Int J Biol Sci. 2015; 11 (10): 1150 – 1159.
Publicēts tiešsaistē 2015. gada 1. augustā. doi: 10.7150/ijbs.12044
PMCID: PMC4551751
Jin Young Kim,1 Jong-Ho Lee,1,✉ Dojuns Kims,1,2 Soung-Min Kim,1 JaeHyung Koo,2 un Jeong Won Jahng1,✉
Anotācija
Šajā pētījumā tika pētīta ļoti garšīgas pārtikas ietekme pusaudža gados uz psihoemocionāliem un neironāliem traucējumiem, ko izraisa agrīna dzīves stresa pieredze žurku mātītēm. Sprague-Dawley mātītes pirmajās divās dzimšanas nedēļās (MS) tika atdalītas no mātes uz 3 stundām dienā vai atstātas mierā (NH). Puse MS mātīšu no 28. dzimšanas dienas saņēma brīvu piekļuvi šokolādes cepumiem papildus ad libitum barībai. Kucēni jaunībā tika pakļauti uzvedības testiem. Tika analizēta plazmas kortikosterona reakcija uz akūtu stresu, ΔFosB un smadzeņu neirotrofiskā faktora (BDNF) līmenis smadzeņu reģionos. Kopējais kaloriju patēriņš un ķermeņa masas pieaugums visā eksperimenta periodā neatšķīrās starp eksperimentālajām grupām. Sīkfailu piekļuve pusaudža un jaunībā uzlaboja trauksmei/depresijai līdzīgu uzvedību, piedzīvojot MS. ΔFosB ekspresija samazinājās, bet BDNF palielinājās MS mātīšu nucleus accumbens, un ΔFosB ekspresija normalizējās un BDNF vēl vairāk palielinājās pēc cepumu piekļuves. MS pieredze mazināja kortikosterona reakciju uz akūtu stresu, un piekļuve sīkdatnēm to neuzlaboja. Rezultāti liecina, ka piekļuve sīkdatnēm pusaudža gados uzlabo MS sieviešu psihoemocionālos traucējumus, un ΔFosB un/vai BDNF ekspresija nucleus accumbens varētu būt saistīta ar tās pamatā esošajiem neironālajiem mehānismiem.
Ievads
Pastāv arvien vairāk pierādījumu tam, ka identiskām uztura manipulācijām var būt atšķirīgas reakcijas starp dzimumiem. Molekulārā līmenī ir pierādīts, ka hippokampālā transkripta reakcija uz seksuāli ir dimorfiska starp vīriešu un sieviešu kārtas žurkām, kas pakļautas tam pašam diētam 1. Metaboliskā / neuroendokrīna līmenī sievietēm žurkām piemīt atšķirīgas hipotalāma neiropeptīda atbildes reakcijas uz ilgstošu augstu tauku saturu 2 un lielāka jauda nekā vīriešiem, lai kompensētu augstu lipīdu pieplūdumu 3. Īstermiņa augsti tauku barojošām pieaugušām sievietēm ir samazinājies glikokortikoīdu receptoru mRNS līmenis hipokampā un viņu hipotalāma-hipofīzes-virsnieru (HPA) asis atšķiras no vīriešiem līdz nākamajam stress 4, 5. Uzvedības līmenī pieaugušo žurku īslaicīga iedarbība uz tauku diētu samazina trauksmi un palielina pētniecību vīriešiem, bet tai ir pretēja ietekme sievietēm. 6. Pubertāte ir izšķirošs attīstības periods, ko raksturo pastiprināta endokrīnās plastiskums un izmaiņas stresa reakcijā 7. Pētījumi liecina, ka augsta tauku satura diēta ar atšķiršanu no zīdīšanas var mainīt bazālās HPA ass aktivitāti un endokrīnās reakcijas uz akūtu stresu, ietekmējot gan stresa, gan vielmaiņas mediatorus seksuāli dimorfiskā veidā. 8, 9. Mēs iepriekš esam konstatējuši, ka ilgstošs ļoti garšīgas pārtikas patēriņš pusaudža gados palielina trauksmes un depresijas līdzīgu uzvedību vīriešu kārtas žurkām, bet ne žurku mātītēms 10. Paaugstināts tauku patēriņš ar lielu tauku saturu (32% tauku saturs) uzlaboja uzvedības traucējumus gan vīriešu, gan sieviešu žurku tēviņiem, kuriem tika veikta līdzīga mātes atdalīšanas (MS) protokola lietošana šajā pētījumā, ar lielāku labvēlīgu ietekmi vīriešiem. 11. Uzvedības un neuroendokrīnās pretrunas, kas novērotas mūsu sieviešu MS žurkām 12 atšķiras no vīriešu kārtas MS žurkām 13, 14.
