Потреблението на перинатална западна диета води до дълбока пластичност и промени в ГАМКергичен фенотип в рамките на хипоталамуса и възнаграждението от раждането до сексуалната зрялост в плъх (2017)

абстрактен

Перинаталната консумация на енергия от гъста храна увеличава риска от затлъстяване при децата. Това е свързано с прекомерно потребление на вкусна храна, която се консумира за хедоничната му собственост. Основният механизъм, който свързва перинаталната майчина храна и предпочитанията на децата към мазнините, все още е слабо разбран. В това проучване се стремим да изследваме влиянието на майчината храна с високо съдържание на мазнини / високо съдържание на захар [западната диета (WD)] по време на бременността и кърменето по пътя на възнаграждението, контролиращ храненето в потомството на плъх от раждането до половата зрялост. Проведохме надлъжно проследяване на потомството на WD и Control в три критични периода (детство, юношество и зряла възраст) и се фокусирахме върху изследването на влиянието на перинаталното излагане на вкусна диета върху (i) предпочитанията на мазнините, (ii) профила на генната експресия. и (iii) невроанатомични / архитектурни промени на мезолимбичните допаминергични мрежи. Ние показахме, че WD храненето, ограничено до перинаталния период, има явно дълготрайно влияние върху организирането на хомеостатични и хедонични мозъчни кръгове, но не и върху мастните предпочитания. Ние демонстрирахме специфично за периода развитие на предпочитанията към мазнините, които корелирахме със специфични молекулярни сигнатури на мозъка. При потомството на WD, хранени с майки, ние наблюдавахме по време на детството съществуването на мастни предпочитания, свързани с по-висока експресия на ключовия ген, участващ в допаминовите (DA) системи; в юношеска възраст, с високо съдържание на мазнини за двете групи, прогресивно намалявано по време на теста за 3 дни за WD групата и свързано с намалена експресия на ключовия ген, включен в DA системите за WD групата, която може да предложи компенсаторен механизъм за защита на тях от по-нататъшно високо съдържание на мазнини; и накрая в зряла възраст, предпочитание към мазнини, което е идентично с контролните плъхове, но е свързано с дълбока модификация в ключовите гени, участващи в мрежата у-аминомаслена киселина, серотониновите рецептори и полисиаловата киселина-NCAM-зависима ремоделиране на хипоталамуса. Общо взето, тези данни показват, че WD на майката, ограничена до перинаталния период, няма трайно въздействие върху енергийната хомеостаза и мастните предпочитания по-късно в живота, въпреки че се наблюдава силно ремоделиране на хипоталамусния хомеостатичен и възнаграждаващ път, свързан с хранителното поведение. Ще са необходими допълнителни функционални експерименти, за да се разбере значението на тези ремоделиране на веригите.

Ключови думи: награда, DOHaD, хранителни предпочитания, хранене, γ-аминомаслена киселина, TaqMan ниска плътност

Въведение

Околната среда и събитията от ранния живот вече са добре познати, че допринасят за здравето и предразположеността към болести по-късно в живота (-). Концепцията за метаболитен импринтинг е предложена, за да опише как промените в хранителната и хормоналната среда по време на перинаталния период могат да предразположат потомството на затлъстяване и свързаните с него патологии по-късно. Съществен въпрос за нашия западния начин на живот е недохранването като следствие от консумацията на енергийно гъста храна. В действителност, хората, които са изложени на майчиния прием на този вид храни, са изложени на по-висок риск да развият затлъстяване и метаболитен синдром (, ). Много проучвания показват, че майчината храна с високо съдържание на мазнини (HFD) чрез бременност и кърмене има дългосрочен ефект върху метаболизма на потомството (-). В допълнение към пътищата, свързани с метаболитно регулиране, системите за награждаване на мозъка също играят важна роля в поведението на хранене (, ). Мезолимбичната допаминова (DA) невротрансмисия, интензивно изследвана в контекста на възнаграждението и пристрастяването, се променя при предизвиканото от диетата затлъстяване и при двата човека (-) и животни (-). Проекциите на ДА се развиват до голяма степен след раждането), и следователно тяхното развитие може да бъде повлияно от ранната диета. През последните няколко години експериментите върху гризачи показват, че приемът на HFD от майката подобрява хедоничното хранене при потомството (, ). Въпреки че това наблюдение включваше някои промени в функцията на системата DA (-), налични са ограничени данни за онтогенезата и ремоделирането на пътищата за възнаграждение през ранния живот (). Нещо повече, дали и как не-DA сигнализиращата част от системата за възнаграждение като GABA (у-аминобутировата киселина) система може да бъде засегната от перинаталния хранителен стрес не е документирана. Всъщност изглежда, че невроните на GABA играят ключова роля в наградата и отвращението. Вентралните нектали на гангрена зона (VTA) получават сходен модел на въвеждане от различни зони на мозъка () и последните проучвания на поведението, основани на оптогенетика, подчертават главната роля на VTA GABA в условната неприязън на място () и при възнаграждаващо поведение (). Nucleus accumbens (NAc) се състои главно от проекция на GABAergic среда бодливи неврони и действа като лимбично-моторни интерфейс интегриране на сигнали, произтичащи от лимбичната система и превръщането им в действие \ t от изход към вентралния палидум (VP) и други двигателни ефектори (). И накрая, хипоталамусът, който се състои от множество GABA връзки в LH () и дъгообразно ядро, интегрира сигнали за глад и ситост ().

Това проучване има за цел да идентифицира влиянието на приема на майчината диета (WD) в поколението от плъх от раждането до половата зрялост (i) върху предпочитанията на мазнините (ii) върху профила на генната експресия на DA системата, GABAergic системата и пластичността на хипоталамуса. и (iii) за невроанатомичните / архитектурни промени на мезолимбичните допаминергични мрежи за същия период. Ето защо ние направихме оценка на надлъжното проучване (от отбиване, P25, полова зрялост, P45 и зряла възраст, P95), ефекта на майката WD върху растежа на телесното тегло и развитието на мастната тъкан на потомството, отглеждани под редовно хранене след отбиване. Едновременно с това проведохме тест за предпочитание на мазнини, последван от специален транскриптомен анализ и последващ анализ на главните компоненти (PCA) на селекция от маркери за прием на храна, избор и мотивация регулаторни системи. Нашите резултати значително обогатиха последните резултати, фокусирани върху хранителното програмиране на системата на ДА.

Материали и методи

Изявление за етика

Всички експерименти са проведени в съответствие с насоките на местния комитет за хуманно отношение към животните, ЕС (директива 2010 / 63 / EU), Националния институт по агрономия (Париж, Франция) и френския ветеринарен отдел (A44276). Експерименталният протокол беше одобрен от институционалния комитет по етика и регистриран под референтен номер APAFIS 8666. Взети са всички предпазни мерки за свеждане до минимум на стреса и броя на животните, използвани във всяка серия от експерименти.

Животни и диети

Животните са били държани в 12 h / 12 h цикъл светло / тъмно в 22 ± 2 ° C с храна и вода ad libitum, Тридесет и две женски плъха Sprague-Dawley (телесно тегло: 240-290 g) в деня на бременността 1 (G1) бяха закупени директно от Janvier (Le Genest Saint Isle, France). Те се настаняват поотделно и се хранят или с контролна диета (CD) (5% телешка мазнина и 0% захароза) за 16 от тях, или WD (21% телешка мазнина и 30% захароза) за 16 от тях по време на бременността и лактацията (виж Таблица Table1: 1: диетичен състав в проценти ккал от ABdiet Woerden, Холандия). При раждането, размерът на постелята беше коригиран до осем кученца на носилка със съотношение мъже и жени 1: 1. Запазихме 12 от язовирите 16 с носилка, съставена от мъже 4 и женски 4 за всяка група. При отбиването (P21) потомството, родено на CD и WD язовири, се държи на стандартна храна до края на експеримента (фигури) (Figures1A, В) .1А, В). Теглото на кученцето бе записано при раждане и след това всеки ден в 10: 00 am до P21 (отбиване). След отбиването и до края на експеримента, плъховете се претеглят всеки 3 дни. Представяме данни само за мъжко потомство. Женски плъхове се използват за друго проучване (Фигура (Figure11).

Таблица 1 

Диетичен състав в проценти ккал от всеки компонент на майчината диета, прилаган по време на бременност и кърмене и стандартна диета за потомство.
Фигура 1 

Експериментален дизайн. (А) Схематична схема на дизайна на изследването. Тридесет и две женски SPD плъха на ден 1 на гестационния ден (G1) бяха хранени или с контролна диета за 16 от тях, или със западна диета за останалите по време на бременността и периода на кърмене. При отбиването на потомството ...

