Int J Biol Sci. 2015; 11 (10): 1150 – 1159.
Udgivet online 2015 Aug 1. doi: 10.7150 / ijbs.12044
PMCID: PMC4551751
Jin Young Kim,1 Jong-Ho Lee,1,✉ Doyun Kim,1,2 Soung-Min Kim,1 JaeHyung Koo,2 , Jeong Won Jahng1,✉
Abstrakt
Denne undersøgelse undersøgte virkningerne af meget velsmagende mad i ungdomsårene på de psyko-emotionelle og neurale forstyrrelser forårsaget af oplevelse af tidlige livstress hos kvindelige rotter. Kvindelige Sprague-Dawley-hvalpe blev separeret fra dæmningen i 3 h dagligt i de første to uger af fødslen (MS) eller efterladt uforstyrret (NH). Halvdelen af MS-kvinder fik fri adgang til chokoladekager ud over ad libitum chow fra postnatal dag 28. Valper blev underkastet adfærdsundersøgelser i ung voksen alder. Plasmakorticosteron-reaktionen på akut stress, ΔFosB og hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) -niveauer i hjerneområderne blev analyseret. Samlet kaloriindtagelse og kropsvægtøgning i hele forsøgsperioden var ikke forskellig mellem de eksperimentelle grupper. Cookie-adgang i ungdomsårene og ungdom forbedrede angst- / depression-lignende adfærd ved MS-erfaring. ΔFosB-ekspression blev reduceret, men BDNF blev forøget i nucleus accumbens af MS-hunner, og ΔFosB-ekspression blev normaliseret, og BDNF blev yderligere forøget efter cookie-adgang. Corticosteron-respons på akut stress blev afbløffet af MS-erfaring, og adgang til cookies forbedrede det ikke. Resultater antyder, at cookie-adgang i ungdomsårene forbedrer de psyko-emotionelle forstyrrelser hos MS-kvinder, og osFosB og / eller BDNF-ekspression i nucleus accumbens kan spille en rolle i dets underliggende neurale mekanismer.
Introduktion
Der er et voksende bevismateriale for, at identiske diætmanipulationer kan have forskellige responser mellem kønnene. På molekylært niveau er det blevet påvist, at der er seksuelt dimorfe responser af hippocampal transkriptom mellem han- og hunrotter udsat for den samme diæt 1. På det metabolske / neuroendokrine niveau udviser hunrotter forskellige hypothalamiske neuropeptidresponser på en langvarig diæt med højt fedtindhold 2 og højere kapacitet end mænd til at kompensere for en høj lipidtilstrømning 3. Voksne kvinder med højt fedtindhold med fedt på kort sigt har nedsat glukokortikoidreceptor-mRNA-niveauer i hippocampus, og deres hypothalamisk-hypofyse-binyrebarm (HPA) akse reagerer forskelligt fra hanner til en efterfølgende stress 4, 5. På adfærdsniveau reducerer eksponering af voksne rotter til fedtfoder på kort sigt angst og øger udforskningen hos mænd, mens det har den modsatte effekt hos kvinder 6. Pubertet er en afgørende udviklingsperiode, der er kendetegnet ved øget hormonplasticitet og ændringer i stressfølsomhed 7. Undersøgelser har antydet, at diæt efter afvænning med fedtfattig fedt kan ændre den basale HPA-akseaktivitet og de endokrine reaktioner på en akut stress ved at påvirke både stress og metaboliske mediatorer på en seksuelt dimorf måde. 8, 9. Vi har tidligere fundet, at langvarigt forbrug af meget velsmagende mad i ungdomsårene øger angst- og depression-lignende adfærd hos hanrotter, men ikke hos kvindelige rotters 10. Forlænget forbrug af cafeteria-diæt med højt fedtindhold (32% fedtindhold) forbedrede adfærdsmæssige adskilligheder både hos han- og hunrotter, der blev udsat for en lignende protektion om moderlig adskillelse (MS), der blev anvendt i denne undersøgelse, med større fordelagtige virkninger hos mænd 11. Den adfærdsmæssige og neuroendokrine adversities observeret i vores kvindelige MS rotter 12 syntes at afvige fra dem hos mandlige MS-rotter 13, 14.
