Int J Biol Sci. 2015; 11 (10): 1150-1159.
Online gepubliceerd 2015 Aug 1. doi: 10.7150 / ijbs.12044
PMCID: PMC4551751
Jin Young Kim,1 Jong-Ho Lee,1,✉ Doyun Kim,1,2 Soung-Min Kim,1 JaeHyung Koo,2 en Jeong Won Jahng1,✉
Abstract
Deze studie onderzocht de effecten van zeer smakelijk voedsel tijdens de adolescentie op de psycho-emotionele en neurale stoornissen die worden veroorzaakt door vroege stress ervaringen bij vrouwelijke ratten. Vrouwelijke Sprague-Dawley-jongen werden gedurende de eerste twee weken van de geboorte (MS) dagelijks gescheiden van de moeder voor 3 h of ongemoeid gelaten (NH). De helft van de MS-vrouwtjes kreeg daarnaast gratis toegang tot chocoladekoekjes ad libitum voer uit de dag na de geboorte 28. Pups werden onderworpen aan de gedragstesten tijdens de jonge volwassenheid. De plasma-corticosteronrespons op acute stress, ΔFosB en hersenafgeleide neurotrofe factor (BDNF) -niveaus in de hersenregio's werden geanalyseerd. De totale calorie-inname en de toename van het lichaamsgewicht tijdens de gehele experimentele periode verschilden niet tussen de experimentele groepen. Toegang tot cookies tijdens de adolescentie en jeugd verbeterde het angst- / depressie-achtige gedrag door MS-ervaring. ΔFosB-expressie was verlaagd, maar BDNF was verhoogd in de nucleus accumbens van MS-vrouwen en ΔFosB-expressie was genormaliseerd en BDNF werd verder verhoogd na cookietoegang. De reactie van het corticosteron op acute stress was afgezwakt door MS-ervaring en de toegang tot cookies verbeterde dit niet. Resultaten suggereren dat de toegang tot cookies tijdens de adolescentie de psycho-emotionele stoornissen van MS-vrouwen verbetert, en dat ΔFosB en / of BDNF-expressie in de nucleus accumbens een rol kan spelen in de onderliggende neurale mechanismen.
Introductie
Er is steeds meer bewijs dat identieke voedingsmanipulaties uiteenlopende reacties tussen de geslachten kunnen hebben. Op moleculair niveau is aangetoond dat er sprake is van seksueel dimorfe reacties van het hippocampale transcriptoom tussen mannelijke en vrouwelijke ratten blootgesteld aan hetzelfde dieet 1. Op het metabole / neuro-endocriene niveau vertonen vrouwelijke ratten verschillende hypothalamische neuropeptide-reacties op een langdurig vetrijk dieet 2 en een hogere capaciteit dan mannen om een hoge lipide-instroom te compenseren 3. Op de korte termijn volwassen vrouwen met een hoog vetgehalte hebben een verlaagd glucocorticoïde receptor mRNA-gehalte in de hippocampus en hun hypothalamus-hypofyse-bijnier (HPA) -as reageert anders dan mannen op een volgende stress 4, 5. Op gedragsniveau vermindert kortdurende blootstelling van volwassen ratten aan vetweefsel de angst en vergroot het de exploratie bij mannen, terwijl het bij vrouwen het tegenovergestelde effect heeft 6. De puberteit is een cruciale ontwikkelingsperiode die wordt gekenmerkt door verhoogde endocriene plasticiteit en veranderingen in stressresponsiviteit 7. Studies hebben gesuggereerd dat een vetrijk dieet na het spenen de basale activiteit van de HPA-as en de endocriene reacties op een acute stress kan wijzigen door zowel stress als metabolische bemiddelaars op een seksueel dimorfe manier te beïnvloeden 8, 9. We hebben eerder geconstateerd dat langdurig gebruik van zeer smakelijk voedsel tijdens de adolescentie angst- en depressieachtig gedrag bij mannelijke ratten verhoogt, maar niet bij vrouwelijke rattens 10. Langdurige consumptie van cafetariadieet met veel vet (32% vetgehalte) verbeterde gedragsproblemen zowel bij mannelijke als vrouwelijke ratten die werden onderworpen aan een vergelijkbaar moederlijk separatie (MS) protocol dat in dit onderzoek werd gebruikt, met grotere gunstige effecten bij mannen 11. De gedrags- en neuro-endocriene tegenslagen waargenomen bij onze vrouwelijke MS-ratten 12 bleek te verschillen van die in mannelijke MS-ratten 13, 14.