Поведение (тест за избор на две бутилки)

Изследвани са три критични периода на развитие (P21 до P25: юношески, P41 до P45: юношество и P91 до P95: млад възрастен). Мъжки кученца 24 (n = 12 на група) бяха избрани на случаен принцип и поставени в индивидуална клетка, за да се направи безплатен тест с избор на две бутилки (Фигури (Figures1A, В) 1A, B) (-). Този тест е използван за специфично изследване на привлекателността към мастния вкус чрез отделянето му от сладкия вкус и колкото е възможно повече от метаболитния ефект на приема на калории. Всъщност, консумацията на 1% разтвор на царевично масло е свързана само с прием на 0.09 kcal / ml. След един ден на привикване към наличието на две бутилки, тестът се провежда през 2 дни при P25 и през 4 дни при P41 и P91 (Фигура 1). (Figure1A) .1А). Подробно, при отбиване (P21), малките 24 бяха настанени поотделно за 2 дни (фиг. (Figure1A): 1А): ден 1, фаза на привикване, ден 2, на плъхове беше даден свободен избор от две бутилки между емулсия на 1% царевично масло в 0.3% ксантанова гума (Sigma Aldrich, St. Quentin Fallavier, France) и разтвор на ксантанова гума ( 0.3%). При P41 и P91 бяха използвани кученца 24 и беше предложен свободен избор с две бутилки за три последователни дни. Консумацията на разтвор на ксантанова гума и вкусов разтвор (царевично масло 1%) се записва ежедневно в 11: 00 am за 3 дни (P45 и P95). Позицията на двете бутилки е ежедневно обърната, за да се предотврати отклонението на предпочитанията за позиция. Оценката на предпочитанията за мазнини се изчислява като съотношението на обема "мастен разтвор", изразходван към общия обем, консумиран в 24 h. Всички плъхове бяха държани при стандартна храна за хранене по време на теста за поведение.

Събиране на тъкани и вземане на кръвни проби

Денят след последния ден на теста за свободен избор с две бутилки, половината от плъховете (n = 6 на група) бяха бързо евтаназирани между 09:00 и 12:00 ч. От CO2 вдишване. Кръвта се събира в епруветки с EDTA (Laboratoires Léo SA, St Quentin en Yvelines, Франция) и се центрофугира при 2,500 g за 15 мин при 4 ° C. Плазмата се замразява при -20 ° С. Органите и индивидуалното ретроперитонеално депо на мазнини бяха разрязани и претеглени. Мозъкът бързо се отстранява и се поставя в мозъчна матрица (WPI, Sarasota, FL, САЩ 300-600 g). Първо хипоталамусът се разрязва [според координатите на Paxinos atlas: −1.0 до –4.5 mm от Bregma ()] след това за всеки плъх бяха получени две коронални резени с дебелина 2 mm на нивото на NAc и друг на нивото на VTA. Проби от дясната и лявата NAc и дясната и лявата VTA (общо четири проби на животно) бяха бързо получени при използване на два различни биопсийни пунша (Stiefel Laboratories, Nanterre, France) (диаметър 4 mm за NAc и 3 mm) за вентралния среден мозък). Пробите се замразяват в течен азот и се съхраняват при -80 ° С за последващо определяне на генната експресия чрез TaqMan ниско-плътна решетка (TLDA).

Другите плъхове (n = 6 на група) бяха дълбоко анестезирани с пентобарбитал (150 mg / kg ip) и перфузирани с транскардиална физиологична физиологична перфузия, последвана от ледено студен 4% параформалдехид във фосфатен буфер (РВ), рН 7.4. Мозъците бързо се отстраняват, потапят се в същия фиксатор за 1 h при 4 ° C и накрая се съхраняват в 25% PB захароза за 24–48 h. След това мозъците се замразяват в изопентан при -60 ° C и накрая се съхраняват при -80 ° C до употреба. NAc, хипоталамусът и VTA бяха нарязани на 20 µm серийни коронални секции с криостат (Microm, Microtech, Francheville, Франция). Бяха направени две или три серии от 10 стъклени стъкла, съдържащи 4–6 секции за всяка мозъчна област. За всяко стъклено стъкло серийните секции са на разстояние от 200 µm (Фигура (Figure66).

Фигура 6 

Количествено определяне на TH / NeuN положителни неврони във вентрална тегментална област (VTA) и влакна от TH плътност в nucleus accumbens (NAc) от отбиване до зряла възраст при майки от западната диета (WD) или контролна диета (CD). (А) Схема от Paxinos и Watson's ...

Биохимични плазмени анализи

Плазмата EDTA, събрана върху плъхове P25, P45 и P95, се използва за измерване на плазмената глюкоза, NEFA (неестерифицирани мастни киселини), инсулин и лептин. Глюкозата и NEFA се измерват като се използват колориметрични ензимни реакции със специфични комплекти (комплекти глюкоза и NEFA PAP 150, BioMérieux, Marcy-l'Etoile, Франция). Хормоните се анализират със специфични ELISA китове, следвайки инструкциите на производителя за инсулин и лептин (ELISA комплект за плъх / мишка, ELISA комплект за плъх, Linco Research, St. Charles, MO, USA).

имунохистохимия

Първоначално стъклените слайдове, съдържащи серийни VTA и NAc секции, бяха блокирани за 3-4 h и след това бяха инкубирани за една нощ при 4 ° C със смес от следните антитела: миши анти-NeuN (1: 500; IgM; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, САЩ) и заешки анти-TH (1: 1,000; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, САЩ). След инкубиране с първични антитела и последващо измиване с РВ, срезовете се инкубират в смес от вторични антитела: конюгиран осел анти-миши IgM и Alexa 488-конюгиран магарен анти-заек IgG (568: 1; Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham , MA, САЩ) за 500 h. Срезовете се монтират в суперфини плюс златни слайдове (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA), изсушават се на въздух и се покриват с антифлажен реактив ProLong ™ Gold (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA).

TH неврони се броят във VTA

За всеки плъх, TH-позитивните клетки бяха преброени, както е описано по-горе () на три различни рострокаудални нива на VTA: на нивото на изхода на третия нерв (разстояние спрямо Bregma: −5.3 mm), 200 µm рострално и 200 µm опашно до това ниво (Фигури (Figures6A) .6А). За лявата и дясната страна е получена дигитализирана картина, съдържаща цялата VTA от допълнителния терминален тракт, медиално до латералната граница на мезенцефалона, използвайки × 40 увеличение на цифров слайд скенер NanoZoomer-XR C12000 (Hamamatsu, Япония). Беше очертана линия по периметъра на VTA за всяка секция. Границите бяха избрани чрез изследване на формата на клетките и позоваване на атласа на Паксинос и Уотсън. Допаминергичен неврон се определя като NeuN (+) / TH (+) имунореактивно клетъчно тяло с ясно видимо ядро. Използвайки софтуера NIH Image J (клетъчен брояч), NeuN (+) / TH (+) клетките бяха преброени от две различни лица без познаване на групите животни. Грешките при броенето на разделени клетки бяха коригирани с помощта на формулата на Abercrombie (), където N = n[t/(t + d)] (N = общ брой клетки; n = брой преброени клетки; t = дебелина на сечението; и d = диаметър на клетката) и този корекционен коефициент е бил 0.65. Данните са изразени като средна стойност [NeuN (+) / TH (+) в ляво и дясно VTA] ± SEM.

Плътност на влакната TH в NAc

Съдържанието на TH протеин в допаминергичните нервни изводи на NAc се определя чрез анатомичен денситометричен анализ на TH иммунобелязани участъци. Плътността на влакната TH се определя количествено на три произволни нива по протежението на рострокаудалната ос на NAc (Bregma 2.20, 1.70 и 1.20 mm) (Figure6B) .6B). Накратко, дигитализираната картина, съдържаща целия стриатум и NAc, получена при използване на × 40 увеличение на цифров слайд скенер NanoZoomer-XR C12000 (Hamamatsu, Japan). За даден NAc е начертана линия около цялото ядро, за да се определи площта на измерване на оптичната плътност (OD) (фигура (Figure6B) .6B). Получената стойност се нормализира с стойността на OD, измерена от кръгова зона, начертана на корпус callosum (област, която не е оцветена за TH имунохимия) от същата секция с използване на NIH Image J софтуер. Данните са изразени като средна стойност на OD отношението (OD стойност в NAc / OD стойността в corpus callosum на трите секции) ± SEM.

Експресия на гена от TLDA и TaqMan

РНК се изолира от бързо замразени NAc, обогатени с VTA проби и хипоталамус, като се използва комплектът NucleoSpin RNA / протеин (Macherey-Nagel, Hoerdt, France). Общата РНК беше подложена на ДНК-аза разграждане, следвайки инструкциите на производителя, количеството беше оценено чрез 260 / 280 nm UV абсорбция, и качеството беше оценено с помощта на Agilent 2100 Bioanalyzer System, след това беше изчислено числото на RNA целостта (RIN). Проби с RIN под 8 се изхвърлят. Един микрограм тотална РНК е обратно транскрибиран в cDNA, използвайки RT кит с голям капацитет (Applied Biosystems, Foster City, СА, САЩ) в общ обем 10 ul.