Iepriekšējā pētījumā ilgstoša piekļuve ļoti garšīgai pārtikai, mērena tauku satura diēta (~21% tauku) 6 , 15 , pusaudža un jaunības vecumā uzlaboja dažus ar trauksmi saistītus simptomus un HPA ass disfunkciju MS žurku tēviņiem14 . Pētījumi liecina, ka stresa ass funkcijas modulācija ir saistīta ar pozitīvu emocionālo uzvedību, ko izraisa ļoti garšīgs uzturs. Tas ir, tika ierosināts, ka ļoti iecienīta diēta ar augstu tauku saturu samazina stresa jutīgumu16 ; indivīdiem, kuriem piedāvāja ļoti garšīgu ēdienu, bija patīkamākas emocijas, piemēram, apmierinātība, bauda un vēlme17, un garšīga ēdiena patēriņš samazināja simpātiskās reakcijas pēc psiholoģiska un imunoloģiska stresa18 , stresa hormonu līmeni pēc ierobežošanas19 un trauksmei līdzīgu uzvedību paaugstināta plus labirinta testa laikā žurkām20 . Tomēr šajā pētījumā mērena tauku satura diēta (~21% tauku) pusaudža un jaunības vecumā neuzlaboja HPA ass disfunkciju MS mātītēm, lai gan tā uzlaboja ne tikai trauksmei, bet arī depresijai līdzīgu uzvedību.
Lai izpētītu nervu mehānismus, kas ir ļoti garšīgas diētas piekļuves psihoemocionālā efekta pamatā mūsu MS mātītēm, mēs esam pārbaudījuši smadzeņu radīto neirotrofisko faktoru (BDNF) un ΔFosB līmeni kodola accumbens (NAc). NAc, bazālā priekšpuses struktūra, kas veido mezolimbisku dopamīnerģisko ceļu, ir nozīmīga atalgojumā, motivācijā un pastiprināšanā. 21. Anhedonijas attīstība, kas ir galvenais depresijas traucējumu simptoms, ir saistīta ar atalgojuma ceļa disfunkciju, kurā NAc ir galvenā loma 22, 23. NAc neironi tiek aktivizēti, reaģējot uz uzvedības stresa paradigmu 24, 25un ir bijuši saistīti ar trauksmes traucējumiem 26, 27. Mesolimbiskā dopamīnerģiskā aktivitāte un stresa inducētā NAc neironu aktivācija tika novērsta mūsu vīriešu MS žurkām, kas parādīja trauksmi un depresiju līdzīgu uzvedību 13, 28. BDNF tika ierosināts iesaistīties hedoniskajā barībā, izmantojot modulāciju mesolimbiskā dopamīna sistēmā 29, 30un iedarbība uz garšīgu diētu palielināja BDNF un ΔFosB līmeni un dopamīna receptoru D1 saistīšanu NAc. 16, 31, 32.
Materiāli un metodes
Dzīvnieki
Sprague-Dawley žurkas tika iegādātas (Samtako Bio, Osana, Koreja) un tika aprūpētas specifiskā patogēnu brīvā barjeras zonā ar pastāvīgu temperatūras (22 ± 1 ℃), mitruma (55%) kontroli un 12/12 stundu gaismas/tumsas ciklu (gaisma ieslēdzama plkst. 07:00). Standarta laboratorijas barība (Purina Rodent Chow, Purina Co., Seula, Koreja) un membrānas filtrēts attīrīts ūdens bija pieejami pēc pieprasījuma . Dzīvnieki tika aprūpēti saskaņā ar Korejas Medicīnas zinātņu akadēmijas rediģētajām 2000. gada Dzīvnieku eksperimentu vadlīnijām, kas atbilst NIH laboratorijas dzīvnieku aprūpes un izmantošanas vadlīnijām, pārskatītajām 1996. gadā. Visus dzīvnieku eksperimentus apstiprināja Seulas Nacionālās universitātes Laboratorijas dzīvnieku aprūpes un izmantošanas komiteja.
Eksperimentālais protokols
Dzīvnieku iestādes laboratorijā vaislai tika izmantotas nedzemdējušas mātītes un vaislas tēviņi, un kucēni tika audzēti kontrolētā veidā, lai samazinātu un standartizētu nevēlamu vides stimulāciju no dzīvības dzemdē . Divpadsmit stundas pēc dzemdību apstiprināšanas [1. pēcdzemdību diena (PND)] kucēni tika manipulēti, kā aprakstīts iepriekš 13 , 14 , 33–35 . Katrs metiens tika piešķirts vai nu mātes atdalīšanas ( MS ) grupai, vai neapstrādātai (NH) grupai. MS kucēni tika izņemti no mātes un mājas būra un ievietoti cieši kopā jaunā būrī, kas bija izklāts ar šķeldu (Aspen skaidas, Animal JS Bedding, Cheongyang, Koreja) laikā no plkst. 