In onze vorige studie, langdurige toegang tot zeer smakelijk voedsel, een middelmatig vet dieet (~ 21% vet) 6, 15tijdens adolescentie en jeugd verbeterden sommige angstgerelateerde symptomen en de disfunctie van de HPA-as bij mannelijke MS-ratten 14. Studies hebben gesuggereerd dat modulatie van de stress-as-functie betrokken is bij het positieve emotionele gedrag door een zeer smakelijke voeding. Dat is; blootstelling aan een dieet met een hoog vetgehalte werd voorgesteld om stressgevoeligheid te verminderen 16; individuen die werden aangeboden met zeer smakelijk voedsel hadden meer aangename emoties zoals voldoening, genot en verlangen 17 en de consumptie van smakelijk voedsel verminderde de sympathische respons na psychologische en immunologische stress 18, stresshormoonniveaus na terughoudendheid 19 en angst-achtig gedrag tijdens de verhoogde plus doolhof-test bij ratten 20. In deze studie verbeterde het matige vetdieet (~ 21% vet) tijdens adolescentie en jeugd de disfunctie van de HPA-as van MS-vrouwtjes echter niet, hoewel het niet alleen angstgevoelens, maar ook depressiviteitsveranderingen verbeterde.
Om de neurale mechanismen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan het psycho-emotionele effect van zeer smakelijke toegang tot voeding bij onze MS-vrouwen, hebben we hersenafgeleide neurotrofe factor (BDNF) en ΔFosB-niveaus onderzocht in de nucleus accumbens (NAc). Het NAc, een basale voorhersenenstructuur die een mesolimbische dopaminerge route vormt, speelt een rol bij beloning, motivatie en versterking 21. Ontwikkeling van anhedonie, een kernsymptoom van depressieve stoornis, is toegeschreven aan disfunctie van de beloningsroute, waarbij het NAc een centrale rol speelt 22, 23. De NAc-neuronen worden geactiveerd in reactie op gedragsstressparadigma 24, 25en zijn betrokken bij angststoornissen 26, 27. De mesolimbische dopaminerge activiteit en de stress-geïnduceerde activering van de NAc-neuronen waren afgestompt in onze mannelijke MS-ratten die angsten en depressiesachtig gedrag vertoonden 13, 28. Van BDNF werd gesuggereerd dat het betrokken was bij hedonische voeding via modulatie van het mesolimbische dopaminesysteem 29, 30en blootstelling aan een smakelijk dieet verhoogde de BDNF- en ΔFosB-spiegels en dopamine-receptor D1-binding in het NAc 16, 31, 32.
Materialen en methoden
Dieren
Sprague-Dawley-ratten werden gekocht (Samtako Bio, Osan, Korea) en verzorgd in een specifiek pathogeenvrij barrièregebied met constante temperatuurcontrole (22 ± 1 ℃), vochtigheid (55%) en een 12 / 12 uur licht / donker cyclus (licht aan bij 07: 00 AM). Standaard laboratoriumvoedsel (Purina Rodent Chow, Purina Co., Seoul, Korea) en met membraan gefilterd gezuiverd water waren beschikbaar ad libitum. Dieren werden verzorgd volgens de Richtlijn voor Dierproeven, 2000, onder redactie van de Koreaanse Academie voor Medische Wetenschappen, wat consistent is met de NIH-richtlijnen voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdieren, herzien 1996. Alle dierproeven werden goedgekeurd door de commissie voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdieren aan de Seoul National University.
experimenteel protocol
Nulliparous vrouwtjes en bewezen fokkers werden gebruikt voor het fokken in het laboratorium van de dierenfaciliteit, en de pups werden op een gecontroleerde manier grootgebracht om ongewenste stimulatie van het milieu tot een minimum te beperken en te standaardiseren. in utero leven. Twaalf uur na bevestiging van de bevalling [postnatale dag (PND) 1] werden de pups gemanipuleerd zoals we eerder beschreven 13, 14, 33 - 35. Elk nest werd toegewezen aan de maternale separatiegroep (MS) of voor de niet-behandelde (NH) groep. MS-pups werden verwijderd uit hun moeder- en thuiskooi en dicht bij elkaar geplaatst in een nieuwe kooi met houtsnippers (Aspen shaving, Animal JS Bedding, Cheongyang, Korea) gedurende 9:00 uur - 12:00 uur, en vervolgens teruggebracht naar hun huis kooi en dam. Er werd geen aanvullende behandeling aangeboden om de pups tijdens de scheidingsperiode warm te houden. MS werd dagelijks uitgevoerd van PND 1 tot en met 14, en daarna werden de pups met hun moeder ongestoord gelaten tot het spenen op PND 22. De NH-groep bleef ongestoord tot het spenen, met uitzondering van de routinematige reiniging van de kooi die tweemaal per week werd uitgevoerd. Op de speendag werden 2 NH- en 4 MS-vrouwelijke pups willekeurig geselecteerd uit elk NH- of