Перинатальное потребление западной диеты приводит к глубокой пластичности и ГАМКергическим изменениям фенотипа в пути гипоталамуса и вознаграждения от рождения до половой зрелости у крыс (2017)

Абстрактные

Перинатальное материнское потребление энергоемкой пищи повышает риск ожирения у детей. Это связано с чрезмерным потреблением вкусной пищи, потребляемой за ее гедонистическую собственность. Основной механизм, который связывает перинатальную материнскую диету и предпочтение отпрыска от жира, до сих пор плохо изучен. В этом исследовании мы стремимся к изучению влияния питания диеты с высоким содержанием жиров / высоким содержанием сахара в масле (западная диета (WD)] во время беременности и лактации на пути вознаграждения, контролирующего кормление потомства крыс от рождения до половой зрелости. Мы проводили продольное наблюдение за детьми WD и Control в три критических периода времени (детство, юность и взрослый возраст) и фокусировались на исследовании влияния перинатального воздействия на приемлемую диету на (i) предпочтение жиров, (ii) профиль экспрессии генов , и (iii) нейроанатомические / архитектурные изменения мезолимбических дофаминергических сетей. Мы показали, что кормление WD, ограниченное перинатальным периодом, оказывает явное долгосрочное влияние на организацию гомеостатических и гедонистических схем головного мозга, но не по предпочтению жира. Мы продемонстрировали специфическую эволюцию периода предпочтения жиров, которые мы коррелировали с конкретными молекулярными сигналами мозга. В потомстве от WD, питающихся плотинами, мы наблюдали в детстве существование предпочтения жира, связанного с более высокой экспрессией ключевого гена, участвующего в системах допамина (DA); в подростковом возрасте предпочтение с высоким содержанием жира для обеих групп постепенно снижалось во время теста дней 3 для группы WD и ассоциировалось с уменьшенной экспрессией ключевого гена, участвующего в DA-системах для группы WD, которая могла бы предложить компенсационный механизм для их защиты от дальнейшего воздействия с высоким содержанием жира; и, наконец, во взрослой жизни предпочтение отдается жиру, который был идентичен контрольным крысам, но связанным с глубокой модификацией ключевых генов, участвующих в сети γ-аминомасляной кислоты, серотониновых рецепторов и полисалиновой кислоты-NCAM-зависимой ремоделирования гипоталамуса. В целом, эти данные показывают, что материнский WD, ограниченный перинатальным периодом, не оказывает устойчивого воздействия на энергетический гомеостаз и предпочтение жиров в более позднем возрасте, хотя произошло сильное ремоделирование гипоталамического гомеостатического и поощрительного пути, связанного с поведением пищи. Дальнейшие функциональные эксперименты потребуются для понимания значимости ремоделирования этих схем.

Ключевые слова: вознаграждение, DOHaD, пищевые предпочтения, питание, γ-аминомасляная кислота, TaqMan с низкой плотностью

Введение

Ранняя среда жизни и события в настоящее время хорошо признаны вносить вклад в здоровье и предрасположенность к болезням позже в жизни (–). Предложена концепция метаболического импринтинга, чтобы описать, как изменения в питательной и гормональной среде в течение перинатального периода могут предрасполагать потомство к ожирению и связанным с ним патологиям позже. Существенной проблемой нашего западного образа жизни является чрезмерное питание как следствие потребления энергетически плотной пищи. Действительно, люди, которые подвергаются материнскому потреблению этого типа пищи, подвергаются более высокому риску развития ожирения и метаболического синдрома (, ). Многие исследования показали, что диета с высоким содержанием жиров у матери (HFD) через беременность и сосание оказывает долгосрочное воздействие на метаболизм потомства (–). В дополнение к путям, участвующим в регуляции обмена веществ, системы вознаграждения мозга также играют важную роль в поведении кормления (, ). Мезолимбическая дофаминовая (ДА) нейротрансмиссия, интенсивно изучаемая в контексте вознаграждения и зависимости, изменяется при ожирении, вызванном рационами у людей (–) и животных (–). Прогнозы DA развиваются, в значительной степени, постнатально (), и поэтому их развитие может быть затронуто ранней диетой. В течение последних нескольких лет эксперименты на грызунах свидетельствовали о том, что потребление HFD у матери усиливает гедоническое питание у потомства (, ). Хотя это наблюдение связано с некоторыми изменениями в функции системы DA (–), имеются ограниченные данные о онтогенезе и ремоделировании путей вознаграждения в течение ранней жизни (). Кроме того, документальная информация о том, не влияет ли на сигнальную часть, не относящуюся к DA, на систему вознаграждения, такую ​​как система ГАМК (γ-аминомасляная кислота), может быть затронута перинатальным питательным стрессом. Действительно, нейроны ГАМК, похоже, играют ключевую роль в награде и отвращении. Вентральные тегментальные области (VTA) нейроны ГАМК получают аналогичную схему ввода из разных областей мозга (), а недавние исследования поведенческого поведения на основе оптогенетиков подчеркивают главную роль VTA GABA в отторжении условного места () и в вознаграждении за совершенное поведение (). Nucleus accumbens (NAc) в основном состоит из проекции GABAergic средних колючих нейронов и действует как интерфейс лимбического двигателя, объединяющий сигналы, возникающие из лимбической системы, и превращает их в действие с помощью выход к вентральному паллидуму (VP) и другим моторным эффекторам (). И, наконец, гипоталамус, который состоит из многочисленных соединений ГАМК в ЛГ () и дугообразное ядро, объединяет сигналы голода и сытости ().

