Int J Biol Sci. 2015; 11 (10): 1150 – 1159.
Opublikowano online 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 i Jeong Won Jahng1,✉
Abstrakcyjny
W badaniu tym zbadano wpływ smacznego jedzenia w okresie dojrzewania na zaburzenia psycho-emocjonalne i nerwowe wywołane doświadczeniem stresu wczesnego życia u samic szczurów. Samice szczeniąt Sprague-Dawley oddzielano od matki na 3 h codziennie podczas pierwszych dwóch tygodni urodzenia (MS) lub pozostawiono bez zakłóceń (NH). Połowa samic MS otrzymała bezpłatny dostęp do czekoladowych ciasteczek ad libitum chow z dnia poporodowego 28. Młode były poddawane testom behawioralnym w młodym wieku dorosłym. Analizowano odpowiedź kortykosteronu w osoczu na ostry stres, ΔFosB i poziomy czynnika neurotroficznego pochodzenia mózgowego (BDNF) w obszarach mózgu. Całkowite spożycie kalorii i przyrost masy ciała w całym okresie doświadczalnym nie różniły się między grupami doświadczalnymi. Dostęp do plików cookie w okresie dojrzewania i młodości poprawiał zachowania związane z lękiem / depresją dzięki doświadczeniu MS. Ekspresja ΔFosB była zmniejszona, ale BDNF był zwiększony w jądrze półleżącym samic stwardnienia rozsianego, a ekspresja ΔFosB została znormalizowana i BDNF był dalej zwiększany po uzyskaniu dostępu do plików cookie. Reakcja kortykosteronu na ostry stres została stępiona przez doświadczenie MS, a dostęp do plików cookie nie poprawił jej. Wyniki sugerują, że dostęp do plików cookie w okresie dojrzewania poprawia psycho-emocjonalne zaburzenia u kobiet z SM, a ekspresja ΔFosB i / lub BDNF w jądrze półleżącym może odgrywać rolę w jego podstawowych mechanizmach neuronalnych.
Wprowadzenie
Istnieje coraz więcej dowodów na to, że identyczne manipulacje dietetyczne mogą mieć rozbieżne odpowiedzi między płciami. Na poziomie molekularnym wykazano, że istnieją seksualnie dimorficzne odpowiedzi transkryptomu hipokampa między samcami i samicami szczurów narażonych na tę samą dietę 1. Na poziomie metabolicznym / neuroendokrynnym samice szczurów wykazują różne odpowiedzi neuropeptydu podwzgórzowego na przedłużoną dietę wysokotłuszczową 2 i większa pojemność niż mężczyźni, aby zrekompensować wysoki napływ lipidów 3. Krótkotrwałe dorosłe samice karmione wysokotłuszczowym mają obniżone poziomy mRNA receptora glukokortykoidowego w hipokampie, a ich oś podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowa (HPA) reaguje inaczej niż mężczyźni na późniejszy stres 4, 5. Na poziomie behawioralnym krótkotrwałe narażenie dorosłych szczurów na dietę tłuszczową zmniejsza niepokój i zwiększa eksplorację u samców, podczas gdy ma odwrotny skutek u kobiet 6. Dojrzewanie jest kluczowym okresem rozwojowym charakteryzującym się zwiększoną plastycznością endokrynologiczną i zmianami w reakcji na stres 7. Badania sugerują, że dieta wysokotłuszczowa po odstawieniu od piersi może modyfikować podstawową aktywność osi HPA i reakcje endokrynologiczne na ostry stres poprzez oddziaływanie zarówno na stres, jak i mediatory metaboliczne w sposób dimorficzny płciowo 8, 9. Wcześniej stwierdziliśmy, że długotrwałe spożywanie bardzo smacznego pokarmu w okresie dojrzewania zwiększa zachowania lękowe i podobne do depresji u samców szczurów, ale nie u samic szczuras 10. Długotrwałe spożywanie diety stołowej o wysokiej zawartości tłuszczu (32% zawartości tłuszczu) poprawiło przeciwności behawioralne zarówno u samców, jak i samic szczurów, które poddano podobnemu protokołowi rozdzielania matek (MS) stosowanemu w tym badaniu, z większym korzystnym działaniem u mężczyzn 11. Przeciwności behawioralne i neuroendokrynne obserwowane u naszych samic szczurów stwardnienia rozsianego 12 wydawało się różnić od tych u samców szczurów MS 13, 14.
