Obesity (Spring Silver). Làmh-sgrìobhainn ùghdar; ri fhaighinn ann am PMC 2014 Jun 1.
Air fhoillseachadh ann an cruth deasaichte deasaichte mar:
Reamhrachd (Earrach Airgid). 2013 Dùbhlachd; 21 (12): 2513 - 2521.
Air fhoillseachadh air-loidhne 2013 Cèitean 29. doi: 10.1002 / oby.20374
PMCID: PMC3700634
NIHMSID: NIHMS435903
JesseLea Carlin,1 Tiffany E. Hill-Smith,2 Irwin Lucki,1,2 agus Teresa M. Reyes1
Abstract
amas
Gus deuchainn a dhèanamh a bheil daithead le geir àrd (HFD) a ’lughdachadh tòna dopaminergic ann an roinnean duais den eanchainn agus a’ measadh a bheil na h-atharrachaidhean sin a ’dol air ais às deidh an HFD a thoirt air falbh.
Dealbhadh agus Dòighean
Chaidh luchagan fireann is boireann a bhiathadh 60% HFD airson seachdainean 12. Chaidh buidheann a bharrachd a mheasadh 4 seachdainean às deidh an HFD a thoirt air falbh. Chaidh na buidhnean sin a choimeas ri smachdan air am biathadh le smachd, a rèir aois. Chaidh roghainn sucrose agus saccharin a thomhas còmhla ri abairt mRNA de ghinean co-cheangailte ri dopamine le RT-qPCR. Chaidh Dopamine agus DOPAC a thomhas a ’cleachdadh cromatagrafaidheachd lionn àrd-choileanadh. Chaidh methylation DNA den neach-adhartachaidh DAT a thomhas le dìonachd DNA methylated agus RT-qPCR.
toraidhean
Às deidh HFD cronach, chaidh roghainn sucrose a lughdachadh, agus an uairsin a dhèanamh àbhaisteach às deidh an HFD a thoirt air falbh. Chaidh mothachadh nas lugha de ghinean dopamine, lughdachadh susbaint dopamine agus atharrachaidhean ann am methylation an neach-adhartachaidh DAT. Gu cudromach, bha freagairt do HFD agus seasmhachd atharrachaidhean an urra ri gnè agus sgìre eanchainn.
Co-dhùnaidhean
Tha an dàta seo a ’comharrachadh tòna dopamine lùghdaichte às deidh HFD cronail tràth-beatha le pàtran iom-fhillte de thionndadh agus mairsinneachd a tha ag atharrachadh a rèir an dà chuid gnè agus sgìre eanchainn. Dh ’fhaodadh atharrachaidhean CNS nach do thionndaidh air ais às deidh tarraing air ais HFD cur ris an duilgheadas a bhith a’ cumail suas call cuideim às deidh eadar-theachd daithead.
Ro-ràdh
Thathas den bheachd gu bheil cus ithe de bhiadh blasta calorie-tiugh ri fhaighinn gu mòr a ’cur ri ìrean àrda reamhrachd anns na SA (1). Leis gu bheil biadh blasda gu tric air an ithe an dèidh coinneachadh ri riatanasan lùth, faodaidh na feartan buannachdail de bhiadhan blasda a dhol thairis air comharran satiety homeostatic. Tha mòran de neurotransmitters a ’cluich pàirt ann an giùlan biadhaidh (me opioids, dopamine, GABA, serotonin) a bharrachd air amalachadh comharran beathachaidh iomaill (me, leptin, insulin, ghrelin). Tha soidhneadh dopamine na phrìomh eadar-mheadhanair an dà chuid ann an duais bìdh agus giùlan sireadh duais, leis gu bheil dopamine anns an roinn mesolimbic / mesocortical co-cheangailte ri feartan buannachdail biadh, gnè, agus drogaichean tràilleachd (2). Gu sgiobalta, bidh biadh palatable ag adhbhrachadh spreadhadh de dopamine anns an t-siostam duais meadhanach (3,4). Le caitheamh cronail de bhiadh buannachdail, dh ’fhaodadh gum bi barrachd sgaoileadh dopamine thar ùine a’ leantainn gu atharrachaidhean a tha co-cheangailte ri hypo-ghnìomh duais.
Tha grunn loidhnichean fianais a ’toirt taic don bheachd air gnìomh dopamine atharraichte ann an reamhrachd. Nochd sgrùdaidhean ìomhaighean daonna gnìomhachd blunted ann an roinnean duais de dh ’euslaintich reamhar fhad‘ s a bha iad ag òl fuasgladh fìor palatable (milkshake) (5). Bha am freagairt duais blunted co-cheangailte ri nas lugha de gabhadair dopamine eanchainn D2 ri fhaighinn. Gu dearbh, chaidh mùthaidhean anns an gabhadair dopamine D2 daonna a cheangal ris an dà chuid reamhrachd agus cuir-ris (6). Tha susbaint dopamine anns an synapse gu ìre mhòr fo smachd gabhail dopamine transporter (DAT). Tha ìrean còmhdhail dopamine ceangailte gu h-àicheil le clàr-amais cuirp agus tha atharrachaidhean ginteil DAT cuideachd co-cheangailte ri reamhrachd (7,8). Tha modalan reamhrachd bheathaichean air lùghdachadh fhaicinn ann an dopamine basal extracellular agus lùghdachadh neurotransmission dopamine anns an niuclas accumbens agus sgìre tegmental ventral (9,10,11). Tha lughdachadh ann an ginean co-cheangailte ri dopamine às deidh daithead làn geir àrd (HF) a ’moladh lùghdachadh ann an comharran ann an roinnean duais (12, 13,14,15). Dh ’fhaodadh an lùghdachadh seo ann an gnìomhachd dopamine às deidh daithead làn geir a bhith a’ lughdachadh cugallachd ri duaisean nàdurrach agus a ’comasachadh cus cus agus barrachd cuideam a chuideachadh.