9:00 līdz 12:00, un pēc tam atgriezti savā mājas būrī un pie mātes. Atdalīšanas periodā netika piedāvāta nekāda papildu apstrāde, lai kucēni būtu silti. MS tika veikta katru dienu no 1. līdz 14. dienai pēc dzemdībām, un pēc tam kucēni tika atstāti kopā ar māti mierā līdz atšķiršanai 22. dienā pēc dzemdībām. NH grupa palika mierā līdz atšķiršanai, izņemot regulāru būra tīrīšanu divas reizes nedēļā. Atšķiršanas dienā no katra NH vai MS metiena nejauši tika izvēlēti 2 NH un 4 MS mātītes, un katrā būrī kopā tika ievietoti 2 NH vai 2 MS kucēni. Divas kopā izmitinātas MS mātītes saņēma brīvu piekļuvi ļoti garšīgai barībai (HPF) (Oreo cepumi, Kraft Foods Global, Inc., East Hanover, NJ, ASV) papildus ad libitum barībai no 28. dienas pēc dzemdībām (MS+HPF grupa), un pārējie 2 MS mātītes katrā metienā (MS grupa) un NH kucēni (NH grupa) saņēma tikai standarta barību. Standarta barības un Oreo cepumu barības vielu sastāva formulas ir parādītas 1. tabulā . Dienas barības uzņemšana un svara pieaugums tika reģistrēts, sākot ar 29. dienu pēc dzemdībām. Lai novērtētu 24 stundu barības uzņemšanu, tika nodrošināts iepriekš izmērīts barības un cepumu daudzums, un nākamajā dienā atlikušais barības un cepumu daudzums tika nosvērts un atņemts no iepriekšējā dienā sniegtās vērtības. Īpaša uzmanība tika pievērsta izlijumam. Kaloriju uzņemšana tika aprēķināta saskaņā ar barības un cepumu uzturvielu sastāva formulām. Kopējais katrā būrī kucēnu patērētās barības daudzums tika dalīts ar kucēnu skaitu katrā būrī, un katra aprēķinātā vērtība tika uzskatīta par n=11. Ūdens bija brīvi pieejams visām eksperimentālajām grupām, un barības apstākļi tika saglabāti visa eksperimenta perioda laikā. Eksperimenta protokola shematiska diagramma ir sniegta 1.1. attēlā.
Ambulatorā darbība
NH, MS un MS+HPF mātītes (n = 8 no 4 dažādiem metieniem katrā grupā; kopā 24 kucēni no 8 dažādiem metieniem) tika pakļautas ambulatorajam testam 54. dienā pēc dzemdībām. Katrā izmēģinājumā žurka tika novietota aktivitātes kameras centrā (43.2 cm garumā, 42.2 cm platumā un 30.5 cm augstumā, MED Associates, VT, ASV). Tā ir caurspīdīga akrila kamera, kas aprīkota ar divām horizontālām plaknēm, kurās ir 16 infrasarkano fotošūnu-detektoru pāri, kas izvietoti x un y dimensijā 2.5 cm attālumā viens no otra, un tās ambulatorā aktivitāte tika uzraudzīta ar datorizētu sistēmu 30 minūtes. Testa telpas apgaismojuma apstākļi tika uzturēti tādā pašā intensitātē kā dzīvnieku telpās dienasgaismas apstākļos. Ambulatorā aktivitāte tika mērīta kā kopējais staru pārtraukumu skaits horizontālajā sensorā katras secīgās 5 minūšu sesijas laikā. Katras žurkas defekācijas aktivitāte un fekāliju masa ambulatorā testa laikā tika novērtēta arī. Tālāk tika analizēta kopšanas aktivitāte; t. i., priekšķepu un galvas kopšana tika uzskatīta par rostrālu kopšanu, bet ķermeņa, kāju un astes/dzimumorgānu kopšana — par astes kopšanu 36. Aktivitātes kamera pēc katras lietošanas reizes tika iztīrīta ar 70 % etanolu, lai novērstu jebkādas iepriekš testētās žurkas ožas pazīmes.
Paaugstināts plus labirints
Divas dienas pēc ambulatorās aktivitātes testa (56. pēcdzemdību dienā) žurkām tika veikts uzvedības novērtējums paaugstinātā plus labirintā — plus formas akrila labirintā ar divām pretējām atvērtām atzarām (50 cm garumā un 10 cm platumā) un divām pretējām aizvērtām atzarām (50 cm garumā, 10 cm platumā un 31 cm augstumā), kas stiepjas no centrālās platformas (10 cm x 10 cm). Visa iekārta tika pacelta 50 cm virs grīdas. Testa procedūra tika ievērota, kā aprakstīts iepriekš37 . Katra žurka tika novietota labirinta centrā ar seju pret vienu no atvērtajām atzarām, un pēc tam tai ļāva 5 minūtes izpētīt labirinta atvērtās vai aizvērtās atzaras. Tika reģistrēts laiks, kas pavadīts dažādās atzarās. Četrām ķepām bija jāatrodas katras atzaras ieejas līnijā, kas signalizēja par konkrētajā atzarā pavadītā laika sākumu, un pēc tam tika reģistrēts beigu laiks, kad visas četras ķepas atkal atradās ārpus līnijas. Pēc katra testa labirints tika iztīrīts ar 70% etanolu, lai novērstu iepriekš testētās žurkas ietekmi.
Piespiedu peldēšanas tests
Trīs dienas pēc paaugstinātā labirinta testa (59. pēcdzemdību dienā) žurkām tika veikts piespiedu peldēšanas tests saskaņā ar iepriekš aprakstīto metodi38 . Katrai žurkai ļāva 5 minūtes peldēt stikla cilindrā (54 cm augstumā un 24 cm diametrā), kas piepildīts ar ūdeni 40 cm dziļumā (23–25 ℃), un testa sesijas tika ierakstītas ar videokameru no cilindra sāniem. Žurku nekustīguma ilgums ūdenī tika reģistrēts no videolentēm, izmantojot hronometru. Nekustīgums tika definēts kā stāvoklis, kurā žurkas tika uzskatītas par veicošām tikai tās kustības, kas nepieciešamas, lai noturētu galvu virs ūdens virsmas.