Както е описано по-горе (), TLDA е 384-ямкова микро-флуидна карта, на която могат да се извършват едновременни PCRs в реално време 384 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Използвахме специално разработена TLDA, за да обхванем различни генни семейства, свързани с пластичността и регулирането на приема на храна. Всяка персонализирана карта беше конфигурирана като 2 × 4 - проба за зареждане на проби, съдържаща 2 × 48 реакционни камери (справка: 96a). Комплект 92-ген (Таблица S1 в допълнителен материал) и четири домакински гени (18S, Gapdh, Polr2a и Ppia). PCR в реално време се провежда с използване на Life Technologies TaqMan реактиви и се изпълнява в ABI Prism 7900HT система за откриване на последователности (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Суровите данни за флуоресценция се събират чрез PCR, като се използва SDS 2.3 софтуер (Applied Biosystems, Foster City, СА, САЩ), който допълнително генерира прагови цикли Ct с автоматично определяне както на базовата линия, така и на прага. След филтриране с използване на ThermoFisher cloud App (ThermoFisher, USA) за разграничаване на аберантни PCR ходове, анализите на проба бяха n = 6 (n = 5 за WD група при P25). След това данните бяха анализирани с ThermoFisher Cloud App (ThermoFisher, САЩ) за относително количествено определяне. Относителното количествено определяне на генната експресия (RQ) се основава на сравнителния метод Ct, използвайки уравнението RQ = 2-ΔΔCt, където ΔΔCt за една генна цел е неговата собствена Ct вариация, извадена от калибраторна проба и нормализирана с ендогенна контрола. Точно, ние определихме най-стабилния домашен ген с помощта на алгоритъма GeNorm (ThermoFisher Cloud App RQ, ThermoFisher, САЩ). Сред четирите домакински гени, Gapdh е определен като ендогенен контрол за NAc и хипоталамус, и Ppia за VTA и това е вярно за всички проби от трите анализирани периода от време. Графичното представяне на експресията на гените беше ръчно проектирано, за да се определи един цвят за 10% увеличение на генната експресия спрямо групата CD. Значителна вариация, използвайки непараметричен Wilcoxon подписан ранг тест, е отбелязана със звездичка.

Статистически анализ

Резултатите се изразяват като средно ± SEM в таблици и фигури. Непараметричният тест на Ман-Уитни беше използван за анализ на телесното тегло в различни времеви точки, предпочитания за мазнини и съотношение на OD, получено от имунохистохимията.

За да оценим значимостта на предпочитанията за мазнини 3 дни, направихме статистически анализ на колоните за всеки ден. За всяка група, консумацията на мастен разтвор и контролен разтвор бяха тествани с помощта на непараметричен Уилкоксон, подписан ранг тест. Сравнихме средната стойност на предпочитанията с хипотетичната стойност на 50% (пунктирана червена линия). Беше отбелязано значително изменение с червена звездичка. Използвахме същия тест за QPCR RQ анализ на стойността; сравнихме средната стойност на RQ с хипотетичната стойност на 1. Беше отбелязано значително изменение с звездичка (фигура (Figure44).

Фигура 4 

Относителна генна експресия в nucleus accumbens (NAc), вентрална тегментална област (VTA) и хипоталами от перинатално-западната диета, хранени с плъхове и диета с перинатална контрола, хранени на плъхове в три периода от време. Едновременно количествено определяне на експресията на гените в ...

За анализа на плазмените проби, направихме непараметричен тест на Ман и Уитни. Броят на TH-позитивните клетки се анализира с двупосочен ANOVA и p изчислена е стойността. Поради многообразието на провежданите тестове, Bonferroni ретроспективни корекция беше приложена само след този тест. Статистическият анализ се извършва с използване на софтуер Prism 6.0 (GraphPad Software Inc., La Jolla, СА, САЩ).

Първо се провежда безконтролна PCA с параметри 130 (TLDA, поведение и данни за плазмата) в различна времева точка за всеки удар с мозъчна биопсия (VTA, NAc и хипоталамус) за визуализиране на общата структура на набора от данни (т.е. три глобални PCA). на времева точка). PCA може да бъде дефинирана като ортогонална проекция на данни върху линейно пространство с по-нисък размер, така че дисперсията на прогнозираните данни да е максимална в подпространството. Първо филтрирахме гените, които не са експресирани или леко експресирани (Фигура (Figure5) .5). Стойностите за потомството от яйца, хранени с CD, и от яйца, захранвани с WD, се появяват в различни цветове в отделни участъци на PCA, за да се визуализира дали тези две експериментални групи са добре разделени от неконтролираните PCA компоненти. Този анализ отделя групите гени, които са диференциално експресирани между двете групи потомство. Впоследствие бяха направени фокусирани PCA на различен клъстер от mRNA маркери: пластичност (клетъчна адхезия, цитоскелет, невротрофичен фактор, синаптогенеза и регулация на транскрипцията), DA път, GABAergic път, епигенетични модулатори (хистон деацетилаза и хистон ацетил трансфераза). Тези фокусирани PCA позволяват едновременно да се визуализира корелацията между майчините диети и някои маркери и корелации между специфичните гени на семейството. Използван е качествен мащаб за анализ на СПС и фокусиран PCA: +++: много добро разделяне; ++: добро разделяне с един плъх от грешната страна на разделянето на PCA; +: доста добро разделяне с две плъхове (една от всяка група) от грешната страна, -: няма ясно разделение.

Фигура 5 

Анализ на основните компоненти (PCA). Резултат от скалата на PCA (А, В). (А) Глобален РСА от nucleus accumbens (NAc) проби от мъжки плъхове на P95 плъхове. Черните триъгълници отговарят на потомството от контролната диета (CD), хранени майки и червените триъгълници съответстват на потомството ...

Резултати

Тегло и растеж на тялото

Майчиният прием на WD по време на бременността (от G1 до G21) не повлиява телесното тегло на малките при раждане (фигура) (Figure2) 2) (CD: 6.55 ± 0.07 g vs WD: 6.54 ± 0.05 g p = 0.9232) (Фигури (Figures2A, В) .2А, В). Увеличението на телесното тегло от раждането до отбиването е 21% по-високо при потомството, родено от WD язовири, отколкото от потомство от CD майки с телесно тегло, значително по-високо при отбиване при потомство, родено от WD язовири (36.19 ± 0.90 g vs 47.32 ± 1.48 g p <0.001) (Фигура (Figure2C) .2° С). От отбиването до края на експеримента (P95), плъховете бяха хранени със стандартна храна за хранене и телесното тегло оставаше по-високо за потомството от WD-язовирите, отколкото от CD-майките. По-подробно: по време на юношеството (P39) (фигури (Figures2A, D), 2A, D), CD: 176.8 ± 3.3 g vs WD: 192.2 ± 3.3 g p = 0.0016 и при P93 (млад възрастен) (Фигури (Figures2A, Е) 2A, E) CD: 478 ± 9.9 g vs WD: 508.6 ± 10.3 g p = 0.0452.

Фигура 2 

Еволюция на телесното тегло на потомството от раждането до зряла възраст. (А) Ден на телесното тегло 0 на ден 100. Период на кърмене в червено и след период на задържане (в) детство, (г) юношество и (д) млади хора в сиво. На кривата на растежа, мъжките поколения от контролната диета ...

Хормони и метаболитни маркери в различен период от време

Концентрациите на плазмен лептин, инсулин, глюкоза и NEFA се измерват при P25, P45 и P95. При всички възрасти, нивата на плазмената глюкоза, NEFA и лептин на потомството на WD не са статистически различни от потомството на CD (Таблица 1). (Table2,2, n = 6 на група). Наблюдавахме значително увеличение на отлагането на мазнини (ретроперитонеално съотношение на мастна маса) при потомство от язовири, хранени с WD само при P25 (p = 0.0327, тест на Ман и Уитни).

Таблица 2 

Съотношение на ретроперитонеална мастна маса и плазмена доза: глюкоза; инсулин, NEFA и лептин.

Влияние на перинаталния WD върху предпочитанията на мазнините от отбиване до възрастни

За да изследваме влиянието на WD върху предпочитанията на мазнините, ние използвахме парадигма за избор на две бутилки в три различни времеви точки по време на растежа. Този тест е използван за специфично изследване на предпочитанията за мазнини, като се избягва колкото е възможно повече метаболитен ефект от неговото поглъщане. Ние показахме, че разликите в „допълнителния” прием на калории от бутилката (при P25, P45 и P95) не са статистически значими между групите (фигури S1A – C в допълнителния материал). Освен това разликата в консумацията на 1% разтвор на царевично масло води до увеличаване на калориите с 1% за WD плъхове при P25 (WD: 4.9% срещу CD: 3.9% от приеманите калории) и 0.5% за CD плъхове при P45 (WD: 2% срещу CD: 2.5% от приеманите калории) (фигури S1D – F в допълнителния материал). При P25 малките от CD майки нямат предпочитание към мазнините (44.87 ± 9.8%, p = 0.339); на противоположните WD плъхове предпочитат мазнини (75.12 ± 8.04%, p = 0.039 след тест на Wilcoxon с подписан ранг, червена звездичка). Освен това има статистическа разлика между двете групи с p = 0.0347 (тест на Ман и Уитни, черен хеш-маркер) (Фигура (Figure33A).