I vores tidligere undersøgelse var forlænget adgang til meget velsmagende mad, en moderat fedtholdig diæt (~ 21% fedt) 6, 15, i ungdomsårene og ungdommen forbedrede nogle angstrelaterede symptomer og HPA-aksens dysfunktion hos mandlige MS-rotter 14. Undersøgelser har antydet, at modulering af stressakse-funktionen er impliceret i den positive følelsesmæssige adfærd ved meget velsmagende diæt. Det er; eksponering for en meget foretrukken diæt med fedtstof blev foreslået for at reducere stressfølsomheden 16; individer, der blev tilbudt med meget velsmagende mad, havde mere behagelige følelser som tilfredshed, nydelse og lyst 17 og forbrug af velsmagende mad faldt sympatiske reaktioner efter psykologiske og immunologiske belastninger 18, stresshormonniveauer efter tilbageholdenhed 19 og angstlignende adfærd under den forhøjede plus labyrintest hos rotter 20. I denne undersøgelse forbedrede imidlertid den moderate fedtdiæt (~ 21% fedt) i ungdomsårene og ungdommen ikke HPA-aksens dysfunktion hos MS-kvinder, skønt den forbedrede ikke kun angst- men også depression-lignende opførsel.
For at undersøge de neurale mekanismer, der ligger til grund for den psyko-emotionelle effekt af meget velsmagende diætadgang hos vores MS kvinder, har vi undersøgt hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF) og ΔFosB niveauer i nucleus accumbens (NAc). NAc, en basal forhjernestruktur, der udgør en mesolimbisk dopaminerge bane, har en rolle i belønning, motivation og forstærkning 21. Udvikling af anhedoni, et kernesymptom på alvorlig depressiv lidelse, er blevet tilskrevet dysfunktion af belønningsvejen, hvor NAc spiller en central rolle 22, 23. NAc-neuronerne aktiveres som reaktion på adfærdsstressparadigme 24, 25, og har været involveret i angstlidelser 26, 27. Den mesolimbiske dopaminerge aktivitet og den stressinducerede aktivering af NAc-neuronerne blev afstumpet i vores mandlige MS-rotter, der viste angst og depression-lignende opførsel 13, 28. BDNF blev antydet at være involveret i hedonisk fodring via modulering af det mesolimbiske dopaminsystem 29, 30, og eksponering for en velsmagende diæt forøgede BDNF- og ΔFosB-niveauer og dopaminreceptor D1-binding i NAc 16, 31, 32.
Materialer og Metoder
Dyr
Sprague-Dawley-rotter blev købt (Samtako Bio, Osan, Korea) og plejet i et specifikt patogenfrit barriereområde med konstant temperaturstyring (22 ± 1 ℃), fugtighed (55%) og en 12 / 12 time lys / mørk cyklus (lyser på 07: 00 AM). Standard laboratoriefødevarer (Purina Rodent Chow, Purina Co., Seoul, Korea) og membranfiltreret renset vand var tilgængelige ad libitum. Dyr blev plejet i henhold til retningslinjen for dyreforsøg, 2000, redigeret af det koreanske akademi for medicinske videnskaber, hvilket er i overensstemmelse med NIH-retningslinjerne for pleje og anvendelse af laboratoriedyr, revideret 1996. Alle dyreforsøg blev godkendt af Udvalget for Pleje og Brug af Laboratoriedyr ved Seoul National University.
Eksperimentel protokol
Nulliparøse hunner og dokumenterede opdrætterhunde blev brugt til avl i laboratoriet i dyrefaciliteten, og hvalpe blev opdrættet på en kontrolleret måde for at minimere og standardisere uønsket miljøstimulering fra i livmoderen liv. Tolv timer efter bekræftelse af levering [postnatal dag (PND) 1] blev hvalpe manipuleret som vi tidligere har beskrevet 13, 14, 33 - 35. Hvert kuld blev tildelt enten til moderens separations- (MS) -gruppe eller til den ikke-håndterede (NH) -gruppe. MS-hvalpe blev fjernet fra deres dæmning og hjemmebur og placeret tæt sammen i et nyt bur med flis (Aspen-barbering, Animal JS Bedding, Cheongyang, Korea) i løbet af 9:00 - 12:00 og vendte derefter tilbage til deres hjem bur og dæmning. Der blev ikke tilbudt nogen yderligere behandling for at holde hvalpene varme i separationsperioden. MS blev udført dagligt fra PND 1 til 14, og derefter blev hvalpene efterladt med deres dæmning uforstyrret indtil fravænning på PND 22. NH-gruppen forblev uforstyrret indtil fravænning bortset fra rutinemæssig burrensning udført to gange om ugen. På fravænningsdagen blev 2 NH- og 4 MS-hundehvalpe tilfældigt valgt fra henholdsvis hvert NH- eller MS-kuld og anbragt 