MS-nest, respectievelijk, en 2 NH- of 2 MS-pups bij elkaar in elke kooi. Twee vrouwelijke MS-pups die samen waren gehuisvest, kregen gratis toegang tot zeer smakelijk voedsel (HPF) (Oreo-koekje, Kraft Foods Global, Inc., East Hanover, NJ, VS), naast ad libitum voer uit PND 28 (MS + HPF-groep), en de rest 2 vrouwelijke MS-pups in elk nest (MS-groep) en NH-pups (NH-groep) kregen alleen standaardvoer. De formules van de voedingssamenstelling van standaardvoer en Oreo-koekje staan in de tabel Table1.1. Dagelijkse voedselinname en gewichtstoename werden geregistreerd van PND 29. Voor de evaluatie van de voedselinname van 24 h werd een vooraf afgemeten hoeveelheid voer en koekjes verschaft, en de volgende dag werden de hoeveelheid chow en koekjes die werd achtergelaten gewogen en afgetrokken van de waarde die op de vorige dag was verschaft. Er is speciale zorg besteed aan het opnemen van morsen. De calorie-inname werd berekend volgens de formules voor voedingssamenstelling van voer en koekjes. De totale hoeveelheid voedsel geconsumeerd door de pups in elke kooi werd gedeeld door het aantal jongen in elke kooi en elke berekende waarde werd beschouwd als n = 1. Water was vrij beschikbaar voor alle experimentele groepen en de voedselomstandigheden werden gedurende de gehele experimentele periode voortgezet. Het schematische diagram van het experimentele protocol is weergegeven in figuur Figure11.
Ambulante activiteit
NH, MS en MS + HPF-vrouwtjes (n = 8 uit verschillende 4-nesten in elke groep, totale 24-pups van verschillende NNXX-nesten) werden onderworpen aan de ambulante test op PND 8. Bij elke test werd de rat in het midden van de activiteitenkamer geplaatst (54 cm lang, 43.2 cm breed, en 42.2 cm hoog, MED Associates, VT, VS), een transparante acrylkamer uitgerust met twee horizontale vlakken van 30.5 infrarood fotocel-detector paren geplaatst in x, y dimensie, 2.5 cm uit elkaar geplaatst en de ambulante activiteit ervan werd gevolgd door het gecomputeriseerde systeem voor 30 min. De lichtomstandigheden in de testruimte werden op dezelfde intensiteit gehandhaafd met dierenkamers in daglichttoestand. Ambulante activiteit werd gemeten als het totale aantal stralingsonderbrekingen in de horizontale sensor tijdens elke opeenvolgende 5 min-sessie. Defecatie-activiteit, gewicht van fecale boli, tijdens de ambulantietest van elke rat werd ook gescoord. Verzorgingsactiviteit werd verder geanalyseerd; dwz voorpoot en hoofdverzorging werden beschouwd als rostrale verzorging, en lichaam, benen en staart / genitale verzorging als caudale verzorging 36. De activiteitskamer werd na gebruik schoongemaakt met 70% ethanol om alle olfactorische aanwijzingen van de eerder geteste rat te elimineren.
Verhoogde plus doolhof
Twee dagen na de ambulante activiteitstest (PND 56) werden ratten onderworpen aan de gedragsbeoordeling in een verhoogd plus doolhof, een plus-vormig acryllabyrint met twee tegenover elkaar liggende open armen (50 cm lang en 10 cm breed) en twee tegenover elkaar gesloten armen (50 cm lang, 10 cm breed en 31 cm hoog), uitlopend vanaf een centraal platform (10 cm x 10 cm). Het hele apparaat was 50 cm boven de vloer verhoogd. De testprocedure werd gevolgd zoals eerder beschreven 37. Elke rat werd in het midden van het doolhof geplaatst, tegenover een van de open armen, en mocht vervolgens de open of gesloten armen van het doolhof verkennen voor 5 min. De tijd doorgebracht in de verschillende armen werd geregistreerd. Vier poten moesten zich in de ingangslijn van elke arm bevinden, wat het begin van de tijd in de specifieke arm aangaf, en vervolgens werd de eindtijd geregistreerd toen alle vier de poten weer buiten de lijn waren. Het doolhof werd na elke test met 70% ethanol gereinigd om invloeden van de eerder geteste rat te voorkomen.
Geforceerde duiktest
Drie dagen na de verhoogde plus doolhoftest (PND 59) werden ratten onderworpen aan de gedwongen zwemtest, volgens de eerder beschreven methode 38. Elke rat mocht gedurende 54 minuten zwemmen in een glazen cilinder (24 cm hoog en 40 cm in diameter) gevuld met water op 23 cm diepte (25-5 ℃), en de testsessies werden opgenomen door een videocamera van de zijkant van de cilinder. De duur van de onbeweeglijkheid van de rat in het water werd met een stopwatch op videobanden bepaald. Immobiliteit werd gedefinieerd als de toestand waarin werd geoordeeld dat ratten alleen de bewegingen maakten die nodig waren om hun hoofd boven het wateroppervlak te houden.