Фигура 3 

Развитие на развитието на мазнините предпочитания от отбиване до зряла възраст. (А) Първи ден мазнини предпочитания при P25, P45 и P95. Във всяка точка от времето бяха използвани различни групи животни (n = 6 / група / времева точка). (Б) Три последователни дни на мазнини ...

При P45 и P95 двете групи имат значително предпочитание към мазнините, т.е. значително се различават от теоретичната стойност на 50% (при P45, CD: 80.68 ± 2.2%) p = 0.0005 и WD: 78.07 ± 3.25% p = 0.0005; при P95, CD: 74.84 ± 8.4% p = 0.0425 и WD: 69.42 ± 8.9% p = 0.109 след тест с ранг на Wilcoxon, червена звездичка) (Фигура (Figure3A) .3А). Стойностите за двете групи са неразличими след един ден на представяне на вкуса (при P45 p = 0.7857 и при P95 p = 0.9171 тест на Ман – Уитни) (Фигура (Figure33A).

За да разберем как плъховете регулират консумацията на мазнини с течение на времето, ние повторихме мастната презентация в продължение на три последователни дни в P45 и P95 (фигури) (Figures3B, С) .3В, С). Интересно при P45, само мъже от WD язовири постепенно губят предпочитанията си за мазнини разтвор (Фигура (Figure3B) 3Б) (трети ден: 53.12 ± 8.36% p = 0.851 след тест на Wilcoxon с подписан ранг). Въпреки това, при P95 (възрастна възраст) всички животни предпочитат мазнините без еволюция по време на 3-дневния тест (Фигура (Figure33C).

В обобщение, в този модел, на ранен етап (детство) наблюдавахме предпочитание към мазнини при плъхове, хранени с WD язовири с прогресивна незаинтересованост във времето през юношеството. Не наблюдавахме разлика между двете групи плъхове в зряла възраст.

Молекулярна подпис на ремоделиране на мозъчната пластичност и GABA вериги в хипоталамуса и възнагражденията

За да се определи дали майчиният прием на WD по време на бременността и кърменето влияе върху хипоталамуса и пътищата на възнаграждение на потомството, ние измерихме относителната експресия на няколко ключови фактора на пластичност на мозъка, моделиране на мозъка и маркери на невронални вериги, включени в приема на храна и епигенетични регулатори. Използвахме TLDA, за да анализираме изобилието им в различни зони на мозъка (т.е. хипоталамус, VTA и NAc) (Таблица) S1 в допълнителния материал) в трите периода от време. Скринингът се извършва след теста за избор на две бутилки при P25, P45 и P95 (Фигура 1). (Figure1) 1) на шест мъжки, родени от майки, хранени с WD, и шест мъжки, родени от майки, хранени с CD.

При P25 в хипоталамуса пет гена от тринадесет различни категории показват значително по-ниско ниво на експресия на мРНК главно в маркерите за пластичност и GABA маркерите, вариращи между -20% (Gfap) и -40% (Gabra5) при малките от майки, хранени с WD, в сравнение с плъхове от Язовири, хранени с CD. При биопсии за възнаграждение (VTA и NAc), два гена показват статистически по-високи нива на експресия на мРНК (D2R и Gabra1), т.е. DA сигнални и GABA рецептори и един ген с по-ниска експресия (Hcrtr2) (т.е., орексин 2 рецептор) в NAc , докато четири гена показват значително по-високо ниво на експресия на иРНК (Map2, Gabara1, Hcrtr1 и Hcrtr2) (т.е. маркери за пластичност, GABA рецептори и серотонинергични рецептори) във VTA (Фигура 1). (Figure44).

При P45 в хипоталамус пет гена от тринадесет различни категории показват по-ниско ниво на експресия на мРНК в диапазона между -20% (Fos) и -50% (FosB) при малките от майки, хранени с WD, в сравнение с плъхове от CD-та. При P45 в биопсии за възнаграждение, четири гена показват по-високо ниво на експресия на иРНК (Gfap, Dat, Cck2r и Kat5) и два гена по-ниска експресия (Fos и FosB) в NAc, докато три гена показват по-ниско ниво на експресия на иРНК (Arc, FosB и Th) и един ген по-високо ниво (Gabrg2) във VTA.

При P95 в хипоталамуса, гените на 20 от тринадесет различни категории показват по-високо ниво на експресия на мРНК в диапазона между + 20 и + 40% (Syt4 до Gjd2) и гените 3 показват по-ниска експресия на мРНК (FosB, D1r и Gabarb1) при малките от WD хранени майки в сравнение с плъхове от майки, хранени с CD. При P95 в биопсии за възнаграждение, 12 гените показват по-високо ниво на експресия на мРНК в диапазона между + 20 и + 40% (Syn1 до Hcrt1) и 1 ген с по-ниска експресия (Th) в NAc, 6 гените показват по-високо ниво на експресия на мРНК (Ncam1) , Gja1, Gjd2, Gabra5, Htr1a и Htr1b), и 6 гените показват по-ниско ниво на експресия на мРНК (Cntf, Igf1, Fos, Socs3, Gabrb2 и Hdac3) във VTA.

След това извършихме три без надзор PCA, съответстващи на трите мозъчни биопсии, като използвахме всички количествени параметри (т.е. плазмени дози, поведенчески данни и вариации на експресия на иРНК). Ясното разделяне на двете групи се получава само при P95 за NAc и VTA (Таблица (Table33).

Таблица 3 

Синтез на анализ на основни компоненти (PCA): качествен анализ на разделянето на групите PCA за глобален PCA и фокусиран PCA.

Според кръга на корелацията на PCA и данните от TLDA (представляващи по-голямата част от променливите, включени в този PCA), дефинирахме генните семейства, които могат да бъдат отговорни за сегрегацията и извършиха фокусирана PCA (фигури) (Figures5A, В, 5А, В, например). Фокусираният РСА показа, че при маркерите P25 DA в NAc и маркерите за пластичност в хипоталамуса могат да се разделят двете групи потомство (Таблица 1). (Table33 за обобщение). Такава дискриминация след това не беше получена при P45. Въпреки това, същият анализ при P95 показва, че различните маркери на GABA системата в NAc и хипоталамуса, плюс маркерите за пластичност (в хипоталамуса, NAc и VTA) и епигенетичните регулатори (само в NAc) допринасят за разделяне на двете групи животни ( Фигура (Figure5; 5; маса Table33).

Този анализ разкрива дълготрайното влияние на перинаталната диета върху GABAergic маркери, както и на пластичността и епигенетичните маркери както в хомеостатичния, така и в начина на възнаграждение, свързани с храненето.

Имунохистохимия на ТХ клетки, потвърдени от транскриптен анализ

Тъй като наблюдавахме някои вариации в TH mRNA в NAc и VTA в различните периоди на развитие, ние имахме за цел да съпоставим тези резултати с имунооцветяването на TH. Броят на ТН / NeuN позитивните клетки се анализира във VTA, където се намират допаминергичните клетъчни тела и OD на TH имунобелязането се определя количествено в нервните окончания, разположени в NAc. TH (+) клетките са по-малко разпространени в VTA на WD в сравнение с CD плъхове само при P45 (фигури (Figures6A, С, Е; 6А, С, Е; Фигура S2А в допълнителния материал). Няма значимо взаимодействие между нивото на секцията и количественото определяне на TH / NeuN в трите периода (P25 p = 0.9991, Р45 p = 0.9026 и Р95 p = 0.9170). Само при Р45 е получена статистическа разлика между двете потомствени групи (p = 0.0002) (Фигура (Figure6E) .6E). В допълнение, ние не наблюдаваме разлика в OD на TH имунооцветяването в NAc при P25 и P45 между двете групи (стойностите на OD съотношението при P25: 1.314 ± 0.022 в CD срещу 1.351 ± 0.026 в WD, p = 0.2681; Стойности на OD съотношение при P45: 1.589 ± 0.033 в CD срещу 1.651 ± 0.027 в WD, p = 0.1542). Установено е обаче значително намаляване на OD на TH нервни окончания при NAc от група WD при P95 (стойности на OD съотношение при p95: 1.752 ± 0.041 при CD срещу 1.550 ± 0.046 при WD, p = 0.0037) (Фигури (Figures6B, D, F; 6B, D, F; Фигура S2Б в допълнителния материал).