Это исследование направлено на выявление влияния потребления диеты материнской западной диеты (WD) у потомства крыс от рождения до половой зрелости (i) по предпочтению жира (ii) по профилю экспрессии генов системы DA, GABAergic и пластичности гипоталамуса , и (iii) на нейроанатомические / архитектурные изменения мезолимбических дофаминергических сетей за тот же период. Поэтому мы оценивали, в продольном исследовании (от отлучения, P25, до половой зрелости, P45 и взрослой жизни, P95), влияние материнской WD на рост массы тела и развитие жировой ткани потомства сохранялось под регулярной чау после отлучения. Одновременно мы провели тест предпочтений жиров, а затем выделенный транскриптомический анализ и последующий анализ основных компонентов (PCA) по выбору маркеров для систем регулирования потребления, выбора и мотивации. Наши результаты значительно обогатили недавние результаты, посвященные программному обеспечению питания системы DA.

Материалы и методы

Заявление о этике

Все эксперименты проводились в соответствии с рекомендациями местного комитета по охране животных, ЕС (директива 2010 / 63 / EU), Национального института рекреационной агрономии (Париж, Франция) и Французского ветеринарного департамента (A44276). Экспериментальный протокол был одобрен институциональным комитетом по этике и зарегистрирован по ссылке APAFIS 8666. Принимались все меры предосторожности для сведения к минимуму стресса и количества животных, используемых в каждой серии экспериментов.

Животные и диеты

Животное содержалось в 12 h / 12 h светло-темном цикле в 22 ± 2 ° C с пищей и водой вволю, Тридцать две самки крысы Sprague-Dawley (вес тела: 240-290 g) в день беременности 1 (G1) были приобретены непосредственно у Джанвье (Le Genest Saint Isle, Франция). Они были размещены индивидуально и подавались либо контрольной диетой (CD) (5% говяжьего жира, и 0% сахарозы) для 16 из них, либо WD (21% говяжьего жира и 30% сахарозы) для 16 из них во время периодов гестации и лактации (см. таблицу Table1: 1: состав диеты в процентах ккал от ABdiet Woerden, Нидерланды). При рождении размер подстилки был доведен до восьми щенков на подстилку с соотношением мужчин и женщин 1: 1. Мы сохранили 12 из плотин 16 с подстилкой, состоящей из самцов 4 и женщин 4 для каждой группы. При отлучении (P21) потомство, рожденное на плотинах CD и WD, хранилось на стандартной чау до конца эксперимента (рис. (Figures1A, В) .1А, В). Вес тела Pup был зарегистрирован при рождении, а затем каждый день в 10: 00 до P21 (отлучение). После отлучения и до конца эксперимента крысы взвешивали каждые 3 дней. Мы приводим данные только о мужском отпрыске. Женские крысы использовали для другого исследования (рисунок (Figure11).

Таблица 1 

Диетический состав в процентах ккал от каждого компонента материнских диет, вводимых во время беременности и лактации, и стандартная диета для потомства.
Рисунок 1 

Экспериментальная конструкция. (A) Принципиальная схема проекта исследования. Тридцать две самки SPD-крысы в ​​день беременности 1 (G1) получали либо контрольную диету для 16, либо западную диету для других во время беременности и лактации. При отъемах потомство ...

Поведение (тест на выбор из двух бутылок)

Были изучены три критических периода развития (P21 - P25: ювенильный, P41 - P45: юность и P91 до P95: молодой взрослый). Взрослые щенки 24 (n = 12 на группу) были отобраны случайным образом и помещены в индивидуальную клетку для проведения теста свободного выбора из двух бутылочек (рисунки (Figures1A, В) 1A, B) (–). Этот тест был использован для специфического изучения привлекательности по отношению к жирному вкусу путем диссоциации его от сладкого вкуса и в максимально возможной степени от метаболического эффекта потребления калорий. Действительно, потребление раствора кукурузного масла 1% связано с потреблением 0.09 ккал / мл. После одного дня привыкания к наличию двух бутылок тест проводился в течение 2 дней в P25 и в течение 4 дней в P41 и P91 (рисунок (Figure1A) .1А). В деталях, при отлучении (P21), щенки 24 размещались индивидуально для дней 2 (рисунок (Figure1A): 1A): день 1, фаза привыкания, день 2, крысам давали свободный выбор из двух бутылок между эмульсией 1% кукурузного масла в 0.3% ксантановой смоле (Sigma Aldrich, St. Quentin Fallavier, Франция) и раствор ксантановой камеди ( 0.3%). В P41 и P91 использовались щенки 24, и в течение трех последовательных дней был предложен свободный выбор из двух бутылок. Потребление раствора ксантановой камеди и вкусового раствора (кукурузное масло 1%) регистрировалось ежедневно в 11: 00 am для дней 3 (P45 и P95). Положение двух бутылок ежедневно перевернулось, чтобы предотвратить смещение предпочтений положения. Показатель предпочтения жира рассчитывали как отношение объема «жирного раствора», потребляемого к общему объему, потребляемому в 24 h. Все крысы поддерживали в стандартной диете для чау-чау во время теста на поведение.

Сбор тканей и выборка крови

На следующий день после последнего дня теста на выбор из двух бутылок половина крыс (n = 6 на группу) были быстро подвергнуты эвтаназии между 09:00 и 12:002 ингаляция. Кровь собирали в пробирки с ЭДТА (Laboratoires Léo SA, St Quentin en Yvelines, Франция) и центрифугировали при 2,500 ° C. g для 15 мин при 4 ° C. Плазму замораживали при -20 ° C. Органы и индивидуальное забрюшинное жировое депо были расчленены и взвешены. Мозг быстро удаляли и помещали в матрицу головного мозга (WPI, Sarasota, FL, USA rat 300-600 g). Сначала гипоталамус был рассечен [согласно координатам атласа Паксиноса: -1.0 -4.5 мм от Брегмы ()], то для каждой крысы были получены два корональных среза толщиной 2 мм на уровне NAc и еще один на уровне VTA. Образцы правого и левого NAc, а также правого и левого VTA (четыре образца в пересчете на каждого животного) быстро получали с использованием двух различных биопсийных пуансонов (Stiefel Laboratories, Нантер, Франция) (диаметр 4 мм для NAc и 3 мм для вентрального среднего мозга). Образцы замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C для последующего определения экспрессии генов с помощью малой плотности TaqMan (TLDA).

