लंबे समय तक उच्च वसा वाले आहार में बदलाव के बिना डोपामाइन के फटने को कम करता है DAT जीन एक्सप्रेशन (2013)

जैक्सन जे। कोन,
एलेना एच। चार्टोफ़,
डेविड एन। पॉटर,
स्टेफ़नी आर। एबनेर,
मिशेल एफ रोइटमैन

सार

आहार-प्रेरित मोटापा (डीआईओ) का विकास डोपामाइन संकेतन के कई पहलुओं को संभावित रूप से बदल सकता है, जिसमें डोपामाइन ट्रांसपोर्टर (डीएटी) अभिव्यक्ति और डोपामाइन रीप्टेक शामिल हैं। हालांकि, DAT अभिव्यक्ति और कार्य में आहार-प्रेरित परिवर्तनों का समय-पाठ्यक्रम और क्या इस तरह के परिवर्तन DIO के विकास पर निर्भर हैं, अनसुलझे हैं। यहां, हमने चूहों को 2 या 6 सप्ताह के लिए उच्च (एचएफडी) या निम्न (एलएफडी) वसा युक्त आहार खिलाया। आहार जोखिम के बाद, चूहों को urethane के साथ एनेस्थेटाइज किया गया था और वेंट्रल टेपरेटल क्षेत्र (वीटीए) में डोपामाइन सेल निकायों को उत्तेजित करके और तेजी से स्कैन चक्रीय वाल्टामेट्री का उपयोग करके वेंट्रल स्ट्रेटम में डोपामाइन एकाग्रता में रिकॉर्डिंग परिवर्तनों के द्वारा चूहों को urethane और स्ट्रैटल डीएटी फ़ंक्शन के साथ एनेस्थेट किया गया था। हमने एक ही आहार प्रोटोकॉल के संपर्क में आने के बाद चूहों के एक अलग समूह से स्ट्रैटटल सेल अंशों में डीएटी से जुड़े झिल्ली पर एचएफडी के प्रभाव की मात्रा निर्धारित की। विशेष रूप से, हमारे उपचार समूहों में से कोई भी शरीर के वजन में भिन्न नहीं था। हमने 6 के बाद LFD चूहों के संबंध में HFD चूहों में डोपामाइन के फटने की दर में कमी पाई, लेकिन आहार के 2 सप्ताह में नहीं। इसके अतिरिक्त, कोकेन की एक फार्माकोलॉजिकल चुनौती के बाद विकसित डोपामाइन में वृद्धि LFD चूहों के सापेक्ष HFD में काफी हद तक देखी गई थी। पश्चिमी धब्बा विश्लेषण से पता चला कि कुल डीएटी प्रोटीन पर आहार का कोई प्रभाव नहीं था। हालांकि, एचएफडी एक्सपोज़र के एक्सएनयूएमएक्स हफ्तों ने सिनाप्टोसोमल झिल्ली से जुड़े अंश में एक्सएनएक्सएक्स केडीए डैट आइसोफॉर्म को काफी कम कर दिया, लेकिन रीसाइक्लिंग एंडोसोम के साथ जुड़े एक अंश में नहीं। हमारा डेटा डीएटी उत्पादन में बदलाव से स्वतंत्र डोपामाइन में आहार-प्रेरित परिवर्तन के लिए और सबूत प्रदान करता है और दर्शाता है कि ऐसे परिवर्तन डीआईओ के विकास के बिना प्रकट हो सकते हैं।

प्रशस्ति पत्र: कोन जे जे, चार्टऑफ ईएच, पॉटर डीएन, एबनेर एसआर, रोइटमैन एमएफ (एक्सएनयूएमएक्स) लंबे समय तक उच्च वसा वाले आहार डोपामाइन के फटने को बिना डीएटी जीन एक्सप्रेशन के बदल देता है। एक 2013 (8): ईएक्सएनयूएमएक्स। डोई: 3 / journal.pone.58251

संपादक: सिडनी आर्थर साइमन, ड्यूक यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर, संयुक्त राज्य अमेरिका

प्राप्त किया: अक्टूबर 26, 2012; स्वीकार किए जाते हैं: फरवरी 5, 2013; प्रकाशित: मार्च २०,२०२१

कॉपीराइट: © 2013 कोन एट अल। यह एक ओपन-एक्सेस लेख है जो क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन लाइसेंस की शर्तों के तहत वितरित किया गया है, जो किसी भी माध्यम में अप्रतिबंधित उपयोग, वितरण और प्रजनन की अनुमति देता है, बशर्ते मूल लेखक और स्रोत को श्रेय दिया जाता है।

अनुदान: वर्णित परियोजना को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (NIH) द्वारा DA025634 (MFR) और T32-MH067631 को बायोमेडिकल न्यूरोसाइंस ट्रेनिंग प्रोग्राम (JJC) से सहायता प्राप्त हुई। नेशनल सेंटर फॉर रिसर्च रिसोर्सेज और नेशनल सेंटर फॉर एडवांस ट्रांसलेशनल साइंसेज, एनआईएच द्वारा अनुदान UL1RR029877 (JJC) के माध्यम से और शिकागो कम्युनिटी ट्रस्ट (JJC) में Searle Funds से समर्थन के साथ शिकागो बायोमेडिकल कंसोर्टियम द्वारा अतिरिक्त सहायता प्रदान की गई थी। सामग्री केवल लेखकों की जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि वह NIH या शिकागो बायोमेडिकल कंसोर्टियम के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करे। अध्ययन डिजाइन, डेटा संग्रह और विश्लेषण, प्रकाशन के लिए निर्णय, या पांडुलिपि की तैयारी में अंतिम संस्कार की कोई भूमिका नहीं थी।

प्रतिस्पर्धी रुचियां: लेखकों ने घोषणा की है कि कोई प्रतिस्पर्धात्मक रुचि मौजूद नहीं है।

परिचय

अधिक वजन और मोटापा संयुक्त राज्य अमेरिका और दुनिया भर में आबादी का एक बड़ा हिस्सा है [1], [2]। जबकि मोटापे के लिए कई रास्ते हैं, शायद स्वस्थ शरीर के वजन के लिए सबसे बड़ा खतरा अत्यधिक स्वादिष्ट, घनी कैलोरी वाले खाद्य पदार्थों की व्यापकता और खपत है [3]। वास्तव में, भोजन की ऊर्जा घनत्व (kcal / g) वयस्कों में अधिक वजन और मोटापे में योगदान देता है [4], [5]। पैलेटेबल खाद्य पदार्थ मनुष्य और गैर-मानव जानवरों दोनों के स्ट्रेटम में डोपामाइन रिलीज को रोकते हैं [6], [7], [8], [9] और भोजन में चंचलता की व्यक्तिपरक रेटिंग सकारात्मक रूप से वेंट्रिकल स्ट्रिएटम में तंत्रिका प्रतिक्रियाओं की ताकत के साथ संबंधित हैं [10]। इस प्रकार, डोपामाइन और स्ट्रिएटम ऊर्जा घने खाद्य पदार्थों के लिए वरीयताओं में योगदान करते हैं। हाल ही में, यह दिखाया गया था कि आहार में अंतर स्ट्रैटल सर्किटरी और भोजन-निर्देशित व्यवहार में एक साथ परिवर्तन का कारण बन सकता है [11]। हालांकि, शायद कम सराहना की बढ़ती सबूत है कि अंतर्वर्धित खाद्य पदार्थों में अंतर, विशेष रूप से वसा के संबंध में, स्ट्रिपेटल डोपामाइन सिग्नलिंग पर प्रतिक्रिया और परिवर्तन कर सकते हैं।