W naszym poprzednim badaniu przedłużony dostęp do bardzo smacznego jedzenia, dieta o umiarkowanej zawartości tłuszczu (~ 21% tłuszczu) 6, 15, w okresie dojrzewania i młodości poprawiły się niektóre objawy związane z lękiem i dysfunkcja osi HPA u samców szczurów stwardnienia rozsianego 14. Badania sugerują, że modulacja funkcji osi stresu jest związana z pozytywnymi zachowaniami emocjonalnymi dzięki bardzo smacznej diecie. To jest; sugerowano ekspozycję na wysoce preferowaną dietę bogatą w tłuszcze, aby zmniejszyć wrażliwość na stres 16; osoby oferowane z bardzo smacznym jedzeniem miały więcej przyjemnych emocji, takich jak zadowolenie, przyjemność i pragnienie 17 a spożywanie smacznego pokarmu zmniejszało odpowiedzi współczulne po stresach psychologicznych i immunologicznych 18, poziom hormonu stresu po ograniczeniu 19 i zachowania podobne do lęku podczas testu podwyższonego labiryntu u szczurów 20. Jednak w tym badaniu umiarkowana dieta tłuszczowa (~ 21% tłuszczu) w okresie dojrzewania i młodości nie poprawiła dysfunkcji osi HPA u kobiet z SM, chociaż poprawiła nie tylko zachowania lękowe, ale także depresyjne.
Aby zbadać mechanizmy neuronalne leżące u podstaw psycho-emocjonalnego efektu bardzo smacznego dostępu do diety u naszych kobiet z SM, zbadaliśmy czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF) i poziomy ΔFosB w jądrze półleżącym (NAc). NAc, podstawna struktura przodomózgowia stanowiąca mezolimbiczny szlak dopaminergiczny, odgrywa rolę w nagrodzie, motywacji i wzmocnieniu 21. Rozwój anhedonii, głównego objawu poważnego zaburzenia depresyjnego, przypisuje się dysfunkcji ścieżki nagrody, w której NAc odgrywa kluczową rolę 22, 23. Neurony NAc są aktywowane w odpowiedzi na paradygmat stresu behawioralnego 24, 25i byli zamieszani w zaburzenia lękowe 26, 27. Mezolimbiczna aktywność dopaminergiczna i indukowana stresem aktywacja neuronów NAc zostały stępione u naszych szczurów z SM, które wykazywały lęk i zachowania podobne do depresji 13, 28. Sugerowano, że BDNF bierze udział w żywieniu hedonicznym poprzez modulację mezolimbicznego układu dopaminowego 29, 30i ekspozycja na smaczną dietę zwiększyła poziomy BDNF i ΔFosB i wiązanie receptora dopaminy D1 w NAc 16, 31, 32.
Materiały i Metody
Zwierzęta
Zakupiono szczury Sprague-Dawley (Samtako Bio, Osan, Korea) i utrzymywano je w obszarze bariery wolnej od specyficznych patogenów ze stałą kontrolą temperatury (22 ± 1 ℃), wilgotnością (55%) i 12 / 12 hr cykl światła / ciemności (świecenie w 07: 00 AM). Dostępne były standardowe pokarmy laboratoryjne (Purina Rodent Chow, Purina Co., Seul, Korea) i oczyszczona przez filtrację woda oczyszczona ad libitum. Zwierzęta opiekowano się zgodnie z wytycznymi dotyczącymi doświadczeń na zwierzętach, 2000, pod redakcją Koreańskiej Akademii Nauk Medycznych, co jest zgodne z Wytycznymi NIH dotyczącymi opieki i stosowania zwierząt laboratoryjnych, zmienionym 1996. Wszystkie doświadczenia na zwierzętach zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych na Uniwersytecie Narodowym w Seulu.
eksperymentalny protokół
Nierozpoznane samice i sprawdzone samce hodowlane były używane do hodowli w laboratorium obiektu dla zwierząt, a młode były hodowane w kontrolowany sposób, aby zminimalizować i standaryzować niepożądaną stymulację środowiskową z w macicy życie. Dwanaście godzin po potwierdzeniu porodu [dzień poporodowy (PND) 1], młode zostały poddane manipulacjom zgodnie z wcześniejszym opisem 13, 14, 33 - 35. Każdy miot został przypisany albo do grupy separacji matek (MS), albo do grupy non-handled (NH). Szczenięta z SM zostały wyjęte z ich matki i klatki domowej i umieszczone blisko siebie w nowej klatce wypełnionej wiórami drzewnymi (golenie Aspen, Animal JS Bedding, Cheongyang, Korea) w godzinach 9:00 - 12:00, a następnie wróciły do domu klatka i tama. Nie oferowano żadnego dodatkowego leczenia, aby utrzymać szczenięta w cieple w okresie separacji. SM wykonywano codziennie od dnia 1 do dnia 14 po urodzeniu, a następnie szczenięta pozostawiano z matką w spokoju aż do odsadzenia w dniu 22 po urodzeniu. Grupa NH pozostawała spokojna aż do odsadzenia, z wyjątkiem rutynowego czyszczenia klatek przeprowadzanego dwa razy w tygodniu. W dniu odsadzenia, 2 młode samice NH i 4 samice MS wybrano losowo z