Другие крысы (n = 6 на группу) подвергали глубокой анестезии пентобарбиталом (150 мг / кг, внутрибрюшинно) и перфузировали транскардиальным физиологическим раствором с последующей перфузией ледяным 4% параформальдегидом в фосфатном буфере (PB), pH 7.4. Мозг быстро извлекали, погружали в тот же фиксатор на 1 час при 4 ° C и, наконец, хранили в 25% сахарозе PB в течение 24–48 часов. Затем мозг замораживали в изопентане при -60 ° C и, наконец, хранили при -80 ° C до использования. NAc, гипоталамус и VTA были разрезаны на 20 мкм последовательные корональные срезы с помощью криостата (Microm, Microtech, Francheville, France). Для каждой области мозга были выполнены две или три серии по 10 предметных стекол, содержащих 4–6 срезов. Для каждого предметного стекла серийные срезы расположены на расстоянии 200 мкм (рис. (Figure66).

Рисунок 6 

Количественное определение положительных нейронов TH / NeuN в вентральной тегментальной области (VTA) и волокон плотности TH в ядрах accumbens (NAc) от отлучения до взрослой жизни у потомства из западной диеты (WD) или контрольной диеты (CD), питаемой плотинами. (A) Схема из Паксиноса и Ватсона ...

Биохимический анализ плазмы

Плазма EDTA, собранная на крысах P25, P45 и P95, использовалась для измерения уровня глюкозы в плазме, NEFA (неэтерифицированные жирные кислоты), инсулина и лептина. Глюкоза и NEFA измерялись с использованием колориметрических ферментативных реакций с конкретными наборами (комплекты глюкозы и NEFA PAP 150, BioMérieux, Marcy-l'Etoile, Франция). Гормоны анализировали с помощью специфических наборов ELISA в соответствии с инструкциями производителя для инсулина и лептина (набор ELISA для крыс / мышей инсулин, комплект ELISA для крысиного лептина, Linco Research, St. Charles, MO, USA).

Иммуногистохимия

Стеклянные слайды, содержащие последовательные секции VTA и NAc, сначала блокировали для 3-4 h, а затем инкубировали в течение ночи при 4 ° C со смесью следующих антител: мышь-анти-NeuN (1: 500, IgM, Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, США) и кроличьи анти-TH (1: 1,000; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, USA). После инкубации с первичными антителами и последующей промывки с помощью PB секцию инкубировали в смеси вторичных антител: конъюгированный с Alexa 488 ослиный антимышиный IgM и IgA 568-конъюгированный ослиный антикроличный IgG (1: 500, Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham , MA, USA) для 2 h. Разделы были установлены в сверхплотном и золотом слайдах (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA), высушены на воздухе и покрыты промасленным реагентом ProLong ™ Gold (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, США).

TH Количество нейронов в VTA

Для каждой крысы TH-позитивные клетки подсчитывали, как описано ранее () на трех разных рострокаудальных уровнях VTA: на уровне выхода третьего нерва (расстояние относительно Bregma: -5.3 мм), 200 μm rostral и 200 мкм каудально до этого уровня (рис. (Figures6A) .6А). Для левой и правой сторон цифровое изображение, содержащее весь VTA от вспомогательного терминального тракта медиально к боковой границе мезенцефалона, было получено с использованием увеличения × 40 цифрового сканирующего сканера NanoZoomer-XR C12000 (Хамамацу, Япония). Линия была проведена вокруг периметра VTA для каждой секции. Границы были выбраны путем изучения формы клеток и обращения к атласам Паксино и Уотсона. Допаминергический нейрон определяли как тело иммунореактивной клетки NeuN (+) / TH (+) с хорошо видимым ядром. Используя программное обеспечение NIH Image J (плагин сотового счетчика), клетки NeuN (+) / TH (+) подсчитывались двумя разными людьми, не знающими группы животных. Ошибки подсчета сплит-клеток были скорректированы по формуле Abercrombie (), где N = n[t/(t + d)] (N = общее количество ячеек; n = количество подсчитанных ячеек; t = толщина сечения; а также d = диаметр ячейки), и этот поправочный коэффициент составил 0.65. Данные выражены как среднее значение [NeuN (+) / TH (+) в левом и правом VTA] ± SEM.

TH Плотность волокна в NAc

Содержание белка TH в дофаминергических нервных окончаниях NAc оценивали с помощью анатомического денситометрического анализа блоков иммуноблока с ТН. Плотность волокон TH определяли количественно на трех произвольных уровнях вдоль оси rostrocaudal NAc (Bregma 2.20, 1.70 и 1.20 мм) (рисунок (Figure6B) .6Б). Вкратце, оцифрованное изображение, содержащее весь стриатум и NAc, полученные с помощью увеличения × 40 цифрового сканирующего сканера NanoZoomer-XR C12000 (Hamamatsu, Япония). Для данного NAc линия была построена вокруг всего ядра, чтобы определить область измерения оптической плотности (OD) (рис. (Figure6B) .6Б). Полученное значение было нормализовано с величиной ОП, измеренной от круговой зоны, нарисованной на мозолистой оболочке тела (область, не окрашенная для иммунохимии TH) того же раздела с использованием программного обеспечения NIH Image J. Данные выражаются в виде среднего значения отношения OD (значение OD в значении NAc / OD в мозолистых телах трех секций) ± SEM.

Выражение гена TLDA и TaqMan

РНК была выделена из snap-замороженных NAc, VTA-обогащенных образцов и гипоталамуса с использованием набора NucleoSpin РНК / белок (Macherey-Nagel, Hoerdt, France). Общая РНК была отправлена ​​на расщепление ДНКазы по инструкциям производителя, количество оценивалось с помощью поглощающей способности УФ-излучения 260 / 280 нм, и качество оценивалось с использованием системы биоанализатора Agilent 2100, затем рассчитывали номер целостности РНК (RIN). Образцы с RIN ниже 8 были отброшены. Один микрограмм общей РНК был обратно транскрибирован в кДНК с использованием набора высокой емкости RT (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) в общем объеме 10 мкл.