स्ट्राइटल डोपामाइन सिग्नलिंग को एंजाइम टायरोसीन हाइड्रॉक्सिलैस द्वारा डोपामाइन उत्पादन सहित कई कारकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, पूर्व और पोस्टसिनेप्टिक डोपामाइन रिसेप्टर्स, और प्रीसानेप्टिक डोपामाइन ट्रांसपोर्टर्स (डीएटी), जिनमें से सभी को मोटापे में फंसाया गया है। [12], [13]। डीएटी नंबर या फ़ंक्शन में परिवर्तन जारी किए गए डोपामाइन के प्रभाव के क्षेत्र को बदल सकते हैं और फलस्वरूप स्ट्रिपटल फ़ंक्शन [14], [15]। इंसुलिन को अंतर्ग्रहण भोजन के जवाब में जारी किया गया है, जिसे डीएटी फ़ंक्शन को प्रभावित किया गया है [16], [17]। इस प्रकार, आहार के प्रभावों के लिए डीएटी संभावित उम्मीदवारों में से एक है।

हाल ही में, मोटापे और डीएटी की उपलब्धता के साथ-साथ डीएटी फ़ंक्शन के आहार-प्रेरित परिवर्तनों के बीच संबंध का पता लगाया गया है। बॉडी मास इंडेक्स (बीएमआई) मानव स्ट्रेटम में डीएटी की उपलब्धता के साथ नकारात्मक रूप से सहसंबद्ध है [18]। DAT बाइंडिंग, और इसलिए उपलब्धता, उच्च वसा वाले आहार (एचएफडी) खिलाया चूहों में कम है [19]। एचएफडी-प्रेरित मोटापा (DIO) चूहों में DAT द्वारा डोपामाइन के फटने की कम दर के साथ जुड़ा हुआ है [20]। एक साथ लिया गया, इन अध्ययनों से पता चलता है कि एचएफडी खपत द्वारा स्थापित मोटापा संभवतः डोपामाइन सिग्नलिंग के महत्वपूर्ण प्रीसानेप्टिक नियामकों को प्रभावित कर सकता है - विशेष रूप से डीएटी। हालांकि, डोपामाइन संकेतन में आहार-प्रेरित परिवर्तनों का समय पाठ्यक्रम और क्या प्रकट करने के लिए परिवर्तन के लिए DIO के विकास की आवश्यकता है, अज्ञात रहता है। हमने वेंट्रल स्ट्रिएटम में डोपामाइन रिलीज को उद्घाटित करके डीएटी फ़ंक्शन को परख लिया और फास्ट-स्कैन चक्रीय वोल्टामेट्री का उपयोग करके चूहों में फटने की दर को बढ़ा दिया। यह निर्धारित करने के लिए कि डोपामाइन का टूटना डीएटी जीन की अभिव्यक्ति में कमी के कारण हुआ था, हमने वास्तविक समय qRT-PCR का उपयोग करके वेंट्रल टेक्टेरल क्षेत्र और मेस्टिया नाइग्रा में DAT mRNA को मापा। इसके अतिरिक्त, हमने एक जैव रासायनिक विभाजन प्रक्रिया और पश्चिमी धब्बा विश्लेषण का उपयोग क्रिप्ट सिनैप्टोसोमल और एंडोसोमल झिल्ली में स्ट्रैटल डीएटी स्तर को परखने के लिए किया। चूहों में या तो उच्च या निम्न वसा वाले आहार के 2 या 6 सप्ताह थे, लेकिन सभी माप डीआईओ की अनुपस्थिति में किए गए थे। हमारे परिणाम बताते हैं कि DIO से स्वतंत्र एचएफडी की लंबे समय तक खपत, डीएटी की अभिव्यक्ति को कम किए बिना वेंट्रल स्ट्रिएटम में डोपामाइन के फटने की दर को कम करती है।

सामग्री और तरीके

नैतिक वक्तव्य

यह अध्ययन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के प्रयोगशाला जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए गाइड में सिफारिशों के अनुसार किया गया था। प्रोटोकॉल को इलिनोइस विश्वविद्यालय, शिकागो में पशु देखभाल समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था। सभी सर्जरी urethane एनेस्थीसिया के तहत की गई थी, और सभी प्रयास दुख को कम करने के लिए किए गए थे।

प्रजा

मानक नर स्प्राग-डवले चूहों (n = 67), लगभग 2 महीने पुराने और आगमन पर 225 – 275 जी का उपयोग किया गया। जानवरों को एक तापमान में व्यक्तिगत रूप से प्लास्टिक के पिंजरों (26.5 × 50 × 20 सेमी) में रखा गया था (22 ° C) और आर्द्रता- (30%) नियंत्रित वातावरण पर एक 12X12 h प्रकाश: अंधेरे चक्र (07∶00 पर रोशनी) ज)। चूहों ने एक सप्ताह तक इस सुविधा का लाभ उठाया बिना तैयारी के मानक प्रयोगशाला चाउ और पानी तक पहुंच।

खाद्य सेवन और शारीरिक वजन माप

उच्चारण के बाद, चूहों को तौला गया और बेतरतीब ढंग से 1 समूहों के 4 को सौंपा गया जो प्रारंभिक शरीर के वजन के लिए असंतुलित थे। दो समूहों को कम वसा वाले आहार (LFD; रिसर्च डाइट्स, न्यू ब्रंसविक, NJ; D12450B; 10% किलोकलरीज वसा (3.85 kcal / g)) पर रखा गया था। अन्य 2 समूहों को एचएफडी (रिसर्च डाइट; D12492; 60% किलोकलरीज वसा (5.24 kcal / g)) पर बनाए रखा गया था। प्रत्येक आहार के लिए, चूहों को 2 या 6 सप्ताह (wks) के लिए बनाए रखा गया था। इस प्रकार, 4 समूह थे: LFD-2 wk (n = 18), HFD-2 wk (n = 16), LFD-6 wk (n = 16) और HFD-6 wk (n = 17)। सभी समूहों के पास था बिना तैयारी के पानी तक पहुँच। भोजन का सेवन और शरीर के वजन की माप तीन गुना / wk की गई और डेटा को वोल्टामेट्रिक रिकॉर्डिंग या DAT प्रोटीन / संदेश विश्लेषण के दौर से गुजरने वाले चूहों के लिए अलग से रिपोर्ट किया गया है।

सर्जिकल प्रक्रियाएं और डोपामाइन माप

आहार जोखिम के बाद, शरीर के वजन में भिन्न नहीं होने वाले चूहों का एक सबसेट वोल्टामेट्रिक रिकॉर्डिंग (LFD-2 wk (n = 8), HFD-2 wk (n = 6), LFD-6 wk (n = 6) के लिए तैयार किया गया था। , और एचएफडी -6 wk (n = 7)) urethane (1.5 ग्राम / किग्रा) संज्ञाहरण के तहत [जैसा कि 9,21:1.3 में]। एक गाइड कैन्यूला (बायोएनालिटिकल सिस्टम, वेस्ट लाफयेट, आईएल) को वेंट्रल स्ट्रिएटम (1.5 मिमी पूर्वकाल, ब्रेग्मा से 0.4 मिमी पार्श्व) के ऊपर स्थित किया गया था, एक क्लोरीनयुक्त चांदी के तार (एजी / एग्लक्स) संदर्भ इलेक्ट्रोड को contralateral प्रांतस्था में प्रत्यारोपित किया गया था और दोनों थे स्टेनलेस स्टील के शिकंजे और दंत सीमेंट के साथ खोपड़ी के लिए सुरक्षित। कार्बन-फाइबर इलेक्ट्रोड (सीएफई) युक्त एक माइक्रोप्रिन्यूलेटर को गाइड कैनुला में डाला गया और इलेक्ट्रोड को उदर स्ट्रेटम में उतारा गया। CFE और संदर्भ इलेक्ट्रोड एक हेडस्टेज से जुड़े थे और CFE की क्षमता को .1.3 से +400 V (बनाम Ag / AgCl) और बैक (10 V / s; 5.2 Hz) तक स्कैन किया गया था। 1.0 मिमी वेतन वृद्धि में एक द्विध्रुवी उत्तेजक इलेक्ट्रोड (प्लास्टिक वन, रोनोक, वीए) को तब धीरे-धीरे उदर संबंधी टेक्टेराल क्षेत्र / मेन्टिनिया नाइग्रा पार्स कॉम्पैक्टा (वीटीए / एसएनपीसी; 7.0 मिमी पीछे, 0.2 मिमी पार्श्व और शुरू में 60 मिमी वेंट्रिकल से ब्रेग्मा) में उतारा गया। । प्रत्येक वेतन वृद्धि पर, वर्तमान दालों (4 दालों, 60 एमएस प्रति नाड़ी, 400 हर्ट्ज, XNUMX। ए) की एक ट्रेन वितरित की गई थी। जब उत्तेजक इलेक्ट्रोड वीटीए / एसएनपीसी और सीएफई में स्थित होता है, तो स्ट्रिएटम में उत्तेजना होती है, उत्तेजना मज़बूती से डोपामाइन रिलीज़ को बाहर निकालती है - प्रमुख घटक विश्लेषण का उपयोग करके वाल्टामेट्रिक डेटा से निकाला जाता है। [9], [22]; और प्रत्येक प्रयोग के बाद एक प्रवाह इंजेक्शन प्रणाली में सीएफई अंशांकित होने के बाद एकाग्रता में परिवर्तित हो जाता है [23]। उत्तेजक इलेक्ट्रोड की स्थिति को अधिकतम रिलीज के लिए अनुकूलित किया गया था। सीएफई को प्रयोग शुरू करने से पहले 10 मिनट के लिए संतुलित करने की अनुमति दी गई थी। डोपामाइन रिलीज वीटीए / एसएनपीसी (ऊपर के रूप में एक ही पैरामीटर) की विद्युत उत्तेजना द्वारा विकसित किया गया था, और डोपामाइन एकाग्रता में परिणामी परिवर्तन from5 s से 10 s उत्तेजना के सापेक्ष गणना किए गए थे। उत्तेजना के तुरंत बाद, चूहों को कोनाइन हाइड्रोक्लोराइड के साथ 0.9% खारा (10 मिलीग्राम / किग्रा आईपी) में भंग कर दिया गया था, और बाद में 10 मिनट, उत्तेजना दोहराई गई। लागू वोल्टेज, डेटा अधिग्रहण और विश्लेषण LabVIEW (नेशनल इंस्ट्रूमेंट्स, ऑस्टिन, TX, यूएसए) में लिखे सॉफ्टवेयर का उपयोग करके किए गए थे। [22].