każdego miotu odpowiednio NH lub MS i umieszczono razem 2 młode NH lub 2 MS w każdej klatce. Dwie samice szczeniąt z SM trzymane razem otrzymały bezpłatny dostęp do bardzo smacznej żywności (HPF) (ciasteczko Oreo, Kraft Foods Global, Inc., East Hanover, NJ, USA), oprócz ad libitum chow z PND 28 (grupa MS + HPF), a pozostałe samice szczeniąt MS 2 w każdym miocie (grupa MS) i szczenięta NH (grupa NH) otrzymywały tylko standardową karmę. Składy składników odżywczych standardowej karmy i ciasteczka Oreo przedstawiono w tabeli Table1.1. Dzienne spożycie pokarmu i przyrost masy ciała rejestrowano z PND 29. W celu oceny spożycia 24 h podano wstępnie określoną ilość karmy i ciasteczek, a następnego dnia zważono lewą ilość karmy i ciastek i odjęto od wartości podanej poprzedniego dnia. Szczególną uwagę zwrócono na wyciek. Spożycie kalorii obliczono zgodnie z recepturami składników odżywczych karmy i ciastek. Całkowite ilości pożywienia spożywane przez młode w każdej klatce podzielono przez liczbę młodych w każdej klatce, a każdą obliczoną wartość uznano za n = 1. Woda była swobodnie dostępna dla wszystkich grup eksperymentalnych, a warunki żywności były kontynuowane przez cały okres eksperymentalny. Schematyczny schemat protokołu eksperymentalnego przedstawiono na rysunku Figure11.
Aktywność ambulatoryjna
Samice NH, MS i MS + HPF (n = 8 z 4 różnych miotów w każdej grupie; całkowite szczenięta 24 z różnych miotów 8) poddano testowi ambulatoryjnemu na PND 54. W każdej próbie szczura umieszczano na środku komory aktywności (43.2 cm długości, 42.2 cm szerokości i 30.5 cm wysokości, MED Associates, VT, USA), przezroczystą komorę akrylową wyposażoną w dwie poziome płaszczyzny Umieszczono pary fotokomórek-detektorów podczerwieni 16 x, y wymiar, w odstępie 2.5 cm od siebie, a jego aktywność ambulatoryjna była monitorowana przez skomputeryzowany system dla 30 min. Stan oświetlenia pomieszczenia testowego utrzymywano na tym samym natężeniu z pomieszczeniami dla zwierząt w warunkach światła dziennego. Aktywność ambulatoryjną mierzono jako całkowitą liczbę przerw w wiązce w czujniku poziomym podczas każdej kolejnej sesji 5 min. Oceniano również aktywność defekacyjną, masę kału boli podczas testu ambulacji każdego szczura. Aktywność pielęgnacyjną poddano dalszej analizie; tj. przednie łapy i pielęgnacja głowy zostały uznane za pielęgnację dziobową, a pielęgnacja ciała, nóg i ogona / narządów płciowych jako pielęgnacja ogonowa 36. Komorę aktywności oczyszczono za pomocą 70% etanolu po każdym użyciu, aby wyeliminować wszelkie węchowe sygnały poprzednio testowanego szczura.
Podwyższony labirynt plus
Dwa dni po teście aktywności ambulatoryjnej (PND 56) szczury poddano ocenie behawioralnej w labiryncie podwyższonym plus, labirynt akrylowy w kształcie plusa z dwoma przeciwległymi otwartymi ramionami (długość 50 cm i szerokość 10 cm) i dwa przeciwległe zamknięte ramiona (50 cm długości, 10 cm szerokości i 31 cm wysokości), wystające z centralnej platformy (10 cm x 10 cm). Cały aparat był uniesiony 50 cm nad podłogą. Postępowano zgodnie z procedurą opisaną wcześniej 37. Każdego szczura umieszczono w środku labiryntu, naprzeciwko jednego z otwartych ramion, a następnie pozwolono mu zbadać otwarte lub zamknięte ramiona labiryntu, aby uzyskać 5 min. Rejestrowano czas spędzony w różnych ramionach. Cztery łapy musiały znajdować się w linii wejściowej do każdego ramienia, co sygnalizowało początek czasu spędzonego w określonym ramieniu, a następnie rejestrowano czas zakończenia, gdy wszystkie cztery łapy znalazły się poza linią. Labirynt oczyszczono za pomocą 70% etanolu po każdym teście, aby zapobiec wpływom wcześniej testowanego szczura.
Test wymuszonego pływania
Trzy dni po teście podwyższonego plus labiryntu (PND 59) szczury poddano testowi wymuszonego pływania, zgodnie z wcześniej opisaną metodą 38. Każdemu szczurowi pozwolono pływać w szklanym cylindrze (54 cm wysokości i 24 cm średnicy) wypełnionym wodą na 40 cm głębokości (23-25 ℃) przez 5 minut, a sesje testowe rejestrowano kamerą wideo z bok cylindra. Czas bezruchu szczura w wodzie oceniano z taśm wideo przy użyciu stopera. Bezruch zdefiniowano jako stan, w którym oceniano, że szczury wykonują tylko ruchy niezbędne do utrzymania głowy nad powierzchnią wody.