Žurkas tika ievietotas testa telpā vismaz 2 h pirms katra testa, lai samazinātu nevēlamo stresa efektu, un visi uzvedības novērtējumi tika veikti starp 9: 00 AM un 12: 00 PM dienā, lai izvairītos no cirkadianālo variāciju ietekmes. Uzvedības vērtēšana tika veikta ar neredzīgo novērotāju žurkām.
Kortikosterona plazmas tests
Nedēļu pēc uzvedības sesiju beigām žurkas uz 2 stundām tika ievietotas ierobežošanas kastē, kurā žurkas varēja kustināt visas četras ekstremitātes, bet nemainīt ķermeņa orientāciju. Astes asinis tika savāktas ierobežošanas perioda laikā 0, 30, 60 un 120 minūtēs un centrifugētas ar ātrumu 2,000 apgr./min 20 minūtes. Plazmas paraugi tika sasaldēti šķidrā slāpeklī un uzglabāti –80 °C temperatūrā līdz izmantošanai testā. Kortikosterona līmenis plazmā tika noteikts ar radioimūnanalīzi, izmantojot ar 125 I iezīmētu Coat-A-Count komplektu (Siemens, CA, ASV). Testa jutība bija 5.7 ng/ml. Variācijas koeficients viena testa ietvaros bija 4–12.2%.
Western blot analīze
Žurkas, kuras nebija iekļuvušas uzvedības testos (n = 6 no 3 dažādiem metieniem katrā grupā; kopā 18 mazuļi no 6 dažādiem metieniem), tika upurētas 62. dienā pēc dzemdībām, lai veiktu Western blot analīzi ΔFosB un BDNF līmeņu noteikšanai smadzeņu reģionos. Upurēšanas laikā tika savākti retroperitoneālie tauku spilventiņi, un smadzenes tika izņemtas tūlīt pēc dekapitācijas. Nucleus accumbens (NAc) un hipokampa audu paraugi tika ātri sadalīti uz ledus, sasaldēti šķidrā slāpeklī un uzglabāti –80 °C temperatūrā līdz izmantošanai. NAc audu sadalīšana tika veikta, izmantojot smalku asmeni saskaņā ar metodi, kas izmantota mūsu iepriekšējos pētījumos 28 , 39 ; tomēr nevar izvairīties no iespējamas tuvumā esošā ventromediālā striatuma iekļaušanas. Audi tika homogenizēti vienā mazgāšanas līdzekļa līzes buferšķīdumā (50 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCl; 1% Triton X-100; proteāzes un fosfatāzes inhibitoru kokteilis 0.5%) un pēc tam centrifugēti ar 13,000 0 g 20 minūtes 4 ° C temperatūrā. Supernatanti, kas pārnesti uz jaunām mēģenēm, tika mērīti attiecībā uz olbaltumvielu saturu, izmantojot olbaltumvielu noteikšanas komplektu (Biorad DC, Biorad, Inc., Hercules, CA), sadalījti alikvotās daļās līzes buferšķīdumā ar koncentrāciju 80 μg/20 μl un uzglabāti –80 °C temperatūrā, pretējā gadījumā izmantoti tajā pašā dienā. Paraugi tika sajaukti ar iekraušanas buferšķīdumu (100 mM Tris, pH 6.8; 200 mM ditiotreitols; 4% SDS; 20% glicerīns; 0.2% bromfenola zilais) atšķaidījumā 1:1, vārīti 5 minūtes, ātri atdzesēti uz ledus un pēc tam elektroforizēti uz 12% SDS-poliakrilamīda Tris-glicīna geliem. Uz nitrocelulozes membrānām ( Hybond -C, Amersham, Bucks, Apvienotā Karaliste) pārnestās olbaltumvielas tika apstrādātas ar 5% vājpiena sauso pienu 1X Tris buferētā sāls šķīdumā-Tween (10 mM C4H11NO3 ; 0.145 M NaCl ; 0.2% SDS; 0.1% Tween 20) nakti 4 ° C temperatūrā . Membrānas reaģēja ar poliklonālu truša anti-∆FosB (1:1000 atšķaidījums; Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, ASV) vai anti-BDNF (1:500 atšķaidījums; Millipore, Temecula, CA, ASV), un saistītās antivielas tika noteiktas ar ķīmisko luminiscenci saskaņā ar ražotāja norādījumiem (Lumi-light Western blotting substrāts; Roche, Indianapolis, IN, ASV) un kvantitatīvi noteiktas, izmantojot digitālo attēlu analīzes sistēmu (LAS-1000, Fuji film, Tokija, Japāna). Katra parauga digitalizētās vērtības tika normalizētas attiecībā pret iekraušanas kontroles β-aktīnu, un pēc tam visas vērtības tika konvertētas uz relatīvajām vērtībām attiecībā pret NH grupas vidējo vērtību.