Дискусия

В това проучване ние предположихме, че майчината перинатална недохранване ще повлияе на програмата за развитие на пътища за възнаграждение, участващи в енергийната хомеостаза, избора на храна и приема на храна на потомството. Ние подробно изследвахме въздействието на майчиния прием на WD от раждането до отбиването на GABA, серотонина и DA пътищата на специфични мозъчни области (VTA, NAc и хипоталамус) в потомството, от детството до зрелостта. Нашите резултати показват, че употребата на диета, богата на мазнини и сладки, строго ограничена до перинаталния период, оказва влияние върху ранното предпочитание на мазнините (детството) в поколението, корелирано с промяна в профила на генна експресия и невроанатомични / архитектурни промени в мезолимбичната допаминергични мрежи. Обаче, когато потомството е било държано под диетата за хранене, ние наблюдавахме при подрастващите плъхове, хранени с WD, прогресивна загуба на привлекателност към мазнини, която беше свързана с намалена експресия на гените на DA системата и леко намаляване на TH-позитивните неврони във VTA. , По-късните жизнени предпочитания не се различават между групите, въпреки че при плъхове от WD хранени майки е установена важна пластичност на GABAergic мрежите и на енергийната хомеостазна мрежа на хипоталамуса. (Figure77).

Фигура 7 

Графично резюме. NAc, nucleus accumbens; VTA, вентрална тегментална област.

Първото въздействие на перинаталния прием на WD, което наблюдавахме в това проучване, е повишеното телесно тегло на потомството при отбиване, но без разлика при раждането. Всъщност, животните от WD групата получават 21% повече тегло от CD в края на периода на смучене. Предишни проучвания са дали противоречиви резултати по отношение на промяната в теглото при раждане на потомство от майки, хранени с WD: по-високо телесно тегло (, ), по-ниско телесно тегло (, , ) или няма разлика (, ). Нашите данни са в съответствие с скорошен метарегресионен анализ () проведени в експериментални публикации на 171, в които се стигна до заключението, че експозицията на HFD при майката не е повлияла на теглото при раждането на потомството, но е довело до повишено телесно тегло в края на периода на лактация. По-високото телесно тегло на потомството на WD вероятно отразява промяна в състава на млякото и / или производството на мляко, която е илюстрирана в предишни публикации (, ). В съответствие с по-високото им телесно тегло, съотношението на ретроперитонеалното мастно вещество на потомството на WD е било значително по-високо от това на потомството на CD в края на периода на кърмене (P25, Таблица) Table2), 2), което също е в съответствие с предишни проучвания (, ). Въпреки това, по-високата затлъстяване не е персистирала при P45 и P95, а други метаболитни параметри като инсулин, NEFA и глюкозна плазма не са били различни между групите. Нашите резултати показват, че без явно затлъстяване на майката по време на бременността и лактацията, диетата сама по себе си не е достатъчна за предизвикване на трайни метаболитни ефекти при потомството (, , ).

Докладвано е, че перинаталният прием на HFD корелира положително с предпочитанията на потомството към вкусна храна (). В нашето проучване направихме надлъжно проучване, което имаше за цел да изпробва предпочитанията за мазнини върху потомството, които са отбити от обикновена храна.

Влияние на перинаталната WD върху детството (след отбиване)

Гризачичките ядат твърда храна 19 – 20 дни след раждането) когато пътищата им за възнаграждение по мозъка все още не са зрели). Затова беше много интересно да се изследва тяхното много ранно предпочитание към мазнините и да се съпоставят тези ранни предпочитания с анализа на мозъчните транскрипти. Веднага след отбиването, наблюдаваме предпочитание към мазнините в потомството на WD, което не е доказано при CD плъхове. Това е в съответствие с други доклади, показващи връзка между перинаталната недохранване и вкуса на хранителните предпочитания и ниското предпочитание към мазнините в ранна възраст за контролните плъхове ().

Глобалният СПС не позволява да се дискриминира групата на малките по отношение на майчината диета в тази възраст. Въпреки това, когато се извърши насочена PCA, ограничена до DA маркери, получихме добра сегрегация на групите. Наистина, има значително увеличение на експресията на mRNA на D2 рецептора в NAc в WD малките. Тази постсинаптична свръхекспресия на D2 в NAc може да бъде частично включена в по-висока мотивация за мазнини (). Малко други транскрипти са модифицирани в WD малките в сравнение с CD кученца, като увеличаване на алфа 1 GABA субединица в NAc и VTA и намаляване на алфа 5 GABA субединица в хипоталамуса, което предполага реорганизация на GABAA рецептори в тези ядра.

Влияние на перинаталния WD върху юношеството

На P45, наблюдавахме подобно високо съдържание на мазнини за двете групи през първия ден на представяне, но интересно е, че WD плъховете постепенно губят интереса си към мазнините след многократно представяне. Юношеството е критичен период на невро-поведенческа реорганизация, необходима за пожизнена когнитивна обработка (), а различни проучвания показват изразена уязвимост към вредното когнитивно въздействие на мастната диета (-). Този резултат е очевидно в противоречие с предишната работа на групата на Muhlhausler (, ) при които млади плъхове (6 седмици) показват ясно предпочитание за нездравословна храна. Въпреки това, в техните публикации експерименталната парадигма е различна, тъй като плъховете имат свободен достъп както до стандартна храна, така и до нездравословна храна от отбиване до жертвата (6 седмици).

Едновременно с това се измерва увеличение на Dat mRNA в NAc и намаляване на Th mRNA във VTA, което се потвърждава от имунохистохимията, която показва намален брой TH (+) клетки във VTA на WD плъхове. След повишена транскриптомна активност за DA системата при отбиване, намалената активност на P45 може да обясни ниския интерес за вкуса на храната, наблюдавана в нашите WD плъхове. Трябва също да се отбележи, че систематичното намаляване на Fos и FosB mRNA експресията в различните ядра, които анализирахме, може да бъде белег за намалена мозъчна активност след експозиция на майката WD.

Подрастващите WD плъхове показват по-бърза незаинтересованост за мазнини, което е противоположно на по-ранното им поведение. Използването на „нормална“ диета по време на детството изглежда „ги предпазва“ от прекомерни мазнини в юношеството. Напротив, когато плъховете имат свободен достъп до нездравословна храна след отбиване, както в Ref. (, ), те показват в юношеството силно предпочитание към мазнините. Този резултат предполага, че храненето с храна 3 седмици след отбиването може да е препрограмирало схемите и да направи потомството на подрастващия по-малко чувствително към остра мастна провокация.

Влияние на перинаталния WD върху възрастни

Възрастните плъхове вече не показват разлика в предпочитанията си към мазнините, дори и след многократно представяне на мазнини, както вече беше описано (, ). Едновременно с това, наблюдаваме намаляване на Th mRNA и протеин в NAc и тенденция за намалена експресия на mRNA в VTA. Naef и колега () вече съобщава за ниска активност на DA системата при възрастни плъхове, хранени в перинатален период с HFD, с притъпен DA отговор към амфетамин, измерен с микродиализа и повишаване на мотивацията за възнаграждение за мазнини (виж таблицата, която обобщава последните данни на qPCR за този модел, маса S2 в допълнителен материал). Едно ограничение на количественото определяне на ТН (mRNA и имунохистохимия) в NAc произтича от факта, че NAc клетките могат също да експресират Th mRNA и протеин и след това да могат да изместват количественото определяне на DA влакна (, ). Въпреки това, използването на TH имунооцветяване в NAc показва предимно плътните аксонови терминали, идващи от невроните на средния мозъчен ДА (VTA и SNc). Обикновено, TH експресиращите неврони в стриатума и NAc могат да бъдат забелязани само при силно увредени животни с ДА () и следователно може да бъде трудно забележима в нашите имунораздели. В това проучване ние също наблюдавахме силно увеличение на му опиоидния рецептор в NAc, когато други групи, с различни модели, показаха намалена експресия в вентралния стриатум на плъх, рано изложен на HFD (по време на кърмене и бременност) (, ) или без промяна (). Тези модификации, измерени само при ниво на иРНК, могат да отразяват лека хипоактивност на DA веригите, свързани с по-висока опиоидна чувствителност () които вероятно не са достатъчни, за да повлияят на теста за поведение, който проведохме. Тези предположения трябва да бъдат потвърдени чрез използване на функционални подходи. В една неотдавнашна статия, с подобен модел, Romani-Perez et al., Не бяха в състояние да наблюдават значително увеличение на мотивацията в кутиите за оперантно кондициониране за HFD поколение, но наблюдаваха по-къса латентност, за да достигнат кутия за гол в тестовата парадигма на пистата (). Въпреки отсъствието на дълготрайни мазнини в нашите експериментални условия, открихме, че перинаталният прием на майката на WD има дълготраен ефект върху други церебрални кръгове, предимно медиирани от GABA ремоделиране в NAc и Hypothalamus. NAc се счита за „сензорна стража“ за консуматорско поведение (). Последните проучвания показват, че приемането на храна е потиснато чрез инхибиране на GABA-освобождаващите LH неврони (). O'Connor et al. показват, че NAc D1R неврони (GABAergic проектиращи неврони) селективно инхибират LH VGAT неврони, за да спрат приема на храна (). Тези експерименти разкриват GABA верига (NAc / Hypothalamus), която може да бъде отговорна за контролиране на поведенческата реакция. Тази вентрална ивиталум-хипоталамусна система допълва друга верига, която включва леглото nucleus stria terminalis GABA-освобождаващ VGAT, проектиращ неврон към глутаматните освобождаващи Vglut LH неврони и директно инхибиране на LH vglut2 предизвиква хранене (). Друг важен компонент на веригата за регулиране на апетита, която включва NAc обвивката, е GABA-освобождаваща инхибиторна проекция към VP (). Тези данни подчертават решаващата роля на GABA сигнализирането при взаимодействието между хипоталамуса и NAc за насърчаване на храненето. В нашето проучване не успяхме да различим популацията от неврони, участващи в реконструирането на ГАМК и как тези модификации могат да променят мрежите. Въпреки това централната роля на GABA схемите заслужава по-голям интерес. По-специално, би било много интересно да се извършат допълнителни функционални експерименти на тези GABA вериги, използвайки електрофизиологични подходи (). Наблюдава се и глобално регулиране на mRNA транскрипта за 5HT1a и 5HT1b рецепторите в трите изследвани ядра. По-голямата част от проектиращите серотонинови влакна идват от дорсалното ядро ​​на рафе (DRN) и средното ядро ​​на рапи (MRN). Последни данни от ин виво записите и изображенията показват положителна роля на 5HT в награда (). 5HT влакна от DRN участват в контрола на импулсивността (). Увеличаването на 5HT1a във VTA и NAc може да бъде компенсаторен механизъм, който може да контролира импулсивността. При хипоталамус фармакологичните проучвания показват, че подвидовете на рецептора на 5HT1a могат да подтиснат хранителното поведение, предизвикано от стимулирането на серотонина (, ). Повишените 5HT1a и b рецептори в хипоталамуса могат да потенцират подтискащото хранене действие на серотонин и следователно могат да представляват компенсаторен механизъм. Тези предположения трябва да бъдат проверени чрез извършване на подходящи функционални експерименти.