Tha beatha thràth na àm èiginneach ann an leasachadh eanchainn, agus faodaidh an àrainneachd beathachaidh tràth buaidh a thoirt air slighean eanchainn a ’cumail smachd air in-ghabhail bìdh agus metabolism lùth. Le bhith a ’nochdadh tràth de luchainn gu daithead àrd geir airson cho beag ri seachdain ag atharrachadh in-ghabhail caloric inbheach agus a’ cur an cèill moileciuilean comharran co-cheangailte ri dopamine (16). Nas fhaide, bidh postnatal tràth thairis air beathachadh ann an luchagan, air a stiùireadh le àireamh bheag de sgudal air feadh lactachaidh, a ’ro-innse an clann gu reamhrachd inbheach le bhith ag atharrachadh leasachadh hypothalamic (17). Ged a tha e soilleir gum faod beathachadh tràth beatha buaidh a thoirt air leasachadh eanchainn agus cunnart reamhrachd, chan eil fios aig mòran mu sheasmhachd coimeasach nan atharrachaidhean sin thar beatha. A bharrachd air an sin, chaidh sgrùdaidhean roimhe a dhèanamh air beathaichean fireann ach is ann ainneamh a chaidh sgrùdadh a dhèanamh air boireannaich anns a ’cho-theacsa seo. Gu na h-amasan sin, chaidh luchagan fireann agus boireann a sgrùdadh airson atharrachaidhean ann an abairt gine agus metabolism dopamine às deidh dhaibh a bhith reamhar tràth nam beatha tro bhith a ’caitheamh daithead HF gu cronail bho àm breith tro 8 seachdainean a dh’ aois. Chaidh an siostam dopamine a mheasadh cuideachd 4 seachdainean às deidh dha daithead HF a thoirt air falbh, gus sgrùdadh a dhèanamh an robh na h-atharrachaidhean a ’leantainn no a’ dol air ais.
Dòighean agus modhan
Beathaichean agus modail deuchainneach
Chaidh boireannaich C57BL / 6J a briodadh le fireannaich DBA / 2J (Obair-lann Jackson, Bar Harbour, ME). Chaidh daithead smachd àbhaisteach a thoirt dha na damaichean uile (#5755; 18.5% pròtain, 12% geir, 69.5% gualaisg) suas gu pàirt nuair a chaidh leth nan damaichean / sgudal a chuir air daithead làn geir (Deuchainn Diet, Richmond, IN #58G9; 18% pròtain, 60% geir, agus 20.5% gualaisg). Chaidh clann a thoirt às aig 3 seachdainean a dh ’aois agus dh’ fhuirich iad an dàrna cuid air an daithead smachd no air an daithead àrd geir gu seachdainean 12. Chaidh cuideaman bodhaig a chlàradh gach seachdain, agus chaidh an dà chuid luchagan fireann (n = 5 - 10) agus boireann (n = 5 - 10) a chleachdadh. Dh'aontaich Comataidh Institiùdail Cùram is Cleachdadh Bheathaichean (IACUC) Oilthigh Pennsylvania ris a h-uile modh.
Roghainn sucrose agus saccharin
Ann an deuchainnean fa leth, chaidh luchagan an cumail leotha fhèin (n = 8 - 10 / buidheann) ann an cèidsichean àbhaisteach airson làithean 3 le aon bhotal de 200 ml den fhuasgladh deuchainn (4% sucrose no 1% fuasgladh saccharin (w / v)) agus fear eile botal le 200 ml de dh'uisge tap. Bha chow taighe ri fhaighinn ad libitum. Chaidh sucrose (ml), uisge (ml), agus caitheamh bìdh (g), a thomhas agus chaidh suidheachadh nam botail a thionndadh air ais gach latha. Chaidh roghainn a thomhas a ’cleachdadh cuibheasachd nan tomhas bho na làithean 2 mu dheireadh mar a leanas: roghainn% = [(caitheamh sucrose / sucrose + caitheamh uisge) × 100].
DNA genomic agus iomallachd RNA iomlan bhon eanchainn
Chaidh beathaichean (n = 5 / buidheann) a thoirt a-mach le cus cus de charbon dà-ogsaid, agus an uairsin le gluasad cervical; dòigh a mhol am Pannal air Euthanasia de Chomann Meidigeach Leigheis Ameireagaidh. Chaidh brains an uairsin a thoirt air falbh gu sgiobalta agus an cur ann an RNAlater (Ambion, Austin, TX) airson 4 - 6 uairean mus deach an sgaradh. Chaidh dòrtadh eanchainn gus an cortex prefrontal a sgaradh, an niuclas accumbens agus an sgìre teasach ventral a dheasachadh mar a chaidh a mhìneachadh roimhe (18,19, 20). Chaidh DNA genomic agus RNA iomlan a dhèanamh leotha fhèin aig an aon àm a ’cleachdadh AllPrep DNA / RNA Mini Kit (Qiagen).
Mion-sgrùdadh abairt gine le PCR fìor-ùine cainneachdail
Airson gach sampall fa leth, chaidh 500ng de RNA iomlan a chleachdadh ann an ath-sgrìobhadh cùil a ’cleachdadh Kit Ath-sgrìobhaidh Reverse High Capacity (ABI, Foster City, CA). Chaidh cur an cèill ginean targaid a dhearbhadh le RT-PCR cainneachdail a ’cleachdadh probes Taqman sònraichte gine le abairt gine Taqman Master Mix (ABI) air an Cycler PCR Fìor-ùine ABI7900HT. Tha probes gine air an liostadh ann an stuth a bharrachd. Chaidh meud coimeasach gach tar-sgrìobhadh a dhearbhadh a ’cleachdadh luachan delta CT mar a chaidh a mhìneachadh roimhe ann an (21). Chaidh atharrachaidhean ann an abairt gine a thomhas a rèir inbhe GAPDH gun atharrachadh.