Statistiskā analīze
Dati tika analizēti, izmantojot vienvirziena vai divvirzienu [kortikosterona dati; apstrāde (apstrāde vai ēdiena apstākļi, 2 līmeņi katrā) X laiks (4 līmeņi)] dispersijas analīzi (ANOVA), un iepriekš plānotas salīdzināšanas starp grupām tika veiktas ar post hoc Fišera PLSD testu, ja nepieciešams, izmantojot StatView programmatūru (Abacus, Berkeley, CA, ASV). Ķermeņa masas un ēdiena uzņemšanas dati tika tālāk analizēti, izmantojot atkārtotu mērījumu ANOVA, kam sekoja Bonferroni korekcija P vērtības korekcijai. Nozīmīguma līmenis tika noteikts kā P < 0.05, un visas vērtības tika norādītas kā vidējās vērtības ± SEM.
rezultāti
Pārtikas uzņemšana un ķermeņa masas pieaugums
MS mātītes līdz 39. pēcdzemdību dienai šķita vieglākas nekā vecumam atbilstošas NH mātītes, un pēc tam svara atšķirība netika novērota ( 2.A attēls ). Statistiski nozīmīgas atšķirības ( P <0.05) starp NH un MS mātītēm tika novērotas 32.–39. pēcdzemdību dienā, izņemot 36. un 37. pēcdzemdību dienu. Gardas barības pieejamība mazināja svara atšķirību atkarībā no MS pieredzes, un statistiskā nozīmība starp NH un MS+HPF izzuda pēc 36. pēcdzemdību dienas. Atkārtotu mērījumu ANOVA atklāja, ka ķermeņa svara pieaugums laika gaitā atšķiras starp MS un MS+HPF [ F (1,780)=2.146; P = 0.0008], bet ne starp NH un MS. MS mātīšu dienas barības uzņemšana neatšķīrās no vecumam atbilstošo NH mātīšu ( 2.B attēls ). Sīkfailu piekļuve samazināja MS mātīšu dienas barības uzņemšanu, bet dienas kaloriju uzņemšana ar sīkfailu piekļuvi palielinājās bez statistiskas nozīmības. Kaloriju uzņemšanas analīze ar atkārtotu mērījumu ANOVA neatklāja mātes atdalīšanas un barības apstākļu ietekmi. Kopējais kaloriju patēriņš visā eksperimenta periodā (28.–62. pēcdzimšanas dienā) starp eksperimentālajām grupām neatšķīrās ( 2. attēls, C). Apmēram 40 % no kopējā MS+HPF mātīšu patērētā kaloriju daudzuma nāca no cepumiem (3259.921 ± 211.657 kcal no barības, 2184.641 ± 186.077 kcal no cepumiem). MS mātīšu retroperitoneālais tauku slānis 62. pēcdzimšanas dienā neatšķīrās no vecumam atbilstošām NH mātītēm un mēdza palielināties, piekļūstot cepumiem, bez statistiskas ticamības ( P = 0.0833, MS pret MS+HPF) (2. attēls , D).
Uzvedības novērtējumi
NH, MS un MS+HPF sieviešu ambulatorās aktivitātes tika mērītas datorizētā aktivitāšu kamerā 54. dienā pēc dzemdībām. MS sieviešu ambulatoro kustību skaits pirmās (0–15 min) un vēlākās sesijas (15–30 min) laikā bija ievērojami samazināts, salīdzinot ar NH sievietēm; tomēr nozīmīgs samazinājums ( P <0.05) attiecībā pret NH tika novērots tikai vēlākās sesijas laikā MS+HPF grupā ( 3.A attēls ). Kopējais noietais attālums pirmajā 15 minūšu sesijā bija ievērojami samazināts MS grupā ( P <0.05), bet ne MS+HPF grupā, salīdzinot ar NH grupu ( 3.B attēls ). Putnēšanās uzvedība un defekācijas aktivitāte tika vērtēta ambulatorās aktivitātes testa laikā ( 3.C attēls, C un D). MS pieredze ievērojami palielināja rostrālo pucēšanos ( P <0.05, NH pret MS, savukārt piekļuve sīkdatnēm to samazināja ( P <0.05, MS pret MS+HPF) ( 3.C attēls ). MS sieviešu defekācijas aktivitātei bija tendence palielināties attiecībā pret NH bez statistiskas ticamības, un piekļuve sīkdatnēm to ievērojami samazināja ( P <0.05, MS pret MS+HPF) ( 3.D attēls ).
Lai vēl vairāk novērtētu trauksmei līdzīgu uzvedību, žurkām 2 dienas pēc ambulatorās aktivitātes testa (56. pēcdzemdību dienā) tika veikts paaugstināta labirinta tests. Laiks, kas pavadīts atvērtajās rokās, MS mātītēm bija ievērojami samazināts ( P < 0.05), bet ne MS+HPF grupā, salīdzinot ar NH ( 4.A attēls ). Atvērto roku ieejas procentuālā daļa starp eksperimentālajām grupām neatšķīrās ( 4.B attēls ). Lai novērtētu depresijai līdzīgu uzvedību, žurkām 3 dienas pēc paaugstināta labirinta testa (59. pēcdzemdību dienā) tika veikts piespiedu peldēšanas tests. Nekustīguma ilgums 5 minūšu piespiedu peldēšanas testa sesijas laikā bija ievērojami palielināts MS mātītēm ( P < 0.05), salīdzinot ar NH, un MS+HPF mātīšu nekustīguma rādītājs neatšķīrās no NH ( 4.C attēls ).