Ratten werden voorafgaand aan elke test ten minste 2 h in de testruimte geplaatst om ongewenste stresseffecten te minimaliseren, en alle gedragsbeoordelingen werden uitgevoerd tussen 9: 00 AM en 12: 00 PM van de dag om de invloeden van circadiaanse varianties te vermijden. Gedragsscores werden gedaan met de waarnemer blind voor de behandeling van de ratten.
Plasma corticosteron-test
Een week na het einde van de gedragssessies werden ratten 2 uur in een fixatiekast geplaatst, waarin ratten hun vier ledematen konden bewegen, maar hun lichaamsoriëntatie niet konden veranderen. Staartbloed werd verzameld op tijdstippen van 0, 30, 60 en 120 minuten tijdens de beperkingsperiode en gedurende 2,000 minuten bij 20 rpm gecentrifugeerd. De plasmamonsters werden ingevroren in vloeibare stikstof en bewaard bij -80 ° C totdat ze voor de test werden gebruikt. De plasmaconcentraties van corticosteron werden bepaald door middel van radioimmunoassay met 125I-gelabelde Coat-A-Count-kit (Siemens, CA, VS). De gevoeligheid van de test was 5.7ng / ml. De intra-assay variatiecoëfficiënt was 4-12.2%.
Western blot-analyse
Ratten die naïef zijn van de gedragstests (n = 6 uit 3 verschillende nesten in elke groep; in totaal 18 pups uit 6 verschillende nesten) werden opgeofferd op PND 62 voor de western blot-analyse van ΔFosB- en BDNF-niveaus in de hersenregio's. Retroperitoneale vetkussentjes werden verzameld op het moment van opoffering en de hersenen werden onmiddellijk na onthoofding verwijderd. Weefselmonsters van nucleus accumbens (NAc) en hippocampus werden snel ontleed op ijs, ingevroren in vloeibare stikstof en tot gebruik bewaard bij -80 ° C. De NAc-weefseldissectie werd uitgevoerd met een fijn mesje volgens de methode die in onze eerdere onderzoeken werd gebruikt 28, 39; een mogelijke inclusie van het nabije ventro-mediale striatum kan echter niet worden vermeden. De weefsels werden gehomogeniseerd in een enkele detergens-lysisbuffer (50 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCl; 1% Triton X-100; protease en fosfataseremmer cocktail 0.5%) en vervolgens gecentrifugeerd bij 13,000 g voor 20 min bij 4oC.De supernatanten die in nieuwe buisjes werden overgebracht, werden gemeten op eiwitgehalte met behulp van een eiwitassaykit (Biorad DC, Biorad, Inc., Hercules, CA), in porties verdeeld in een concentratie van 80 μg / 20 μl in lysisbuffer en bewaard bij -80 ° C, anders op dezelfde dag gebruikt. De monsters werden gemengd met laadbuffer (100 mM Tris, pH 6.8; 200 mM dithiotreïtol; 4% SDS; 20% glycerol; 0.2% broomfenolblauw) in een verdunning van 1: 1, 5 minuten gekookt, snel op ijs gekoeld en daarna geëlektroforiseerd op 12% SDS-polyacrylamide Tris-glycine-gels. De eiwitten die op nitrocellulosemembranen (Hybond-C, Amersham, Bucks, VK) werden overgebracht, werden behandeld met 5% magere melkpoeder in 1X Tris-gebufferde zoutoplossing-Tween (10 mM C4H11NEE3; 0.145 M NaCl; 0.2% SDS; 0.1% Tween 20) overnachting bij 40C. De membranen werden gereageerd met polyklonaal konijn-anti-∆FosB (1: 1000 verdunning; Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, VS) of anti-BDNF (1: 500 verdunning; Millipore, Temecula, CA, VS), en de gebonden antilichamen werden gedetecteerd met chemiluminescentie volgens de instructies van de fabrikant (Lumi-light western blotting-substraat; Roche, Indianapolis, IN, VS) en gekwantificeerd met behulp van een digitaal beeldanalysesysteem (LAS-1000, Fuji film, Tokio, Japan). Gedigitaliseerde waarden van elk monster werden genormaliseerd naar de laadcontrole β-actine, en vervolgens werden alle waarden geconverteerd naar relatieve waarden naar de gemiddelde waarde van de NH-groep.
