Ranvèsman nan malfonksyònman sistèm dopamine an repons a rejim alimantè ki graj anpil (2013)

. Otè maniskri; disponib nan PMC 2014 Jun 1.

Pibliye nan fòm final edited kòm:

PMCID: PMC3700634

NIHMSID: NIHMS435903

Abstrè

Objektif

Pou teste si rejim alimantè ki gen anpil grès (HFD) diminye ton dopaminergic nan rejyon rekonpans nan sèvo a epi evalye si chanjman sa yo ranvèse apre yo retire HFD la.

Konsepsyon ak metòd

Sourit gason ak fi yo te manje yon HFD 60% pou 12 semèn. Yo te evalye yon lòt gwoup 4 semèn apre yo fin retire HFD la. Gwoup sa yo te konpare ak kontwòl manje, kontwòl laj matche. Preferans sikwoz ak sakarin te mezire ansanm ak ekspresyon mRNA nan jèn ki gen rapò ak dopamine pa RT-qPCR. Dopamine ak DOPAC te mezire lè l sèvi avèk segondè pèfòmans likid chromatografi. Methylation ADN nan pwomotè DAT la te mezire pa immunoprecipitation ADN methylated ak RT-qPCR.

rezilta

Apre HFD kwonik, preferans sikwoz te redwi, ak Lè sa a, nòmal apre yo retire HFD la. Diminye ekspresyon jèn dopamine, diminye kontni dopamine ak chanjman nan methylation pwomotè DAT yo te obsève. Sa ki enpòtan, repons a HFD ak pèsistans chanjman yo depann de sèks ak rejyon nan sèvo.

Konklizyon

Done sa yo idantifye diminye ton dopamine apre HFD kwonik nan lavi bonè ak yon modèl konplèks nan ranvèse ak pèsistans ki varye pa tou de sèks ak rejyon nan sèvo. Chanjman CNS ki pa ranvèse apre retrè HFD ka kontribye nan difikilte pou kenbe pwa-pèt apre entèvansyon rejim alimantè.

Keywords: Dopamine, rejim alimantè ki gen anpil grès, DAT, diferans sèks, obezite, retrè, metilation ADN

entwodiksyon

Konsomasyon twòp nan manje ki gen anpil kalori, ki gen anpil kalori konsidere kòm yon gwo faktè ki kontribye nan gwo pousantaj obezite nan peyi Etazini.). Paske manje gou yo souvan konsome apre kondisyon enèji yo te satisfè, pwopriyete yo rekonpanse nan manje gou ka pase sou siyal sasyete omeostatik. Anpil nerotransmeteur jwe yon wòl nan konpòtman manje (egzanp opioid, dopamine, GABA, serotonin) osi byen ke entegrasyon nan siyal eleman nitritif periferik (egzanp, leptin, ensilin, ghrelin). Siyal dopamine se yon medyatè kle nan tou de rekonpans manje ak konpòtman k ap chèche rekonpans, kòm dopamine nan rejyon mesolimbik / mesocortical asosye ak pwopriyete yo rekonpanse nan manje, sèks, ak dwòg dejwe.). Byen, manje gou lakòz yon pete nan dopamine nan sistèm rekonpans santral la (,). Avèk konsomasyon kwonik nan manje rekonpanse, ogmante liberasyon dopamine sou tan ka mennen nan adaptasyon ki asosye ak ipo-fonksyon rekonpans.

Plizyè liy prèv sipòte ipotèz fonksyon dopamine chanje nan obezite. Etid imaj imen revele deklanchman boulon nan rejyon rekonpans pasyan obèz pandan y ap bwè yon solisyon trè gou (milkshake) (). Repons rekonpans blunted la te asosye ak mwens disponiblite reseptè D2 dopamine nan sèvo. An reyalite, mitasyon nan reseptè dopamine D2 imen an te lye ak tou de obezite ak dejwe (). Kontni dopamine nan sinaps la lajman kontwole pa absorption transpòtè dopamine (DAT). Nivo transpòtè dopamine yo gen rapò negatif ak endèks mas kò yo ak varyant jenetik DAT yo asosye tou ak obezite (,). Modèl bèt nan obezite yo te demontre diminisyon nan dopamine ekstraselilè fondamantal ak redwi nerotransmisyon dopamine nan nwayo accumbens la ak zòn tegmantal ventral la.,,). Diminisyon nan jèn ki gen rapò ak dopamine apre rejim alimantè kwonik ki gen anpil grès (HF) sijere diminye siyal nan rejyon rekonpans yo., ,,). Diminisyon sa a nan aktivite dopamine apre rejim alimantè kwonik ki gen anpil grès ka diminye sansiblite nan rekonpans natirèl ak fasilite kontinye twòp konsomasyon ak plis pran pwa.

Lavi bonè se yon peryòd kritik nan devlopman sèvo, ak anviwònman nitrisyonèl bonè ka enfliyanse chemen sèvo ki kontwole konsomasyon manje ak metabolis enèji. Ekspozisyon bonè nan sourit nan yon rejim alimantè ki gen anpil grès pou yon ti kras ke yon semèn chanje konsomasyon kalori adilt ak ekspresyon de molekil siyal ki gen rapò ak dopamine (). Anplis de sa, byen bonè apre akouchman sou nitrisyon nan sourit, kondwi pa yon ti kantite fatra pandan tout laktasyon, predispose pitit yo nan obezite adilt lè li chanje devlopman ipotalamik (). Pandan ke li klè ke nitrisyon lavi bonè ka afekte devlopman nan sèvo ak risk obezite, yo konnen ti kras sou pèmanans relatif chanjman sa yo pandan tout lavi a. Anplis de sa, etid anvan yo te fè sou bèt gason men fi yo te raman etidye nan kontèks sa a. Nan ka sa yo, sourit gason ak fi yo te etidye pou chanjman nan ekspresyon jèn ak metabolis dopamine apre yo te vin obèz nan lavi bonè atravè konsomasyon kwonik nan yon rejim HF depi nesans jiska 8 semèn ki gen laj. Yo te evalye sistèm dopamine tou 4 semèn apre yo fin retire rejim HF la, pou egzamine si chanjman yo te pèsiste oswa ranvèse.