Kortikosterona līmenis plazmā
Nedēļu pēc peldēšanas testa žurkām tika piemērots ierobežošanas stress, un astes asins paraugi tika savākti 0, 30, 60 un 120 minūšu laika punktos 2 stundu ierobežošanas sesijas laikā un tika izmantoti plazmas kortikosterona noteikšanai ( 5. attēls ). Kortikosterona bazālais līmenis (0 laika punkts) grupās neatšķīrās; tomēr stresa izraisītais kortikosterona līmeņa paaugstinājums MS mātītēm bija zemāks nekā NH mātītēm 30 un 60 minūšu laika punktos pēc stresa iestāšanās ( P < 0.05, NH pret MS katrā laika punktā). MS+HPF plazmas kortikosterona līmenis neatšķīrās no NH 30 minūtes pēc stresa iestāšanās, bet bija zemāks nekā NH 60 minūšu laika punktā ( P < 0.05; 394.29 ± 38.35 ng/ml NH pret 247.48 ± 24.57 ng/ml MS+HPF grupā). Stresa izraisīto kortikosterona līmeņu analīze ar divvirzienu ANOVA atklāja mātes atšķiršanas galvenos efektus [ F (1,56)=8.814, P =0.0045] un laika [ F (3,56)=9.335, P <0.0001], bet ne barības apstākļu ietekmi. Būtiska mijiedarbība starp mātes atšķiršanu un laiku vai starp barības apstākļiem un laiku netika konstatēta.
ΔFosB un BDNF rietumu bloti
ΔFosB un BDNF līmeņi NAc tika pārbaudīti ar Western blot analīzi ( 6. attēls ). ΔFosB bija ievērojami samazināts, bet BDNF bija palielināts MS sieviešu NAc ( P < 0.05), salīdzinot ar NH ( 6.A attēls A un B). ΔFosB līmenis MS sieviešu NAc tika normalizēts, izmantojot sīkfailus; t.i., nebija atšķirības starp NH un MS+HPF, un BDNF līmenis bija vēl vairāk palielināts ( P < 0.05, MS pret MS+HPF). BDNF līmenis MS sieviešu hipokampā bija ievērojami samazināts salīdzinājumā ar NH ( P < 0.05), un tas netika atgūts, izmantojot sīkfailus ( 6.C attēls ).
diskusija
Piekļuve pārtikas produktiem uzlaboja MS sieviešu psihoemocionālo uzvedību
Šajā pētījumā uzvedības rādītāji, kas raksturo trauksmi un depresiju, piemēram, ambulatorā aktivitāte, rostralās kopšanas un defekācijas aktivitātes aktivitātes pārbaudes laikā; atvērtas rokas pie paaugstināta labirints testa; nemierīgums piespiedu peldēšanas testa laikā tika uzlabots MS sievietēm ar brīvu piekļuvi Oreo sīkdatnēm pusaudža vecumā un jaunībā. Kortikosterona atbildes reakcija uz akūtu stresu tika novērsta MS sievietēm, kā ziņots MS vīriešiem 14. Šķiet, ka reakcija pret kortikosteronu ir MS pieredzes rezultāts; ti, atkārtotas stresa pieredze, jo HPA ass atbildes reakcija uz akūtu stresa izaicinājumu, šķiet, bija hroniska pēc hroniskas atkārtotas stresa pieredzes 40, 41. Pētījumi liecina, ka augsta tauku satura diēta ar augstu vēlamo diētu var mainīt bazālās HPA ass aktivitāti un endokrīnās atbildes reakciju uz akūtu stresu. 9, uzlabot stresa reakcijas 17, 19 un samazināt trauksmes uzvedību 18, 20. Arī brīva piekļuve Oreo sīkdatnēm (~ 21% tauku saturs; mērens tauku saturs) pusaudža un jauniešu laikā normalizēja HPA asu funkciju un uzlaboja trauksmes uzvedību vīriešu MS žurkām 14. Tas nozīmē, ka ir iespējams, ka pusaudžu sīkdatņu pieejamība var uzlabot HPA asu funkciju, izmantojot MS pieredzi, atkārtotu stresu agrīnā dzīvē un uzlabojot uzvedības traucējumus. Tomēr šajā pētījumā sīkdatņu pieejamība pusaudža vecumā un jauniešiem nepalielināja HPA ass aktivitāti, reaģējot uz akūtu stresu sievietēm MS žurkām. Ir ierosināts, ka pusaudžu sīkdatņu piekļuves anksiolītiskā un / vai antidepresanta iedarbība sievietēm MS žurkām var nebūt saistīta ar HPA ass funkciju, lai gan tas bija vīriešu kārtas MS žurkām. Vīriešu un sieviešu žurkas atšķiras ar daudziem neuroendokrīniem un uzvedības parametriem, un neaizsargātība pret stresu ir atkarīga no dzimuma 42, 43. Iepriekšējais pētījums ziņoja, ka 7 dienas mērenu tauku diētas protokols izraisa vīriešu selektīvu pārspīlētu kortikosterona izdalīšanos pēc akūta stresa. 6.