Szczury umieszczano w pokoju testowym co najmniej 2 h przed każdym testem, aby zminimalizować niepożądane efekty stresu, a wszystkie oceny behawioralne przeprowadzono między 9: 00 AM i 12: 00 PM dnia, aby uniknąć wpływów wariancji okołodobowych. Ocenę behawioralną przeprowadzono u obserwatora niewidomego w leczeniu szczurów.
Oznaczenie kortykosteronu w osoczu
Tydzień po zakończeniu sesji behawioralnych szczury umieszczono w klatce na 2 godziny, w której szczury mogły poruszać czterema kończynami, ale nie zmieniały orientacji ciała. Krew z ogona zbierano w punktach czasowych 0, 30, 60 i 120 minut podczas okresu unieruchamiania i odwirowywano przy 2,000 obr / min przez 20 minut. Próbki osocza zamrożono w ciekłym azocie i przechowywano w - 80 ° C do czasu użycia do testu. Stężenia kortykosteronu w osoczu określano za pomocą testu radioimmunologicznego 125Zestaw Coat-A-Count znakowany I (Siemens, CA, USA). Czułość testu wynosiła 5.7ng / ml. Współczynnikiem zmienności wewnątrz testu był 4-12.2%.
Analiza Western blot
Szczury, które nie były naiwne w testach behawioralnych (n = 6 z 3 różnych miotów w każdej grupie; łącznie 18 młodych z 6 różnych miotów) uśmiercono w dniu 62 po urodzeniu w celu przeprowadzenia analizy Western blot poziomów ΔFosB i BDNF w obszarach mózgu. Poduszki tłuszczowe zaotrzewnowe pobierano w czasie uśmiercania, a mózgi usuwano natychmiast po dekapitacji. Próbki tkanek jądra półleżącego (NAc) i hipokampu szybko wypreparowano na lodzie, zamrożono w ciekłym azocie i przechowywano w - 80 ° C do czasu użycia. Preparowanie tkanki NAc przeprowadzono przy użyciu cienkiego ostrza zgodnie z metodą stosowaną w naszych poprzednich badaniach 28, 39; nie można jednak uniknąć możliwego włączenia pobliskiego prążkowia Ventro-Medial. Tkanki homogenizowano w pojedynczym buforze do lizy detergentu (50 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCl; 1% Triton X-100; koktajl inhibitora proteazy i fosfatazy 0.5%), a następnie odwirowano przy 13,000 g dla 20 min w 4oC. Supernatanty przeniesione do nowych probówek mierzono pod kątem zawartości białka za pomocą zestawu do oznaczania białek (Biorad DC, Biorad, Inc., Hercules, CA), podzielono na porcje w stężeniu 80 μg / 20 μl w buforze do lizy i przechowywano w temperaturze - 80 μg. ° C, poza tym używany tego samego dnia. Próbki zmieszano z buforem do ładowania (100 mM Tris, pH 6.8; 200 mM ditiotreitol; 4% SDS; 20% glicerol; 0.2% błękit bromofenolowy) w rozcieńczeniu 1: 1, gotowano przez 5 min, szybko schłodzono na lodzie, a następnie poddane elektroforezie na 12% żelach SDS-poliakrylamidowych z Tris-glicyną. Białka przeniesione na membrany nitrocelulozowe (Hybond-C, Amersham, Bucks, Wielka Brytania) traktowano 5% odtłuszczonym mlekiem w proszku w 1X soli fizjologicznej buforowanej Tris-Tween (10 mM C4H11NIE3; 0.145 M NaCl; 0.2% SDS; 0.1% Tween 20) przez noc w 40C. Błony poddano reakcji z poliklonalnym króliczym anty-ΔFosB (rozcieńczenie 1: 1000; Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) lub anty-BDNF (rozcieńczenie 1: 500; Millipore, Temecula, CA, USA) i związane przeciwciała wykryto metodą chemiluminescencji zgodnie z instrukcjami producenta (substrat Lumi-light western blot; Roche, Indianapolis, IN, USA) i oznaczono ilościowo przy użyciu systemu cyfrowej analizy obrazu (LAS-1000, Fuji film, Tokio, Japonia). Zdigitalizowane wartości każdej próbki normalizowano względem obciążenia kontrolnego β-aktyny, a następnie wszystkie wartości przeliczono na wartości względne do uśrednionych wartości grupy NH.