2 NH- eller 2 MS-hvalpe sammen i hvert bur. To kvindelige MS-hvalpe, der blev samlet sammen, fik fri adgang til meget spiselig mad (HPF) (Oreo-cookie, Kraft Foods Global, Inc., East Hanover, NJ, USA), ud over ad libitum chow fra PND 28 (MS + HPF-gruppe), og resten 2-kvindelige MS-hvalpe i hvert kuld (MS-gruppe) og NH-hvalpe (NH-gruppe) modtog kun standardchow. Formlerne til næringssammensætningen af standard chow og Oreo cookie er vist i tabel Table1.1. Dagligt fødeindtag og vægtøgning blev registreret fra PND 29. Til evaluering af 24 h madindtag blev der tilvejebragt en forudmålt mængde chow og cookies, og den næste dag blev den venstre mængde chow og cookies vejet og trækket fra den tilvejebragte værdi den foregående dag. Der blev taget særlig omhu for at inkludere spild. Kaloriindtag blev beregnet i henhold til næringssammensætningsformlerne for chow og cookies. De samlede mængder mad, der blev konsumeret af hvalpene i hvert bur, blev divideret med antallet af hvalpe i hvert bur, og den beregnede værdi blev betragtet som n = 1. Vand var frit tilgængeligt for alle eksperimentelle grupper, og fødevareforholdene blev fortsat i hele den eksperimentelle periode. Det skematiske diagram over eksperimentel protokol er tilvejebragt i figur Figure11.
Ambulatorisk aktivitet
NH, MS og MS + HPF hunner (n = 8 fra 4 forskellige kuld i hver gruppe; samlede 24 hvalpe fra 8 forskellige kuld) blev underkastet den ambulante test på PND 54. På hvert forsøg blev rotten anbragt i midten af aktivitetskammeret (43.2 cm i længden, 42.2 cm i bredden og 30.5 cm i højden, MED Associates, VT, USA), et gennemsigtigt acrylkammer udstyret med to vandrette plan af 16 infrarøde fotocelle-detektorpar placeret i x, y dimension, anbragt med afstand 2.5 cm fra hinanden, og dets ambulante aktivitet blev overvåget af det edb-system i 30 min. Testforholdets lette tilstand blev opretholdt på samme intensitet med dyreværelser under dagslysforhold. Ambulatorisk aktivitet blev målt som det totale antal af stråleforstyrrelser i den horisontale sensor under hver på hinanden følgende 5 min session. Defekationsaktivitet, vægt af fækal boli under ambuleringstesten af hver rotte blev også scoret. Grooming aktivitet blev yderligere analyseret; dvs. forpleje og hovedpleje blev betragtet som rostralpleje og krop, ben og pleje af hale / kønsorganer som caudal pleje 36. Aktivitetskammeret blev rengjort med 70% ethanol efter hver anvendelse for at eliminere eventuelle duftende cues fra den tidligere testede rotte.
Elevated Plus Maze
To dage efter den ambulante aktivitetstest (PND 56) blev rotter underkastet adfærdsvurderingen i en forhøjet plus-labyrint, en plusformet acryl-labyrint med to modsatte åbne arme (50 cm i længden og 10 cm i bredden) og to modsat lukkede arme (50 cm i længden, 10 cm i bredden og 31 cm i højden), der strækker sig ud fra en central platform (10 cm x 10 cm). Hele apparatet blev hævet 50 cm over gulvet. Testproceduren blev fulgt som tidligere beskrevet 37. Hver rotte blev anbragt i midten af labyrinten mod en af de åbne arme og fik derefter lov til at udforske labyrins åbne eller lukkede arme i 5 minutter. Tiden brugt i de forskellige arme blev registreret. Fire poter måtte være inden i indgangslinjen til hver arm, som signaliserede starten på den tid, der blev brugt i den specifikke arm, og derefter blev sluttidspunktet registreret, når alle fire poter var uden for linjen igen. Labyrinten blev renset med 70% ethanol efter hver test for at forhindre påvirkninger af den tidligere testede rotte.
Tvangs svømmetest
Tre dage efter den forhøjede plus-labyrint-test (PND 59) blev rotter underkastet den tvungen svømmetest ifølge den tidligere beskrevne metode 38. Hver rotte fik lov til at svømme i en glasflaske (54 cm i højden og 24 cm i diameter) fyldt med vand i 40 cm dybde (23-25 ℃) i 5 minutter, og testsessionerne blev optaget af et videokamera fra siden af cylinderen. Varigheden af rotters immobilitet i vandet blev scoret fra videobånd ved hjælp af et stopur. Immobilitet blev defineret som den tilstand, hvor rotter blev bedømt til kun at foretage de nødvendige bevægelser for at holde hovedet over vandoverfladen.