Metòd ak Pwosedi

Bèt ak modèl eksperimantal

Fanm C57BL/6J yo te elve ak gason DBA/2J (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME). Tout baraj yo te manje rejim kontwòl estanda (#5755; 18.5% pwoteyin, 12% grès, 69.5% idrat kabòn) jiska akouchman lè mwatye nan baraj yo / fatra yo te mete sou rejim alimantè ki gen anpil grès (Test Diet, Richmond, IN #58G9; 18% pwoteyin, 60% grès, ak 20.5% idrat kabòn). Pitit yo te sevre nan 3 semèn ki gen laj epi yo te rete nan swa rejim kontwòl la oswa rejim alimantè ki gen anpil grès jiska 12 semèn. Pwa kò yo te anrejistre chak semèn, epi tou de sourit gason (n = 5-10) ak fi (n = 5-10) yo te itilize. Komite Enstitisyonèl Swen ak Itilizasyon Animal (IACUC) University of Pennsylvania te apwouve tout pwosedi yo.

Preferans sikwoz ak sakarin

Nan eksperyans separe, sourit yo te loje endividyèlman (n = 8-10 / gwoup) nan kaj estanda pou 3 jou ak yon boutèy 200 ml nan solisyon tès la (4% sikwoz oswa 1% solisyon sakarin (w / v)) ak yon lòt. boutèy ak 200 ml dlo tiyo. House chow te disponib ad lib. Yo te mezire sikwoz (ml), dlo (ml), ak konsomasyon manje (g), epi yo te ranvèse plasman boutèy yo chak jou. Preferans yo te kalkile lè l sèvi avèk mwayèn mezi yo nan 2 dènye jou yo jan sa a: % preferans = [(konsomasyon sikwoz / sikwoz + konsomasyon dlo) × 100].

Izolasyon ADN jenomik ak RNA total nan sèvo a

Bèt (n = 5/gwoup) yo te euthanized ak yon surdozaj nan gaz kabonik, ki te swiv pa debwatman nan matris; yon metòd rekòmande pa Panel sou Eutanasia nan Asosyasyon Medikal Veterinè Ameriken an. Lè sa a, sèvo yo te rapidman retire epi yo mete yo nan RNAlater (Ambion, Austin, TX) pou 4-6 èdtan anvan disseksyon. Diseksyon nan sèvo pou izole cortical prefrontal la, nwayo accumbens la ak zòn tegmantal ventral la te prefòme jan sa te dekri anvan an (,, ). ADN jenomik ak RNA total yo te izole ansanm lè l sèvi avèk AllPrep DNA/RNA Mini Kit (Qiagen).

Analiz ekspresyon jèn pa PCR an tan reyèl

Pou chak echantiyon endividyèl, yo te itilize 500ng nan RNA total nan ranvèse transkripsyon lè l sèvi avèk High Capacity Reverse Transcription Kit (ABI, Foster City, CA). Ekspresyon jèn sib yo te detèmine pa quantitative RT-PCR lè l sèvi avèk jèn espesifik Taqman Probes ak ekspresyon jèn Taqman Master Mix (ABI) sou ABI7900HT Real-Time PCR Cycler la. Gen sond yo ki nan lis nan materyèl siplemantè. Kantite relatif chak transkripsyon yo te detèmine lè l sèvi avèk valè delta CT jan yo dekri deja nan (). Chanjman nan ekspresyon jèn yo te kalkile kont yon estanda GAPDH ki pa chanje.

Ex vivo Dopamine ak Dopamine Metabolit

Segondè pèfòmans likid kromatografi (HPLC) te itilize pou mezire kontni dopamine ak metabolit li yo nan zòn rekonpans mesolimbik nan sèvo a (n = 8-12), jan sa dekri deja (,). Sèvo yo te ranmase nan men bèt yo epi koupe an bisek nan emisfè dwat ak gòch. NAc a ak PFC yo te diseke epi byen vit jele pa glas sèk epi estoke nan -80 ° C. Tisi a te prepare pou analiz pa omojènize nan 0.1 N asid pèklorik, santrifuje nan 15,000 rpm pou 15 min nan 2-8 ° C, ak supernatant la filtre. Echantiyon yo te analize pa yon Bioanalytical Systems HPLC (West Lafayette, IN, USA) lè l sèvi avèk yon detektè elektwochimik LC-4C. Echantiyon (12 ul) yo te enjekte sou yon kolòn microbore faz ranvèse nan yon vitès koule nan 0.6 ml / min ak elektwodeteksyon mete nan + 0.6 V. Separasyon pou dopamine ak metabolit dopamine te akonpli pa yon faz mobil ki gen ladan 90-mM acetate sodyòm, 35-mM asid asid, 0.34-mM ethylenediamine tetraacetic asid, 1.2-mM sodyòm oktil silfat, ak 15% metanol v / v nan yon pH 4.2. Wotè pik echantiyon yo te mezire ak konpare ak estanda pou dopamine ak metabolit li yo 3,4-dihydroxyphenylacetic asid (DOPAC).

Methylated DNA Immunoprecipitation (MeDIP) Essay

Yo te prepare tès MeDIP lè l sèvi avèk twous MagMeDIP (Diagenode, Denville, NJ). ADN methylated te immunoprecipitated lè l sèvi avèk 0.15ul nan pèl mayetik kouvwi ak anti-5methylcytidine antikò (Diagenode) oswa sourit pre-iminitè serom. Anrichisman nan fraksyon MeDIP te detèmine pa quantitative RT-PCR lè l sèvi avèk ChIP-qPCR Assay Master Mix (SuperArray) sou ABI7900HT Real-Time Cycler la. Pou tout jèn yo egzamine, yo te jwenn primè nan SuperArray (ChIP-qPCR Assays (-01) kb mosaïque, SuperArray) pou anplifikasyon rejyon jenomik ki kouvri sit CpG yo ki sitiye apeprè 300-500 bp en sit kòmanse transkripsyon yo. Rezilta MeDIP yo te eksprime kòm pliye anrichisman ADN imunoprecipitated pou chak sit. Pou kalkile chanjman pliye lokatè diferans (% anrichisman), valè CT fraksyon ADN MeDIP yo te nòmalize nan valè CT fraksyon ADN Antre.