Analiza statystyczna
Dane analizowano jedno- lub dwukierunkowo [dane kortykosteronu; leczenie (postępowanie lub stan żywności, poziomy 2 każdy) czas X (poziomy 4)] analiza wariancji (ANOVA), a zaplanowane porównania między grupami zostały przeprowadzone przez post hoc Test Fishera PLSD w razie potrzeby przy użyciu oprogramowania StatView (Abacus, Berkeley, CA, USA). Dane dotyczące masy ciała i spożycia pokarmu były dalej analizowane przez powtarzane pomiary ANOVA, a następnie poprawka Bonferroniego na P regulacja wartości. Poziom istotności ustalono na P <0.05, a wszystkie wartości przedstawiono jako średnie ± SEM
Efekt
Przyjmowanie pokarmu i przyrost masy ciała
Samice stwardnienia rozsianego wydawały się być lżejsze niż samice NH pasujące do wieku, aż PND 39 i różnica masy nie była obserwowana później (rysunek (Figure2A) .2ZA). Różnice istotne statystycznie (P<0.05) między samicami NH i MS obserwowano podczas dnia 32–39 po urodzeniu, z wyjątkiem dnia 36 i 37 po urodzeniu. Dostęp do smacznego pożywienia zmniejszał różnicę masy ciała w wyniku stwardnienia rozsianego, a istotność statystyczna między NH a MS + HPF zniknęła po dniu 36 po urodzeniu. Powtarzane pomiary ANOVA ujawniły, że przyrost masy ciała w czasie różni się między stwardnieniem rozsianym a stwardnieniem rozsianym + HPF [F(1,780) = 2.146; P= 0.0008], ale nie między NH a MS. Dzienne spożycie karmy dla samic SM nie różniło się od samic NH pasujących do wieku (ryc (Figure2B) .2B). Dostęp do plików cookie ograniczył dzienne spożycie pokarmu samic z SM, ale dzienne spożycie kalorii miało tendencję do zwiększania się przez dostęp do plików cookie bez znaczenia statystycznego. Analiza spożycia kalorii z powtarzanymi pomiarami ANOVA nie wykazała wpływu separacji matki i stanu pożywienia. Całkowite spożycie kalorii w całym okresie doświadczalnym (28-62 dzień po urodzeniu) nie różniło się między grupami doświadczalnymi (ryc. (Figure2C) .2DO). O 40% całkowitej kalorii spożywanej przez samice MS + HPF pochodziło z ciasteczek (3259.921 ± 211.657 kcal z chow, 2184.641 ± 186.077 kcal z plików cookie). Tłuszczowa poduszka tłuszczowa samic SM na PND 62 nie różniła się od samic pasujących do wieku NH i miała tendencję do zwiększania się z dostępem do plików cookie bez znaczenia statystycznego (P= 0.0833, MS vs. MS + HPF) (rysunek (Figure22RE).
Oceny behawioralne
Aktywności ambulatoryjne samic NH, MS i MS + HPF mierzono w skomputeryzowanej komorze aktywności w dniu 54 po urodzeniu. Liczby ambulatoryjne samic z SM podczas pierwszej (0–15 min) i późniejszej sesji (15–30 min) znacznie się zmniejszyły w porównaniu z samicami NH; jednak znaczny spadek (P<0.05) względem NH obserwowano tylko podczas późniejszej sesji w grupie MS + HPF (ryc (Figure3A) .3ZA). Całkowity dystans pokonany podczas pierwszej sesji 15 min był znacząco zmniejszony w SM (P<0.05), ale nie w MS + HPF, w porównaniu z NH (ryc (Figure3B) .3B). Zachowanie pielęgnacyjne i aktywność wypróżniania oceniano podczas testu aktywności ambulatoryjnej (ryc (Figure3C3PŁYTA CD). Doświadczenie SM znacznie zwiększyło pielęgnację rostralną (P<0.05, NH vs. MS), podczas gdy dostęp do plików cookie zmniejszył go (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (ryc (Figure3C) .3DO). Aktywność defekacyjna kobiet z SM zwykle była zwiększona w stosunku do NH bez istotności statystycznej, a dostęp do plików cookie znacznie go zmniejszył (P<0.05, MS vs. MS + HPF) (ryc (Figure33RE).
W celu dalszej oceny zachowań lękowych, szczury poddano testowi podwyższonego labiryntu 2 dni po teście aktywności ambulatoryjnej (PND 56). Czas spędzony w otwartych ramionach był znacznie zmniejszony u kobiet z SM (P <0.05), ale nie w MS + HPF, w porównaniu z NH (ryc (Figure4A) .4ZA). Procent otwarcia otwartego ramienia nie różnił się między grupami doświadczalnymi (rysunek (Figure4B) .4B). Aby ocenić zachowania podobne do depresji, szczury poddano testowi wymuszonego pływania 3 dni po teście podwyższonego plus labiryntu (PND 59). Czas bezruchu podczas sesji testu wymuszonego pływania 5 był znacznie zwiększony u kobiet z SM (P <0.05) w porównaniu z NH, a wynik bezruchu samic MS + HPF nie różnił się od NH (ryc (Figure44DO).