Rotter blev anbragt i testrummet mindst 2 h før hver test for at minimere uønskede stressvirkninger, og alle adfærdsvurderinger blev udført mellem 9: 00 AM og 12: 00 PM om dagen for at undgå påvirkningerne af døgnvariationer. Adfærdsmæssig score blev foretaget med observatøren blind for behandlingen af rotterne.
Plasmakorticosteronassay
En uge efter afslutningen af adfærdsmæssige sessioner blev rotter anbragt i en tilbageholdelsesboks i 2 timer, hvor rotter var i stand til at bevæge deres fire lemmer, men ikke at ændre deres kropsorientering. Haleblod blev opsamlet ved 0, 30, 60 og 120 min tidspunkter i tilbageholdelsesperioden og centrifugeret ved 2,000 omdr./minut i 20 minutter. Plasmaprøverne blev frosset i flydende nitrogen og opbevaret ved - 80 ° C, indtil de blev brugt til analysen. Plasmaniveauer af kortikosteron blev bestemt ved radioimmunoanalyse ved anvendelse 125Jeg-mærket Coat-A-Count kit (Siemens, CA, USA). Analysens følsomhed var 5.7ng / ml. Den interne assay-variationskoefficient var 4-12.2%.
Western blot-analyse
Rotter, der er naive fra adfærdstestene (n = 6 fra 3 forskellige kuld i hver gruppe; i alt 18 hvalpe fra 6 forskellige kuld) blev ofret på PND 62 til western blot-analyse af ΔFosB og BDNF-niveauer i hjerneområderne. Retroperitoneale fedtpuder blev opsamlet på tidspunktet for ofringen, og hjernen blev fjernet umiddelbart efter halshugning. Vævsprøver af nucleus accumbens (NAc) og hippocampus blev hurtigt dissekeret på is, frosset i flydende nitrogen og opbevaret ved - 80 ° C indtil anvendelse. NAc-vævsdissektionen blev udført ved hjælp af et fint blad ifølge metoden anvendt i vores tidligere undersøgelser 28, 39; Imidlertid kan en mulig inkludering af ventromediale striatum i nærheden ikke undgås. Vævene blev homogeniseret i en enkelt detergentlysbuffer (50 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCI; 1% Triton X-100; protease og phosphataseinhibitorcocktail 0.5%) og centrifugeret derefter ved 13,000 g i 20 min ved 4oC. Supernatanterne, der blev overført til nye rør, blev målt for proteinindhold ved anvendelse af et proteinassay-sæt (Biorad DC, Biorad, Inc., Hercules, CA), alikvoteret ved en 80 μg / 20 pi koncentration i lysepuffer og opbevaret ved - 80 ° C, ellers brugt samme dag. Prøverne blev blandet med belastningsbuffer (100 mM Tris, pH 6.8; 200 mM dithiothreitol; 4% SDS; 20% glycerol; 0.2% bromphenolblåt) ved 1: 1 fortynding, kogt i 5 minutter, hurtigt afkølet på is og derefter elektroforeseret på 12% SDS-polyacrylamid-Tris-glycin-geler. Proteinerne overført til nitrocellulosemembraner (Hybond-C, Amersham, Bucks, UK) blev behandlet med 5% fedtfri tør mælk i 1X Tris-bufret saltvand-Tween (10 mM4H11INGEN3; 0.145 M NaCI; 0.2% SDS; 0.1% Tween 20) natten over ved 40C. Membranerne blev omsat med polyklonal kanin-anti-FosB (1: 1000 fortynding; Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) eller anti-BDNF (1: 500 fortynding; Millipore, Temecula, CA, USA) og bundne antistoffer blev påvist med kemiluminescens ifølge producentens instruktioner (Lumi-light western blotting substrat; Roche, Indianapolis, IN, USA) og kvantificeret ved anvendelse af et digitalt billedanalysesystem (LAS-1000, Fuji film, Tokyo, Japan). Digitaliserede værdier af hver prøve blev normaliseret til ladningskontrol-β-actin, og derefter blev alle værdier konverteret til relative værdier til den gennemsnitlige værdi af NH-gruppen.