Estatistik

Analiz ekspresyon jèn yo te fèt lè l sèvi avèk Tès Tès Elèv konpare kontwòl ki gen laj matche ak gwoup HF ak HF + rekiperasyon. Nivo alfa a te ajiste pou plizyè rejyon nan sèvo yo te fè sondaj la. Siyifikasyon yon jèn yo itilize nan yon rejyon nan sèvo te p = .05; pou de rejyon yo, p=0.025, pou 3 rejyon sèvo p=.016. Preferans sikwoz, preferans sakarin, HPLC ak MEDIP, pwa kò ak tès kortikosteron analize lè l sèvi avèk ANOVA yon sèl-fason pou konpare gwoup kontwòl, HF, ak HF + rekiperasyon. Yo te itilize Tès Konparezon Miltip Bonferonni Post-hoc pou konpare diferans ki genyen ant gwoup yo. Siyifikasyon pou tès sa yo te etabli nan yon nivo alfa p=.05.

rezilta

Sourit yo te gen aksè kontinyèl pou kontwole rejim alimantè (kontwòl) oswa 60% rejim alimantè ki gen anpil grès (HFD) jiska 12 semèn ki gen laj. Nan laj 12 semèn, mwatye nan bèt yo te manje HF yo te mete sou manje kay la pou 4 semèn (HF + rekiperasyon). Nan tou de gason ak fi, bèt HFD (sèk) te pi lou pase kontwòl yo kòmanse nan 9 semèn ki gen laj (p<.05) epi yo te rete pi lou pase kontwòl pandan tout peryòd rekiperasyon an (Siplemantè Figi 1).

Yo te administre tès preferans sikwoz ak sakarin pou evalye repons bèt yo nan estimilis natirèl ak ki pa nitritif. Preferans sikwoz men pa preferans sakarin te chanje apre ekspoze rejim HF epi li te retounen nan nivo nòmal apre rekiperasyon HFD nan gason ak fi. ANOVA yon sèl-fason revele preferans sikwoz te siyifikativman diminye nan gason (Figi 1A) ak tandans nan direksyon yon diminisyon nan fi (Figi 1B) apre ekspoze HFD (F (2,16) = 4.82, p <.05; F (2,16) = 5.41, p <.06, respektivman). Apre yo fin retire HFD a, konpòtman sa a nòmal ak preferans sikwoz pa diferan de kontwòl yo ankò. Preferans sakarin pa t chanje nan ni gason yo (Figi 1C) oswa fi (Figi 1D) kòm rezilta ekspoze HFD.

figi 1 

Preferans sikwoz men pa preferans sakarin chanje apre ekspoze rejim alimantè ki gen anpil grès (HFD) epi li retounen nan nivo kontwòl apre rekiperasyon HFD nan gason ak fi.

Paske dopamine se yon regilatè kle nan konpòtman rekonpans, ekspresyon jèn ki gen rapò ak dopamine yo te egzamine nan sikwi rekonpans nan yon kòwòt separe nan gason ak fi apre 12 semèn sou HFD a, ak nan yon gwoup adisyonèl, apre 4 semèn rekiperasyon nan HFD la. Table 1 rezime modèl ekspresyon jèn yo ak analiz estatistik nan VTA, PFC ak NAc. Nan VTA a, yo te mezire twa jèn ki enpòtan nan reglemante nivo dopamine nan tèminal sinaptik: katekolamin methyl transferase (COMT) ki enplike nan inaktivasyon nerotransmeteur katekolamin; Dopamine transpòtè (DAT), ponp manbràn ki efase dopamine nan sinaps la, ak tirozin idroksilaz (TH), anzim ki limite vitès pou sentèz dopamine. Yo te detèmine valè chanjman pli pou chak gwoup lè l sèvi avèk kontwòl ki gen laj (egzanp tou de pwen tan kontwòl yo mete sou 1, epi pou plis klè se sèlman kontwòl pou HFD ki montre sou graf la). Tès elèv la (n = 5/gwoup) te revele nan VTA gason an ke COMT, DAT, ak TH mRNA te siyifikativman diminye pa ekspoze HFD (Fig 2A) epi retounen nan oswa depase nivo kontwòl yo apre yon peryòd rekiperasyon nan rejim alimantè a (HF + rekiperasyon).

figi 2 

Rejim alimantè ki gen anpil grès kwonik (HFD) ak rekiperasyon apre HFD chanje ekspresyon jèn ki gen rapò ak dopamine nan gason ak fi.
Table 1 

Rezime ekspresyon jèn ak estatistik nan gason

Nan PFC ak NAC, jèn enpòtan pou siyal dopamine ak woulman dopamine yo te egzamine (n = 5 / gwoup): COMT; pwoteyin fosfataz 1 regilasyon sou-inite 1B (DARPP-32), yon pwoteyin siyal kouran desann reglemante pa eksitasyon reseptè; dopamine reseptè D1 (DRD1), yon reseptè G-pwoteyin makonnen postsinaptik ki stimul adenylyl cyclase; ak dopamine reseptè D2 (DRD2), yon reseptè G-pwoteyin makonnen postsinaptik ki anpeche adenylyl cyclase. Nan PFC gason an (Figi 2B), DARPP-32 te ogmante, pandan y ap DRD1, ak DRD2 te diminye apre ekspoze HFD, ak chanjman sa yo te pèsiste apre yo fin retire HFD a (byenke ogmantasyon nan DARPP-32 mRNA pa t 'estatistik serye). Nan NAC gason an (Figi 2C), COMT, DRD1, ak DRD2 te diminye pa ekspoze HFD, epi yo te rete anba nivo kontwòl apre yo fin retire HFD la. Nivo DARPP-32 yo te ogmante pa HFD, men siyifikativman diminye nan kontwòl apre 4 semèn nan HFD la.

Menm rejyon nan sèvo ak jèn yo te egzamine nan sourit fi (n = 5 / gwoup). Jan yo montre nan Table 2, te gen diferans enpòtan yo obsève nan modèl ekspresyon jèn an repons a HFD a, osi byen ke rekiperasyon an nan rejim alimantè a. Menm jan ak gason, nan VTA a, nivo mRNA nan COMT, ak TH te siyifikativman diminye apre ekspoze HFD (Fig 2D). Sepandan, kontrèman ak gason yo, chanjman sa yo te pèsiste apre yo fin retire HFD la. Anplis de sa, nan opozisyon dirèk ak modèl yo obsève nan gason, ekspoze HFD ogmante ekspresyon DAT mRNA nan VTA a nan fi, epi apre yo fin retire nivo HFD yo te menm pi ba pase kontwòl laj matche. Nan PFC a, sèlman DARPP-32 te afekte pa HFD kwonik, ak yon ogmantasyon siyifikatif nan nivo mRNA apre 12 semèn HFD, ak yon retounen nan nivo kontwòl apre yo fin retire HFD la. Tou de COMT ak D1R mRNA yo te siyifikativman diminye apre 4 semèn nan HFD la. Nan fi NAC, COMT, DRD1, ak DRD2 yo tout te diminye apre ekspoze HFD (Fig. 2F). DRD1 ak DRD2 te refè pou kontwole nivo apre yo fin retire rejim alimantè a, pandan y ap COMT te rete nivo yo te siyifikativman diminye apre rekiperasyon 4wk.