Poziom kortykosteronu w osoczu
Tydzień po teście pływania szczury otrzymały stres powściągliwy, a krew z ogona zebrano w punktach czasowych 0, 30, 60 i 120 min podczas sesji ograniczania 2 h i użyto do oznaczenia kortykosteronu w osoczu (Figura (Figure5) .5). Podstawowe poziomy kortykosteronu (punkt czasowy 0) nie różniły się między grupami; jednakże wywołany stresem wzrost poziomu kortykosteronu był niższy u kobiet z SM niż w NH w punktach czasowych 30 i 60 min po wystąpieniu stresu (P<0.05, NH vs. MS w każdym punkcie czasowym). Poziomy kortykosteronu w osoczu MS + HPF nie różniły się od NH po 30 minutach od wystąpienia stresu, ale były niższe niż NH po 60 minutach (P <0.05; 394.29 ± 38.35 ng / ml w NH w porównaniu z 247.48 ± 24.57 ng / ml w MS + HPF). Analiza poziomu kortykosteronu wywołanego stresem za pomocą dwuczynnikowej ANOVA ujawniła główne skutki separacji matek [F(1,56) = 8.814, P= 0.0045] i czas [F(3,56) = 9.335, P<0.0001] i brak wpływu na stan pożywienia. Nie stwierdzono istotnych interakcji między separacją matki a czasem lub między stanem pokarmu a czasem.
ΔFosB i BDNF Western blots
Poziomy ΔFosB i BDNF w NAc zbadano za pomocą analizy Western blot (Figura (Figure6) .6). ΔFosB był znacząco zmniejszony, ale BDNF był zwiększony w NAc kobiet z SM (P <0.05) w porównaniu z NH (ryc (Figure6A6A i B). Poziom ΔFosB w NAc samic z SM znormalizowano przez dostęp do plików cookie; tj. brak różnicy między NH i MS + HPF, a poziom BDNF był dalej zwiększany (P <0.05, MS vs. MS + HPF). Poziomy BDNF w hipokampie samic z SM były znacznie obniżone w stosunku do NH (P <0.05) i nie został odzyskany przez dostęp do plików cookie (rys (Figure66DO).
Dyskusja
Smaczny dostęp do żywności poprawił psycho-emocjonalne zachowania kobiet z SM
W tym badaniu wyniki behawioralne reprezentujące lęk i depresję, takie jak aktywność ambulatoryjna, pielęgnacja dziobowa i aktywność defekacyjna podczas testu aktywności; otwarte ramiona pozostają podczas testu podwyższonego plus labirynt; unieruchomienie podczas testu wymuszonego pływania, zostało poprawione u kobiet z SM z bezpłatnym dostępem do plików cookie Oreo w okresie dojrzewania i młodości. Odpowiedź kortykosteronu na ostry stres była stępiona u kobiet z SM, jak zgłaszano u mężczyzn z SM 14. Stłumiona odpowiedź kortykosteronu wydaje się być konsekwencją doświadczenia MS; tj. doświadczenie powtarzającego się stresu, ponieważ reakcje osi HPA na wyzwania ostrego stresu wydają się stępione w następstwie doświadczeń z chronicznym powtarzającym się stresem 40, 41. Badania sugerują, że ekspozycja na wysoko preferowaną dietę bogatą w tłuszcze może modyfikować aktywność podstawowej osi HPA i reakcje hormonalne na ostry stres 9, popraw reakcje na stres 17, 19 i zmniejszyć zachowania lękowe 18, 20. Ponadto bezpłatny dostęp do ciasteczek Oreo (~ 21% zawartości tłuszczu; umiarkowana dieta tłuszczowa) w okresie dojrzewania i młodości znormalizował tępą funkcję osi HPA i poprawił zachowania lękowe u samców szczurów MS 14. Oznacza to, że dostęp nastolatków do plików cookie może poprawić tępą funkcję osi HPA przez doświadczenie SM, powtarzający się stres we wczesnym okresie życia i polepszyć przeciwności behawioralne. Jednak w tym badaniu dostęp do plików cookie w okresie dojrzewania i młodości nie poprawił aktywności osi HPA odpowiadającej na ostry stres u samic szczurów MS. Sugeruje się, że skuteczność przeciwlękowa i / lub przeciwdepresyjna dostępu do ciasteczek adolescencyjnych u samic szczurów MS może nie być związana z funkcją osi HPA, chociaż była u samców szczurów MS. Samce i samice szczurów różnią się licznymi parametrami neuroendokrynnymi i behawioralnymi, a podatność na stres zależy od płci 42, 43. Wcześniejsze badania doniosły, że protokół umiarkowanej diety tłuszczowej 7-day prowadzi do selektywnego dla mężczyzn przesadnego uwalniania kortykosteronu po ostrym stresie 6.