Тези промени в мрежите са свързани с модификации на маркерите за пластичност като Ncam mRNA. В хипоталамуса на възрастни плъхове наблюдавахме повишаване на транскриптите на Ncam1 и St8sia4, което предполага и увеличаване на сигнализирането на полисиалова киселина (PSA). PSA е гликан от клетъчна повърхност, който модулира взаимодействията между клетките. Полисиалилирането на протеините на клетъчната адхезия е включено в различни синаптични процеси, свързани с пластичността в централната нервна система и се съобщава, че е необходимо за адаптивната синаптична пластичност на хранителните вериги при остър положителен енергиен баланс (, ). Освен това в тази хипоталамична пластичност могат да бъдат включени и други регулатори на клетъчното взаимодействие и синаптогенеза.

В заключение (фигура (Figure7), 7), майчиният прием на WD има дълготрайно влияние върху организацията на хомеостатичните и хедоничните кръгове, регулиращи хранителното поведение на потомството. Чрез анализа на три критични периода от време, ние успяхме да покажем ясна еволюция на предпочитанията за мазнини, корелирани със специфични молекулярни сигнатури на мозъка. През детството предпочитанията към мазнини могат да бъдат свързани с по-висока активност на системата на ДА. Юношеството, характеризиращо се с инверсия на предпочитанията на мазнините, се свързва с по-ниска експресия на маркери на DA системата, което предполага компенсаторен механизъм. Много интересен е фактът, че в този модел балансираната диета след отбиването може да защити подрастващите плъхове от вредни хранителни навици, като намали желанието им за мазнини. Въпреки че в зряла възраст двете групи имат сходно високо предпочитание към мазнините, плъховете от яйцата, хранени с WD, показват дълбоко ремоделиране на GABA веригите. Какви са последствията от тази трайна пластичност? Дали преувеличеният прием на обезсодова диета по време на юношеството ще реактивира тази притъпена система за възнаграждение? Такива въпроси биха могли да бъдат от значение за проследяването на храненето на новородени и възпитани деца в западните страни.

Изявление за етика

Всички експерименти са проведени в съответствие с насоките на местния комитет за хуманно отношение към животните, ЕС (директива 2010 / 63 / EU), Националния институт по агрономия (Париж, Франция) и френския ветеринарен отдел (A44276). Експерименталният протокол беше одобрен от институционалния комитет по етика и регистриран под референтен номер APAFIS 8666. Взети са всички предпазни мерки за свеждане до минимум на стреса и броя на животните, използвани във всяка серия от експерименти.

Авторски вноски

JP и PB проведоха експеримент и участваха в дискусията и писането. TM изпълнява СПС и участва в дискусии и писане. SN допринесе за дизайна на експеримента и участва в дискусията. PP допринесе за дизайна на експеримента, участва в дискусиите и написа ръкописа. VP проектира и провежда експериментите, анализира данните и пише ръкописа.

Заявление за конфликт на интереси

Авторите заявяват, че изследването е проведено при липса на търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Благодарности

Авторите биха искали да признаят Гийом Пууау и Бландине Кастелано за грижата за животните по време на проучването, Антъни Паниес за помощта му в екстракцията на иРНК и ИДП, Изабел Грит за помощта й в анализа на плазмените проби, и Александър Бенани и Мари-Шантал Канивек. за тяхната полезна дискусия и дизайна на TLDA.

Бележки под линия

 

Финансиране. Това изследване беше подкрепено от регионалния документ за предоставяне на финансова помощ PARIMAD (вицепрезидент), безвъзмездната помощ от фондация LCL (VP и PP), фондацията SanteDige (VP) и INRA Metaprogram DIDIT (SN, VP, PP).

 

 

Допълнителен материал

Допълнителният материал за тази статия може да бъде намерен онлайн на адрес http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fendo.2017.00216/full#supplementary-material.

Фигура S1

Общо енергиен прием от царевично масло, съдържащо бутилка. (А) Калориен прием от бутилката с царевично масло за 24 h при P25 при малки деца от западната диета (WD), хранени с майки и малки кучета от контролна диета (CD), хранени с майки. (Б) Прием на калории от бутилката за царевично масло за 24 h при P45 (трети ден от изпитването на бутилка). (° С) Прием на калории от бутилката за царевично масло за 24 h при P95 (трети ден от изпитването на бутилка). За панели (А-С), данните са изразени като средно ± SEM, без статистическа разлика (p > 0.05) се наблюдава, след непараметричен тест на Ман и Уитни, във всички възрасти. (D) Процентът на прием на калории от бутилката с царевично масло е сравнен с общия прием на калории (бутилка с царевично масло + стандартна храна за храна) за 24 h при P25 при малките кученца WD и CD кученцата. (E) Процент от приема на калории от бутилката с царевично олио се сравнява с общия прием на калории (бутилка с царевично масло + стандартна храна за хранене) за 24 h на P45 (третия ден от теста за бутилки) в кученца WD и CD кученца. (F) Процентът на прием на калории от бутилката с царевично масло сравнен с общия прием на калории (бутилка с царевично масло + стандартна храна за хранене) за 24 h при P95 (третия ден от теста за бутилки) в малки кученца WD и CD кученца. За панели (D, Е), данните са изразени в проценти от общия прием на калории, без статистическа разлика (p > 0.05) се наблюдава, след хи-квадрат с корекция на Йейтс, във всички възрасти.

Фигура S2

Представителни фотомикрографи на имунооцветяването на TH в nucleus accumbens (NAc) и вентралната сегментация (VTA) в три различни времеви точки. (А) Фотомикрография на TH / NeuN имунооцветяване на нивото на VTA, -5.30 mm от Bregma. Червеният етикет е за NeuN и зелен за TH. Бялата стрелка показва изхода на третия нерв. (Б) Фотомикрография на TH имунооцветяване на нивото на NAc, + 1.70 mm от Bregma. Зеленото етикетиране е за TH. Бялата стрелка показва предната комиссура.

Таблица S1

TaqMan списък на гените с ниска плътност на масива със съответните кодове за инвентаризация на жизнените технологии.

Таблица S2

Обобщение на публикуваните данни относно експресията на транскриптите на допаминовия път. Червените знаци съответстват на детския период, сините - на юношеството, а черните - на възрастните. =: съответства на подобна транскрипционна експресия между групите, +: съответства на по-висока транскрипционна експресия при малките от висококалорична диета [нездравословна храна, западна диета (WD), или диета с високо съдържание на мазнини (HFD)], и -: съответства на по-ниска транскрипционна експресия при малките от висококалорична диета (нездравословна храна, WD или HFD), хранени с майки.