डोपामाइन रीप्टेक

डोपामाइन रीप्टेक को डेमॉन वोल्टमेट्री एनालिसिस सॉफ्टवेयर (24; वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी, विंस्टन-सलेम नेकां) का उपयोग करके बनाया गया था। यहां हम डोपामाइन के फटने की दर के हमारे उपाय के रूप में क्षय निरंतर ताऊ की रिपोर्ट करते हैं। ताऊ एक घातीय वक्र फिट से लिया गया है जो डोपामाइन निकासी के वक्र के बहुमत को सम्मिलित करता है और K के साथ अत्यधिक सहसंबद्ध (r = .9899) है।_mडैट के लिए डोपामाइन की स्पष्ट आत्मीयता [24]। पीक डोपामाइन एकाग्रता पर कोकीन के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए हमने प्रशासन (% परिवर्तन) से पहले और बाद में प्राप्त मूल्यों की तुलना की।

प्रोटोकॉल

प्रत्येक रिकॉर्डिंग के बाद, रिकॉर्डिंग के स्थान को चिह्नित करने के लिए एक स्टेनलेस स्टील इलेक्ट्रोड (AM Systems #571500, Sequim, WA) को सीएफई और एक घाव (10 µA, 4 s) के समान गहराई में उतारा गया था। दिमाग को हटा दिया गया और 10% फॉर्मेलिन में संग्रहीत किया गया। स्ट्रैटम के माध्यम से कोरोनल सेक्शन (50 wasm) पर घाव के स्थान की पहचान करने के लिए लाइट माइक्रोस्कोपी का उपयोग किया गया था। यहां बताई गई सभी रिकॉर्डिंग वेंट्रल स्ट्रिएटम में बनाई गई थीं [25].

स्ट्राइटल टिश्यू का सबसेकुलर फ्रेक्चर

चूहों (LFD-2 wk, HFD-2 wk, LFD-6 wk, और HFD-6 wk; n = 10 / group; शरीर के वजन में कोई अंतर नहीं) की अवनति से मृत्यु हो गई थी। में वर्णित प्रोटोकॉल का उपयोग करके जैव रासायनिक विभाजन किया गया था [26]मामूली संशोधनों के साथ। मस्तिष्क तेजी से हटाए गए, आइसोपेंटेन में जमे हुए और स्ट्रायटम तक पहुंचने तक क्रायोस्टेट (HM505E, Microm, Walldorf, Germany, N20 ° C) पर कटा हुआ। द्विपक्षीय 1-mm³ वेंट्रल स्ट्रिएटम (औसत ऊतक भार: 15.2 mg) के माध्यम से 20 मिलीलीटर बर्फ-ठंडी TEVP (0.8 mM ट्रिस बेस, 10 mM NaF, 5 mM Na)₃VO₄, 1 mM EDTA, 1 mM EGTA, pH 7.4) + 320 mM सुक्रोज बफर। कुल समरूप (H) का एक 100 otl विभाज्य सहेजा गया था। H का शेष 800 ° C पर 10 मिनट के लिए 4 × g पर सेंट्रीफ्यूज किया गया था। गोली (P1, नाभिक और बड़े मलबे) 0.2 मिलीलीटर TEVP बफर में resuspended था और बचाया। सतह पर तैरनेवाला (S1) हटा दिया गया था और बर्फ पर एक साफ ट्यूब में रखा गया था। S1 एक गोली (P9200, क्रूड सिनैप्टोसोमल मेम्ब्रेन) और एक सुपरनैटेंट (S15) उत्पन्न करने के लिए 4 ° C पर 2 मिनट के लिए 2 × g पर सेंट्रीफ्यूज किया गया था। P2 को एक बार TEVP + 35.6 mM सूक्रोज बफर में रिंस किया गया था और फिर TENP + 0.25 mM सूक्रोज बफर के 35.6 मिलीलीटर में फिर से जोड़ा गया, 3 मिनट के लिए बर्फ पर नमूना रखकर 30 s और हाइपो-ऑस्मोटली लिस के लिए धीरे से vortexed। Supernatant (S2) एकत्र किया गया था और 165,000 × g के लिए 2 h के लिए एक गोली (P3, प्रकाश झिल्ली, रीसाइक्लिंग एंडोसोम) उत्पन्न किया गया था जो TEVP (0.1 ml) में resuspended था और बचाया गया। सभी नमूनों को lam80 ° C पर पॉलीक्रैलेमाइड जेल वैद्युतकणसंचलन तक रखा गया था।

जेल वैद्युतकणसंचलन और पश्चिमी धब्बा

बायो-रेड डीसी प्रोटीन परख किट (हरक्यूलिस, सीए) का उपयोग करके प्रोटीन सामग्री का निर्धारण किया गया था, और प्रत्येक नमूने की एकाग्रता 0.3 मिलीग्राम / एमएल प्रोटीन के लिए समायोजित की गई थी। NuPAGE LDS (लिथियम डोडेसिल सल्फेट) नमूना बफर (Invitrogen, Carlsbad, CA) और 50 मिमी dithiothreitol को 70 मिनट के लिए 10 ° C पर गर्म करने से पहले प्रत्येक नमूने में जोड़ा गया था। प्रत्येक अंश के लिए प्रोटीन की बराबर मात्रा लोड करने के लिए, प्रत्येक नमूने के 3 AGEg को जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा अलग करने के लिए NuPAGE Novex 4% Bis-Tris जैल (Invitrogen) में लोड किया गया था। प्रोटीन को बाद में पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड झिल्ली (PVDF) (पर्किनएल्मर लाइफ साइंसेज, बोस्टन, MA) में स्थानांतरित कर दिया गया। निरर्थक बाध्यकारी साइटों को अवरुद्ध बफर में कमरे के तापमान पर 12 घंटे के लिए अवरुद्ध किया गया था (पीबीएस में 2% नॉनफैट सूखा दूध और 5% ट्विन 0.02 [पीबीएस-टी])। ब्लाट्स को तब प्राथमिक एंटीबॉडी (20 माउस मोनोक्लोनल एंटी-एनआर 1 बी [# 3000–2, मिलिपोर], 05∶920 खरगोश एंटी-डैट [# AB1, मिलिपोर], और 5000∶2231 माउस मोनोक्लोनल एंटी-ट्रांसफरिन रिसेप्टर ( TfR) [# 1-1000, इंविट्रोजन]। धब्बों को 13 भागों में काट दिया गया: उच्च (> 6800 kDa), मध्यम (3-97 kDa), और निम्न (<46 kDa) वज़न और प्रत्येक एक एंटीबॉडी के साथ जांच की गई जिसे मान्यता दी गई उस वजन सीमा के भीतर एक प्रोटीन। प्रयुक्त एंटीबॉडी के लिए स्पष्ट आणविक भार हैं: NR97B, 46 kDa; DAT, 2, 180, और 75 kDa; TrfR, 64 kDa। DAT के लिए मध्यम वजन के विस्फोटों की जांच करने के बाद, एंटीबॉडी ऊष्मायन द्वारा छीन लिए गए थे। 50 ° C पर 95 मिनट के लिए स्ट्रिपिंग बफर (62.5 mM Tris, 2% SDS, 100 m buffer o-mercaptoethanol, pH 6.8) के साथ। बाद में ब्लाट्स को फिर से अवरुद्ध कर दिया गया और एंटी-TfR के साथ जांच की गई। SeeBlue Plus 15 (Invitrogen) प्री- आणविक भार अनुमान के लिए दागदार मानक चलाए गए थे।