Как описано выше (), TLDA - это микро-флюидная карта 384, на которой могут быть выполнены одновременные ПЦР в режиме реального времени 384 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Мы использовали специально разработанный TLDA для покрытия различных семейств генов, имеющих отношение к пластичности и регуляции приема пищи. Каждая пользовательская карта была сконфигурирована как строки загрузки 2 × 4, содержащие реакционные камеры 2 × 48 (ссылка: 96a). Набор 92-генов (таблица S1 в дополнительном материале) и четыре гена для домашнего хозяйства (18S, Gapdh, Polr2a и Ppia). ПЦР в реальном времени проводили с использованием реагентов Life Technologies TaqMan и работали на системе обнаружения последовательности ABI Prism 7900HT (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Сырые данные флуоресценции собирали через ПЦР с использованием программного обеспечения SDS 2.3 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), которое дополнительно порождало пороговые циклы Ct с автоматическим определением как базовой линии, так и порога. После фильтрации с использованием приложения ThermoFisher cloud (ThermoFisher, США) для распознавания аберрантных прогонов ПЦР анализ на образец n = 6 (n = 5 для группы WD на P25). Затем данные были проанализированы с помощью приложения ThermoFisher Cloud (ThermoFisher, США) для относительного количественного определения. Относительное количественное определение экспрессии гена (RQ) было основано на сравнительном методе Ct с использованием уравнения RQ = 2.-ΔΔCt, где ΔΔCt для одной генной мишени представляет собой собственную вариацию Ct, вычитаемую из образца калибратора и нормированную эндогенным контролем. Именно, мы определили наиболее стабильный ген домашнего хозяйства, используя алгоритм geNorm (ThermoFisher Cloud App RQ, ThermoFisher, США). Среди четырех генов домашнего хозяйства Гапд был определен как эндогенный контроль для NAc и гипоталамуса, а Ppia для VTA, и это было верно для всех образцов из трех проанализированных периодов времени. Графическое представление экспрессии генов было вручную сконструировано так, чтобы назначать один цвет для приращения гена 10% относительно группы CD. Значительная вариация, использующая непараметрический тест на знакомство с Wilcoxon, отмечена звездочкой.

Статистический анализ

Результаты выражаются как среднее ± SEM в таблицах и цифрах. Непараметрический тест Манна-Уитни использовался для анализа массы тела в разные моменты времени, предпочтений жира и отношения OD, полученных из иммуногистохимии.

Чтобы оценить значимость предпочтений жира в днях 3, мы провели статистический анализ столбцов за каждый день. Для каждой группы потребление жирового раствора и контрольного раствора было протестировано с использованием непараметрического теста Wilcoxon с рейтингом. Мы сравнили среднее значение предпочтения с гипотетическим значением 50% (пунктирная красная линия). Значительное изменение было отмечено красной звездочкой. Мы использовали тот же тест для анализа значений qPCR RQ; мы сравнили среднее значение RQ с гипотетическим значением 1. Значительное изменение отмечено звездочкой (рис. (Figure44).

Рисунок 4 

Относительная экспрессия генов в ядре accumbens (NAc), брюшная тегментальная область (VTA) и гипоталами из перинатально-западной диеты, кормили крыс и перинатально-контролируемую диету, кормили крыс в три периода времени. Одновременная количественная оценка экспрессии генов в ...

Для анализа проб плазмы мы провели непараметрический тест Манна и Уитни. Количество TH-позитивных клеток анализировали с помощью двухстороннего ANOVA и p значение было рассчитано. Из-за множества реализованных тестов Bonferroni Постфактум коррекция была применена только после этого теста. Статистический анализ выполнялся с использованием программного обеспечения Prism 6.0 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA).

Неконтролируемый PCA был впервые выполнен по параметрам 130 (TLDA, поведенческие и плазменные данные) в разное время для каждого штампа биопсии головного мозга (VTA, NAc и гипоталамуса) для визуализации общей структуры набора данных (т. Е. Трех глобальных PCA за точку времени). PCA можно определить как ортогональную проекцию данных на линейное линейное пространство, такое, что дисперсия проецируемых данных максимизируется в подпространстве. Сначала мы отфильтровали гены, которые не были выражены или слегка выражены (рисунок (Figure5) .5). Значения для потомства от дамб, подаваемых с компакт-дисков, и от плотинных плотин WD появлялись в разных цветах на отдельных участках PCA, чтобы визуализировать, хорошо ли эти две экспериментальные группы отделены неконтролируемыми компонентами PCA. Этот анализ разделяет группы генов, которые дифференциально выражены между двумя группами потомков. Затем сфокусированные ПСА проводились на разных кластерах маркеров мРНК: пластичность (клеточная адгезия, цитоскелет, нейротрофический фактор, синаптогенез и регуляторная регуляция транскрипции), путь DA, ГАМКергический путь, эпигенетические модуляторы (гистондезацетилаза и гистон-ацетилтрансфераза). Эти сфокусированные ПСА позволяют одновременно визуализировать корреляцию между диетами матерей и некоторыми маркерами и корреляциями между конкретными семейными генами. Качественная шкала была использована для анализа СПС и сфокусированного СПС: +++: очень хорошее разделение; ++: хорошее разделение с одной крысой на неправильной стороне разделения PCA; +: неплохое разделение с двумя крысами (одна из каждой группы) с другой стороны, -: нет четкого разделения.

Рисунок 5 

Анализ основных компонентов (PCA). Оценка рассеянного участка PCA (А, В). (A) Глобальный PCA из образцов ядра accumbens (NAc) у самцов крысы P95. Черные треугольники соответствуют отпрыску от контрольной диеты (CD), дающей плотины, а красные треугольники соответствуют потомству ...