statistische analyse
Gegevens werden geanalyseerd met een- of tweeweg [corticosteron-gegevens; behandeling (hantering of voedingstoestand, elk 2-niveaus) X-tijd (4-niveaus)] variantieanalyse (ANOVA) en vooraf geplande vergelijkingen tussen groepen werd uitgevoerd door post hoc Fisher's PLSD-test indien nodig, met behulp van StatView-software (Abacus, Berkeley, CA, VS). Gegevens over lichaamsgewicht en voedselinname werden verder geanalyseerd door herhaalde metingen van ANOVA, gevolgd door Bonferroni-correctie voor P waarde aanpassing. Het significantieniveau was vastgesteld op P <0.05, en alle waarden werden gepresenteerd als gemiddelden ± SEM
Resultaten
Voedselinname en toename van het lichaamsgewicht
MS-vrouwtjes bleken lichter dan de leeftijdsafhankelijke NH-vrouwtjes tot PND 39 en het verschil in gewicht werd daarna niet waargenomen (figuur (Figure2A) .2EEN). Statistisch significante verschillen (P<0.05) tussen NH- en MS-vrouwtjes werden waargenomen tijdens PND 32 - 39, behalve op PND 36 en 37. Eetbare toegang tot voedsel verminderde het gewichtsverschil door MS-ervaring, en de statistische significantie tussen NH en MS + HPF verdween na PND 36. Herhaaldelijk ANOVA-metingen onthulden dat de toename van het lichaamsgewicht in de loop van de tijd verschilt tussen MS en MS + HPF [F(1,780) = 2.146; P= 0.0008], maar niet tussen NH en MS. De dagelijkse inname van chow van MS-vrouwtjes verschilde niet van de leeftijdsafhankelijke NH-vrouwtjes (Figuur (Figure2B) .2B). Toegang tot cookies onderdrukte de dagelijkse inname van voer van MS-vrouwen, maar de dagelijkse calorie-inname werd meestal verhoogd door toegang tot cookies zonder statistische significantie. Analyse van calorie-inname met herhaalde metingen ANOVA onthulde geen effecten van scheiding van de moeder en voedselconditie. De totale calorie-inname gedurende de hele experimentele periode (PND 28-62) verschilde niet tussen de experimentele groepen (figuur (Figure2C) .2C). Ongeveer 40% van de totale calorie verbruikt door MS + HPF-vrouwen is afkomstig van de cookies (3259.921 ± 211.657 kcal van chow, 2184.641 ± 186.077 kcal van cookies). Retroperitoneale vetlaag van MS-vrouwtjes op PND 62 verschilde niet van de leeftijdsafhankelijke NH-vrouwtjes, en had de neiging te worden verhoogd met cookietoegang zonder statistische significantie (P= 0.0833, MS versus MS + HPF) (Figuur (Figure22D).
Gedragsbeoordelingen
Ambulante activiteiten van NH, MS en MS + HPF-vrouwtjes werden gemeten in een computergestuurde activiteitenkamer op PND 54. Ambulante tellingen van MS-vrouwtjes tijdens de eerste (0 - 15 min) en de latere sessie (15 - 30 min) waren significant verminderd in vergelijking met met NH-vrouwtjes; echter een significante afname (P<0.05) ten opzichte van NH werd alleen waargenomen tijdens de latere sessie in de MS + HPF-groep (Figuur (Figure3A) .3EEN). De totale afgelegde afstand tijdens de eerste 15 min-sessie was significant lager in MS (P<0.05), maar niet in MS + HPF, vergeleken met NH (figuur (Figure3B) .3B). Verzorgingsgedrag en ontlastingsactiviteit werden gescoord tijdens de ambulante activiteitstest (fig (Figure3C3C & D). MS ervaren significant verhoogde rostrale verzorging (P<0.05, NH vs. MS) terwijl cookietoegang deze verminderde (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (Figuur (Figure3C) .3C). Defecatie-activiteit van MS-vrouwen neigde te worden verhoogd ten opzichte van NH zonder statistische significantie, en de toegang tot cookies verminderde deze aanzienlijk (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (Figuur (Figure33D).
Om het angstgevoelige gedrag verder te beoordelen, werden ratten dagen na de ambulante activiteitstest (PND 2) onderworpen aan een verhoogde plus doolhoftest. De tijd doorgebracht in de open armen was significant lager bij MS vrouwtjes (P <0.05), maar niet in MS + HPF, vergeleken met NH (Figuur (Figure4A) .4EEN). Percentage open-arminvoer verschilde niet tussen de experimentele groepen (Figuur (Figure4B) .4B). Om depressiviteitsgedrag te beoordelen, werden ratten onderworpen aan gedwongen zwemtests 3 dagen na de verhoogde plus doolhoftest (PND 59). Immobiliteitsduur tijdens de 5 min van gedwongen zwemtestsessie was significant verhoogd bij MS-vrouwen (P <0.05) vergeleken met NH, en de immobiliteitsscore van MS + HPF-vrouwtjes verschilde niet van NH (figuur (Figure44C).