प्रोटीन इम्युनोब्लॉट्स का विश्लेषण कैरस्ट्रीम मॉलिक्यूलर इमेजिंग सॉफ्टवेयर एक्सएनयूएमएक्स का उपयोग करके किया गया था। प्रत्येक बैंड के लिए नेट इंटेंसिटी (बैंड ऑफ इंट्रेस्ट माइनस ऑफ द बैकग्राउंड पिक्सल) का पिक्सल निर्धारित किया गया था। धब्बों के बीच तुलना की अनुमति देने के लिए, 5.0 और 2 wks पर LFD नियंत्रणों के लिए डेटा को सामान्य किया गया। LFD as SEM की तुलना में माध्य फोल्ड इंडक्शन के रूप में डेटा को व्यक्त किया जाता है।

मात्रात्मक वास्तविक समय रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन (qRT-PCR)

पश्चिमी धब्बा विश्लेषण के लिए स्ट्राइटल पंचों के संग्रह के बाद, जमे हुए दिमागों को वीटीए / एसएन तक पहुंचने तक सूक्ष्म रूप से सूक्ष्म रूप से विभाजित किया गया था। द्विपक्षीय 1-mm³ वीटीए और एसएन ऊतक (औसत ऊतक वजन = एक्सएनयूएमएक्स मिलीग्राम) के घूंसे बनाए गए थे और आरएनए को प्यूरलिंक आरएनए मिनी किट (इंविट्रोजन) का उपयोग करके निकाला गया था। शाही सेना की गुणवत्ता और मात्रा का आकलन एक Agilent Bioanalyzer 15.0 पर RNA 6000 नैनो चिप (Agilent, Santa Clara, CA) का उपयोग करके किया गया था। आरएनए अखंडता संख्या (आरआईएन) सभी नमूनों के लिए एक्सएनयूएमएक्स से अधिक हो गई, जो उच्च गुणवत्ता का संकेत है। कुल RNA के एक माइक्रोग्राम को थर्मो हयबैड आईक्लेर (थर्मो साइंटिफिक) में iScript cDNA सिंथेसिस किट (BioRad) का उपयोग करके सीडीएनए को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता था। DAT के लिए विशिष्ट प्राइमर (Slc2100a7; फ़ॉर्वर्ड प्राइमर: GGAAGCTGGTCAGCCCCTGCTT, रिवर्स प्राइमर: GAATTGGCGCACCTCCCCTCTG), β-actin (Nba; फ़ॉर्वर्ड प्राइमर: AGGGAAATCGCCCCTTGACT) : GCTCCTGTGCACACCATTTTCCC) जीन (जेनबैंक एक्सेशन नंबर NM_6, NM_3 और NM_012694) को NCBI प्राइमर- BLAST का उपयोग करके डिजाइन किया गया थाhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/) और एकीकृत डीएनए टेक्नोलॉजीज (कोरलविले, आयोवा) से खरीदा गया है। पिघल वक्र विश्लेषण और पॉलीक्रिलामाइड जेल वैद्युतकणसंचलन ने प्राइमरों की विशिष्टता की पुष्टि की। DAT, D-actin, और Tbp एम्पलीकॉन क्रमशः 266, 182 और 136 बेस पेयर हैं।

एक Q-PCR किट (iQ SybrGreen Supermix, BioRad) का उपयोग किया गया था। 20 volumel की मात्रा में एक MyiQ सिंगल कलर रियल-टाइम PCR डिटेक्शन सिस्टम (BioRad) पर 2 andL के 3 andL आगे और रिवर्स प्राइमरों के साथ 4 DL cDNA नमूना पतला 1∶10 पर प्रतिक्रिया की गई। पीसीआर साइकलिंग की स्थिति 95 मिनट के लिए 5 ° C थी; 40 के लिए 94 ° C, 15 के लिए 60 ° C, 15 के लिए 72 °, 15 के लिए 84 ° C हैं। डेटा को 15 ° C के एक पढ़े हुए तापमान पर एकत्र किया गया था, जो कि amplicon के पिघले तापमान पर आधारित है। मानक कमजोर पड़ने के घटता प्रत्येक प्राइमर के लिए क्रमिक रूप से कमजोर पड़ने (1.00, 0.2, 0.04, और 0.008-fold) द्वारा सेट किए गए थे, एक मास्टर सीडीएनए स्टॉक जिसमें सभी उपचार समूहों के लिए सीडीएनए का एक समान मिश्रण शामिल था। लकड़ी का लठा₁₀ कमजोर पड़ने वाले मानों को मानक घटता के लिए थ्रेशोल्ड चक्र मानों के खिलाफ प्लॉट किया गया था। MyiQ ऑप्टिकल सिस्टम सॉफ्टवेयर (BioRad) का उपयोग डेटा का विश्लेषण करने के लिए किया गया था। कोई सीडीएनए टेम्पलेट वाले नमूने और कोई रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस वाले सीडीएनए प्रतिक्रियाओं के नमूने क्रमशः जीनोमिक डीएनए के संदूषण और प्रवर्धन के नियंत्रण के रूप में चलाए गए थे। रिपोर्ट किए गए मानों को प्रत्येक नमूने के लिए आंतरिक मानकों in-actin और Tbp के औसत मूल्यों के लिए सामान्यीकृत किया गया था। डेटा को डीएटी / आंतरिक मानकों के सापेक्ष स्तरों के रूप में व्यक्त किया जाता है mRNA as SEM।

सांख्यिकीय आंकड़े

DAT अभिव्यक्ति दोनों मनुष्यों में जीवनचक्र के दौरान गतिशील रूप से बदलती है [27] और चूहों [28], [29]। इसके अतिरिक्त, कोकीन के लिए डोपामाइन और व्यवहारिक प्रतिक्रिया भी युवा चूहों के परिपक्व होने के रूप में बदल जाती है [30]। इस प्रकार, DAT की माप उम्र के साथ सह-भिन्न हो सकती है और 2 wk और 6 wk समूहों के बीच सार्थक तुलनाओं पर रोक लगा सकती है। इसलिए, समूह का अर्थ है भोजन का सेवन, शरीर का वजन, चोटी डोपामाइन एकाग्रता, ताऊ,% परिवर्तन, और रिश्तेदार जीन अभिव्यक्ति की तुलना अलग-अलग 2 और 6 wk समूहों के लिए छात्र की बिना टी-टेस्ट के उपयोग से की गई थी। पश्चिमी धब्बा विश्लेषण के लिए, सामान्यीकृत DAT बैंड की तीव्रता में समूह अंतर की तुलना 2 और 6 wk समूहों के लिए अलग-अलग दो-तरफ़ा-उपाय ANOVA (डाइटएक्सफ़्रेक्शन) का उपयोग करके की गई थी। सभी सांख्यिकीय विश्लेषण ग्राफ पैड एक्सएनयूएमएक्स (प्रिज्म इंक) में किए गए थे।