Statistisk analyse
Data blev analyseret ved hjælp af en- eller tovejs [kortikosterondata; behandling (håndtering eller madtilstand, 2-niveauer hver) X-tid (4-niveauer)] analyse af varians (ANOVA) og forudplanlagte sammenligninger mellem grupper blev udført ved post hoc Fishers PLSD-test, når det er nødvendigt, ved hjælp af StatView-software (Abacus, Berkeley, CA, USA). Kropsvægt og fødeindtagelsesdata blev yderligere analyseret ved gentagne målinger ANOVA efterfulgt af Bonferroni-korrektion for P værdiregulering. Niveauet for betydning blev sat til P <0.05, og alle værdier blev præsenteret som middel ± SEM
Resultater
Madindtag og kropsvægtøgning
MS-hunner syntes at være lettere end de aldrende matchende NH-hunner indtil PND 39, og vægtforskellen blev ikke observeret derefter (figur (Figure2A) .2EN). Statistisk signifikante forskelle (P<0.05) mellem NH- og MS-hunner blev observeret under PND 32 - 39 bortset fra PND 36 og 37. Velsmagende madadgang mindskede vægtforskellen ved MS-erfaring, og den statistiske signifikans mellem NH og MS + HPF forsvandt efter PND 36. Gentaget målinger ANOVA afslørede, at kropsvægtøgning over tid er forskellig mellem MS og MS + HPF [F(1,780) = 2.146; P= 0.0008], men ikke mellem NH og MS. Dagligt chow-indtagelse af MS-hunner adskiller sig ikke fra de aldrende matchende NH-hunner (figur (Figure2B) .2B). Adgang til cookie undertrykt dagligt chow-indtag af MS-hunner, men det daglige kalorieindtag havde en tendens til at blive øget af cookieadgang uden statistiske signifikanser. Analyse af kalorieindtag med gentagne målinger ANOVA afslørede ingen virkninger af moderens adskillelse og madtilstand. Det samlede kalorieindtag i hele eksperimentperioden (PND 28-62) var ikke forskelligt blandt de eksperimentelle grupper (figur (Figure2C) .2C). Ca. 40% af den samlede kalorieindtagelse, der forbruges af MS + HPF, kvinder stammede fra cookies (3259.921 ± 211.657 kcal fra chow, 2184.641 ± 186.077 kcal fra cookies). Retroperitoneal fedtpude hos MS-hunner på PND 62 adskiller sig ikke fra de aldrende matchende NH-hunner og havde en tendens til at blive øget med cookie-adgang uden statistisk signifikans (P= 0.0833, MS vs. MS + HPF) (figur (Figure22D).
Adfærdsmæssige vurderinger
Ambulante aktiviteter af NH, MS og MS + HPF-hunner blev målt i et computeriseret aktivitetskammer på PND 54. Ambulerende antal af hunner i løbet af den første (0 - 15 min) og den senere session (15 - 30 min) blev reduceret signifikant sammenlignet med NH-hunner; dog et markant fald (P<0.05) i forhold til NH blev kun observeret under den senere session i MS + HPF-gruppen (fig (Figure3A) .3EN). Den samlede tilbagelagte afstand under den første 15 min-session blev markant reduceret i MS (P<0.05), men ikke i MS + HPF sammenlignet med NH (figur (Figure3B) .3B). Grooming adfærd og defecation aktivitet blev scoret under den ambulerende aktivitet test (figur (Figure3C3C & D). MS oplever signifikant øget rostral pleje (P<0.05, NH vs. MS), mens cookieadgang reducerede det (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (figur (Figure3C) .3C). Defækationsaktivitet hos MS-kvinder var tilbøjelige til at øges i forhold til NH uden statistisk signifikans, og cookieadgang reducerede den signifikant (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (figur (Figure33D).
For yderligere at vurdere den angstlignende adfærd blev rotter underkastet en forhøjet plus labyrintest 2 dage efter den ambulerende aktivitetstest (PND 56). Tidsbrug i åbne arme blev signifikant reduceret hos MS kvinder (P <0.05), men ikke i MS + HPF sammenlignet med NH (figur (Figure4A) .4EN). Procent indgang med åben arm var ikke forskellig blandt de eksperimentelle grupper (figur (Figure4B) .4B). For at vurdere depression-lignende adfærd blev rotter underkastet en tvungen svømmetest 3 dage efter den forhøjede plus labyrint-test (PND 59). Immobilitetsvarighed i løbet af 5 min. Af forsøg med svømmet svømningstest blev signifikant forøget hos MS kvinder (P <0.05) sammenlignet med NH, og immobilitetsscoren for MS + HPF-kvinder afveg ikke fra NH (figur (Figure44C).