Итоги

Вес тела и рост

Потребление WD материнского WD во время беременности (от G1 до G21) не влияло на вес тела щенков при рождении (рисунок (Figure2) 2) (CD: 6.55 ± 0.07 g vs WD: 6.54 ± 0.05 g p = 0.9232) (Цифры (Figures2A, В) .2А, В). Увеличение массы тела от рождения до отлучения было на 21% выше у потомства, рожденного от плотинных плотин WD, чем потомство от компакт-дисков с массой тела значительно выше при отлучении у потомства, рожденного от плотинных плотин WD (36.19 ± 0.90 g vs 47.32 ± 1.48 g p <0.001) (рисунок (Figure2C) .2С). От отлучения до конца эксперимента (P95) крысам кормили стандартную диету чау, а вес тела оставался выше у потомков от плотин WD, чем от потомков CD-дамб. Подробнее: в подростковом возрасте (P39) (рисунки (Figures2A, D), 2A, D), CD: 176.8 ± 3.3 g против WD: 192.2 ± 3.3 g p = 0.0016 и на уровне P93 (молодые люди) (рисунки (Figures2A, Е) 2A, E) CD: 478 ± 9.9 g против WD: 508.6 ± 10.3 g p = 0.0452.

Рисунок 2 

Эволюция весов тела потомства от рождения до взрослой жизни. (A) Вес тела день 0 до дня 100. Период сосания в периоды красных и поствариантных периодов (c) детство, (d) юность и (e) молодые люди в сером. На кривой роста мужское потомство от контрольной диеты ...

Гормоны и метаболические маркеры в разные периоды времени

Плазменные лептин, инсулин, глюкоза и концентрации NEFA измерялись в P25, P45 и P95. Во всех возрастах уровни глюкозы в плазме, NEFA и leptin у потомков WD не были статистически отличны от потомства CD (Таблица (Table2,2, n = 6 на группу). Мы наблюдали значительное увеличение отложения жира (соотношение массы забрюшинного жира) у потомков от самок, получавших корм WD, только на P25 (p = 0.0327, критерий Манна и Уитни).

Таблица 2 

Ретроперитонеальная жировая масса и дозировка в плазме: глюкоза; инсулин, NEFA и лептин.

Влияние перинатальной WD на предпочтение жира от отлучения до взрослого

Чтобы исследовать влияние WD на предпочтение жиров, мы использовали парадигму выбора из двух бутылок в три разных момента времени во время роста. Этот тест был использован для конкретного изучения предпочтения жирового вкуса, избегая как можно большего метаболического эффекта его приема. Мы показали, что различия в «лишнем» потреблении калорий из бутылки (в P25, P45 и P95) не являются статистически значимыми между группами (цифры S1A-C в дополнительном материале). Кроме того, разница в потреблении 1% раствора кукурузного масла приводит к увеличению калорийности 1% для крыс WD в P25 (WD: 4.9% против CD: 3.9% потребляемых калорий) и 0.5% для CD-крыс в P45 (WD: 2% против CD: 2.5% потребляемых калорий) (Цифры S1D-F в дополнительном материале). В P25, щенки от компакт-дисков плотины не предпочитают жир (44.87 ± 9.8%, p = 0.339); напротив, крысы WD предпочитают жир (75.12 ± 8.04%, p = 0.039 по критерию знакового ранга Уилкоксона, красная звездочка). Более того, существует статистическая разница между двумя группами с p = 0.0347 (тест Манна и Уитни, черный хеш-тег) (рис. (Figure33А).

Рисунок 3 

Развитие эволюции предпочтений жира от отъема до взрослой жизни. (A) Первичная подача жиров в P25, P45 и P95. В каждый момент времени использовались разные наборы животных (n = 6 / группа / момент времени). (B) Три дня подряд жира ...

В P45 и P95 две группы имеют значительное предпочтение жиру, то есть значительно отличаются от теоретического значения 50% (при P45, CD: 80.68 ± 2.2% p = 0.0005 и WD: 78.07 ± 3.25% p = 0.0005; при P95, CD: 74.84 ± 8.4% p = 0.0425 и WD: 69.42 ± 8.9% p = 0.109 по критерию знакового ранга Уилкоксона, красная звездочка) (рисунок (Figure3A) .3А). Значения для двух групп были неразличимы после одного дня презентации вкуса (в P45 p = 0.7857 и при P95 p = 0.9171 критерий Манна – Уитни) (рисунок (Figure33А).

Чтобы узнать, как крысы регулируют потребление жира с течением времени, мы повторяли жирную презентацию в течение трех дней подряд в P45 и P95 (цифры (Figures3B, С) .3ДО НАШЕЙ ЭРЫ). Интересно, что в P45 только самцы из плотин WD постепенно теряли предпочтение жировому раствору (рис. (Figure3B) 3B) (третий день: 53.12 ± 8.36% p = 0.851 согласно критерию знакового ранга Вилкоксона). Однако на P95 (взрослый возраст) все животные предпочли жир без выделения в течение 3-дневного теста (рис. (Figure33С).

Таким образом, в этой модели мы наблюдали на ранней стадии (детство) предпочтение жиру крысам, питаемому плотинами WD, с прогрессивной незаинтересованностью во времени в подростковом возрасте. Мы не обнаружили разницы между двумя группами крыс во взрослой жизни.

Молекулярная подпись пластичности мозга и схем ГАМК Ремоделирование в пути гипоталамуса и награды

Чтобы определить, влияет ли потребление WD у матери во время беременности и лактации на гипоталамус и пути вознаграждения потомства, мы измерили относительное выражение нескольких ключевых факторов пластичности мозга, моделирования мозга и маркеров нейронных схем, вовлеченных в потребление пищи и эпигенетических регуляторы. Мы использовали TLDA для анализа их обилия в разных областях мозга (то есть гипоталамуса, VTA и NAc) (таблица S1 в дополнительном материале) в три периода времени. Скрининг проводился после тестов выбора из двух бутылок в P25, P45 и P95 (рисунок (Figure1) 1) на шести самцах, родившихся от дамб, кормящих WD, и шести самцов, рожденных от плотинных кормов.