परिणाम

एचएफडी बढ़े हुए वसा की खपत को बढ़ावा देता है

आहार जोखिम की शुरुआत से पहले 2 wk (LFD: 275.22 +/− 4.1 g; HFD: 280.87 +/− 4.8 g) में प्रारंभिक शरीर के वजन में कोई अंतर नहीं था; p = 0.37), या 6 wk (LFD: 287.31 +/ g 4.9 g; HFD: 289.44 +/. 5.1 g; 6 wk; p = 0.97) समूह। अत्यधिक भिन्न संरचना वाले आहारों का सेवन करने के बावजूद, हमें 2 या 6 वाक्स के बाद आहार समूहों के बीच शरीर के वजन में कोई अंतर नहीं मिला (अंजीर। 1a-b; दोनों ns)। आहार के एक्सएनयूएमएक्स और एक्सएनयूएमएक्स दोनों वर्गों के बाद समूहों के बीच खपत किए जाने वाले कुल केल्स में कोई अंतर नहीं था (अंजीर। 1c-d; एनएस)। हालांकि, एचएफडी चूहों ने वसा से काफी अधिक केल्स का सेवन किया (अंजीर। 1e-f; 2 wks: t (32) = 25.59; 6 wks: t (31) = 27.54; pदोनों आहार अवधि के लिए <0.0001)।

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चित्रा 1। भोजन का सेवन और शरीर का वजन मापना।

अंतिम शरीर के वजन में एचएफडी और एलएफडी के बीच कोई अंतर नहीं था (एक-बी) या कुल किलोकलरीज की खपत (सी-डी) या तो एक्सएनयूएमएक्स या एक्सएनयूएमएक्स हफ्तों के आहार के बाद। (ई-च) HFD चूहों ने 2 सप्ताह और 6 सप्ताह की स्थितियों (***) में LFD चूहों की तुलना में वसा से काफी अधिक किलोकलरीज का सेवन कियाp

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

लंबे समय तक एचएफडी डीए फटकार की दर को कम करता है

वेंट्रल स्ट्रेटम में वोल्टामेट्रिक रिकॉर्डिंग की गई थी (चित्रा 2). चित्रा 3 आहार के 6 विकटों के बाद चूहों से अधिग्रहित डोपामाइन एकाग्रता में विद्युतीय रूप से विकसित परिवर्तनों को दर्शाता है। बेसलाइन पर, विकसित डोपामाइन की मात्रा आहार समूहों और आहार अवधि के बीच भिन्न नहीं थी (अंजीर। 4a-b, दोनों ns)। हालांकि, अलग-अलग उदाहरणों के निरीक्षण से पता चला कि क्षय की दर चरम डोपामाइन एकाग्रता के बाद आहार समूहों के बीच भिन्न होती है, एक्सन्यूएक्स एक्सएक्सएक्स डाइट एक्सपोजर के बाद (चित्रा 3 a-b उदाहरण के लिए)। क्षय की दर मुख्य रूप से DAT द्वारा डोपामाइन निकासी के कारण है [31], जो हमने ताऊ को निर्धारित करने के लिए एक एकल चरण घातीय के रूप में मॉडलिंग की। आहार जोखिम के एक्सएनएक्सएक्स विक के बाद आहार समूहों के बीच कोई मतभेद नहीं थे (अंजीर। 4c)। हालांकि, आहार जोखिम के 6 wks के बाद, LFD-6 wk के सापेक्ष HFD-6 wk चूहों में ताऊ की संख्या काफी अधिक थीअंजीर। 4d; t (11) = 2.668; p<0.05)। इस प्रकार, एचएफडी के 6 वाक्स एलएफडी का सेवन करने वाले जानवरों की तुलना में उदर स्ट्रेटम में डोपामाइन निकासी की दर को कम कर देता है।

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चित्रा 2। विश्लेषण विश्लेषण के लिए रिकॉर्डिंग साइटों का हिस्टोलॉजिकल सत्यापन।

LFD खिलाया चूहों के लिए रिकॉर्डिंग साइटों ग्रे त्रिकोण द्वारा और काले घेरे द्वारा HFD चूहों के लिए कोडित हैं। नंबर Bregma को मिमी पूर्वकाल में दूरी का संकेत देते हैं। Paxinos और वाटसन 2006 से अनुकूलित चित्रा।

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

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चित्रा 3। वीटीए / एसएनसी की विद्युत उत्तेजना डोपामाइन एकाग्रता में एक फासिक स्पाइक को उकसाती है।

आहार एक्सपोज़र के 6 सप्ताह के बाद प्राप्त आंकड़ों के प्रतिनिधि उदाहरण। a) पृष्ठभूमि-घटाया गया रंग प्लॉट इलेक्ट्रोड के विभिन्न संभावितों में वर्तमान परिवर्तन दिखाता है (relative5 0 s पर शुरुआत के सापेक्ष) और बाद में (0.1 10 s onset के सापेक्ष) वीटीए / SNc का विद्युत प्रवाह (STIM)। समय फरस्किसा है, इलेक्ट्रोड क्षमता ऑर्डिनेट है, और वर्तमान परिवर्तन झूठे रंग में एन्कोडेड हैं। डोपामाइन [इसकी ऑक्सीकरण (+ 0.6 V; हरा) द्वारा पहचान और कमी (−0.2 V; नीला) विशेषताएं] क्षणिक रूप से इस LFD-6 ww चूहे में उत्तेजना के जवाब में वृद्धि हुई है। b) एक के रूप में एक), एक HFD-6 wk चूहे को छोड़कर। c) डोपामाइन एकाग्रता समय के एक समारोह के रूप में रंग साजिश से निकाला जाता है) और ताऊ को वक्र फिट के माध्यम से पहचाना जाता है। दो लाल बिंदु उस समय बिंदु पर शिखर और डोपामाइन सांद्रता को चिह्नित करते हैं जब ताऊ पहुंचता है। ताऊ को सही संकेत दिया गया है। d) सी में के रूप में ही) लेकिन डेटा ख से निकाला जाता है)।

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

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चित्रा 4। छह सप्ताह के उच्च वसा वाले आहार से डोपामाइन के फटने की दर कम हो जाती है और कोकीन के लिए डोपामाइन की प्रतिक्रिया को कम कर देता है।

2 के बाद VTA / SNpc उत्तेजना द्वारा विकसित औसत शिखर डोपामाइन एकाग्रता (a) या 6 सप्ताह (b) कोकेन इंजेक्शन से पहले आहार जोखिम। सी-डी) एक्सएनयूएमएक्स के बाद औसत ताऊ (c) wks या 6 wks (d) आहार जोखिम का। LFD-6 wk वत्स के सापेक्ष HFD-6 wk चूहों के लिए ताऊ अधिक महत्वपूर्ण थे (*p ई-च) शिखर में प्रतिशत परिवर्तन 2 के लिए कोकीन इंजेक्शन के बाद डोपामाइन एकाग्रता विकसितe) और 6 (f) आहार जोखिम के सप्ताह। प्रतिशत परिवर्तन एचएफडी-एक्सएनयूएमएक्स डब्ल्यूके में काफी छोटा था, जो एलएफडी-एक्सएनयूएमएक्स डब्ल्यूकेटी के सापेक्ष है (**p

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

लंबे समय तक एचएफडी कोकेन को डीए रिस्पॉन्स कम करता है

डीएटी में आहार-प्रेरित परिवर्तनों के लिए आगे की जांच के लिए, हमने डैट अवरोधक कोकीन के साथ चूहों को इंजेक्ट किया। बिजली की उत्तेजना के बाद पीक डोपामाइन एकाग्रता डोपामाइन रिलीज के कारण होता है, लेकिन यह भी डैट पर डोपामाइन के एक साथ हटाने से सीमित है [21]। हम पूर्व दवा मूल्यों (% परिवर्तन) के सापेक्ष विकसित डोपामाइन के परिमाण में परिवर्तन की गणना करके डोपामाइन संचरण पर कोकीन के प्रभाव की विशेषता है। एचएफडी के दो ws ने LFD के सापेक्ष% परिवर्तन को प्रभावित नहीं किया (अंजीर। 4e; एनएस)। हालांकि, आहार जोखिम के एक्सएनएक्सएक्स विक के बाद, एलएफडी के सापेक्ष एचएफडी में% परिवर्तन में काफी कमी आई थी (अंजीर। 4f; t (10) = 4.014; p<0.01)। हमारे परिणाम बताते हैं कि 6, लेकिन 2 wks नहीं, एचएफडी एक्सपोज़र कोकीन के डोपामाइन प्रतिक्रिया को कम करता है।