Table 2 

Rezime ekspresyon jèn ak estatistik nan fi

Bay diminisyon konsistan nan ekspresyon jèn pou dopamine reglemante jèn nan VTA a, dopamine ak metabolit dopamine yo te quantifye nan rejyon ki resevwa pwojeksyon nan VTA a, PFC a ak NAC. figi 3 montre dopamine (DA) ak metabolit dopamine (DOPAC) ki soti nan PFC ak NAC nan gason (Figi 3A, 3C) ak fanm (Figi 3B, 3D). Nan gason, ekspoze a HFD a pwodui yon diminisyon nan nivo dopamine nan PFC (Figi 3A) ak NAC (Fig 3C) (F (2,13) ​​= 3.95; F (2,18) = 3.536, p <.05), ki refè apre retire HFD sèlman nan NAC la. Woulman dopamine (DOPAC: rapò DA) ogmante nan PFC gason (F (2,12) = 3.85, p <.05) ak NAC (F (2,17) = 4.69, p <.05). Kontrèman, efè HFD sou DA ak DOPAC nan fi te kalitatif diferan pase nan gason. Nan PFC a, HFD pa t afekte nivo DA oswa DOPAC. Nan NAc a, nivo DA yo te diminye nan bèt ki te manje ak HFD epi yo te rete diminye menm apre yo te retire HFD la (Figi 3D, F(2,23)=4.79, p<.05). Nivo DOPAC yo te chanje nan NAc nan fi, ki te lakòz yon ogmantasyon nan woulman DA (DOPAC: rapò DA) (F (2,23) = 7.00, p <.01).

figi 3 

Diminye nan nivo Dopamine nan PFC ak NAC apre HFD soti nan nesans ak rekiperasyon melanje apre retire HFD.

Etandone ke transkripsyon DAT ka reglemante pa methylation diferans ADN ak obsèvasyon nan yon diferans sèks remakab nan ekspresyon DAT nan VTA a, methylation ADN nan rejyon pwomotè DAT yo te egzamine. Nan Figi 4A, 4C Ekspresyon jèn DAT nan VTA a prezante ankò pou klè (pran nan Fig 2A ak 2D). Methylation pwomotè DAT te ogmante siyifikativman nan gason (Figi 4B) apre HFD ak retounen nan nivo kontwòl nan HFD + rekiperasyon gason (F (2,11) = 23.64, p <.01). Nan fi, methylation pwomotè DAT tandans nan direksyon diminisyon nan bèt HFD (D) epi li te siyifikativman diminye nan HFD + rekiperasyon fi (figi 5D, F (2,12) = 5.70, p <.05).

figi 4 

Chanjman nan estati metilation ADN nan pwomotè DAT chanjman paralèl nan ekspresyon jèn nan VTA la

Pou evalye si retire HFD a nan peryòd rekiperasyon an se te yon estrès, nivo kortikosteron plasma debaz (ug/dl) yo te pran nan kontwòl, HFD ekspoze (12 semèn), HFD + 1wk rekiperasyon ak HFD + 4wk rekiperasyon gwoup (n = 5). /gwoup, Figi siplemantè 2). One-way ANOVA revele pa gen okenn diferans enpòtan ant gwoup nan bèt gason (F (3,16) = 3.21, ns).

Diskisyon

Konsomasyon kwonik nan yon rejim alimantè ki gen anpil grès (HFD) kòmanse nan lavi bonè yo te itilize pou etabli obezite rejim alimantè a nan sourit yo. Sourit yo te parèt diminye preferans sikwoz ak prèv diminye ton dopaminergic nan rejyon rekonpans nan sèvo a. Apre 4 semèn nan HFD a, preferans sikwoz nòmal nan tou de gason ak fi, sepandan, gen kèk chanjman ekspresyon jèn dopamine pèsiste. Eksperyans sa yo bay nouvo done enpòtan ki dekri efè HFD kwonik sou sistèm rekonpans sèvo a, mete aksan sou kapasite pou rekiperasyon ak diferans sèks kle ant sourit gason ak fi.

Nan bèt yo manje HFD yo, yo te obsève yon preferans sikwoz diminye, ki te ranvèse apre yon peryòd rekiperasyon. Konklizyon sa yo pwolonje rapò anvan nou an sou konsomasyon HFD ki te kondwi yon preferans sikwoz redwi () nan demontre ke sa ka rive ak yon dire ki pi kout nan ekspoze HFD (12 semèn kont 22 semèn), epi ki enpòtan, ke repons lan refè nan absans HFD. Sourit fi demontre menm modèl repons ak gason yo. Rezilta sa yo konsistan ak lòt moun nan literati a ki te montre nan enklizyon de yon gwoup manje pè ke HFD kwonik, epi yo pa obezite per se, atenue repons lan pou sikwoz nan yon travay opere.). Menm jan an tou, nan etid aktyèl la, preferans sikwoz refè apre 4 semèn nan HFD a, pandan y ap pwa kò a te rete siyifikativman elve, sipòte konklizyon an ki diminye preferans sikwoz te kondwi pa ekspoze a HFD epi li pa pran pwa kò ki akonpaye. Li te patikilyèman enteresan ke pa te gen okenn chanjman nan preferans sakarin. Sa a ka endike ke HFD kwonik diferan afekte repons lan nan rekonpans kalorik ak ki pa kalorik dous. Efè apre enjeksyon yo te montre yo enfliyanse preferans endepandan de palatabilite, kòm yo te montre konsomasyon sikwoz pwovoke lage dopamine nan sourit knockout reseptè gou "dous-avèg".), valè nitrisyonèl obligatwa pou rekonpans ak ranfòsman () ak gou-endepandan chemen deteksyon metabolik yo te defini nan drosophila (). Sakarin se siyifikativman pi dous pase sikwoz, kidonk yo te fè yon efò pou etabli ekivalans nan dous (tipikman 4-10 fwa pi wo konsantrasyon sikwoz).)) sepandan preferans jeneral pou sakarin te pi ba pase sa pou sikwoz nan bèt sa yo. Se poutèt sa, yon eksplikasyon altènatif ka ke HFD diferansye afekte preferans sikwoz la paske li te relativman plis rekonpanse pase sakarin (rekonpans valè ki wo vs. ba), byenke bèt yo toujou montre yon preferans fò pou sakarin (~ 75-80% preferans pou sakarin konpare). ~ 85-90% preferans pou sikwoz).