В P25 в гипоталамусе пять генов из тринадцати разных категорий демонстрировали значительно более низкий уровень экспрессии мРНК, главным образом, в маркерах пластичности и маркерах ГАМК в диапазоне от -20% (Gfap) и -40% (Gabra5) у щенков от WD, питаемых плотинами, по сравнению с крысами из Датчики компакт-дисков. В биоценозах пути (VTA и NAc) два гена отображали статистические высшие уровни экспрессии мРНК (D2R и Gabra1), то есть DA-сигнализацию и ГАМК-рецепторы, а один ген - более низкую экспрессию (Hcrtr2) (то есть рецептор orexin 2) в NAc , тогда как четыре гена показали значительно более высокий уровень экспрессии мРНК (Map2, Gabara1, Hcrtr1 и Hcrtr2) (т. е. маркеры пластичности, ГАМК-рецепторы и серотонинергические рецепторы) в VTA (рисунок (Figure44).

В P45 в гипоталамусе пять генов из тринадцати разных категорий демонстрировали более низкий уровень экспрессии мРНК в диапазоне от -20% (Fos) и -50% (FosB) у щенков от плотинных дам WD по сравнению с крысами из плотинных кормов с компакт-дисками. В P45 в биопсиях с лучшими тропами четыре гена отображали более высокий уровень экспрессии мРНК (Gfap, Dat, Cck2r и Kat5) и два гена - более низкое выражение (Fos и FosB) в NAc, тогда как три гена отображали уровень экспрессии мРНК ниже (Arc, FosB и Th), а один ген - более высокий (Gabrg2) в VTA.

В P95 в гипоталамусе гены 20 из тринадцати различных категорий демонстрировали более высокий уровень экспрессии мРНК в диапазоне от + 20 до + 40% (Syt4 до Gjd2), а гены 3 отображали более низкую экспрессию мРНК (FosB, D1r и Gabarb1) у щенков из WD кормили плотины по сравнению с крысами из кормовых плотин. В P95 в биопсиях с компенсацией пути гены 12 демонстрировали более высокий уровень экспрессии мРНК в диапазоне от + 20 до + 40% (Syn1 до Hcrt1) и гена 1. Более низкое выражение (Th) в NAc, гены 6 отображали более высокий уровень экспрессии мРНК (Ncam1 , Gja1, Gjd2, Gabra5, Htr1a и Htr1b), а гены 6 отображали более низкий уровень экспрессии мРНК (Cntf, Igf1, Fos, Socs3, Gabrb2 и Hdac3) в VTA.

Затем мы выполнили три неконтролируемых ПСА, соответствующих трем биопсиям мозга, используя все количественные параметры (например, дозировку плазмы, поведенческие данные и вариации экспрессии мРНК). Четкое разделение этих двух групп было получено только в P95 для NAc и VTA (таблица (Table33).

Таблица 3 

Анализ синтеза основных компонентов (PCA): качественный анализ разделения групп PCA для глобального PCA и сфокусированного PCA.

В соответствии с кругом корреляции PCA и данными TLDA (представляющими большинство переменных, включенных в этот СПС), мы определили семейства генов, которые могли бы отвечать за сегрегацию и выполняли сфокусированный PCA (рис. (Figures5A, В, 5A, B, например). Сфокусированный PCA показал, что маркеры DA P25 DA в марке NAc и пластичности в гипоталамусе могут разделять две группы потомков (Таблица (Table33 для резюме). В P45 такой дискриминации не было. Однако тот же анализ на P95 показал, что различные маркеры системы ГАМК в NAc и гипоталамусе, а также маркеры пластичности (в гипоталамусе, NAc и VTA) и эпигенетические регуляторы (только в NAc) способствуют разделению двух групп животных ( фигура (Figure5; 5; Таблица Table33).

Этот анализ показывает длительное влияние перинатальной диеты на ГАМКергические маркеры, а также пластичность и эпигенетические маркеры как в гомеостатическом, так и в обратном пути, вовлеченном в поведение кормления.

Иммуногистохимия TH клеток подтвержденный анализ транскрипции

Поскольку мы наблюдали некоторые изменения в TH мРНК в NAc и VTA в различные периоды развития, мы стремились сопоставить эти результаты с иммуноокрашиванием TH. Число положительных клеток TH / NeuN анализировали в VTA, где располагались тела дофаминергических клеток, и OD иммуноблока TH определяли количественно в нервных окончаниях, расположенных в NAc. TH (+) клетки были менее многочисленными в VTA WD по сравнению с CD-крысами только в P45 (рис. (Figures6A, С, Е; 6А, С, Е; фигура S2А в дополнительном материале). Не было значительного взаимодействия между уровнем раздела и количественной оценкой TH / NeuN в течение трех периодов (P25 p = 0.9991, P45 p = 0.9026, а P95 p = 0.9170). Только на P45 была получена статистическая разница между двумя группами потомства (p = 0.0002) (рисунок (Figure6E) .6E). Кроме того, мы не обнаружили различий в OD иммунного окрашивания TH в NAc в P25 и P45 между двумя группами (значения отношения OD в P25: 1.314 ± 0.022 в CD против 1.351 ± 0.026 в WD, p = 0.2681; Значения отношения OD при P45: 1.589 ± 0.033 в CD против 1.651 ± 0.027 в WD, p = 0.1542). Однако значительное уменьшение OD нервных окончаний TH было обнаружено в NAc из группы WD на P95 (значения отношения OD при p95: 1.752 ± 0.041 в CD против 1.550 ± 0.046 в WD, p = 0.0037) (Цифры (Figures6B, D, F; 6В, D, F; фигура S2B в дополнительном материале).