Pievilcīga pārtikas pieejamība un neironu funkcija sieviešu žurku NAc
Šis pētījums parādīja, ka αFosB ekspresija ir samazināta un BDNF palielinās sieviešu dzimuma žurkām ar MS pieredzi. Ir ziņots, ka psiholoģiskais vai metaboliskais stress palielina ΔFosB izteiksmi NAc 44-46. Pētījumi liecina, ka transkripcijas faktors ΔFosB ir saistīts ar BDNF ekspresiju NAc neironos 32, 47-49. Kopumā tiek ierosināts, ka samazināta ΔFosB un palielināta BDNF ekspresija NAc var būt ilgstoša sekas MS stresam agrīnā dzīvē, iespējams, modulējot NAc neironu funkciju. NAc neironu funkcija tika ierosināta modulēt ar uzvedības stresa paradigmu 24, 25 un tās disfunkcija ir saistīta ar depresiju un trauksmi 22, 23, 26, 27. Patiešām, palielināts BDNF signalizācija NAc ir ziņots par depresijas izraisītiem stresa izraisītiem modeļiem 50-52un spriedzes izraisīti depresīvie efekti tika novērsti pelēm, kas ekspresēja ΔFosB striatumā 53. Tādējādi ir iespējams, ka sievietes MS žurku depresijas un / vai trauksmes uzvedība var būt saistīta ar samazinātu ΔFosB un palielinātu BDNF ekspresiju NAc.
Šajā pētījumā piekļuve sīkdatnēm pusaudža vecumā palielināja ΔFosB un BDNF ekspresiju MS žurku mātītēm. Šis rezultāts saskan ar iepriekšējiem ziņojumiem, kas liecina, ka iedarbība uz garšīgu uzturu izraisa paaugstinātu ΔFosB līmeni NAc31 , un ka diēta ar augstu tauku saturu palielināja BDNF līmeni ΔFosB pārmērīgi ekspresējošo peļu NAc32 . Ņemot vērā iepriekšējo ziņojumu, kas atklāja, ka paaugstināta ΔFosB ekspresija striatumā nodrošina noturību pret stresa izraisītu depresīvu iedarbību53 , tiek secināts, ka paaugstināts ΔFosB līmenis mūsu MS sieviešu ar piekļuvi sīkdatnēm NAc; t.i., normalizēts līdz tā bazālajam līmenim, varētu būt veicinājis pusaudžu cepumu piekļuves antidepresantu un/vai anksiolītisko efektivitāti. Tomēr nav skaidrs, vai paaugstināts BDNF līmenis MS sieviešu ar piekļuvi sīkdatnēm NAc ir saistīts ar tā antidepresanto un anksiolītisko iedarbību, jo paaugstināta BDNF signalizācija NAc tika ziņota galvenokārt depresijas modeļos50-52 , bet reti antidepresantu modeļos. Ir nepieciešami turpmāki pētījumi.
MS un HPF ietekme uz hipokampu BDNF līmeni
Gan tēviņu, gan mātīšu žurkām, kurām tika piemērots līdzīgs MS protokols, kas tika izmantots šajā pētījumā, ir ziņots par pazeminātu BDNF līmeni hipokampā [54 , 55] . Vienlaikus šajā pētījumā mūsu mātīšu MS žurku hipokampā BDNF līmenis bija pazemināts salīdzinājumā ar NH kontroles grupu. Hipokampālā neiroģenēze ir saistīta ar trauksmes un depresijas simptomiem [56 , 57] , un ir labi zināms, ka hipokamps ir iesaistīts HPA ass aktivitātes atgriezeniskās saites regulēšanā. Atgādinot, ka mūsu MS mātītēm HPA aktivitāte bija samazināta, ir iespējams, ka samazināts BDNF līmenis hipokampā var būt saistīts ar trauksmes un/vai depresijas traucējumiem MS pieredzes dēļ, iespējams, saistībā ar samazinātu HPA ass aktivitāti. Saistību starp hipokampālā BDNF līmeni un HPA ass aktivitāti mūsu MS mātītēm vēl vairāk apstiprināja fakts, ka piekļuve sīkdatnēm šajā pētījumā neuzlaboja ne vienu, ne otru. Iepriekšējais pētījums parādīja, ka ilgstoša augsta tauku satura diētas (32% tauku) lietošana palielina BDNF ekspresiju MS žurku tēviņu hipokampā, kurām tika piemērots līdzīgs MS protokols, kāds tika izmantots šajā pētījumā58 . Pašlaik tiek pētīta cepumu piekļuves ietekme pusaudža gados (~21% tauku) uz MS žurku tēviņu hipokampa BDNF līmeni.