An jeneral, ekspresyon jèn dopaminèjik nan VTA, NAc ak PFC te diminye nan sourit gason apre HFD kwonik. Konklizyon sa yo konsistan avèk lòt etid ki obsève diminisyon nan jèn ki gen rapò ak dopamine an repons a HFD (,,). Yo te obsève diminisyon nan ekspresyon ak fonksyon reseptè dopamine D2 nan etid imaj imen (, ) ak modèl obezite wonjè (, ). Diminye siyal dopamine diminye sansiblite nan rekonpans natirèl epi kidonk li ka fasilite kontinye konsomasyon twòp nan manje ki bon gou ak plis pran pwa (,). Anplis de sa, omeyostaz dopamine deranje ki te kondwi nan diminye ekspresyon sifas DAT yo li te ye pou kondwi ogmante konsomasyon nan rejim alimantè ki gen anpil grès (). Yon eksepsyon nan modèl sa a te wè ak DARPP-32, yon fosfoprotein dopamine ak siklik AMP-reglemante, ki te ogmante apre HFD nan NAc ak PFC. DARPP-32 jwe yon wòl kle nan entegre yon varyete de repons byochimik ak konpòtman kontwole pa dopamine. Li kapab ke regilasyon DARPP-32 te konpansatwa an repons a règleman kwonik desann nan D1R. Nan yon modèl menm jan an (12 semèn HFD nan sourit), li te montre ke D1R desann règleman te matche ak yon ogmantasyon nan fosforilasyon nan DARPP-32 nan NAc ().

Kèk etid te egzamine kapasite pou rekiperasyon chanjman sa yo apre yo fin retire HFD la. Sepandan, nan de dènye rapò, chanjman ekspresyon jèn yo ak defo sistèm rekonpans yo te pèsiste apre yon peryòd retrè kout (14-18d) (, ). Kontrèman, etid sou pasyan obèz anvan ak apre operasyon bypass gastric te montre yon ranvèse nan chanjman dopaminergic apre yon peryòd pi long nan pèdi pwa (). Nan gason, modèl rekiperasyon an varye selon rejyon nan sèvo. Nan VTA a, diminisyon yo obsève nan COMT, DAT, ak TH yo tout te nòmalize ak retire HFD la. Kontrèman, tout chanjman ekspresyon jèn yo obsève nan NAc ak PFC pa t 'normalize. Nan etid aktyèl la, HFD kwonik te mennen nan pran pwa enpòtan epi apre 4 semèn nan rejim alimantè a, bèt yo te toujou siyifikativman pi lou pase kontwòl. Se poutèt sa, chanjman metabolik ak ormon ki vin apre ki akonpaye obezite (egzanp, ogmante leptin, adipokin ki wo) te gen anpil chans toujou prezan nan 4 semèn nan rejim alimantè a. Se poutèt sa, chanjman ekspresyon jèn ki nòmalize (egzanp, nan VTA a) ka yo te prensipalman kondwi pa HFD a, pandan y ap sa yo ki te kenbe (nan NAc ak PFC) ka pi sere makonnen ak obezite. Antretyen nan pèdi pwa pa rejim se karakteristik ki ba (avèk 67% () a 80% () nan pasyan yo reprann pwa a pèdi). Pèsistans sa a nan chanjman ekspresyon jèn nan rejyon rekonpans yo ta ka enpòtan nan an pati eksplike ensidan komen sa a. Li enpòtan tou pou sonje ke chanjman yo obsève konpòtman ak ekspresyon jèn yo pa gen anpil chans yo dwe akòz estrès ki asosye ak chanje rejim alimantè, paske pa te gen okenn chanjman enpòtan nan nivo fondamantal kortikosteron plasma sou HFD a oswa apre rekiperasyon 1wk oswa 4wk.

Diferans sèks enteresan yo te revele, tou de nan repons a HFD kwonik, osi byen ke nan repons a retire rejim alimantè. Fi yo te sanble ak gason nan montre yon diminisyon jeneral nan jèn ki gen rapò ak dopamine ki ta predi yon diminisyon nan aktivite DA, patikilyèman nan VTA ak NAc la. Yon diferans sèks remakab se ogmantasyon nan ekspresyon mRNA DAT nan VTA fi apre HFD. Diferans sa a nan ekspresyon jèn, makonnen ak diminisyon menm jan an nan ekspresyon jèn TH nan tou de sèks, ta sijere diferans enpòtan nan nerotransmisyon dopamine nan NAc la, tou de nan fen ekspoze HFD a kòm byen ke apre peryòd rekiperasyon an. Yon pi gwo apresyasyon pou siyifikasyon fonksyonèl diferans sa yo se yon konsantre enpòtan nan rechèch nan lavni.

Anplis de sa, pandan ke COMT ak TH diminye refè nan VTA gason an, diminisyon sa yo pèsiste nan fi yo apre 4-semèn nan HFD la. Li poko detèmine si diferans sa yo ta ranvèse ak yon tan ki pi long nan rejim alimantè a, sepandan, li sipòte konklizyon an ke fi yo, omwen pi dousman refè, si yo refè nan tout. Anplis de sa, chanjman ekspresyon jèn nan D1R ak D2R nan NAc ak PFC yo te byen diferan ant gason ak fi. Nan gason, te gen yon diminisyon jeneral nan ekspresyon jèn nan tou de rejyon yo ki lajman pèsiste apre yo fin retire rejim alimantè. Nan fi, D1R ak D2R yo te diminye nan NAc a ak Lè sa a, refè, men pa te gen okenn efè nan HFD sou reseptè dopamine nan PFC. Nan etid aktyèl yo, bèt fi yo te sakrifye san yo pa kontablite pou etap estrus. Pandan ke kèk nan pwen final yo obsève yo konnen yo varye atravè sik la estrus, bèt fi nan etid sa a pa t 'demontre divèjans ogmante atravè pwen final yo, patikilyèman lè yo konpare ak efè a nan manipilasyon rejim alimantè yo.

