqlərin müəyyənləşdirilməsi.
- Dopaminergik dəyişikliklərin yüksək yağlı pəhriz aradan qaldırılmasından sonra qiymətləndirilməsi.
- Yüksək yağ pəhrizinə cavab olaraq dinamik DNT metilasyon dəyişikliklərinin müəyyən edilməsi
Minnətdarlıq
Bu iş aşağıdakı qrantlar tərəfindən dəstəkləndi: MH087978 (TMR), MH86599 (IL) və T32 GM008076 (JLC).
References