Metabolites Ex vivo Dopamine agus Dopamine
Chaidh cromatagrafaidheachd lionn àrd-choileanadh (HPLC) a chleachdadh gus susbaint dopamine agus na metabolitean aige a thomhas ann an ceàrnaidhean duais mesolimbic den eanchainn (n = 8 - 12), mar a chaidh a mhìneachadh roimhe (22,18). Chaidh brains a chruinneachadh bho bheathaichean agus an cuir a-steach do leth-chruinneachan deas is clì. Chaidh an NAc agus PFC a sgaoileadh a-mach agus an reothadh gu sgiobalta le deigh tioram agus a stòradh aig −80 ° C. Chaidh an clò a dheasachadh airson mion-sgrùdadh le homogenization ann an searbhag perchloric 0.1 N, centrifuged aig 15,000 rpm airson 15 min aig 2 - 8 ° C, agus chaidh an t-uachdar a shìoladh. Chaidh samples a sgrùdadh le Siostam Bioanalytical HPLC (West Lafayette, IN, na SA) a ’cleachdadh lorgaire electrochemical LC-4C. Chaidh sampallan (12 ul) a thoirt a-steach do cholbh microbore ìre cùil aig ìre sruth de 0.6 ml / min agus electrodetection air a shuidheachadh aig + 0.6 V. Chaidh sgaradh airson metabolites dopamine agus dopamine a choileanadh le ìre gluasadach anns an robh acetate sodium 90-mM, Aigéad citric 35-mM, searbhag tetraacetic 0.34-mM ethylenediamine tetraacetic, 1.2-mM sodium octyl sulfate, agus 15% methanol v / v aig pH de 4.2. Chaidh àirdean sampaill a thomhas agus a choimeasadh ri inbhean airson dopamine agus a metabolite 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC).
Measadh Immunoprecipitation DNA Methylated (MeDIP)
Chaidh assay MeDIP a dheasachadh le bhith a ’cleachdadh cidsin MagMeDIP (Diagenode, Denville, NJ). Chaidh DNA Methylated a immunoprecipitated le bhith a ’cleachdadh 0.15ul de ghrìogagan magnetach còmhdaichte le antibody anti-5methylcytidine (Diagenode) no serum ro-dìonach na luchaige. Chaidh beairteachadh ann am bloigh MeDIP a dhearbhadh le RT-PCR cainneachdail a ’cleachdadh ChIP-qPCR Assay Master Mix (SuperArray) air an ABI7900HT Real-Time Cycler. Airson a h-uile gine a chaidh a sgrùdadh, fhuaireadh primers bho SuperArray (ChIP-qPCR Assays (−01) kb leac, SuperArray) airson leudachadh air roinnean genomic a ’dol thairis air na làraich CpG a tha suidhichte timcheall air 300 - 500 bp suas an abhainn de na làraich tòiseachaidh tar-sgrìobhaidh. Chaidh toraidhean MeDIP a chur an cèill mar beairteachadh fillte de DNA immunoprecipitated airson gach làrach. Gus obrachadh a-mach atharrachadh fillte còmhnaidh eadar-dhealaichte (% beairteachadh), chaidh luachan MeDIP DNA bloigh CT a dhèanamh àbhaisteach gu luachan CT bloigh DNA Input.
staitistig
Chaidh mion-sgrùdadh abairtean gine a dhèanamh a ’cleachdadh deuchainn-T Oileanach a’ dèanamh coimeas eadar smachdan seann aois ri buidhnean ath-bheothachaidh HF agus HF +. Chaidh an ìre alpha atharrachadh airson na diofar roinnean eanchainn a chaidh a sgrùdadh. B ’e brìgh gine a chaidh a chleachdadh ann an aon roinn eanchainn p = .05; airson dà roinn, p = 0.025, airson roinnean eanchainn 3 p = .016. Roghainn sucrose, roghainn saccharin, HPLC agus MEDIP, cuideaman bodhaig agus assay corticosterone air an sgrùdadh le bhith a ’cleachdadh ANOVA aon-shligheach gus coimeas a dhèanamh eadar buidhnean smachd, HF, agus HF +. Chaidh deuchainnean ioma-choimeas Bonferonni post-hoc a chleachdadh gus coimeas a dhèanamh eadar eadar-dhealachaidhean paidhir eadar buidhnean. Chaidh cudromachd nan deuchainnean sin a shuidheachadh aig ìre alpha de p = .05.
toraidhean
Bha cothrom leantainneach aig luchainn air daithead smachd (smachd) no daithead geir àrd 60% (HFD) gu 12 seachdainean a dh'aois. Aig 12 seachdainean a dh'aois, chaidh leth de na beathaichean le biadh HF a chuir air a ’chow taigh airson 4 seachdainean (faighinn seachad air HF +). Ann an gach cuid fireannaich is boireann, bha beathaichean HFD (cearcallan) nas truime na smachdan a ’tòiseachadh aig 9 seachdainean a dh’aois (p <.05) agus dh’ fhuirich iad nas truime na smachdan tron ùine faighinn seachad (Figear Leasachail 1).