Plasma kortikosteron niveauer
En uge efter svømmetesten modtog rotter fastholdelsesstress, og haleblodene blev opsamlet ved 0, 30, 60 og 120 min tidspunkter i løbet af 2 h af tilbageholdelsessessionen og blev anvendt til plasma-kortikosteronassayet (figur (Figure5) .5). De basale kortikosteronniveauer (0-tidspunkt) var ikke forskellige mellem grupperne; de stressinducerede stigninger i kortikosteronniveau var imidlertid lavere hos MS kvinder end i NH ved 30 og 60 min tidspunkter efter starten af stress (P<0.05, NH vs. MS på hvert tidspunkt). Plasmakorticosteronniveauerne af MS + HPF adskiller sig ikke fra NH 30 minutter efter begyndelsen af stress, men var lavere end NH ved 60 min tidspunkt (P <0.05; 394.29 ± 38.35 ng / ml i NH vs. 247.48 ± 24.57 ng / ml i MS + HPF). Analyse af stressinducerede kortikosteronniveauer med 2-vejs ANOVA afslørede hovedeffekter af maternel adskillelse [F(1,56) = 8.814, P= 0.0045] og tid [F(3,56) = 9.335, P<0.0001], og ingen virkning af madens tilstand. Der blev ikke fundet signifikante interaktioner mellem moderens adskillelse og tid eller mellem madtilstand og tid.
WesternFosB og BDNF vestlige blots
OsFosB- og BDNF-niveauer i NAc blev undersøgt med western blot-analyse (figur (Figure6) .6). ΔFosB blev signifikant reduceret, men BDNF blev forøget i NAc hos MS kvinder (P <0.05) sammenlignet med NH (figur (Figure6A6A & B). ΔFosB-niveau i NAc hos MS-kvinder blev normaliseret ved cookie-adgang; dvs. ingen forskel mellem NH og MS + HPF og BDNF niveau blev yderligere øget (P <0.05, MS vs. MS + HPF). BDNF-niveauer i hippocampus hos MS-kvinder blev markant nedsat i forhold til NH (P <0.05), og det blev ikke gendannet ved cookieadgang (figur (Figure66C).
Diskussion
Smagfuld madadgang forbedrede den psyko-emotionelle opførsel hos MS kvinder
I denne undersøgelse repræsenterer adfærdsresultater, der repræsenterer angst og depression, såsom ambulerende aktivitet, rostralplejning og defækationsaktivitet under aktivitetstest; åbne arme ophold under forhøjet plus labyrint test; immobilitet under tvungen svømmetest blev forbedret hos MS kvinder med fri adgang til Oreo-cookies i ungdomsårene og ungdommen. Kortikosteronresponset på akut stress blev afblødet hos MS-kvinder, som rapporteret hos MS-mænd 14. Den stumpede kortikosteronrespons synes at være en konsekvens af MS-oplevelsen; dvs. oplevelse af gentagen stress, da HPA-aksens svar på akut stressudfordring syntes at være sløvet efter oplevelser af kronisk gentagen stress 40, 41. Undersøgelser antydede, at eksponering for stærkt foretrukket diæt med fedtindhold kan ændre den basale HPA-akseaktivitet og de endokrine responser på en akut stress 9, forbedre stressreaktioner 17, 19 og mindske angstlignende opførsel 18, 20. Fri adgang til Oreo-cookies (~ 21% fedtindhold; en moderat fedtindhold) i ungdomsårene og ungdom normaliserede også den afstumpede HPA-aksefunktion og forbedrede angstlignende opførsel hos mandlige MS-rotter 14. Det vil sige, det er sandsynligt, at teenagers cookie-adgang kan forbedre den afstumpede HPA-aksefunktion ved hjælp af MS-oplevelse, gentagen stress i det tidlige liv og forbedre de adfærdsmæssige problemer. I denne undersøgelse forbedrede cookie-adgangen imidlertid i ungdomsårene og ungdommen ikke HPA-akseaktiviteten svarende til akut stress hos MS-rotter. Det antydes, at de angstdæmpende og / eller antidepressive virkningerne af adgangen til cookie i ungdommen hos kvindelige MS-rotter muligvis ikke er relateret til HPA-aksefunktionen, skønt det var i MS-hanrotter. Han- og hunrotter er forskellige i adskillige neuroendokrine og adfærdsmæssige parametre, og sårbarhed over for stress er kønsafhængig 42, 43. Tidligere undersøgelse rapporterede, at en 7-dages protokol med moderat fedtindhold fører til en mandlig-selektiv overdrevet kortikosteronfrigivelse efter et akut stress 6.