Препратки

1. Barker DJ. Феталният произход на болестите в напреднала възраст. Eur J Clin Nutr (1992) 46 (допълнение 3): S3-9. [PubMed]
2. Desai M, Gayle D, Han G, Ross MG. Програмирана хиперфагия, дължаща се на редуцирани анорексигенни механизми в потомството, ограничаващо вътрематочния растеж. Репрод Sci Thousand Oaks Калифорния (2007) 14: 329 – 37.10.1177 / 1933719107303983 [PubMed] [Крос Реф]
3. Горан М. И., Думке К, Буре С. Г., Кайзер Б, Уокър Р. В., Блумберг Б. Обезогенният ефект от високата експозиция на фруктоза по време на ранното развитие. Нат Ред Ендокринол (2013) 9: 494 – 500.10.1038 / nrendo.2013.108 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
4. Левин БЕ. Метаболитно отпечатване: критично влияние на перинаталната среда върху регулацията на енергийната хомеостаза. Филос Транс Рос Софт Лонд Б Биол Ски (2006) 361: 1107 – 21.10.1098 / rstb.2006.1851 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
5. Olson CM, Strawderman MS, Dennison BA. Повишаване на теглото на майката по време на бременност и тегло на детето на възраст 3 години. Здраве на детето на майката J (2009) 13: 839.10.1007 / s10995-008-0413-6 [PubMed] [Крос Реф]
6. Chen H, Simar D, Morris MJ. Хипоталамусната невроендокринна верига е програмирана от майчиното затлъстяване: взаимодействие с постнаталната хранителна среда. PLoS One (2009) 4: e6259.10.1371 / journal.pone.0006259 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
7. Muhlhausler BS, Adam CL, Findlay PA, Duffield JA, McMillen IC. Увеличеното хранене на майката променя развитието на мрежата за регулиране на апетита в мозъка. FASEB J (2006) 20: 1257 – 9.10.1096 / fj.05-5241fje [PubMed] [Крос Реф]
8. Samuelsson AM, Matthews PA, Argenton M, Christie MR, McConnell JM, Jansen EHJM, et al. Диета-индуцираното затлъстяване при женски мишки води до хиперфагия на потомството, затлъстяване, хипертония и инсулинова резистентност. Хипертония (2008) 51: 383 – 92.10.1161 / HYPERTENSIONAHA.107.101477 [PubMed] [Крос Реф]
9. Кени PJ. Общи клетъчни и молекулярни механизми при затлъстяване и наркомания. Нат Рев Невроски (2011) 12: 638 – 51.10.1038 / nrn3105 [PubMed] [Крос Реф]
10. Denis RGP, Joly-Amado A, Webber E, Langlet F, Schaeffer M, Padilla SL, et al. Вкусът може да управлява храненето, независимо от невроните на AgRP. Cell Metab (2015) 22: 646 – 57.10.1016 / j.cmet.2015.07.011 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
11. Stice E, Spoor S, Bohon C, Малка DM. Връзката между затлъстяването и притъпения стритален отговор към храната се контролира от алел TaqIA A1. Наука (2008) 322: 449 – 52.10.1126 / science.1161550 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
12. Frank GK, Reynolds JR, Shott ME, Jappe L, Yang TT, Tregellas JR, et al. Анорексия нервоза и затлъстяване са свързани с противоположния отговор на мозъка. Невропсихофармакология (2012) 37: 2031 – 46.10.1038 / npp.2012.51 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
13. Зелено Е, Джейкъбсън А, Хааза L, Мърфи C. Редуцираното ядро ​​аккумбенс и активиране на опасното ядро ​​до приятен вкус е свързано със затлъстяването при по-възрастните хора. Мозъчен (2011) 1386: 109 – 17.10.1016 / j.brainres.2011.02.071 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
14. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Lipton JW, Clegg DJ, et al. Излагането на повишени нива на диетични мазнини отслабва психостимулантната награда и мезолимбичния допаминов обмен при плъхове. Behav Neurosci (2008) 122: 1257 – 63.10.1037 / a0013111PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
15. Гайгер Б.М., Хабурчак М, Авена Н.М., Моер МК, Хобел БГ, Потос Е.Н. Дефицити на мезолимбична невротрансмисия на допамин при диетично затлъстяване при плъхове. Неврология (2009) 159: 1193 – 9.10.1016 / j.neuroscience.2009.02.007 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
16. Rivera HM, Kievit P, Kirigiti MA, Bauman LA, Baquero K, Blundell P, et al. Материалната диета с високо съдържание на мазнини и затлъстяването влияят на вкуса и приемането на допамин в потомството на нечовешки примати. Затлъстяване (2015) 23: 2157 – 64.10.1002 / oby.21306 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
17. Gugusheff JR, Ong ZY, Muhlhausler BS. Ранен произход на хранителните предпочитания: насочване към критичните прозорци на развитие. FASEB J (2015) 29: 365 – 73.10.1096 / fj.14-255976 [PubMed] [Крос Реф]
18. Bayol SA, Farrington SJ, Stickland NC. Диета с „нездравословна храна“ при бременност и кърмене насърчава влошаването на вкуса на „нездравословната храна“ и по-голяма склонност към затлъстяване при потомството на плъхове. Br J Nutr (2007) 98: 843 – 51.10.1017 / S0007114507812037PubMed] [Крос Реф]
19. Vucetic Z, Kimmel J, Totoki K, Hollenbeck E, Reyes TM. Диета с високо съдържание на мазнини в майката променя метилирането и генната експресия на допаминовите и опиоидните гени. Ендокринология (2010) 151: 4756 – 64.10.1210 / en.2010-0505 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
20. Naef L, Moquin L, Dal Bo G, Giros B, Gratton A, CD Walker. Материалният прием на високо съдържание на мазнини променя пресинаптичната регулация на допамина в nucleus accumbens и увеличава мотивацията за възнаграждения за мазнини в потомството. Неврология (2011) 176: 225 – 36.10.1016 / j.neuroscience.2010.12.037 [PubMed] [Крос Реф]
21. Ong ZY, Muhlhausler BS. Майчиното хранене с храна на храна за плъхове на майки с плъхове променя избора на храна и развитието на мезолимбичния начин на възнаграждение в потомството. FASEB J (2011) 25: 2167 – 79.10.1096 / fj.10-178392 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
22. Romaní-Pérez M, Lépinay AL, Alonso L, Rincel M, Xia L, Fanet H, et al. Влияние на перинаталното излагане на високо съдържание на мазнини в храната и стреса върху реакциите към хранителните предизвикателства, мотивираното от храните поведение и мезолимбичната функция на допамина. Int J Obes (Лонд) (2017) 41 (4): 502 – 9.10.1038 / ijo.2016.236 [PubMed] [Крос Реф]
23. Beier KT, Steinberg EE, DeLoach KE, Xie S, Miyamichi K, Schwarz L, et al. Архитектура на VTA допаминови неврони, разкрита чрез систематично въвеждане-извеждане на карти. Клетка (2015) 162: 622 – 34.10.1016 / j.cell.2015.07.015 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
24. Tan KR, Yvon C, Turiault M, Mirzabekov JJ, Doehner J, Labouèbe G, et al. GABA неврони на VTA шофиране обусловиха отвращение от мястото. Неврон (2012) 73: 1173 – 83.10.1016 / j.neuron.2012.02.015 [PubMed] [Крос Реф]
25. van Zessen R, Phillips JL, Budygin EA, Stuber GD. Активирането на VTA GABA невроните нарушава възнаграждението. Неврон (2012) 73: 1184 – 94.10.1016 / j.neuron.2012.02.016 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
26. Ху Х. Награда и отвращение. Annu Rev Neurosci (2016) 39: 297 – 324.10.1146 / аннурев-невро-070815-014106 [PubMed] [Крос Реф]
27. Stanley BG, Urstadt KR, Charles JR, Kee T. Glutamate и GABA в странични хипоталамични механизми, контролиращи приема на храна. Физиологично поведение (2011) 104: 40 – 6.10.1016 / j.physbeh.2011.04.046 [PubMed] [Крос Реф]
28. Ancel D, Bernard A, Subramaniam S, Hirasawa A, Tsujimoto G, Hashimoto T, et al. Пероралният липиден сензор GPR120 не е незаменим за оросензорното откриване на хранителните липиди при мишки. J Липид Res (2015) 56: 369 – 78.10.1194 / jlr.M055202 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
29. Ackroff K, Lucas F, Sclafani A. Кондициониране на вкусовите предпочитания като функция на източник на мазнини. Физиологично поведение (2005) 85: 448 – 60.10.1016 / j.physbeh.2005.05.006 [PubMed] [Крос Реф]
30. Camandola S, Mattson MP. Толеподобният рецептор 4 опосредства вкусовите предпочитания на мазнини, захар и умами и приема на храна и регулиране на телесното тегло. Затлъстяване (2017) 25: 1237 – 45.10.1002 / oby.21871 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
31. Coupé B, Amarger V, Grit I, Benani A, Parnet P. Хранителното програмиране засяга хипоталамусната организация и ранния отговор на лептина. Ендокринология (2010) 151: 702 – 13.10.1210 / en.2009-0893 [PubMed] [Крос Реф]