लंबे समय तक एचएफडी एक्सपोजर सिनाप्टोसोमल मेम्ब्रेन में डीएटी प्रोटीन अभिव्यक्ति को कम करता है

यह निर्धारित करने के लिए कि लंबे समय तक एचएफडी के प्रभाव डीएटी संख्या में परिवर्तन के कारण थे, डीएटी प्रोटीन का स्तर कुल ऊतक समरूपता (एच अंश), सिनेप्टोसोमल झिल्ली (पीएक्सएनयूएमएक्स अंश) और इंट्रासेल्युलर रीसाइक्लिंग एंडोसोम (पीएक्सएनयूएमएक्स अंश) में मात्रा निर्धारित किया गया था। DAT a है Nप्रोटीन परिपक्वता के रूप में ग्लाइकोसिलेशन के बढ़ते स्तर के कारण 50 और 80 kDa के बीच एक स्पष्ट आणविक भार के साथ ग्लाइकोप्रोटीन [32]। Synaptosomal झिल्ली अंश में NMDA रिसेप्टर की NR2B सबयूनिट और एंडोसमल अंश में ट्रांसफरिन रिसेप्टर (उदाहरण के लिए धब्बा देखें) के समृद्ध अभिव्यक्ति से अंशांकन की पुष्टि की गई अंजीर। 5b)। हमें एक्सएएनयूएमएक्स और एक्सएनयूएमएक्स डायक्स एक्सपोज़र (डेटा नहीं दिखाया गया) के बाद कुल डीएटी प्रोटीन में कोई अंतर नहीं मिला। डीएटी प्रोटीन में अंश-विशिष्ट अंतर के लिए परीक्षण करने के लिए, हमने दो-तरफ़ा दोहराया उपायों एनोवा (डाइटएक्सफ़्रेक्शन) का उपयोग किया। वोल्टमेट्री प्रयोगों के अनुरूप, आहार एक्सपोज़र के 2 वाक्स किसी भी DAT isoforms के स्तर को परिवर्तित करने के लिए अपर्याप्त थे या तो P6 या P2 अंशों में (अंजीर 5। सी, ई, जी; सभी ns)। हालांकि, आहार जोखिम के 6 wks के बाद, एक महत्वपूर्ण आहार एक्सफ़ेक्शन इंटरैक्शन था (F_(1,18) = 8.361, p<0.01); अंजीर। 5d) DAT के 50 kD isoform के लिए। इस प्रकार, लंबे समय तक एचएफडी ने पीएक्सएनयूएमएक्स अंश में डीएटी के एक्सएनयूएमएक्स केडी आइसोफॉर्म को काफी कम कर दिया और पीएक्सएनयूएमएक्स अंश में वृद्धि की ओर रुझान पैदा किया। हमें 50 kD पर आहार या अंश का कोई प्रभाव नहीं मिला (अंजीर। 5f; ns) या 70 kD (अंजीर। 5h; ns) डैट इसोफोर्म्स।

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चित्रा 5। उच्च वसा वाले आहार के सेवन से वेंट्रल स्ट्रिएटम में डीएटी प्रोटीन से जुड़ी झिल्ली कम हो जाती है।

a) प्रतिनिधि छवि (2) 1 × 1 मिमी ऊतक के छिद्रों को वेंट्रल स्ट्रिएटम से लिया गया है जो डीएटी प्रोटीन विश्लेषण के लिए संयुक्त थे। VStr = वेंट्रल स्ट्राइटम; DStr = पृष्ठीय स्ट्रेटम; cc = corpus callosum; एसी = पूर्वकाल हंगामा। b) सी-एच में प्रस्तुत आंकड़ों के प्रतिनिधि पश्चिमी धब्बा। एल = एलएफडी; एच = एचएफडी; टीएफआर = ट्रांसफ़रिन रिसेप्टर; NR2B = NR2B NMDA रिसेप्टर का सबयूनिट। c) डाइट एक्सपोज़र के 50 हफ्तों के बाद P2 या P3 अंशों के लिए 2 kD DAT प्रोटीन में कोई अंतर नहीं था। d) पी 50 (* =) में 2 केडी डीएटी प्रोटीन काफी कम हो जाता है p<.05), लेकिन LFD-3 wk चूहों के सापेक्ष HFD-6 wk में उदर स्ट्रैटल टिशू का P6 अंश नहीं। 64 kD DAT प्रोटीन में या तो 2 के बाद कोई अंतर नहीं था (e) या 6 सप्ताह (f) आहार जोखिम का। 70 के बाद 2 kD DAT प्रोटीन में कोई अंतर नहीं था (g) या 6 सप्ताह (h) आहार जोखिम का।

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

यह निर्धारित करने के लिए कि पीएक्सएनयूएमएक्स अंश में डीएटी प्रोटीन के स्तर में कमी आई है, भाग में, डीएटी प्रतिलेखन में कमी के लिए, वीटीए / एसएनसी डैट एमआरएनए स्तरों को ऊपर के रूप में एक ही चूहों में मापा गया था (अंजीर। 6a उदाहरण के लिए)। हमने आहार एक्सपोज़र के 2 या 6 wks के बाद midbrain DAT mRNA में आहार समूहों के बीच कोई अंतर नहीं देखा।अंजीर। 6b-c; दोनों ns)। इस प्रकार, डीएटी उत्पादन में घाटे के कारण वेंट्रल स्ट्रिपम के भीतर डीएटी प्रोटीन के स्तर में अंतर होने की संभावना नहीं है।

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चित्रा 6। उच्च वसा वाले आहार की खपत DAT mRNA के स्तर में परिवर्तन नहीं करती है। ए)

प्रतिनिधि छवि 1 × 1 मिमी ऊतक छिद्र VTA / SN से ली गई और DAT mRNA विश्लेषण के लिए संयुक्त दिखा। cp = प्रमस्तिष्क पेंडुनकल; पीसी = पीछे की ओर हंगामा; एमएम = औसत दर्जे का स्तनधारी नाभिक। या तो 2 सप्ताह के बाद DAT mRNA के स्तर में कोई अंतर नहीं थे (b) या एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह के आहार जोखिम (c).