Pou konplete rezilta ekspresyon jèn yo, yo te mezire dopamine nan rejyon prensipal pwojeksyon VTA yo, sètadi PFC ak NAc. Nivo dopamine yo te gen tandans fè chanjman paralèl yo wè nan TH mRNA nan VTA la. Nan NAc nan tou de gason ak fi, nivo DA diminye an repons a rejim alimantè a HFD; yon repons ki refè nan gason, men se pa fi. Nan PFC a, nivo dopamine yo te diminye tou pa HFD, sepandan, pa te gen okenn rekiperasyon nan rejim alimantè a nan PFC la. Anplis de sa, fi te gen pi ba nivo dopamine nan cortical prefrontal la pase gason. Diferans sèks nan ekspresyon DAT ak fonksyon yo byen li te ye nan literati a, ak fi yo demontre ogmante ekspresyon DAT () ak fonksyon (), ak diferans sa yo ka kontribye nan diferan nivo debaz dopamine ant gason ak fi. Egzamen rapò DOPAC:DA bay enfòmasyon tou. Yon ogmantasyon nan rapò sa a ka te reflete yon repons konpansatwa kondwi pa diminisyon nan DA. Siyifikasyon fonksyonèl alontèm chanjman sa yo nan metabolis dopamine ta dwe eklere pa mezire chanjman nan liberasyon dopamine lè l sèvi avèk nan vivo microdialysis.

Anplis, done sa yo idantifye règleman dinamik nan metilation ADN nan pwomotè jèn DAT la, patikilyèman nan gason yo. Dènyèman, nou te demontre ke ekspresyon DAT ka dinamik reglemante pa methylation ADN diferans an repons a HFD (), ak sa ogmante methylation pwomotè DAT korelasyon ak yon diminisyon nan ekspresyon jèn. Isit la nou idantifye plastisit repons sa a, kòm ogmante metilation ADN (ak ekspresyon mRNA a diminye) yo wè nan gason ranvèse lè yo retire HFD la. Regilasyon jèn epijenetik, pa egzanp atravè chanjman nan metilation ADN, prezante yon chemen kote òganis yo ka fasilman adapte yo ak defi anviwònman an. Mak epijenetik yo ka kenbe pandan tout lavi a (), ak nan kiltive selil souch anbriyon, tou de modèl revèsib ak pèsistan nan methylation diferans ADN yo te obsève an repons a chanje kondisyon anviwònman an (). Done sa yo se premye moun ki demontre nan vivo yon modèl metilation dinamik ki chanje ak prezans oswa absans yon defi anviwònman an. Li te remakab ke menm modèl sa a pa te obsève nan fi. Pandan ke repons inisyal la nan HFD a te jan prevwa (diminye ADN methylation kondwi ogmante ekspresyon jèn), modèl sa a pa te kenbe pandan peryòd rekiperasyon an. Sa a sijere ke metilation ADN ak ekspresyon jèn yo ka dekouple pandan kat semèn yo nan HFD a oswa li ka sijere ke DAT mRNA reglemante pa lòt mwayen nan fi yo.

Nan gason, preferans sikwoz, ekspresyon jèn ki gen rapò ak DA nan VTA a, ak dopamine nan NAc swiv yon modèl ki konsistan, nan repwesyon an repons a HFD kwonik la ki refè apre yo retire rejim alimantè a. Enteresan, pandan ke repons konpòtman yo nan sikwoz yo sanble nan fi yo, tou de modèl ekspresyon jèn yo ak nivo dopamine NAc montre yon mank de rekiperasyon lè yo retire HFD la. Konpòtman ki gen rapò ak rekonpans yo byen klè enfliyanse pa sistèm nerotransmeteur adisyonèl tankou opioid yo, e petèt nan fi, repons konpòtman an nan sikwoz se pi fòtman ki asosye ak chanjman nan opioid. An jeneral, done prezan yo sijere ke diferans sèks nan tou de repons inisyal la nan HFD, osi byen ke nan rekiperasyon apre yo retire HFD a, ak konsiderasyon ekspresyon jèn ki gen rapò ak dopamine reprezante yon direksyon enpòtan pou rechèch nan lavni ki dirije sou fason konsomasyon kwonik nan yon HFD afekte sistèm rekonpans sèvo a. Pi miyò, done sa yo idantifye siyifikatif plastisit nan repons dopaminèjik nan HFD, ki sijere ke pandan ke efè negatif nan konsomasyon kwonik HFD ak / oswa obezite yo enpòtan, potansyèl la pou rekiperasyon egziste.

Sa ki deja konnen sou sijè sa a

  • Ekspresyon ak fonksyon reseptè dopamine yo diminye nan pasyan obèz
  • Ekspozisyon kwonik nan rejim alimantè ki gen anpil grès lakòz chanjman nan jèn ki gen rapò ak dopamine ak konpòtman rekonpans
  • Se nerotransmisyon dopamine chanje nan wonjè ki obèz.

Kisa maniskri sa a ajoute nan sijè a

  • Idantifikasyon diferans sèks nan repons CNS nan rejim alimantè ki gen anpil grès.
  • Evalyasyon nan plastisit nan chanjman dopaminergic lè yo retire rejim alimantè a ki gen anpil grès.
  • Idantifikasyon chanjman dinamik metilation ADN an repons a rejim alimantè ki gen anpil grès

Materyèl siplemantè

Remèsiman

Travay sa a te sipòte pa sibvansyon sa yo: MH087978 (TMR), MH86599 (IL), ak T32 GM008076 (JLC).

Nòt anba paj

 

Deklarasyon konfli enterè

Otè yo pa gen okenn konfli pou divilge.