Chaidh deuchainnean roghainn sucrose agus saccharin a thoirt seachad gus measadh a dhèanamh air freagairt bheathaichean gu brosnachaidhean buannachdail nàdarra agus neo-nàdurrach. Chaidh roghainn sucrose ach chan e roghainn saccharin atharrachadh às deidh nochdadh daithead HF agus thill e gu ìrean àbhaisteach às deidh faighinn seachad air HFD ann an fireannaich is boireannaich. Nochd ANOVA aon-slighe gu robh roghainn sucrose air a lughdachadh gu mòr ann an fireannaich (Fig. 1A) agus a ’gluasad a dh’ ionnsaigh lùghdachadh ann am boireannaich (Fig. 1B) às deidh foillseachadh HFD (F (2,16) = 4.82, p <.05; F (2,16) = 5.41, p <.06, fa leth). Às deidh an HFD a thoirt air falbh, cha robh an giùlan seo àbhaisteach agus roghainn sucrose eadar-dhealaichte bho smachdan. Cha deach roghainn saccharin atharrachadh anns gach fear (Fig. 1C) no boireann (Fig. 1D) mar thoradh air foillseachadh HFD.
Leis gu bheil dopamine na phrìomh riaghladair air giùlan duais, chaidh abairt gine co-cheangailte ri dopamine a sgrùdadh taobh a-staigh cuairteachadh duais buidheann fa leth de bhoireannaich agus bhoireannaich às deidh seachdainean 12 air an HFD, agus ann am buidheann a bharrachd, às deidh seachdainean 4 faighinn air ais bhon HFD. Clàr 1 a ’toirt geàrr-chunntas air na pàtrain abairtean gine agus mion-sgrùdadh staitistigeil anns an VTA, PFC agus NAc. Anns an VTA, chaidh trì gineachan a bha cudromach ann a bhith a ’riaghladh ìrean dopamine aig cinn-uidhe synaptic a thomhas: catecholamine methyl transferase (COMT) an sàs ann an neo-ghnìomhachadh catecholamine neurotransmitters; neach-còmhdhail dopamine (DAT), pumpa a tha a ’spangachadh buill a bhios a’ glanadh dopamine bhon synapse, agus tyrosine hydroxylase (TH), an enzyme cuibhreachaidh reata airson synthesis dopamine. Chaidh luachan atharrachadh fillte airson gach buidheann a dhearbhadh le bhith a ’cleachdadh smachdan seann aois (me tha an dà phuing smachd air an suidheachadh gu 1, agus airson soilleireachd a-mhàin tha an smachd airson HFD air a nochdadh air a’ ghraf). Nochd deuchainn-t oileanach (n = 5 / buidheann) anns an VTA fireann gun deach COMT, DAT, agus TH mRNA a lughdachadh gu mòr le bhith a ’nochdadh HFD (Fig 2A) agus thill e air ais no chaidh e thairis air na h-ìrean smachd às deidh ùine faighinn seachad air an daithead (faighinn seachad air HF +).
Anns a ’PFC agus NAC, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air ginean a bha cudromach airson soidhneadh dopamine agus tionndadh dopamine (n = 5 / buidheann): COMT; pròtain phosphatase 1 subunit riaghlaidh 1B (DARPP-32), pròtain soidhne sruth sìos air a riaghladh le brosnachadh gabhadan; gabhadair dopamine D1 (DRD1), gabhadair post -aptic G-pròtain ceangailte a bhrosnaicheas cyclase adenylyl; agus gabhadair dopamine D2 (DRD2), gabhadair post -aptic G-pròtain ceangailte a chuireas casg air cyclase adenylyl. Anns a ’PFC fhireann (Fig. 2B), Chaidh DARPP-32 a mheudachadh, fhad ‘s a chaidh DRD1, agus DRD2 a lughdachadh an dèidh foillseachadh HFD, agus lean na h-atharrachaidhean sin às deidh an HFD a thoirt air falbh (ged nach robh an àrdachadh ann an DARPP-32 mRNA earbsach gu staitistigeil). Anns an NAC fireann (Fig. 2C), Chaidh COMT, DRD1, agus DRD2 a lughdachadh le foillseachadh HFD, agus dh ’fhuirich iad fo ìrean smachd às deidh an HFD a thoirt air falbh. Chaidh ìrean DARPP-32 a mheudachadh le HFD, ach lughdaich iad gu mòr bho smachdan às deidh seachdainean 4 far an HFD.
Chaidh na h-aon roinnean eanchainn agus ginean a sgrùdadh ann an luchagan boireann (n = 5 / buidheann). Mar a chithear ann an Clàr 2, bha eadar-dhealachaidhean mòra rim faicinn ann am pàtran faireachdainn gine mar fhreagairt don HFD, a bharrachd air faighinn seachad air an daithead. Coltach ri fireannaich, anns an VTA, chaidh ìrean mRNA de COMT, agus TH a lughdachadh gu mòr às deidh foillseachadh HFD (Fig 2D). Ach, eu-coltach ris an fheadhainn fhireann, lean na h-atharrachaidhean sin às deidh an HFD a thoirt air falbh. Nas fhaide, an aghaidh gu dìreach ris a ’phàtran a chaidh fhaicinn ann an fireannaich, mheudaich foillseachadh HFD faireachdainn DAT mRNA anns an VTA ann am boireannaich, agus às deidh dhaibh na h-ìrean HFD a thoirt air falbh bha iad eadhon nas ìsle na smachdan a rèir aois. Anns a ’PFC, cha robh ach DARPP-32 fo bhuaidh HFD cronach, le àrdachadh mòr ann an ìrean mRNA às deidh seachdain 12 HFD, agus tilleadh gu ìrean smachd às deidh an HFD a thoirt air falbh. Chaidh an dà chuid COMT agus D1R mRNA a lughdachadh gu mòr às deidh seachdainean 4 far an HFD. Anns an NAC boireann, chaidh COMT, DRD1, agus DRD2 uile a lughdachadh an dèidh foillseachadh HFD (Fig. 2F). Fhuair DRD1 agus DRD2 faighinn air ais gu ìrean smachd às deidh toirt air falbh daithead, fhad ‘s a dh’ fhuirich ìrean COMT sìos gu mòr às deidh faighinn seachad air 4wk.