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

चर्चा

लंबे समय तक एचएफडी की खपत केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के भीतर डीआईओ और प्लास्टिसिटी पैदा कर सकती है। डोपामाइन न्यूरॉन्स और स्ट्रिपेटल डोपामाइन रिसेप्टर्स सीएनएस लक्ष्य का एक सेट है जो एक एचएफडी और मोटे व्यक्तियों से प्रभावित होते हैं [11], [13], [33]। यहां हम रिपोर्ट करते हैं कि एक एचएफडी ने उदर स्ट्रेटम में डोपामाइन के फटने की दर को कम कर दिया और यह प्रभाव जोखिम की अवधि पर निर्भर था। महत्वपूर्ण रूप से, DAT फ़ंक्शन पर HFD का प्रभाव DIO की अनुपस्थिति में हुआ। जबकि हमने इस अध्ययन में शरीर की वसा के मार्करों को सीधे नहीं मापा था, जानवरों को पारंपरिक रूप से डीआईओ या आहार प्रतिरोधी के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जो केवल एचएफडी के संपर्क में आने के बाद शरीर के वजन बढ़ने पर आधारित है। [34]। लंबे समय तक एचएफडी ने डोपामाइन रिलीज की भयावहता को पोटेंशियल करने के लिए डीएटी के साथ हस्तक्षेप करने वाले कोकीन की क्षमता को काफी हद तक बढ़ा दिया। हमने पश्चिमी धब्बा विश्लेषण का उपयोग करके वेंट्रल स्ट्रिएटम में डीएटी प्रोटीन के स्तर की मात्रा निर्धारित की - डीएटी के बीच भेद करने वाले उप-कोशिकीय अंशों के भीतर स्थानीयकृत जो कि प्लाज्मा झिल्ली या रीसाइक्लिंग एंडोसोम के लिए समृद्ध है। हमने प्लाज्मा झिल्ली से जुड़े डीएटी के अपरिपक्व आइसोफॉर्म में महत्वपूर्ण कमी पाई। इस प्रकार, लंबे समय तक एचएफडी डीएटी की संभावना को कम करने के लिए डीएटी की तस्करी या शायद परिपक्वता के साथ हस्तक्षेप करके डीएपी की संभावना को कम करने के लिए प्रकट होता है लेकिन डीएटी जीन अभिव्यक्ति या डीएटी एमआरएनए स्थिरता को कम करके नहीं। इसके अलावा, एचएफ़डी के संपर्क में आने के दो से छह सप्ताह के बीच की अवधि डीएटी के संबंध में आहार-प्रेरित प्लास्टिसिटी के लिए सबसे शुरुआती टिपिंग पॉइंट प्रतीत होती है।

दोनों मनुष्यों में डीएटी की उपलब्धता सहित स्ट्रिपेटल डोपामाइन सिग्नलिंग के कई पहलुओं के साथ मोटापा सहसंबद्ध है [18] और चूहों [19]। हालाँकि, हाल ही में यह दिखाया गया था कि DIO का विकास चूहों में डोपामाइन के फटने की दर को बदल देता है [20]। हालांकि इस अध्ययन में एचएफडी के केवल 4 सप्ताह के बाद बहिर्जात रूप से लागू डोपामाइन के बाद बिगड़ा हुआ डोपामाइन रीपटेक का प्रदर्शन किया गया था, जो जानवरों को एचएफडी पर बनाए रखा गया था, उन्हें शुरुआती वजन के आधार पर चुना गया था और इस तरह वे एक अनोखी आबादी का प्रतिनिधित्व कर सकते थे। इस दृष्टिकोण के अनुरूप, एचएफडी जानवरों ने एलएफडी नियंत्रणों की तुलना में अधिक कैलोरी खाना और अधिक वजन हासिल करना जारी रखा। एक अन्य हालिया अध्ययन में आउट-ब्रेड चूहों में एचएफडी के 12 सप्ताह के बाद डोपामाइन के फटने की सूचना दी गई [35]। हालांकि, जानवरों के बीच शरीर के वजन में महत्वपूर्ण अंतर थे, जब टूटे हुए माप किए गए थे तो एक एचएफडी बनाम एक मानक प्रयोगशाला चाउ आहार खिलाया गया था। इसलिए, यह स्पष्ट नहीं रहा कि क्या डोपामाइन के फटने में कमी प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में सामने आती है, या पूर्ववर्ती, डीआईओ विकास। इन हालिया रिपोर्टों के विपरीत, हमने अपने आहार समूहों के बीच शरीर के वजन या कुल कैलोरी की खपत में कोई अंतर नहीं पाया, जब माप माप किए गए थे। कि हमें 6 के बाद डोपामाइन के फटने में अंतर मिला, लेकिन 2 नहीं, एचएफडी के हफ्तों का सुझाव है कि डोपामाइन के फटने में आहार-प्रेरित परिवर्तन क्रोनिक की प्रतिक्रिया है, लेकिन तीव्र नहीं, आहार संरचना में परिवर्तन। इसके अतिरिक्त, हमारे परिणाम बताते हैं कि मोटापे के परिणामस्वरूप, DAT में आहार-प्रेरित परिवर्तन बीमारी के विकास में योगदान कर सकते हैं। भविष्य के अध्ययन से यह पता लगाने की आवश्यकता होगी कि जानवरों की आबादी जो कि डीआईओ के लिए अतिसंवेदनशील है या नहीं [34] डीएटी एक्सप्रेशन / फ़ंक्शन में पहले से मौजूद अंतर हैं या डीएटी में आहार-प्रेरित परिवर्तनों के लिए अतिसंवेदनशील हैं।

हमारे ज्ञान के लिए, यह पहला अध्ययन है जो यह दर्शाता है कि एक HFD कोकीन के लिए डोपामाइन प्रतिक्रिया को कम करता है। ड्रग इनाम में डोपामाइन की भूमिका को देखते हुए, हमारे परिणाम पिछले काम के अनुरूप हैं, जिसमें बताया गया है कि चूहों ने लगभग 6 सप्ताह के लिए एक एचएफडी खिलाया, जानवरों को नियंत्रण आहार खिलाए जाने की तुलना में कोकीन आत्म-प्रशासन प्राप्त करने के लिए धीमी है। [36]। महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रभाव DIO विकास से भी स्वतंत्र था। इसके अतिरिक्त, चूहों ने चुनिंदा रूप से डीआईओ को अतिसंवेदनशीलता के लिए नस्ल कोकीन की वरीयता को कम कर दिया, यह सुझाव देते हुए कि कोकीन के पुरस्कृत गुण इन जानवरों में धमाकेदार हैं [37]। कोकेन को कम प्रतिक्रिया हमने एचएफडी-एक्सएनयूएमएक्स डब्ल्यूके चूहों में देखी, स्ट्राइटल डीएटी उपलब्धता कम होने के कारण हो सकती है। हालांकि, कोकेन भी गैर-डीएटी निर्भर तंत्र के माध्यम से डोपामाइन सिग्नलिंग बढ़ाता है। विशेष रूप से, एचएफडी आरक्षित डोपामाइन पुटिकाओं के कोकेन-प्रेरित जुटाना हो सकता है [38]। कोकेन वीटीए के भीतर डोपामाइन न्यूरॉन्स पर गाबा संचरण को भी शामिल करता है [39] और डोपामाइन सेल निकायों की फायरिंग दर में दोलनों को प्रेरित करता है [40]। इनमें से कोई भी या सभी प्रक्रियाएं एचएफडी से प्रभावित हो सकती हैं। भविष्य के अनुसंधान में अंतर्निहित तंत्र को संबोधित करने की आवश्यकता होगी कि कैसे एक एचएफडी कोकेन और / या ड्रग-प्रेरित तंत्रिका अनुकूलन के लिए संभावित पहलुओं को संशोधित करता है। [18]। एचएफडी का सेवन व्यवहार को दर्शाता है [41] और डोपामाइन प्रतिक्रिया [20], [42] एम्फ़ैटेमिन, जो डीएटी के साथ भी हस्तक्षेप करता है। महत्वपूर्ण बात यह है कि चूहों, जिनके एचएफडी का सेवन कैलोरी से मेल खाता था, को नियंत्रित आहार खिलाया जाता है, जो डीआईओ विकसित नहीं करते हैं, लेकिन फिर भी एम्फ़ेटामाइन युक्त स्थान वरीयता विकसित करने में विफल रहते हैं [41]। यहां प्रस्तुत आंकड़ों के साथ, यह प्रतीत होता है कि एचएफडी की खपत साइकोस्टिमुलेंट्स की प्रतिक्रिया को कुंद करती है। दुरुपयोग की सभी दवाएं डोपामाइन प्रणाली को प्रभावित करती हैं, और ड्रोपामाइन सिग्नलिंग की दवा-प्रेरित वृद्धि को नशे के विकास के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है [43]। इस प्रकार, एचएफडी चूहों में कोकेन की कम प्रतिक्रिया उन रिपोर्टों के अनुरूप है जो मोटे मनुष्यों में पदार्थ दुरुपयोग विकार विकसित करने का काफी कम जीवनकाल जोखिम है [44]। भविष्य के काम को संबोधित करने की आवश्यकता होगी कि क्या कोकीन इनाम की व्यक्तिपरक रेटिंग सामान्य वजन नियंत्रण की तुलना में मोटे व्यक्तियों में भिन्न होती है।