Tauku / cukura satura uzvedības ietekme Oreo sīkdatnē
Šajā pētījumā brīva piekļuve Oreo cepumiem uzlaboja psihoemocionālās neērtības žurku mātītēm ar agrīnu stresa pieredzi. Oreo cepums ir šokolādes cepums ar ne tikai augstu tauku saturu, bet arī augstu cukura saturu, kā parādīts 1.1. tabulā . Cilvēku pētījumos šokolādes ēšana mazināja negatīvo garastāvokli salīdzinājumā ar ūdens dzeršanu, savukārt neitrālā un pozitīvā garastāvoklī netika konstatēta nekāda ietekme 59. Un šokolādes garastāvokli uzlabojošā iedarbība bija atkarīga no šokolādes garšas īpašībām (piena šokolāde pret parasto šokolādi), kas liecina, ka salda, garšīga ēdiena ēšana uzlabo eksperimentāli izraisītu negatīvu garastāvokļa stāvokli. Tika ziņots, ka tieksme pēc saharozes ir palielināta nomāktiem dzīvniekiem ar hronisku vieglu stresu, un tieksme pēc garšīgas piena šokolādes ir palielināta īpaši cilvēkiem ar nomāktu garastāvokli 60. Brīva saharozes un/vai cūkgaļas izvēle papildus barībai modulēja stresa ass reakcijas uz akūtu stresu 61. Arī īslaicīga mērena tauku satura diētas (20% kukurūzas eļļas; līdzīgs tauku saturs kā Oreo cepumiem) iedarbība izraisīja neiroendokrīnas un uzvedības izmaiņas seksuāli dimorfā veidā 4-6 . Kopumā tiek secināts, ka Oreo cepumu cukura un tauku saturs varētu būt veicinājis neirālo un uzvedības traucējumu uzlabošanos MS sievietēm. Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai pārbaudītu, vai tāds pats tauku vai cukura daudzums kā Oreo cepumu lietošana radītu līdzīgus uzlabojumus MS sievietēm, kā novērots šajā pētījumā.
Visbeidzot, šajā pētījumā MS sievietēm retroperitoneālajās tauku rezervēs bija tendence palielināties, izmantojot sīkfailus. Papildus modulācijas ietekmei uz stresa ass funkciju, garšīga ēdiena pieejamība ievērojami palielināja cirkulējošā leptīna un insulīna līmeni, palielinot tauku rezerves 15 , 61. Ir ierosināts, ka gan leptīns, gan insulīns veic regulējošu funkciju mezo-limbiskajā atlīdzības sistēmā, un jo īpaši insulīns palielināja dopamīna transportētāju ekspresiju ventrālajā tegmentālajā zonā 62 , 63. Kā aprakstīts iepriekš, mezo-limbiskā atlīdzības sistēma ir ļoti iesaistīta psihoemocionālos traucējumos, kas saistīti ar stresa ass funkciju 22–27 . Tādējādi tiek ierosināts, ka provizoriska modulācija, ja tāda ir, mezo-limbiskajā atlīdzības sistēmā , palielinot leptīna un/vai insulīna līmeni kopā ar palielinātu tauku rezerves, ietekmē garastāvokļa uzlabošanos, izmantojot garšīgu ēdienu. Patiešām, ilgstoša augsta tauku satura diētas (32% tauku saturs) lietošana mazināja trauksmei līdzīgu uzvedību un palielināja leptīna un insulīna līmeni plazmā, ievērojami palielinot tauku rezerves žurku mātītēm, kurām tika piemērots līdzīgs MS protokols, kas izmantots šajā pētījumā 11 . Tomēr vēl nav skaidrs, vai uzvedības uzlabojumi, kas novēroti mūsu MS sievietēm ar piekļuvi cepumiem (mērena tauku diēta ar ~21% tauku saturu), ir saistīti ar palielinātu tauku depo, jo retroperitoneālā tauku depo palielināšanās, izmantojot cepumus, nesasniedza statistisku nozīmīgumu, un turklāt pašreizējā pētījumā netika mērīts ne cirkulējošais leptīns, ne insulīns.
Noslēgumā jāsecina , ka disfunkcijas HPA asī, NAc neironos un hipokampā, šķiet, ir saistītas ar jaunu MS žurku mātīšu psihoemocionālajām grūtībām, ko izraisīja mātes šķiršanās pirmajās divās dzimšanas nedēļās. Brīva piekļuve ļoti garšīgai barībai un mērens tauku saturs pusaudža un jaunības gados uzlaboja trauksmei un depresijai līdzīgu uzvedību MS mātītēm, neietekmējot ķermeņa masas pieaugumu, un funkcionālā modulācija NAc neironos var būt nozīmīga tās pamatā esošajos neironu mehānismos.
Pateicības
Autori pateicas Dr. SB Yoo par palīdzību statistikas analīzē un Dr. JY Lee ar eksperimentāliem paņēmieniem. Šo pētījumu atbalstīja Nacionālā pētniecības fonda (2013R1A1A3A04-006580) dotācijas un Oromaxillofacial disfunkcijas pētījumu centrs vecāka gadagājuma cilvēkiem Seulas Nacionālajā universitātē (2014050477), ko finansēja Korejas valdība (Zinātnes ministrija, IKT un nākotnes plānošana).
Atsauces