Обсуждение

В этом исследовании мы предположили, что материнское перинатальное избыточное питание будет влиять на программу развития поощрительных путей, связанных с энергетическим гомеостазом, выбором продуктов питания и потреблением пищи потомства. Мы подробно изучили влияние материнского потребления WD с рождения на отлучение по ГАМК, серотонин и DA пути определенных областей мозга (VTA, NAc и гипоталамус) у потомства, от детства до взрослой жизни. Наши результаты показывают, что использование диеты, богатой жиром и сладким, строго ограничено перинатальным периодом, оказывает влияние на раннее предпочтение в отношении жира (детство) у потомства, которое коррелирует с изменением профиля экспрессии генов и изменениями нейроанатомических / архитектурных изменений мезолимбика допаминергических сетей. Однако, когда потомство находилось под диетпитанием чау-чау, мы наблюдали у подростков, которым кормили WD, прогрессирующую потерю привлекательности по отношению к жиру, которая коррелировала с уменьшенной экспрессией генов системы DA и небольшим снижением TH-положительных нейронов в VTA , Позже предпочтение жировых отложений не было разным между группами, хотя значительная пластичность сетей ГАМКергиков и сети гомеостаза энергии гипоталамуса была идентифицирована у крыс из плотинных дам WD (рис. (Figure77).

Рисунок 7 

Графическая абстракция. NAc, ядро ​​accumbens; VTA, брюшная тегментальная область.

Первое воздействие перинатального приема WD, которое мы наблюдали в этом исследовании, - это увеличение массы тела потомства при отъёме, но никакой разницы при рождении. Действительно, животные группы WD получают 21% больше веса, чем CD в конце периода сосания. Предыдущие исследования дали противоречивые результаты в отношении изменения веса при рождении для потомства от плотинных дам WD: более высокая масса тела (, ), более низкий вес тела (, , ) или никакой разницы (, ). Наши данные соответствуют недавнему метарегрессионному анализу (), проведенные на экспериментальных публикациях 171, которые пришли к выводу, что воздействие материнской HFD не влияет на вес при рождении потомства, но вызывает увеличение массы тела в конце периода лактации. Более высокая масса тела потомка WD, вероятно, отражает изменение состава молока и / или производства молока, которое было показано в предыдущих публикациях (, ). В соответствии с их более высокой массой тела отношение забрюшинного жира у потомка WD было значительно выше, чем у потомства CD в конце периода сосания (P25, Table Table2), 2), что также согласуется с предыдущими исследованиями (, ). Однако более высокий ожирение не сохранялся при P45 и P95, а другие метаболические параметры, такие как инсулин, NEFA и глюкоза, не различались между группами. Наши результаты показали, что без явного материнского ожирения во время беременности и лактации диета сама по себе недостаточна для того, чтобы вызвать длительные метаболические эффекты у потомства (, , ).

Сообщалось, что перинатальный прием HFD положительно коррелирует с предпочтением отпрыска для вкусной пищи (). В нашем исследовании мы провели продольное исследование, нацеленное на тестирование предпочтений жирных организмов на потомстве, отнятых на регулярной чау.

Влияние перинатальной WD на детство (после отлучения)

Грызуны щенки едят твердую пищу 19-20 дней после рождения (), когда их пути поражения мозга еще не созрели (). Поэтому очень интересно изучить их очень раннее предпочтение жиров и сопоставить это раннее предпочтение с анализом транскриптов мозга. Сразу после отлучения мы наблюдали предпочтение жира в потомках WD, что не было подтверждено на крысах CD. Это согласуется с другими сообщениями, показывающими связь между перинатальным недоеданием и приемлемыми предпочтениями пищи и низким предпочтением жиров в раннем возрасте для контрольных крыс ().

Глобальный СПС не позволял различать группу щенков в отношении материнской диеты в этом возрасте. Однако, когда был проведен целевой адрес PCA, ограниченный маркерами DA, мы получили хорошую сегрегацию групп. Действительно, наблюдается заметное увеличение экспрессии мРНК рецептора D2 в NAc у щенков WD. Эта постсинаптическая гиперэкспрессия D2 в NAc может быть частично вовлечена в более высокую мотивацию к жиру (). Немногие другие транскрипты модифицированы у щенков WD по сравнению с детенышами CD, такими как увеличение субъединицы альфа 1 GABAA в NAc и VTA и уменьшение субъединицы альфа 5 GABAA в гипоталамусе, что предполагает реорганизацию рецепторов GABAA в этих ядрах.

Влияние перинатального WD на подростковый возраст

В P45 мы наблюдали аналогичное предпочтение с высоким содержанием жира для обеих групп в первый день презентации, но, что интересно, крысы WD постепенно теряли интерес к жиру после повторной презентации. Отрочество является критическим периодом нейроповеденческой реорганизации, необходимой для пожизненной когнитивной обработки (), и различные исследования показали заметную уязвимость к пагубному когнитивному эффекту жирной диеты (–). Этот результат явно противоречит предыдущей работе группы Muhlhausler (, ), в котором юные крысы (6 недели) показали явное предпочтение нежелательной пище. Однако в своих публикациях экспериментальная парадигма была иной, поскольку крысы имели свободный доступ как к стандартной чау-чае, так и к нездоровой пище от отъема до жертвоприношения (недели 6).

Одновременно мы измеряли увеличение Dat mRNA в NAc и уменьшение мРНК Th в VTA, что было подтверждено иммуногистохимией, которая показала снижение числа клеток TH (+) в VTA крыс WD. После повышенной транскрипционной активности для DA-системы при отлучении, уменьшенная активность при P45 может объяснить низкий интерес к вкусной пище, наблюдаемой у наших крыс WD. Следует также отметить, что систематическое снижение экспрессии мРНК Fos и FosB в различных ядрах, которые мы проанализировали, может быть признаком снижения активности головного мозга после воздействия WD у матери.