हमारे पश्चिमी धब्बा विश्लेषण से पता चलता है कि एक एचएफडी का लंबे समय तक सेवन कुल स्ट्रैटल डीएटी प्रोटीन को प्रभावित नहीं करता है, बल्कि इसके बजाय गैर-ग्लाइकोसिलेटेड एक्सएनयूएमएक्स केडीए डीएटी आइसोफॉर्म को सिनैप्टोसोमोलेरेंस में एकीकृत करता है। जबकि डीएटी ग्लाइकोसिलेशन डोपामाइन परिवहन की दर में सुधार करता है और झिल्ली की सतह की स्थिरता को बढ़ाता है [45], [46], [47], मानव से गैर-ग्लाइकोसिलेटेड डीएटी [45], [46] साथ ही चूहों [47] आसानी से डोपामाइन पहुँचाता है। इसके अतिरिक्त, इम्युनोलैबेलिंग प्रयोगों से पता चलता है कि गैर-ग्लाइकोसिलेटेड डीएटी का स्तर बंदर और मनुष्यों दोनों में पृष्ठीय स्ट्रेटम की तुलना में उदर में अधिक होता है। [47]। एक साथ लिया गया, इन अध्ययनों से पता चलता है कि 50 kDa DAT के कम हुए झिल्ली का स्तर हमारे द्वारा 6 wk HFD चूहों में देखे गए घाटे को कम करने में योगदान कर सकता है। हमारा डेटा पिछले अध्ययन के अनुरूप है जिसमें एचएफडी की खपत चूहों की वेंट्रल स्ट्रिएटम में डीएटी उपलब्धता को कम करती है [19]। हालांकि, इस अध्ययन ने विभिन्न इंट्रासेल्युलर डिब्बों में डीएटी स्थानीयकरण को नहीं मापा। इसके अतिरिक्त, हमारे निष्कर्ष डीआईओ चूहों के स्ट्रैटम में सेल की सतह डैट में कटौती को दर्शाते हुए एक अध्ययन के अनुरूप हैं [20]। इस अध्ययन में यह भी बताया गया है कि DIO मॉडल में कुल DAT प्रोटीन का स्तर आहार से अप्रभावित था। हम इस खोज का विस्तार करते हुए बताते हैं कि कुल डीएटी प्रोटीन आउट-ब्रेड चूहों में एक एचएफडी द्वारा अप्रभावित है। इसलिए, एक एचएफडी की लंबे समय तक खपत डीएटी की अभिव्यक्ति में बदलाव नहीं करती है, लेकिन डीएटी की तस्करी या परिपक्वता में हस्तक्षेप कर सकती है।

वीटीए / एसएनपीसी डैट एमआरएनए स्तरों में अंतर की कमी के बाद या तो एचएफडी एक्सपोजर के एक्सएनयूएमएक्स या एक्सएनयूएमएक्स वीक्स आगे इस धारणा का समर्थन करता है कि समग्र डीएटी स्तर हमारे आहार में गड़बड़ी से अप्रभावित थे। यह परिणाम पिछली रिपोर्ट के साथ माउस VTA में कम DAT mRNA दिखा रहा है, जो HFD की खपत के 2 सप्ताह के बाद है [12]। हालांकि, इस अध्ययन में आहार समूहों को 12 हफ्तों के लिए शरीर के वजन में भिन्न होने के बाद डीएटी mRNA स्तर मापा गया। इस प्रकार, उनके परिणामों की संभावना डीआईओ के लिए देर से चरण अनुकूलन का प्रतिनिधित्व करती है। सारांश में, हमारा डेटा मजबूत सबूत प्रदान करता है कि एचएफडी के संपर्क में कुल डीएटी अभिव्यक्ति में बदलाव के बिना झिल्ली से जुड़े डीएटी को कम करके स्ट्रिपल डोपामाइन पुनरावृत्ति में कार्यात्मक परिवर्तन होते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, हम रिपोर्ट करते हैं कि डीएटी की शुरुआत से पहले डीएटी में आहार-प्रेरित व्यवधान हो सकता है, यह सुझाव देता है कि ये परिवर्तन मोटापे के विकास में योगदान कर सकते हैं।

हमारा डेटा डोपामाइन फ़ंक्शन के नियमन में आहार में वृद्धि करने वाले एक बढ़ते साहित्य को जोड़ता है, और आगे के प्रमाण प्रदान करता है कि DAT अभिव्यक्ति में आहार प्रेरित परिवर्तन से डोपामाइन सिग्नलिंग में कार्यात्मक रूप से प्रासंगिक परिवर्तन होते हैं। डीएटी के माध्यम से स्ट्रिपेटल डोपामाइन सिग्नलिंग की गतिशीलता में आहार-प्रेरित परिवर्तन व्यवहार खिलाने के लिए परिणाम होने की संभावना है। स्ट्रैटैटल डोपामाइन में भोजन से संबंधित उत्तेजना पैदा करने वाला फासिक बढ़ता है [9], [48], [49], जो संभावित रूप से खाद्य-निर्देशित क्रियाओं को सुदृढ़ और मजबूत करता है [50]। यहां हम दिखाते हैं कि एचएफडी की खपत के 6 सप्ताह में स्ट्रेटम के एक क्षेत्र में डीएटी से संबंधित झिल्ली में कमी से फासिक डोपामाइन रिलीज की अवधि बढ़ जाती है, जहां भोजन सेवन के लिए डोपामाइन फ़ंक्शन आवश्यक है [51]। डीएटी में आहार पर निर्भर परिवर्तन एक फ़ीड-फॉरवर्ड तंत्र को बढ़ावा दे सकते हैं, जिससे खाद्य उत्तेजनाओं द्वारा लंबे समय तक डोपामाइन संकेतों को कम आत्मीयता के सक्रियण में वृद्धि हो सकती है, स्ट्रिपेटल डोपामाइन डीएक्सएमयूएमएक्स रिसेप्टर्स, जो दृष्टिकोण के व्यवहार के लिए महत्वपूर्ण हैं [52], [53], [54]। समय के साथ, स्ट्रिपेटल डोपामाइन का लंबे समय तक उन्नयन अनुकूलन को बढ़ावा दे सकता है, जैसे कि डोपामाइन डीएक्सएनयूएमएक्स रिसेप्टर्स (डीएक्सएनयूएमएक्सआर), जो मोटापे के मानव और कृंतक मॉडल दोनों में प्रदर्शित किया गया है। [11], [33]। हमारे अध्ययन से पता चलता है कि डोपामाइन के फटने को बदलने के लिए मोटापे का विकास आवश्यक नहीं है। इस प्रकार, झिल्ली से संबंधित डीएटी में आहार से संबंधित गिरावट कम हो सकती है और डीएक्सएनयूएमएक्सआर डाउनग्रेडेशन, मोटापा, और बाध्यकारी भोजन व्यवहार की शुरुआत में योगदान कर सकती है जो एचएफडी की खपत के दौरान विकसित होती है [11].

Acknowledgments

हम डीआरएस का धन्यवाद अदा करना चाहते हैं। पांडुलिपि के पुराने संस्करणों पर उपयोगी टिप्पणियों के लिए जेमी डी। रोइटमैन और जेम्स ई। मैककेंच। इस पत्र की सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिम्मेदारी है और यह जरूरी नहीं कि एनआईएच या शिकागो बायोमेडिकल कंसोर्टियम के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व करता है।

लेखक योगदान

प्रयोगों की कल्पना की और डिजाइन किया: JJC EHC MFR। प्रदर्शन किया: JJC DNP SRE। डेटा का विश्लेषण: JJC EHC SRE MFR। पेपर लिखा: जेजेसी ईएचसी एमएफआर।

संदर्भ

1। फ्लेगल केएम, कैरोल एमडी, किट बीके, ओग्डेन सीएल (एक्सएनयूएमएनएक्स) मोटापा की व्यापकता और यूएस वयस्कों के बीच बॉडी मास इंडेक्स के वितरण में रुझान, एक्सएनयूएमएक्स- एक्सएनयूएमएक्स। JAMA 2012: 1999-2010।
- लेख देखें
- PubMed / एन सी बी आई
- गूगल स्कॉलर
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