Plasma corticosteron niveaus
Een week na de zwemtest kregen ratten remmingsstress en werden de staartbloed verzameld tijdens 0-, 30-, 60- en 120 min-tijdstippen tijdens 2 h van de terughoudingssessie en werd deze gebruikt voor de plasma-corticosteron-test (figuur (Figure5) .5). De basale corticosteronniveaus (0-tijdpunt) verschilden niet tussen de groepen; de stress-geïnduceerde verhogingen van corticosteronspiegel waren echter lager bij MS-vrouwtjes dan bij NH op 30 en 60 min-tijdspunten na het begin van stress (P<0.05, NH vs. MS op elk tijdstip). De plasmacorticosteronspiegels van MS + HPF verschilden niet van NH 30 minuten na het begin van stress, maar waren lager dan NH op 60 minuten tijdstip (P <0.05; 394.29 ± 38.35 ng / ml in NH vs. 247.48 ± 24.57 ng / ml in MS + HPF). Analyse van de door stress geïnduceerde corticosteronspiegels met 2-weg ANOVA onthulde de belangrijkste effecten van maternale scheiding [F(1,56) = 8.814, P= 0.0045] en tijd [F(3,56) = 9.335, P<0.0001], en geen effect van voedselconditie. Significante interacties tussen moederlijke scheiding en tijd of tussen voedselconditie en tijd werden niet gevonden.
ΔFosB en BDNF Western-blots
AFosB- en BDNF-niveaus in het NAc werden onderzocht met western-blot-analyse (fig (Figure6) .6). ΔFosB was significant verminderd, maar BDNF was verhoogd in het NAc van MS vrouwtjes (P <0.05) vergeleken met NH (Figuur (Figure6A6A & B). ΔFosB-niveau in het NAc van MS-vrouwtjes werd genormaliseerd door cookietoegang; dwz geen verschil tussen NH en MS + HPF, en BDNF-niveau werd verder verhoogd (P <0.05, MS vs. MS + HPF). BDNF-niveaus in de hippocampus van MS-vrouwtjes waren aanzienlijk verlaagd ten opzichte van NH (P <0.05) en het werd niet hersteld door cookietoegang (Figuur (Figure66C).
Discussie
Betrouwbare toegang tot voedsel verbeterde het psycho-emotionele gedrag van MS-vrouwen
In deze studie zijn de gedragsscores die angst en depressie representeren, zoals ambulante activiteit, rostrale verzorging en defecatie-activiteit tijdens de activiteitstest; open armen blijven tijdens verhoogde plus doolhoftest; immobiliteit tijdens de gedwongen zwemtest, werden verbeterd bij MS-vrouwen met gratis toegang tot Oreo-koekjes tijdens de adolescentie en jeugd. De respons van corticosteron op acute stress was afgezwakt bij MS-vrouwen, zoals gemeld bij MS-mannen 14. De afgestompte corticosteronrespons lijkt een gevolg te zijn van MS-ervaring; dwz ervaring met herhaalde stress, omdat de HPA-asresponsen op acute stress-uitdaging blunt bleken na ervaringen met chronische herhaalde stress 40, 41. Studies suggereerden dat blootstelling aan voeding met een hoge vetinname de basale activiteit van de HPA-as en de endocriene reacties op acute stress kan wijzigen. 9, verbeter stressreacties 17, 19 en verminderen angstachtig gedrag 18, 20. Ook de vrije toegang tot Oreo-koekjes (~ 21% vetgehalte, een matig vetdieet) tijdens de adolescentie en jeugd normaliseerde de stompte HPA-asfunctie en verbeterde angstgevoelige gedragingen bij mannelijke MS-ratten 14. Dat wil zeggen dat het waarschijnlijk is dat toegang tot de cookiekarakteristiek de botte HPA-asfunctie verbetert door MS-ervaring, herhaalde stress in het vroege leven en de gedragsproblemen verbetert. In dit onderzoek verbeterde de cookietoegang tijdens adolescentie en jeugd echter de HPA-asactiviteit niet, wat reageerde op acute stress bij vrouwelijke MS-ratten. Er wordt gesuggereerd dat de anxiolytische en / of antidepressieve werkzaamheid van adolescentie-cookietoegang bij vrouwelijke MS-ratten mogelijk niet gerelateerd is aan de HPA-asfunctie, hoewel deze in mannelijke MS-ratten was. Mannelijke en vrouwelijke ratten verschillen in tal van neuro-endocriene en gedragsparameters, en kwetsbaarheid voor stress is afhankelijk van het geslacht 42, 43. Eerdere studie meldde dat een 7-dag matig vetdieet protocol leidt tot een mannelijk-selectieve overdreven corticosteron-afgifte na een acute stress 6.