Leis an lùghdachadh cunbhalach ann an abairt gine airson dopamine a ’riaghladh genes anns an VTA, chaidh metabolites dopamine agus dopamine a thomhas ann an roinnean a tha a’ faighinn ro-mheasaidhean bhon VTA, am PFC agus NAC. Figear 3 a ’sealltainn dopamine (DA) agus an metabolite dopamine (DOPAC) bhon PFC agus NAC ann an fireannaich (Fig. 3A, 3C) agus boireann (Fig. 3B, 3D). Ann an fireannaich, le bhith a ’nochdadh don HFD thàinig lùghdachadh ann an ìrean dopamine ann am PFC (Fig. 3A) agus NAC (Fig 3C) (F (2,13) = 3.95; F (2,18) = 3.536, p <.05), a fhuair seachad air às deidh toirt air falbh HFD a-mhàin san NAC. Mheudaich tionndadh dopamine (co-mheas DOPAC: DA) ann am PFC fireann (F (2,12) = 3.85, p <.05) agus NAC (F (2,17) = 4.69, p <.05). An coimeas ri sin, bha buaidh HFD air DA agus DOPAC ann am boireannaich eadar-dhealaichte gu càileachdail na ann an fireannaich. Anns a ’PFC, cha tug HFD buaidh air ìrean DA no DOPAC. Anns an NAc, chaidh ìrean DA a lughdachadh ann am beathaichean le biadh HFD agus dh ’fhuirich iad sìos eadhon às deidh an HFD a thoirt air falbh (Fig. 3D, F (2,23) = 4.79, p <.05). Cha robh ìrean DOPAC gun atharrachadh anns an NAc de bhoireannaich, a lean gu àrdachadh ann an tionndadh DA (co-mheas DOPAC: DA) (F (2,23) = 7.00, p <.01).
Leis gum faodar tar-sgrìobhadh DAT a riaghladh le methylation DNA eadar-dhealaichte agus a bhith a ’faicinn eadar-dhealachadh gnè sònraichte ann an abairt DAT anns an VTA, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air methylation DNA ann an sgìre brosnachaidh DAT. Ann an Figear 4A, 4C Tha abairt gine DAT anns an VTA air a thaisbeanadh a-rithist airson soilleireachd (air a thoirt bho Fig 2A agus 2D). Chaidh methylation an neach-adhartachaidh DAT a mheudachadh gu mòr ann an fireannaich (Fig. 4B) às deidh HFD agus air ais gu ìrean smachd ann an fireannaich ath-bheothachaidh HFD + (F (2,11) = 23.64, p <.01). Ann am boireannaich, bha methylation an neach-adhartachaidh DAT a ’dol a dh’ ionnsaigh lùghdachadh ann am beathaichean HFD (D) agus chaidh a lughdachadh gu mòr ann am boireannaich ath-bheothachaidh HFD + (Fig 5D, F (2,12) = 5.70, p <.05).
Gus measadh a dhèanamh an robh cuideam air toirt air falbh an HFD anns an ùine ath-bheothachaidh, chaidh ìrean corticosterone plasma bun-loidhne (ug / dl) a ghabhail fo smachd, HFD fosgailte (seachdainean 12), ath-bheothachadh HFD + 1wk agus buidhnean ath-bheothachaidh HFD + 4wk (n = 5 / buidheann, Figear leasachail 2). Cha do nochd ANOVA aon-slighe eadar-dhealachaidhean mòra eadar buidhnean ann am beathaichean fireann (F (3,16) = 3.21, ns).
Deasbaireachd
Chaidh caitheamh cronail air daithead làn geir (HFD) a ’tòiseachadh tràth na bheatha a chleachdadh gus reamhrachd a bha air a bhrosnachadh le daithead a stèidheachadh ann an luchagan. Lùghdaich luchainn a chaidh a thaisbeanadh lùghdachadh ann an roghainn sucrose agus fianais air tòna dopaminergic lùghdaichte ann an roinnean duais den eanchainn. Às deidh seachdainean 4 far an HFD, chaidh roghainn sucrose gu h-àbhaisteach an dà chuid ann an fireannaich agus boireannaich, ge-tà, lean cuid de dh ’atharrachaidhean ann an abairt gine dopamine. Bidh na deuchainnean sin a ’toirt seachad dàta ùr cudromach a’ toirt cunntas air buaidh HFD cronach air siostam duais an eanchainn, a ’soilleireachadh comas faighinn air ais agus prìomh eadar-dhealachaidhean gnè eadar luchagan fireann is boireann.