 

Referans

1. Swinburn B, Sacks G, Ravussin E. Ogmantasyon rezèv enèji manje plis pase ase pou eksplike epidemi obezite Etazini an. Am J Clin Nutr. 2009;90:1453–1456. [PubMed]
2. Fibiger HC, Phillips AG. Sistèm dopamine mesocorticolimbic ak rekonpans. Ann NY Acad Sci. 1988;537:206–215. [PubMed]
3. Hernandez Luis, Hoebel Bartley G. Rekonpans Manje ak Kokayin Ogmante Dopamine Ekstraselilè nan Nucleus Accumbens kòm Mikwodyaliz mezire. Syans lavi. 1988;42(18):1705–1712. [PubMed]
4. Sahr Allison E, Sindelar Dana K, Alexander-Chacko Jesline T, Eastwood Brian J, Mitch Charles H, Statnick Michael A. Aktivasyon Newòn Dopamine Mesolimbik Pandan Nouvo ak Aksè Limite chak jou nan Manje ki gen gou se Bloke pa Antagonist Opyoid LY255582 la. Ameriken Journal of Fizyoloji - Fizyoloji regilasyon, entegre ak konparatif. 2008 Out 1;295(2):R463–R471. [PubMed]
NAN. Stice E, Spoor S, Bohon C, ti DM. Se relasyon ant obezite ak afebli repons striatal manje douser pa TaqIA A5 allele. Syans. KOULYE; NAN: KIJAN-NAN. [PMC gratis atik] [PubMed]
6. Noble EP, Blum K, Ritchie T, Montgomery A, Sheridan PJ. Asosyasyon alelik nan D2 jèn reseptè dopamine ak karakteristik reseptè-obligatwa nan alkòl. Arch Gen Sikyat. 1991;48:648–654. [PubMed]
7. Chen PS, Yang YK, Yeh TL, Lee IH, Yao WJ, Chiu NT, et al. Korelasyon ant endèks mas kò ak disponiblite transpòtè dopamine striatal nan volontè ki an sante - Yon etid SPECT. Neuroimage. 2008;40(1):275–279. [PubMed]
8. Bezwen AC, Ahmadi KR, Spector TD, Goldstein DB. Obezite asosye ak varyasyon jenetik ki chanje Disponibilite Dopamine. Annals nan jenetik imen. 2006 Me;70(Pt 3):293–303. [PubMed]
9. Geiger BM, Frank LE, Caldera-siu AD, Stiles L, Pothos EN. Defisi nan dopamine santral nan modèl obezite miltip. Apeti. 2007;49(1):293.
10. Geiger BM, Haburcak M, Avena NM, Moyer MC, Hoebel BG, Pothos EN. Defisi nan nerotransmisyon dopamine mesolimbik nan obezite dyetetik rat. Nerosyans. 2009 Avril 10;159(4):1193–119. [PMC gratis atik] [PubMed]
11. Kòn JJ, Robbins HA, Roitman JD, Roitman MF. Konsomasyon nan yon rejim alimantè ki gen anpil grès afekte faz lage dopamine ak repaksyon nan nwayo accumbens la. Apeti. 2010 Jun;54(3):640.
12. Vucetic Zivjena, Carlin Jesselea, Totoki Kathy, Reyes Teresa M. Epigenetic Dysregulation nan sistèm nan Dopamine nan rejim alimantè-induit obezite. Jounal nan nerochimi. 2012 5 janvye; [PMC gratis atik] [PubMed]
13. Alsiö J, Olszewski PK, Norbäck AH, Gunnarsson ZEA, Levine AS, Pickering C, Schiöth HB. Dopamine D1 reseptè jèn ekspresyon diminye nan nwayo a akumbens sou ekspoze alontèm nan manje gou ak diferan depann de fenotip obezite rejim alimantè a nan rat. Nerosyans. 2010 Desanm 15;171(3):779–787. [PubMed]
14. Johnson Paul M, Kenny Paul J. Reseptè Dopamine D2 nan malfonksyònman rekonpans tankou dejwe ak manje konpulsif nan rat obèz. Lanati nerosyans. 2010 Me;13(5):635–641. [PMC gratis atik] [PubMed]
15. Huang Xu-Feng, Yu Yinghua, Zavitsanou Katerina, Han Mei, Storlien Len. Ekspresyon diferans nan dopamine D2 ak D4 reseptè ak tirozin idroksilaz mRNA nan sourit ki gen tandans, oswa rezistan, nan obezite kwonik ki gen anpil grès ki pwovoke. Rechèch nan sèvo molekilè. 2005 avril 27;135(1–2):150–161. [PubMed]
16. Teegarden SL, Scott AN, Bale TL. Ekspozisyon lavi bonè nan yon rejim alimantè ki gen anpil grès ankouraje chanjman alontèm nan preferans dyetetik ak siyal rekonpans santral. Nerosyans. 2009 septanm 15;162(4):924–932. [PMC gratis atik] [PubMed]
17. Bouret SG. Wòl Eksperyans ormonal ak nitrisyonèl bonè nan fòme konpòtman manje ak devlopman ipotalamik. Jounal la nan Nitrisyon. 2010 1 janvye; [PubMed]
18. Vucetic Z, Kimmel J, Totoki K, Hollenbeck E, Reyes TM. Rejim matènèl ki gen anpil grès chanje metilasyon ak ekspresyon jèn nan dopamine ak jèn ki gen rapò ak opioid. Andokrinoloji. 2010 oktòb;151(10):0000–0000. [PMC gratis atik] [PubMed]
19. Reyes Teresa M, Walker John R, DeCino Casey, Hogenesch John B, Sawchenko Paul E. Kategorikman distenk Stressors egi lakòz pwofil transkripsyonèl diferan nan nwayo paraventrikulè nan ipotalamus la. Jounal la nan nerosyans: Jounal ofisyèl la nan sosyete a pou nerosyans. 2003 Jiyè 2;23(13):5607–5616. [PubMed]
20. Cleck Jessica N, Ecke Laurel E, Blendy Julie A. Chanjman nan ekspresyon andokrin ak jenetik apre ekspoze a estrès fòse nan naje pandan abstinans kokayin nan sourit. Sikofarmakoloji. 2008 Novanm;201(1):15–28. [PMC gratis atik] [PubMed]
21. Pfaffl mw. Yon nouvo modèl matematik pou quantification relatif nan rt-pcr an tan reyèl. Asid nikleik Res. 2001;20:e45. [PMC gratis atik] [PubMed]