Betrouwbare voedseltoegang en neuronale functie in het NAc van vrouwelijke ratten
De huidige studie toonde aan dat ΔFosB-expressie is afgenomen en BDNF is toegenomen in de NAc van vrouwelijke ratten door MS-ervaring. Er is gemeld dat ofwel psychologische of metabole stress de ΔFosB-expressie in het NAc verhoogt 44-46. Studies hebben gesuggereerd dat transcriptiefactor ΔFosB gerelateerd is aan BDNF-expressie in de NAc-neuronen 32, 47-49. Tezamen genomen wordt gesuggereerd dat verlaagd AFFB en verhoogde BDNF-expressie in het NAc een langdurig gevolg kunnen zijn van MS-stress in het vroege leven, mogelijk modulerend de NAc neuronale functie. Er werd gesuggereerd dat de NAc-neuronale functie gemoduleerd werd door gedragsstressparadigma 24, 25 en zijn disfunctie is betrokken bij depressie en angststoornissen 22, 23, 26, 27. Inderdaad, verhoogde BDNF-signalering in het NAc is gemeld in stress-geïnduceerde modellen van depressie 50-52en stress-geïnduceerde depressieve effecten waren afgestompt bij muizen die ΔFosB overmatig tot expressie brachten in striatum 53. Het is dus waarschijnlijk dat depressie- en / of angst-achtig gedrag van vrouwelijke MS-ratten gerelateerd kunnen zijn aan afgenomen ΔFosB en verhoogde BDNF-expressie in het NAc.
In deze studie verhoogde de cookietoegang tijdens de adolescente periode de ΔFosB- en BDNF-expressies bij vrouwelijke MS-ratten. Dit resultaat komt overeen met eerdere rapporten die aantonen dat blootstelling aan een smakelijk dieet resulteert in verhoogde niveaus van ΔFosB in het NAc 31en dat vetrijke dieet verhoogde de BDNF-niveaus in het NAc van ΔFosB tot overexpressie leidende muizen 32. Overwegend eerder rapport waaruit blijkt dat verhoogde ΔFosB-expressie in striatum veerkracht uitoefent tegen stress-geïnduceerde depressieve effecten 53, wordt geconcludeerd dat een verhoogde ΔFosB in de NAc van onze MS vrouwtjes met cookietoegang; dwz genormaliseerd naar zijn basale niveau, zou kunnen hebben bijgedragen aan de antidepressieve en / of anxiolytische werkzaamheid van toegang tot adolescentiecookies. Het is echter niet duidelijk of een verhoogd BDNF-niveau in het NAc van MS-vrouwtjes met cookietoegang is betrokken bij zijn antidepressieve en anxiolytische effecten, aangezien verhoogde BDNF-signalering in het NAc voornamelijk werd gemeld in depressieve modellen 50-52, maar zelden in antidepressiva. Verdere studies zijn gerechtvaardigd.
Effecten van MS en HPF op de BDNF-niveaus van de hippocampus
Verlaagd BDNF-niveau in de hippocampus is gemeld bij zowel mannelijke als vrouwelijke ratten die werden onderworpen aan een vergelijkbaar MS-protocol dat in dit onderzoek werd gebruikt 54, 55. Gelijktijdig daalde het BDNF-niveau in de hippocampus van onze vrouwelijke MS-ratten ten opzichte van NH-controles in deze studie. Hippocampale neurogenese is betrokken bij symptomen van angst en depressie 56, 57en het is bekend dat de hippocampus betrokken is bij de feedbackregulatie van de HPA-asactiviteit. Eraan herinnerend dat de HPA-activiteit stomp was gemaakt in onze MS-vrouwen, is het waarschijnlijk dat verlaagde BDNF-niveaus in de hippocampus betrokken kunnen zijn bij angst- en / of depressiestoornissen door MS-ervaring, mogelijk in verband met de afgestompte HPA-asactiviteit. De relatie tussen het BDNF-niveau van de hippocampus en de HPA-asactiviteit bij onze MS-vrouwen werd verder ondersteund door het feit dat cookietoegang beide in deze studie niet verbeterde. Eerdere studie toonde aan dat langdurige consumptie van vetrijke voeding (32% vet) BDNF-expressie verhoogt in de hippocampus van mannelijke MS-ratten die werden onderworpen aan een vergelijkbaar MS-protocol dat in dit onderzoek werd gebruikt 58. Het effect van cookietoegang tijdens de adolescentie (~ 21% vet) op de hippocampale BDNF-niveaus van mannelijke MS-ratten wordt momenteel onderzocht.