Velsmagende fødevareadgang og neuronal funktion i NAc hos hunrotter
Den nuværende undersøgelse demonstrerede, at osFosB-ekspression reduceres, og BDNF steg i NAc hos hunrotter ved MS-erfaring. Det er rapporteret, at enten psykologisk eller metabolisk stress øger osFosB-ekspression i NAc 44-46. Undersøgelser har antydet, at transkriptionsfaktor osFB er relateret til BDNF-ekspression i NAc-neuronerne 32, 47-49. Samlet antydes det, at nedsat ΔFosB og øget BDNF-ekspression i NAc kan være en langsigtet konsekvens af MS-stress i det tidlige liv, muligvis modulering af NAc-neuronfunktionen. NAc-neuronfunktionen blev foreslået at blive moduleret af adfærdsstress-paradigme 24, 25 og dens dysfunktion er blevet impliceret i depression og angstlidelser 22, 23, 26, 27. Faktisk er der rapporteret om øget BDNF-signalering i NAc i stressinducerede modeller af depression 50-52og stressinducerede depressive virkninger blev afstumpet hos mus, der overudtrykte ΔFosB i striatum 53. Det er således sandsynligt, at depression- og / eller angstlignende opførsel af kvindelige MS-rotter kan være relateret til nedsat ΔFosB og øget BDNF-ekspression i NAc.
I denne undersøgelse øgede cookie-adgang i ungdomsperioden ΔFosB og BDNF-udtryk hos kvindelige MS-rotter. Dette resultat stemmer overens med tidligere rapporter, der viser, at eksponering for en velsmagende diæt resulterer i øgede niveauer af osFosB i NAc 31, og at diæt med højt fedtindhold forøgede BDNF-niveauer i NAc hos osFosB overudtrykkende mus 32. I betragtning af tidligere rapport, der afslørede, at øget ΔFosB-ekspression i striatum udøver modstandsdygtighed over for stressinducerede depressive effekter 53, konkluderes det, at øget ΔFosB i NAc for vores MS kvinder med cookie-adgang; dvs. normaliseret til dets basalniveau, kan have bidraget til antidepressiva og / eller angstdæmpende virkning af adgangen til cookie til ungdom. Det er imidlertid ikke klart, om forhøjet BDNF-niveau i NAc hos MS-kvinder med cookie-adgang er impliceret i dets antidepressive og angstdæmpende virkning, da forøget BDNF-signalering i NAc mest blev rapporteret i depressive modeller 50-52, men sjældent i antidepressive modeller. Yderligere undersøgelser er berettiget.
Effekter af MS og HPF på de hippocampale BDNF-niveauer
Nedsat BDNF-niveau i hippocampus er rapporteret både hos han- og hunrotter, der blev underkastet en lignende MS-protokol anvendt i denne undersøgelse 54, 55. Samtidig blev BDNF-niveauet nedsat i hippocampus af vores kvindelige MS-rotter i forhold til NH-kontroller i denne undersøgelse. Hippocampal neurogenese er blevet impliceret i symptomer på angst og depression 56, 57, og hippocampus er velkendt for at være involveret i feedback-reguleringen af HPA-akseaktiviteten. Husk på, at HPA-aktiviteten blev trukket af i vores MS-hunner, er det sandsynligt, at nedsatte BDNF-niveauer i hippocampus kan være impliceret i angst og / eller depressionlidelser af MS-erfaring, muligvis i relation til den afstumpede HPA-akseaktivitet. Forholdet mellem det hippocampale BDNF-niveau og HPA-akseaktiviteten i vores MS-hunner blev yderligere understøttet af det faktum, at cookie-adgang ikke forbedrede dem begge i denne undersøgelse. Tidligere undersøgelse viste, at forlænget forbrug af diæt med højt fedtindhold (32% fedt) øger BDNF-ekspression i hippocampus hos mandlige MS-rotter udsat for en lignende MS-protokol, der blev anvendt i denne undersøgelse 58. Effekten af cookie-adgang i ungdomsårene (~ 21% fedt) på hippocampale BDNF-niveauer af mandlige MS-rotter undersøges i øjeblikket.