22. Mayorga AJ, Dalvi A, Page ME, Zimov-Levinson S, Hen R, Lucki I. Efè konpòtman tankou antidepresyon nan 5-hydroxytryptamine (1A) ak 5-hydroxytryptamine (1B) sourit mutan reseptè. J Pharmacol Exp Ther. 2001;298:1101–110. [PubMed]
23. Vucetic Z, Kimmel J, Reyes TM. Rejim ki gen anpil grès kwonik kondwi règleman epijenetik apre akouchman reseptè μ-Opioid nan sèvo a. Neropsikofarmakoloji. 2011 doi: 10.1038/npp.2011.4. piblikasyon davans sou entènèt 16 fevriye 2011. [PMC gratis atik] [PubMed] [Cross Ref]
24. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschöp MH, Lipton JW, Clegg DJ, et al. Ekspozisyon nan nivo ki wo nan grès dyetetik diminye rekonpans sikostimulan ak woulman mesolimbik dopamine nan rat la. Konpòtman Neurosci. 2008;122(6) [PMC gratis atik] [PubMed]
25. de Araujo Ivan E, Oliveira-Maia Albino J, Sotnikova Tatyana D, Gainetdinov Raul R, Caron Marc G, Nicolelis Miguel AL, Simon Sidney A. Food Reward in the Absence of Taste Receptor Signaling. Newòn. 2008 Mar 27;57(6):930–941. [PubMed]
26. Beeler Jeff A, McCutcheon James E, Cao Zhen FH, Murakami Mari, Alexander Erin, Roitman Mitchell F, Zhuang Xiaoxi. Gou dekonekte ak nitrisyon pa soutni Pwopriyete Ranfòse Manje yo. Jounal Ewopeyen an nan nerosyans. 2012 Aug;36(4):2533–2546. [PMC gratis atik] [PubMed]
27. Dus Monica, Min SooHong, Keene Alex C, Lee Ga Young, Suh Greg SB. Gou-endepandan Deteksyon nan kontni an kalorik nan sik nan Drosophila. Pwosedi Akademi Nasyonal Syans nan Etazini nan Amerik la. 2011 jiyè 12;108:11644–11649. [PMC gratis atik] [PubMed]
28. Wang Gene-Jack, Volkow Nora D, Logan Jean, Pappas Naoml R, Wong Christopher T, Zhu Wel, Netusll Noelwah, Fowler Joanna S. Dopamine nan sèvo ak obezite. Lancet la. 2001;357(9253):354–357. [PubMed]
29. Huang XF, Zavitsanou K, Huang X, Yu Y, Wang H, Chen F, et al. Dopamine transpòtè ak dansite obligatwa reseptè D2 nan sourit ki gen tandans oswa rezistan nan obezite kwonik ki gen anpil grès ki pwovoke. Konpòtman sèvo Res. 2006;175(2):415–419. [PubMed]
30. Fortuna Jeffrey L. Epidemi Obezite ak Dejwe Manje: Resanblans Klinik ak Depandans Dwòg. Journal of Psychoactive Drugs. 2012 Mar;44(1):56–63. [PubMed]
31. Koob George F, Moal Michel Le. Dejwe ak sistèm nan sèvo anti-rekonpans. Revizyon Anyèl Sikoloji. 2008;59:29–53. [PubMed]
32. Speed ​​Nicole, Saunders Christine, Davis Adeola R, Anthony Owens W, Matthies Heinrich JG, Saadat Sanaz, Kennedy Jack P, et al. Siyal Akt Striatal Deranje Deranje omeyostazi Dopamine ak Ogmante Manje. PLoS YONN. 2011 Sep 28;6(9) doi: 10.1371/journal.pone.0025169. [PMC gratis atik] [PubMed] [Cross Ref]
33. Sharma S, Fulton S. Rejim pwovoke obezite ankouraje konpòtman depresyon ki asosye ak adaptasyon neral nan sikwi rekonpans sèvo. International Journal of Obezite 2005. 2012 Apr 17; [PubMed]
34. Steele Kimberley E, Prokopowicz Gregory P, Schweitzer Michael A, Magunsuon Thomas H, Lidor Anne O, Kuwabawa Hiroto, Kumar Anil, Brasic James, Wong Dean F. Chanjman nan Reseptè Dopamine Santral anvan ak apre operasyon gastric bypass. Operasyon Obezite. 2009 Oct 29;20(3):369–374. [PubMed]
35. Phelan Suzanne, Wing Rena R, Loria Catherine M, Kim Yongin, Lewis Cora E. Prevalans ak Prediktè nan Antretyen Pwa-pèt nan yon Kowòt Biracial: Rezilta nan Devlopman Risk Atè Coronary nan etid Jèn Adilt. Jounal Ameriken pou Medsin Prevantif. 2010 Desanm;39(6):546–554. [PMC gratis atik] [PubMed]
36. Field AE, Zèl RR, Manson JE, Spiegelman DL, Willett WC. Relasyon yon gwo pèt pwa ak chanjman pwa alontèm pami jèn fanm Ameriken ak laj mwayen. Jounal Entènasyonal Obezite ak Maladi Metabolik Ki Konsènan: Jounal Asosyasyon Entènasyonal pou Etid Obezite. 2001 Out;25(8):1113–1121. [PubMed]
37. Morissette M, Di Paolo T. Sèks ak Varyasyon Sik Estros nan sit Rat Striatal Dopamine Absorption. Neroendokrinoloji. 1993 Jiyè;58(1):16–22. [PubMed]
38. Bhatt Sandeep D, Dluzen Dean E. Diferans fonksyon transpòtè dopamine ant gason ak fi sourit CD-1. Rechèch nan sèvo. 2005 fevriye 28;1035(2):188–195. doi: 10.1016/j.brainres.2004.12.013. [PubMed] [Cross Ref]
39. Ollikainen Miina, Smith Katherine R, Joo Eric Ji-Hoon, Hong Kiat Ng, Andronikos Roberta, Novakovic Boris, et al. Analiz Methylation ADN nan tisi miltip soti nan jimo ki fenk fèt revele tou de konpozan jenetik ak entraterin varyasyon nan epigenom neonatal imen an. Jenetik molekilè imen. 2010 Novanm 1;19(21):4176–4188. [PubMed]
40. Tompkins Joshua D, Hall Christine, Chen Vincent Chang-yi, Li Arthur Xuejun, Wu Xiwei, Hsu David, et al. Estabilite epijenetik, adaptabilite, ak revèrsibilite nan selil souch anbriyon imen. Pwosedi Akademi Nasyonal Syans nan Etazini nan Amerik la. 2012 Jiyè 31;109(31):12544–12549. [PMC gratis atik] [PubMed]