Smakowity dostęp do żywności i funkcja neuronalna u NAc samic szczurów
Niniejsze badanie wykazało, że ekspresja ΔFosB jest zmniejszona, a BDNF zwiększył się w NAc samic szczurów przez doświadczenie MS. Doniesiono, że stres psychiczny lub metaboliczny zwiększa ekspresję ΔFosB w NAc 44-46. Badania sugerują, że czynnik transkrypcyjny ΔFosB jest związany z ekspresją BDNF w neuronach NAc 32, 47-49. Podsumowując, sugeruje się, że zmniejszenie ΔFosB i zwiększona ekspresja BDNF w NAc może być długoterminową konsekwencją stresu MS we wczesnym życiu, prawdopodobnie modulując funkcję neuronalną NAc. Sugerowano, że neuronalna funkcja NAc jest modulowana przez paradygmat stresu behawioralnego 24, 25 a jego dysfunkcja jest związana z depresją i zaburzeniami lękowymi 22, 23, 26, 27. Rzeczywiście, zwiększona sygnalizacja BDNF w NAc została opisana w wywołanych stresem modelach depresji 50-52i wywołane stresem efekty depresyjne były stępione u myszy z nadekspresją ΔFosB w prążkowiu 53. Zatem jest prawdopodobne, że zachowania podobne do depresji i / lub lęku u samic szczurów stwardnienia rozsianego mogą być związane ze zmniejszoną ΔFosB i zwiększoną ekspresją BDNF w NAc.
W tym badaniu dostęp do plików cookie w okresie dojrzewania zwiększał ekspresję ΔFosB i BDNF u samic szczurów MS. Wynik ten zgadza się z wcześniejszymi raportami wskazującymi, że ekspozycja na smaczną dietę powoduje wzrost poziomu ΔFosB w NAc 31oraz że dieta wysokotłuszczowa zwiększyła poziomy BDNF w NAc myszy z nadekspresją ΔFosB 32. Biorąc pod uwagę poprzedni raport ujawniający, że zwiększona ekspresja ΔFosB w prążkowiu wywiera odporność na wywołane stresem efekty depresyjne 53, stwierdza się, że zwiększyło ΔFosB w NAc naszych kobiet z MS z dostępem do plików cookie; tj. znormalizowany do poziomu podstawowego, mógł przyczynić się do skuteczności przeciwdepresyjnej i / lub anksjolitycznej dostępu do plików cookie w okresie dojrzewania. Jednakże nie jest jasne, czy zwiększony poziom BDNF w NAc kobiet z SM mających dostęp do plików cookie ma wpływ na jego działanie przeciwdepresyjne i przeciwlękowe, ponieważ zwiększona sygnalizacja BDNF w NAc była zgłaszana głównie w modelach depresyjnych 50-52, ale rzadko w modelach antydepresyjnych. Dalsze badania są uzasadnione.
Wpływ MS i HPF na poziomy BDNF w hipokampie
Zmniejszony poziom BDNF w hipokampie odnotowano zarówno u samców, jak i samic szczurów, które poddano podobnemu protokołowi MS stosowanemu w tym badaniu 54, 55. Jednocześnie poziom BDNF był obniżony w hipokampie naszych samic szczurów MS w stosunku do kontroli NH w tym badaniu. Neurogeneza hipokampa jest związana z objawami lęku i depresji 56, 57i hipokamp jest dobrze znany jako zaangażowany w regulację sprzężenia zwrotnego aktywności osi HPA. Przypominając, że aktywność HPA była stępiona w naszych kobietach z SM, jest prawdopodobne, że obniżone poziomy BDNF w hipokampie mogą być związane z zaburzeniami lękowymi i / lub depresyjnymi przez doświadczenie MS, prawdopodobnie w związku z tępą aktywnością osi HPA. Związek między poziomem BDNF w hipokampie a aktywnością osi HPA u naszych kobiet z SM był dodatkowo wspierany przez fakt, że dostęp do plików cookie nie poprawił obu z nich w tym badaniu. Poprzednie badanie wykazało, że długotrwałe spożywanie wysokotłuszczowej diety (32% tłuszczu) zwiększa ekspresję BDNF w hipokampie samców szczurów MS poddanych podobnemu protokołowi MS, który został użyty w tym badaniu 58. Wpływ dostępu do plików cookie w okresie dojrzewania (~ 21% tłuszczu) na poziomy BDNF hipokampa u samców szczurów MS jest obecnie badany.