Adfærdsmæssige virkninger af fedt / sukkerindhold i Oreo-cookie
I denne undersøgelse forbedrede fri adgang til Oreo-cookies de psyko-følelsesmæssige modbør hos kvindelige rotter med stressende oplevelse i det tidlige liv. Oreo cookie er en chokolade cookie, ikke kun med fedtindhold, men også høj sukker, som vist i tabel Table1.1. I human undersøgelse reducerede det at spise chokolade negativt humør sammenlignet med drikkevand, hvorimod der ikke blev fundet nogen effekter på neutrale og positive stemninger 59. Og den humørforbedrende virkning af chokolade var afhængig af velsmagelsen af chokolade (mælkechokolade vs. almindelig chokolade), hvilket antydede, at det at spise sød velsmagende mad forbedrer en eksperimentelt induceret negativ stemningstilstand. Det blev rapporteret, at sukrosetrang øges hos deprimerede dyr med kronisk mild stress, og velsmagende mælkechokoladetrang øges specifikt hos personer med deprimeret humør 60. Frit valg af saccharose og / eller svinefedt ud over at chow alle modulerede stressakse-reaktioner på akut stress 61. Desuden inducerede kortvarig eksponering for en moderat fedtholdig diæt (20% majsolie; lignende fedtindhold med Oreo-cookies) neuroendokrine og adfærdsændringer på en seksuelt dimorf måde 4-6. Samlet set konkluderes det, at sukker og fedtindhold i Oreo-cookies måske har bidraget til at forbedre de neurale og adfærdsmæssige uønskelser hos MS-kvinder. Yderligere studier er berettiget til at undersøge, om den samme mængde fedt- eller sukkerforsyning som Oreo-cookie-adgang ville frembringe lignende forbedringer hos MS-kvinder, der blev observeret i denne undersøgelse.
Til sidst havde retroperitoneal fedtlager en tendens til at øges hos MS-kvinder ved hjælp af cookie-adgang i denne undersøgelse. Ud over dets moduleringseffekt på stressakse-funktionen øgede den spiselige adgang til fødevarer markant cirkulerende leptin- og insulinniveauer med øget fedtlager 15, 61. Både leptin og insulin er blevet foreslået at udøve en regulerende funktion i det meso-limbiske belønningssystem, og især insulinforøget ekspression af dopamintransportører i det ventrale tegmentale område 62, 63. Som beskrevet ovenfor er det meso-limbiske belønningssystem meget impliceret i de psyko-emotionelle forstyrrelser i relation til stressakse-funktionen 22-27. Således foreslås en omhyggelig modulation, hvis nogen, i det meso-limbiske belønningssystem ved forøget leptin og / eller insulin med forøget fedtlager at spille en rolle i humørforøgelsen ved velsmagende fødevareadgang. Faktisk reducerede forlænget forbrug af en diæt med højt fedtindhold (32% fedtindhold) angstlignende adfærd og øgede plasmaleptin- og insulinniveauer med markant forøget fedtlager hos hunrotter, der blev udsat for en lignende MS-protokol anvendt i denne undersøgelse 11. Det er imidlertid endnu ikke klart, om adfærdsforbedringer, der observeres hos vores MS-kvinder med cookie-adgang (en moderat fedtindhold med ~ 21% fedtindhold) er relateret til øget fedtlager, fordi stigningen i retroperitoneal fedtlager ved hjælp af cookie-adgang nåede ikke en statistisk signifikans, og yderligere blev hverken cirkulerende leptin eller insulin målt i den aktuelle undersøgelse.
Afslutningsvis, dysfunktioner i HPA-aksen, NAc-neuronerne og hippocampus syntes at være involveret i de psyko-følelsesmæssige modgang hos unge kvindelige MS-rotter ved oplevelse af moderseparation i de første to uger af fødslen. Fri adgang til meget velsmagende mad, en moderat fedtholdigt diæt i ungdomsårene og ungdom forbedrede angst- og depression-lignende adfærd hos MS kvinder uden at påvirke kropsvægtøgning, og funktionel modulering i NAc-neuronerne kan spille en rolle i dens underliggende neurale mekanismer.
Tak
Forfattere takker Dr. SB Yoo for hjælp med statistisk analyse og Dr. JY Lee med eksperimentelle teknikker. Denne undersøgelse blev støttet af tilskud fra National Research Foundation (2013R1A1A3A04-006580) og gennem Oromaxillofacial Dysfunction Research Center for Elderly ved Seoul National University (2014050477) finansieret af Korea-regeringen (Ministeriet for Videnskab, ICT og Future Planning).
Referencer
;