Anns na beathaichean a bhiadhadh le HFD, chaidh roghainn lùghdaichte sucrose a choimhead, a thill air ais às deidh ùine faighinn seachad air. Tha na co-dhùnaidhean sin a ’leudachadh an aithisg a bh’ againn roimhe mu in-ghabhail HFD a ’draibheadh roghainn nas lugha de shiùcar (23) le bhith a ’sealltainn gum faod seo tachairt le ùine nas giorra de nochdadh HFD (seachdainean 12 an aghaidh seachdainean 22), agus gu cudromach, gu bheil am freagairt a’ faighinn air ais às aonais HFD. Sheall luchagan boireann na h-aon phàtranan freagairt ri fireannaich. Tha na co-dhùnaidhean sin co-chòrdail ri feadhainn eile anns an litreachas a tha air sealltainn tro bhith a ’toirt a-steach buidheann biadhaidh paidhir gu bheil HFD cronach, agus chan e reamhrachd per se, a’ lughdachadh na freagairt airson sucrose ann an gnìomh obrachail (24). San aon dòigh, anns an sgrùdadh làithreach, thàinig roghainn sucrose air ais às deidh seachdainean 4 far an HFD, fhad ‘s a dh’ fhuirich cuideam bodhaig gu mòr, a ’toirt taic don cho-dhùnadh gun robh roghainn sucrose lùghdaichte air a stiùireadh leis an fhoillseachadh HFD agus chan ann air buannachd cuideam bodhaig. Bha e gu sònraichte inntinneach nach robh atharrachadh sam bith ann an roghainn saccharin. Is dòcha gu bheil seo a ’nochdadh gu bheil HFD cronach a’ toirt buaidh eadar-dhealaichte air an fhreagairt do dhuaisean milis caloric agus neo-caloric. Thathar air sealltainn gu bheil buaidhean iar-ingestive a ’toirt buaidh air roghainn a tha neo-eisimeileach bho palatability, oir thathas air sealltainn gu bheil toirt a-steach sucrose a’ brosnachadh sgaoileadh dopamine ann an luchagan bualadh gabhadair blas “sweet-blind” (25), tha feum air luach beathachaidh airson duais agus daingneachadh (26) agus tha slighean mothachaidh metabolail blas-neo-eisimeileach air am mìneachadh ann an drosophila (27). Tha saccharin gu math nas binne na sucrose, agus mar sin chaidh oidhirp a dhèanamh gus co-ionannachd a stèidheachadh ann am binneas (mar as trice 4 - 10x dùmhlachd nas àirde de shiùcrós (mar as trice)26)) ge-tà, bha an roghainn iomlan airson saccharin nas ìsle na an roghainn airson sucrose anns na beathaichean sin. Mar sin, is dòcha gur e mìneachadh eile gun tug HFD buaidh eadar-dhealaichte air roghainn sucrose oir bha e an ìre mhath nas luachmhoire na saccharin (duais àrd vs luach ìosal), ged a bha beathaichean fhathast a ’faicinn roghainn làidir airson saccharin (~ 75 - 80% prefence airson saccharin an coimeas gu ~ 85 - 90% roghainn airson sucrose).
Gu h-iomlan, chaidh abairt gine dopaminergic taobh a-staigh an VTA, NAc agus PFC a lughdachadh ann an luchagan fireann às deidh HFD cronach. Tha na co-dhùnaidhean sin co-chòrdail ri sgrùdaidhean eile a chunnaic lùghdachaidhean ann an ginean co-cheangailte ri dopamine mar fhreagairt do HFD (12,13,15). Chaidh lughdachadh ann an abairt agus gnìomh gabhadair dopamine D2 a choimhead ann an sgrùdaidhean ìomhaighean daonna (5, 28) agus modalan reamhrachd creimich (14, 29). Bidh lughdachadh soidhne dopamine a ’lughdachadh cugallachd ri duaisean nàdurrach agus mar sin dh’ fhaodadh e cuideachadh le bhith a ’gabhail cus de bhiadh blasta agus tuilleadh cuideam fhaighinn (30,31). Nas fhaide, tha fios gu bheil homeostasis dopamine aimhreit air a stiùireadh tro abairt uachdar DAT lùghdaichte a ’draibheadh barrachd gabhail a-steach daithead àrd geir (32). Chaidh eisgeachd don phàtran seo fhaicinn le DARPP-32, fosphoprotein riaghlaichte dopamine- agus cyclic AMP, a mheudaich às deidh HFD ann an NAc agus PFC. Tha prìomh dhreuchd aig DARPP-32 ann a bhith ag amalachadh measgachadh de fhreagairtean bith-cheimiceach agus giùlain fo smachd dopamine. Is dòcha gu robh an t-àrdachadh DARPP-32 dìolaidh mar fhreagairt don riaghladh sìos cronail de D1R. Ann am modail coltach ris (12 wk HFD ann an luchagan), thathas air sealltainn gun deach riaghladh sìos D1R a mhaidseadh le àrdachadh ann am fosphorylation de DARPP-32 ann an NAc (33).