Behawioralny wpływ zawartości tłuszczu / cukru w ciasteczku Oreo
W tym badaniu swobodny dostęp do plików cookie Oreo poprawił psycho-emocjonalne przeciwności u samic szczurów z wczesnym stresującym doświadczeniem. Ciastko Oreo to ciasteczko czekoladowe, nie tylko o wysokiej zawartości tłuszczu, ale także o wysokiej zawartości cukru, jak pokazano w tabeli Table1.1. W badaniach na ludziach jedzenie czekolady zmniejszyło negatywny nastrój w porównaniu z wodą pitną, podczas gdy nie stwierdzono żadnych efektów w neutralnych i pozytywnych nastrojach 59. A poprawiający nastrój efekt czekolady zależał od smaku czekolady (mlecznej czekolady i zwykłej czekolady), co sugeruje, że jedzenie słodkiego, smacznego jedzenia poprawia eksperymentalnie wywołany negatywny stan nastroju. Doniesiono, że głód sacharozy jest zwiększony u zwierząt z depresją z przewlekłym łagodnym stresem i smacznym smakiem czekolady mlecznej, zwłaszcza u osób z obniżonym nastrojem 60. Swobodny wybór sacharozy i / lub smalcu oprócz chow modulował reakcje osi stresu na ostry stres 61. Krótkotrwała ekspozycja na dietę o umiarkowanej zawartości tłuszczu (olej kukurydziany 20%; podobna zawartość tłuszczu w ciastkach Oreo) indukowała zmiany neuroendokrynne i behawioralne w sposób dimorficzny płciowo 4-6. Podsumowując, stwierdza się, że zawartość cukru i tłuszczu w ciasteczkach Oreo mogła przyczynić się do poprawy przeciwności nerwowych i behawioralnych u kobiet z SM. Konieczne są dalsze badania w celu sprawdzenia, czy taka sama ilość tłuszczu lub cukru, jak dostęp do plików cookie Oreo, przyniosłaby podobną poprawę u kobiet z SM obserwowanych w tym badaniu.
Wreszcie, zaotrzewnowe depot tłuszczowe były zazwyczaj zwiększane u kobiet z SM poprzez dostęp do plików cookie w tym badaniu. Oprócz wpływu modulacji na funkcję osi stresu, smaczny dostęp do żywności znacznie zwiększył poziom leptyny i insuliny w krążeniu dzięki zwiększonemu magazynowaniu tłuszczu 15, 61. Sugerowano, że zarówno leptyna, jak i insulina wywierają funkcję regulacyjną w mezo-limbicznym układzie nagrody, a zwłaszcza insulina zwiększa ekspresję transporterów dopaminy w brzusznym obszarze nakrywkowym 62, 63. Jak opisano powyżej, mezo-limbiczny system nagrody jest silnie związany z zaburzeniami psycho-emocjonalnymi w odniesieniu do funkcji osi stresu 22-27. Zatem sugerowana modulacja, jeśli taka istnieje, w mezo-limbicznym systemie nagradzania przez zwiększoną leptynę i / lub insulinę ze zwiększonym składem tłuszczu sugeruje, że odgrywa ona rolę w podniesieniu nastroju dzięki smacznemu dostępowi do żywności. Rzeczywiście, przedłużone spożywanie wysokotłuszczowej diety (32% zawartości tłuszczu) zmniejszyło zachowania podobne do lęku i zwiększyło poziom leptyny i insuliny w osoczu przy znacznie zwiększonym depotowaniu tłuszczu u samic szczurów, które poddano podobnemu protokołowi MS stosowanemu w tym badaniu 11. Jednak nie jest jeszcze jasne, czy poprawa behawioralna zaobserwowana w naszych kobietach z SM mających dostęp do plików cookie (umiarkowana dieta tłuszczowa z zawartością tłuszczu ~ 21%) jest związana ze zwiększoną ilością tłuszczu, ponieważ wzrost zaotrzewnowej depot tłuszczu za pomocą plików cookie nie osiągnęły istotności statystycznej, a ponadto w bieżącym badaniu nie mierzono ani leptyny krążącej, ani insuliny.
Podsumowując, dysfunkcje w osi HPA, neurony NAc i hipokamp wydawały się być zaangażowane w psycho-emocjonalne przeciwności młodych samic szczurów stwardnienie rozsiane przez doświadczenie matczynej separacji podczas pierwszych dwóch tygodni urodzenia. Swobodny dostęp do bardzo smacznych potraw, umiarkowana dieta tłuszczowa, w okresie dojrzewania i młodości poprawiły zachowania lękowe i depresyjne u kobiet z SM bez wpływu na przyrost masy ciała, a modulacja funkcjonalna w neuronach NAc może odgrywać rolę w jej podstawowych mechanizmach neuronalnych.
Podziękowanie
Autorzy dziękują dr SB Yoo za pomoc w analizie statystycznej, a dr JY Lee za pomocą technik eksperymentalnych. Badanie to zostało wsparte dotacjami z National Research Foundation (2013R1A1A3A04-006580) oraz z Centrum Badawczego Dysfunkcji Oromaxillofacial dla Osób Starszych na Uniwersytecie Narodowym w Seulu (2014050477) finansowanym przez rząd Korei (Ministerstwo Nauki, ICT i Planowania Przyszłości).
Referencje
;