32. Paillé V, Brachet P, Damier P. Роля на nagon поражение в генезиса на дискинезии в плъхове модел на болестта на Паркинсон. Неврорепорт (2004) 15: 561 – 4.10.1097 / 00001756-200403010-00035 [PubMed] [Крос Реф]
33. Benani A, Hryhorczuk C, Gouazé A, Fioramonti X, Brenachot X, Guissard C, et al. Адаптирането на приема на храна към хранителните мазнини включва PSA-зависима ревизия на дъгообразната меланокортин система в мишки. J Neurosci (2012) 32: 11970 – 9.10.1523 / JNEUROSCI.0624-12.2012 [PubMed] [Крос Реф]
34. Kirk SL, Samuelsson AM, Argenton M, Dhonye H, Kalamatianos T, Poston L, et al. Затлъстяването при майката, предизвикано от диетата при плъхове, постоянно влияе върху централните процеси, регулиращи приема на храна при потомството. PLoS One (2009) 4: e5870.10.1371 / journal.pone.0005870 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
35. Ong ZY, Muhlhausler BS. Консумирането на диета с ниско съдържание на мазнини от отбиването до зряла възраст обръща посоката на програмиране на хранителните предпочитания при мъжките, но не и при жените, потомството на язовирите с плъхове с „нездравословна храна“. Acta Physiol Oxf Английски (2014) 210: 127 – 41.10.1111 / apha.12132 [PubMed] [Крос Реф]
36. Ribaroff GA, Wastnedge Е, Дрейк AJ, Шарп RM, Chambers TJG. Животински модели на експозиция на майката с високо съдържание на мазнини и ефекти върху метаболизма в поколението: мета-регресионен анализ. Obes (2017) 18 (6): 673 – 86.10.1111 / obr.12524 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
37. Bautista CJ, Montana S, Ramirez V, Morales A, Nathanielsz PW, Bobadilla NA, et al. Промени в състава на млякото при затлъстели плъхове, приемащи диета с високо съдържание на мазнини. Br J Nutr (2015) 115: 538 – 46.10.1017 / S0007114515004547PubMed] [Крос Реф]
38. Rolls BA, Gurr MI, Van Duijvenvoorde PM, Rolls BJ, Rowe EA. Кърмене при постни и затлъстели плъхове: ефект на хранене в кафене и на диетично затлъстяване върху млечния състав. Физиологично поведение (1986) 38: 185-90.10.1016 / 0031-9384 (86) 90153-8 [PubMed] [Крос Реф]
39. White CL, Purpera MN, Morrison CD. Затлъстяването при майката е необходимо за програмиране на ефекта на диетата с високо съдържание на мазнини върху потомството. Физиол (2009) 296: R1464.10.1152 / ajpregu.91015.2008PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
40. Sun B, Purcell RH, Terrillion CE, Yan J, Moran TH, Tamashiro KLK. Диета с високо съдържание на мазнини по време на бременността или кърменето диференцирано влияе върху чувствителността и затлъстяването на лептина в поколението. Диабет (2012) 61: 2833 – 41.10.2337 / db11-0957 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
41. Berthoud HR. Метаболитни и хедонични движения в нервния контрол на апетита: кой е шефът? Curr Opin Neurobiol (2011) 21: 888 – 96.10.1016 / j.conb.2011.09.004 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
42. Henning SJ, Chang SS, Gisel EG. Онтогения за контролиране на храненето при кърмещи и кърмещи плъхове. Физиол (1979) 237: R187 – 91. [PubMed]
43. Leibowitz SF, Lucas DJ, Leibowitz KL, Jhanwar YS. Модели на развитие на прием на макронутриенти в женски и мъжки плъхове от отбиване до зрялост. Физиологично поведение (1991) 50: 1167-74.10.1016 / 0031-9384 (91) 90578-C [PubMed] [Крос Реф]
44. Trifilieff P, Feng B, Urizar E, Winiger V, Ward RD, Taylor KM, et al. Увеличаването на експресията на рецептора на допамин D2 при възрастните nucleus accumbens повишава мотивацията. Психиатрия на Мол (2013) 18: 1025 – 33.10.1038 / mp.2013.57 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
45. Копието LP. Юношеските мозъчни и възрастово-свързани поведенчески прояви. Neurosci Biobehav Rev (2000) 24: 417-63.10.1016 / S0149-7634 (00) 00014-2PubMed] [Крос Реф]
46. Vendruscolo LF, Gueye AB, Darnaudéry M, Ahmed SH, Cador M. Свръхпотреблението на захар по време на юношеството избирателно променя мотивацията и функцията на възнаграждение при възрастни плъхове. PLoS One (2010) 5: e9296.10.1371 / journal.pone.0009296 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
47. Boitard C, Parkes SL, Cavaroc A, Tantot F, Castanon N, Layé S, et al. Превключването на подрастващата диета с високо съдържание на мазнини към диетата за контрол на възрастни възстановява неврокогнитивните промени. Преден невросик (2016) 10: 225.10.3389 / fnbeh.2016.00225 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
48. Naneix F, Darlot F, Coutureau E, Cador M. Дълготрайни дефицити в хедонична и nucleus accumbens реактивност към сладки награди от свръхпотребление на захар по време на юношеството. Eur J Neurosci (2016) 43: 671 – 80.10.1111 / ejn.13149 [PubMed] [Крос Реф]
49. Baker H, Kobayashi K, Okano H, Saino-Saito S. Кортична и стриатална експресия на тирозин хидроксилазна иРНК в неонатални и възрастни мишки. Клетъчен мол Neurobiol (2003) 23: 507 – 18.10.1023 / A: 1025015928129 [PubMed] [Крос Реф]
50. Jaber M, Dumartin B, Sagne C, Haycock JW, Roubert C, Giros B, et al. Диференциална регулация на тирозин хидроксилаза в базалните ганглии на мишки без допаминов транспортер. Eur J Neurosci (1999) 11: 3499 – 511.10.1046 / j.1460-9568.1999.00764.x [PubMed] [Крос Реф]
51. Klietz M, Keber U, Carlsson T, Chiu WH, Höglinger GU, Weihe E, et al. l-DOPA-индуцираната дискинезия е свързана с дефицитна числено понижаване на невроните, експресиращи mRNA с стритарна тирозин хидроксилаза. Неврология (2016) 331: 120 – 33.10.1016 / j.neuroscience.2016.06.017 [PubMed] [Крос Реф]
52. Кели А.Е., Балдо БА, Прат УЕ, Уил МЮ. Структури на кортикостриат-хипоталамус и хранителна мотивация: интегриране на енергия, действие и награда. Физиологично поведение (2005) 86: 773 – 95.10.1016 / j.physbeh.2005.08.066 [PubMed] [Крос Реф]
53. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, et al. Визуализиране на динамиката на хипоталамусната мрежа за апетитно и консумативно поведение. Клетка (2015) 160: 516 – 27.10.1016 / j.cell.2014.12.026 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
54. O'Connor EC, Kremer Y, Lefort S, Harada M, Pascoli V, Rohner C, et al. Акумулативни неврони D1R, които се простират върху страничен хипоталамус, разрешават храненето. Неврон (2015) 88: 553 – 64.10.1016 / j.neuron.2015.09.038 [PubMed] [Крос Реф]
55. Jennings JH, Rizzi G, Stamatakis AM, Ung RL, Stuber GD. Архитектурата на инхибиторната верига на страничния хипоталамус организира храненето. Наука (2013) 341: 1517 – 21.10.1126 / science.1241812 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
56. Stratford TR, Wirtshafter D. Странично хипоталамично участие в храненето, предизвикано от вентралния палидум. Eur J Neurosci (2013) 37: 648 – 53.10.1111 / ejn.12077 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]
57. Paille V, Fino E, Du K, Morera-Herreras Т, Perez S, Kotaleski JH, et al. GABAergic веригите контролират пластичността, зависеща от синхронизацията. J Neurosci (2013) 33: 9353 – 63.10.1523 / JNEUROSCI.5796-12.2013 [PubMed] [Крос Реф]
58. Fonseca MS, Murakami M, Mainen ZF. Активирането на дорзалния рапе серотонинергични неврони насърчава чакането, но не се подсилва. Curr Biol (2015) 25: 306 – 15.10.1016 / j.cub.2014.12.002 [PubMed] [Крос Реф]
59. Доя К. Металообработка и невромодулация. Невронна мрежа (2002) 15: 495 – 506.10.1016 / S0893-6080 (02) 00044-8 [PubMed] [Крос Реф]
60. Leibowitz SF, Alexander JT. Хипоталамичен серотонин в контрола на хранителното поведение, размера на храненето и телесното тегло. Биологична психиатрия (1998) 44: 851 – 64.10.1016 / S0006-3223 (98) 00186-3 [PubMed] [Крос Реф]
61. Voigt JP, Fink H. Серотонин контролира храненето и ситостта. Behav Brain Res (2015) 277: 14 – 31.10.1016 / j.bbr.2014.08.065 [PubMed] [Крос Реф]
62. Brenachot X, Rigault C, Nédélec E, Laderrière A, Khanam T, Gouazé A, et al. Хистон ацетилтрансфераза MOF активира хипоталамин полисиалилиране за предотвратяване на диета-индуцирано затлъстяване при мишки. Mol Metab (2014) 3: 619 – 29.10.1016 / j.molmet.2014.05.006 [PMC безплатна статия] [PubMed] [Крос Реф]