Is e glè bheag de sgrùdaidhean a tha air sgrùdadh a dhèanamh air comas na h-atharrachaidhean sin fhaighinn air ais às deidh an HFD a thoirt air falbh. Ach, ann an dà aithisg o chionn ghoirid, lean atharrachaidhean ann an abairt gine agus easbhaidhean siostam duais às deidh ùine tarraing a-mach goirid (14 - 18d) (13, 14). An coimeas ri sin, tha sgrùdaidhean ann an euslaintich reamhar ro agus às deidh lannsaireachd seach-rathad gastric air sealltainn gu bheil atharrachaidhean dopaminergic air an tionndadh air ais às deidh ùine nas fhaide de chall cuideam (34). Ann an fireannaich, bha am pàtran ath-bheothachaidh ag atharrachadh a rèir sgìre eanchainn. Anns an VTA, chaidh na lùghdachaidhean a chaidh fhaicinn ann an COMT, DAT, agus TH uile a dhèanamh àbhaisteach le bhith a ’toirt air falbh an HFD. An coimeas ri sin, cha do rinn gach atharrachadh abairt gine a chaidh a choimhead anns an NAc agus PFC gnàthachadh. Anns an sgrùdadh làithreach, thug HFD cronach àrdachadh mòr ann an cuideam agus às deidh seachdainean 4 far an daithead, bha beathaichean fhathast gu math nas truime na smachdan. Mar sin, bha coltas ann gu robh na h-atharrachaidhean metabolach agus hormonal a thig an cois reamhrachd (me, barrachd leptin, adipokines àrdaichte) fhathast an làthair aig seachdainean 4 far an daithead. Mar sin, is dòcha gu bheil atharrachaidhean abairt gine a dh ’àbhaistachadh (me, anns an VTA) air a bhith air an stiùireadh sa mhòr-chuid leis an HFD, agus is dòcha gum bi an fheadhainn a chaidh a chumail suas (ann an NAc agus PFC) nas ceangailte ri reamhrachd. Tha cumail suas call cuideim le bhith a ’bàsachadh gu ìre ìosal ìosal (le 67% (35) gu 80% (36) de dh ’euslaintich a’ faighinn air ais an cuideam a chaidh a chall). Dh ’fhaodadh an seasmhachd seo de dh’ atharrachaidhean abairt gine ann an roinnean duais a bhith cudromach ann a bhith a ’mìneachadh an tachartas cumanta seo gu ìre. Tha e cuideachd cudromach cuimhneachadh nach eil na h-atharrachaidhean giùlain agus faireachdainn gine a tha air am faicinn buailteach a bhith mar thoradh air cuideam co-cheangailte ri bhith ag atharrachadh daithead, oir cha robh atharrachaidhean mòra ann an ìrean corticosterone plasma basal air an HFD no às deidh faighinn seachad air 1wk no 4wk.
Chaidh eadar-dhealachaidhean gnè inntinneach a nochdadh, an dà chuid mar fhreagairt do HFD cronach, a bharrachd air mar fhreagairt air toirt air falbh daithead. Bha an fheadhainn bhoireann coltach ri fireannaich ann a bhith a ’sealltainn lùghdachadh iomlan ann an ginean co-cheangailte ri dopamine a bhiodh a’ ro-innse lùghdachadh ann an gnìomhachd DA, gu sònraichte anns an VTA agus an NAc. B ’e aon eadar-dhealachadh gnè sònraichte an àrdachadh ann an abairt DAT mRNA anns an VTA boireann às deidh HFD. Bhiodh an eadar-dhealachadh seo ann an abairt gine, còmhla ri lùghdachaidhean co-ionann ann an abairt gine TH anns gach gnè, a ’moladh eadar-dhealachaidhean mòra ann an neurotransmission dopamine taobh a-staigh an NAc, an dà chuid aig deireadh an nochd HFD a bharrachd air às deidh an ùine ath-bheothachaidh. Tha barrachd meas airson brìgh gnìomh nan eadar-dhealachaidhean sin na fhòcas cudromach ann an rannsachadh san àm ri teachd.
A bharrachd air an sin, ged a chaidh lughdachadh COMT agus TH fhaighinn air ais anns an VTA fireann, lean na h-ìrean lùghdachaidh sin anns na boireannaich às deidh 4-seachdain far an HFD. Cha deach a dhearbhadh fhathast am biodh na h-eadar-dhealachaidhean sin a ’dol air ais le ùine nas fhaide far an daithead, ge-tà, tha e a’ toirt taic don cho-dhùnadh gu bheil boireannaich, co-dhiù nas slaodaiche faighinn air ais, ma gheibh iad seachad air idir. Nas fhaide, bha atharrachaidhean abairt gine de D1R agus D2R ann an NAc agus PFC gu math eadar-dhealaichte eadar fireannaich agus boireannaich. Ann an fireannaich, bha lùghdachadh coitcheann ann an abairt gine anns an dà roinn a sheas gu ìre mhòr às deidh toirt air falbh daithead. Ann am boireannaich, chaidh D1R agus D2R a lughdachadh anns an NAc agus an uairsin faighinn air ais, ach cha robh buaidh sam bith aig HFD air gabhadairean dopamine ann am PFC. Anns na sgrùdaidhean gnàthach, chaidh beathaichean boireann a ìobairt gun a bhith a ’toirt cunntas air ìre estrus. Ged a tha fios gu bheil cuid de na h-àiteachan crìochnachaidh a chaidh an sgrùdadh ag atharrachadh thar a ’chearcall estrus, cha do sheall beathaichean boireann san sgrùdadh seo barrachd caochlaideachd thar na h-àiteachan crìochnachaidh, gu sònraichte an taca ri buaidh làimhseachadh an daithead.
Gus cur ri co-dhùnaidhean abairt gine, chaidh dopamine a thomhas ann am prìomh roinnean ro-mheasaidh an VTA, is e sin am PFC agus an NAc. Bha ìrean dopamine buailteach atharrachaidhean co-shìnte a chithear ann an TH mRNA anns an VTA. Ann an NAc an dà chuid fireannaich is boireann, lùghdaich ìrean DA mar fhreagairt don daithead HFD; freagairt a thàinig air ais ann an fireannaich, ach chan e boireannaich. Anns a ’PFC, chaidh ìrean dopamine a lughdachadh le HFD cuideachd, ge-tà, cha robh faighinn seachad air an daithead anns a’ PFC. A bharrachd air an sin, bha ìrean nas ìsle de dopamine aig boireannaich anns an cortex prefrontal na an fheadhainn fhireann. Tha eadar-dhealachaidhean gnè ann an abairt agus gnìomh DAT gu math aithnichte anns an litreachas, le boireannaich a ’nochdadh barrachd faireachdainn DAT (37) agus gnìomh (38), agus dh ’fhaodadh na h-eadar-dhealachaidhean sin cur ris na diofar ìrean bunaiteach de dopamine eadar fireannaich is boireann. Tha sgrùdadh air a ’cho-mheas DOPAC: DA fiosrachail cuideachd. Is dòcha gu bheil àrdachadh anns a ’cho-mheas seo air freagairt dìolaidh a nochdadh le lughdachadh ann an DA. Bhiodh cudromachd gnìomh fad-ùine nan atharrachaidhean sin ann am metabolism dopamine air a shoilleireachadh le bhith a ’tomhas atharrachaidhean ann an sgaoileadh dopamine a’ cleachdadh ann am vivo microdialysis.