Gedragseffecten van vet / suikergehaltes in Oreo-koekje
In deze studie verbeterde de vrije toegang tot Oreo-koekjes de psycho-emotionele tegenspoed bij vrouwelijke ratten met stressvolle ervaringen in het vroege leven. Oreo-koekje is een chocoladekoekje, niet alleen rijk aan vet, maar ook rijk aan suiker zoals weergegeven in de tabel Table1.1. In menselijke studie verminderde het eten van chocolade het negatieve humeur in vergelijking met drinkwater, terwijl er geen effecten werden gevonden op neutrale en positieve gemoedstoestanden 59. En het stemmingsverbeterende effect van chocolade was afhankelijk van de smakelijkheid van chocolade (melkchocolade versus pure chocolade), wat suggereert dat het eten van zoet smakelijk voedsel een experimenteel geïnduceerde negatieve gemoedstoestand verbetert. Er werd gemeld dat het verlangen naar sucrose toeneemt bij depressieve dieren met chronische milde stress en dat de eetlust van lekkere melkchocolade specifiek verhoogd is bij personen met een depressieve stemming 60. Vrije keuze van sucrose en / of reuzel in aanvulling op chow alle gemoduleerde de stressasreacties op acute stress 61. Ook veroorzaakte kortdurende blootstelling aan een matig vet dieet (20% maïsolie, vergelijkbaar vetgehalte met Oreo-koekjes) neuro-endocriene en gedragsveranderingen op een seksueel dimorfe manier 4-6. Samen genomen wordt geconcludeerd dat suiker- en vetgehalten van Oreo-koekjes mogelijk hebben bijgedragen aan het verbeteren van de neurale en gedragsmatige tegenslagen bij MS-vrouwen. Verdere studies zijn nodig om te onderzoeken of dezelfde hoeveelheid vet- of suikervoorziening als Oreo-cookietoegang vergelijkbare verbeteringen in MS-vrouwtjes zou opleveren als waargenomen in dit onderzoek.
Ten slotte neigde het retroperitoneale vetdepot in MS-vrouwen te worden verhoogd door middel van cookietoegang in dit onderzoek. Naast het modulatie-effect op de stress-as-functie verhoogde de eetbare voedseltoegang duidelijk de circulerende leptine- en insulinespiegels met een verhoogd vetdepot 15, 61. Van zowel leptine als insuline is gesuggereerd dat het een regulerende functie uitoefent in het meso-limbische beloningssysteem en in het bijzonder insuline verhoogde expressie van dopaminetransporters in het ventrale tegmentale gebied. 62, 63. Zoals hierboven beschreven, is het meso-limbische beloningssysteem sterk betrokken bij de psycho-emotionele stoornissen in relatie tot de stressasfunctie 22-27. Aldus wordt gesuggereerd dat een voorzichtige modulatie, indien aanwezig, in het meso-limbische beloningssysteem door verhoogd leptine en / of insuline met verhoogd vetdepot een rol speelt in de stemmingverhoging door eetbare voedseltoegang. Sterker nog, langdurige consumptie van een vetrijk dieet (32% vetgehalte) verminderde angstachtig gedrag en verhoogde plasma leptine en insulinespiegels met een aanzienlijk verhoogd vetdepot bij vrouwelijke ratten die werden onderworpen aan een vergelijkbaar MS protocol dat in dit onderzoek werd gebruikt 11. Het is echter nog niet duidelijk of de gedragsmatige verbeteringen die zijn waargenomen bij onze MS-vrouwen met cookietoegang (een matig vet dieet met ~ 21% vetgehalte) verband houden met een verhoogd vetdepot, omdat de toename van het retroperitoneale vetdepot door cookietoegang bereikten geen statistische significantie en verder werd in het huidige onderzoek noch circulerend leptine, noch insuline gemeten.
Concluderend, stoornissen in de HPA-as, de NAc-neuronen en de hippocampus leken betrokken te zijn bij de psycho-emotionele tegenspoed van jonge vrouwelijke MS-ratten door ervaring met maternale scheiding gedurende de eerste twee weken van de geboorte. Gratis toegang tot zeer smakelijk voedsel, een matig vet dieet, tijdens adolescentie en jeugd verbeterde angst- en depressieachtig gedrag bij MS-vrouwtjes zonder de toename van het lichaamsgewicht te beïnvloeden, en functionele modulatie in de NAc-neuronen kan een rol spelen in de onderliggende neurale mechanismen.
Dankwoord
Auteurs dankten Dr. SB Yoo voor hulp bij statistische analyse en dr. JY Lee met experimentele technieken. Deze studie werd ondersteund door subsidies van de National Research Foundation (2013R1A1A3A04-006580) en via het Oromaxillofacial Dysfunction Research Center voor ouderen aan de Seoul National University (2014050477), gefinancierd door de Koreaanse overheid (ministerie van Wetenschap, ICT en Toekomstplanning).
Referenties
;