A bharrachd air an sin, tha an dàta seo a ’comharrachadh riaghladh fiùghantach de methylation DNA taobh a-staigh neach-adhartachaidh gine DAT, gu sònraichte anns an fheadhainn fhireann. O chionn ghoirid, tha sinn air dearbhadh gum faod abairt DAT a bhith air a riaghladh gu dinamach le methylation DNA eadar-dhealaichte mar fhreagairt do HFD (12), agus gu bheil barrachd methylation an neach-adhartachaidh DAT a ’buntainn ri lùghdachadh ann an abairt gine. An seo tha sinn a ’comharrachadh plastachd an fhreagairt seo, leis gu bheil barrachd methylation DNA (agus lughdachadh faireachdainn den mRNA) a chithear ann an fireannaich a’ dol air ais nuair a thèid an HFD a thoirt air falbh. Tha riaghladh gine epigenetic, mar eisimpleir tro atharrachaidhean ann am methylation DNA, a ’toirt slighe far am faod fàs-bheairtean atharrachadh gu furasta gu dùbhlain àrainneachdail. Faodar comharran epigenetic a chumail suas thar an ùine beatha (39), agus ann an ceallan tùsanach cultarach, chaidh an dà chuid pàtranan ath-atharrachail agus leantainneach de methylation DNA eadar-dhealaichte a choimhead mar fhreagairt air suidheachaidhean àrainneachdail ag atharrachadh (40). Is e an dàta seo a ’chiad fhear a chaidh a dhearbhadh ann am vivo pàtran methylation fiùghantach a bhios ag atharrachadh le làthaireachd no às aonais dùbhlan àrainneachd. Bha e inntinneach nach robhas a ’faicinn an aon phàtran seo ann am boireannaich. Ged a bha a ’chiad fhreagairt don HFD mar a bha dùil (lughdaich methylation DNA a’ draibheadh barrachd faireachdainn gine), cha deach am pàtran seo a chumail suas rè na h-ùine ath-bheothachaidh. Tha seo a ’moladh gum faodadh methylation DNA agus abairt gine a bhith neo-cheangailte anns na ceithir seachdainean far an HFD no dh’ fhaodadh e nochdadh gu bheil DAT mRNA air a riaghladh le dòighean eile ann am boireannaich.
Ann an fireannaich, tha roghainn sucrose, abairt gine co-cheangailte ri DA anns an VTA, agus dopamine san NAc a ’leantainn pàtran cunbhalach, de chasg mar fhreagairt don HFD cronach a bhios a’ faighinn air ais às deidh an daithead a thoirt air falbh. Gu h-inntinneach, ged a tha na freagairtean giùlain gu sucrose coltach ri chèile anns na boireannaich, tha an dà chuid pàtran abairt gine agus ìrean dopamine NAc a ’nochdadh cion ath-bheothachaidh nuair a chaidh an HFD a thoirt air falbh. Tha giùlan co-cheangailte ri duais gu soilleir fo bhuaidh siostaman neurotransmitter a bharrachd leithid na opioids, agus is dòcha ann am boireannaich, tha ceangal nas làidire aig freagairt giùlan ri sucrose ri atharrachaidhean ann an opioids. Gu h-iomlan, tha an dàta a th ’ann an-dràsta a’ moladh gu bheil eadar-dhealachaidhean gnè anns gach cuid a ’chiad fhreagairt do HFD, a bharrachd air faighinn air ais às deidh an HFD a thoirt air falbh, a thaobh abairt gine co-cheangailte ri dopamine a’ riochdachadh stiùireadh cudromach airson rannsachadh san àm ri teachd a tha ag amas air mar a bhios caitheamh cronail de tha HFD a ’toirt buaidh air siostam duais an eanchainn. Gu sònraichte, tha an dàta seo a ’comharrachadh gu bheil plastachd mòr anns an fhreagairt dopaminergic gu HFD, a’ moladh, ged a tha droch bhuaidh caitheamh HFD cronail agus / no reamhrachd cudromach, gu bheil comas ann faighinn seachad air.
Na tha aithnichte mu thràth mun chuspair seo
- Tha faireachdainn agus gnìomh gabhadair dopamine air an lughdachadh ann an euslaintich reamhar
- Bidh foillseachadh cronail air daithead làn geir ag adhbhrachadh atharrachaidhean ann an ginean co-cheangailte ri dopamine agus giùlan duais
- Tha neurotransmission dopamine air atharrachadh ann an creimich reamhar.
Na tha an làmh-sgrìobhainn seo a ’cur ris a’ chuspair
- Comharrachadh eadar-dhealachaidhean gnè ann am freagairt CNS gu daithead àrd geir.
- Measadh air plastachd atharrachaidhean dopaminergic nuair a thèid an daithead àrd geir a thoirt air falbh.
- Comharrachadh atharrachaidhean methylation DNA fiùghantach mar fhreagairt air daithead làn geir
Acknowledgments
Fhuair an obair seo taic bho na tabhartasan a leanas: MH087978 (TMR), MH86599 (IL), agus T32 GM008076 (JLC).
Footnotes
Aithris Strì eadar Com-pàirtean
Chan eil strì sam bith aig na h-ùghdaran ri fhoillseachadh.
iomraidhean