Подростковые крысы WD показали более быструю незаинтересованность в отношении жиров, что противоречит их более раннему поведению. Использование «нормальной» диеты в детском возрасте, по-видимому, «защищает» их от преувеличенных предпочтений жира в подростковом возрасте. Наоборот, когда у крыс есть свободный доступ к нездоровой пище после отъема, как в Ref. (, ), они демонстрируют в подростковом возрасте сильное предпочтение жиру. Этот результат свидетельствует о том, что 3 недельная диета для чау-чау после отлучения от груди могла перепрограммировать схемы и сделать подростковое потомство менее чувствительным к острой жирной проблеме.

Влияние перинатальной WD на взрослых

Взрослые крысы больше не проявляли различий в предпочтении жира, даже после повторной подачи жира, как уже описано (, ). Одновременно мы наблюдали снижение Th мРНК и белка в NAc и тенденцию к уменьшенной экспрессии Dat mRNA в VTA. Наф и коллега () уже сообщали о низкой активности системы DA у взрослых крыс, которых кормили в перинатальном периоде с помощью HFD, с затупленным ответом DA на амфетамин, измеренным с микродиализом, и повышением мотивации для повышения жира (см. таблицу, в которой суммированы последние данные qPCR по этой модели, Таблица S2 в дополнительном материале). Одно ограничение количественного определения TH (мРНК и иммуногистохимия) в NAc происходит из того факта, что клетки NAc могут также экспрессировать мРНК и белок Th и затем могут смещать количественную оценку волокон DA, ). Однако использование иммуноокрашивания TH в NAc в основном выявило плотные терминалы аксонов, поступающие из нейронов DA среднего мозга (VTA и SNc). Обычно нейроны, экспрессирующие TH в полосатом теле и NAc, могут быть обнаружены только у животных с высокой степенью поражения DA () и поэтому вряд ли можно обнаружить в наших иммунных срезах. В этом исследовании мы также наблюдали сильное увеличение рецептора мю-опиоидов в NAc, когда другие группы с разными моделями демонстрировали уменьшение экспрессии в брюшном полосатом полости крысы, раннее выявление HFD (во время лактации и гестации) (, ) или без изменений (). Эти модификации, измеренные только на уровне мРНК, могут отражать небольшую гипофункцию DA-схем, связанных с более высокой чувствительностью к опиоидам (), которые, вероятно, недостаточно для того, чтобы повлиять на проводимый нами поведенческий тест. Эти предположения должны быть подтверждены с использованием функциональных подходов. В недавней работе с аналогичной моделью Romani-Perez и др. Не смогли наблюдать значительное увеличение мотивации в коробках для коррекции операндов для потомков HFD, но наблюдали более короткую задержку, чтобы достичь поля цели в парадигме тестирования на ВПП (). Несмотря на отсутствие продолжительных жировых предпочтений в наших экспериментальных условиях, мы обнаружили, что перинатальное потребление WD у матери оказывает продолжительное влияние на другие мозговые цепи, которые главным образом опосредованы ремоделированием ГАМК в NAc и Hypothalamus. NAc рассматривается как «сенсорный дозорный» для завершающего поведения (). Недавние исследования показали, что потребление пищи было подавлено ингибированием ГАМК-высвобождающих нейронов LH (). O'Connor et al. показало, что нейроны NAc D1R (ГАМКергические проекционные нейроны) избирательно ингибируют нейроны LH VGAT для прекращения приема пищи (). Эти эксперименты раскрывают схему ГАМК (NAc / Hypothalamus), которая может отвечать за контроль поведенческого ответа. Эта вентральная стриатум-гипоталамическая система дополняет еще одну схему, которая включает в себя стенозную стенку лонжерона, GABA-высвобождающую VGAT, выступающую в нейрон, к глутамату, высвобождающему нейроны Vglut LH, и прямое ингибирование LH vglut2 вызывает подачу (). Другим важным компонентом схемы регулирования аппетита, которая включает оболочку NAc, является ингибирующая ГАМК ингибирующая проекция на VP (). Эти данные подчеркивают решающую роль сигнализации ГАМК во взаимодействии между гипоталамусом и NAc для содействия кормлению. В нашем исследовании мы не смогли распознать популяцию нейронов, участвующих в ремоделировании ГАМК, и о том, как эти изменения могут изменить сети. Однако центральная роль схем ГАМК заслуживает большего интереса. В частности, было бы очень интересно провести дополнительные функциональные эксперименты этих схем ГАМК с использованием электрофизиологических подходов (). Мы также наблюдали глобальную регуляцию транскрипции мРНК для рецепторов 5HT1a и 5HT1b в трех изученных ядрах. Большинство проекционных серотониновых волокон поступает из ядра дорзального ядра (DRN) и медианного ядра рэпа (MRN). Последние данные из в естественных условиях записи и исследования изображений показали положительную роль 5HT в награждении (). 5HT волокна из DRN участвуют в контроле импульсивности (). Увеличение 5HT1a в VTA и NAc может быть компенсационным механизмом, который мог бы контролировать импульсивность. В гипоталамусе фармакологические исследования предполагают, что подтипы рецептора 5HT1a могут подавлять поведение кормления, вызванное стимуляцией серотонина (, ). Увеличение рецепторов 5HT1a и b в гипоталамусе может усилить подавляющее действие серотонина и, следовательно, может стать компенсационным механизмом. Эти предположения необходимо проверить, выполнив надлежащие функциональные эксперименты.

Эти изменения сетей связаны с модификациями маркеров пластичности как мРНК Ncam. В гипоталамусе взрослых крыс мы наблюдали увеличение в транскриптах Ncam1 и St8sia4, предполагающих и увеличивающих передачу сигналов полисиаловой кислоты (PSA). PSA представляет собой глицинную поверхность глика, которая модулирует взаимодействие между клетками. Полисиализация белков клеточной адгезии участвует в различных синаптических пластично-зависимых процессах в центральной нервной системе и, как сообщается, требуется для адаптивной синаптической пластичности схем питания во время острого положительного энергетического баланса (, ). Кроме того, в эту гипоталамическую пластичность могут участвовать другие регуляторы клеточного взаимодействия и синаптогенеза.

В заключение (рис. (Figure7), 7), материнское потребление WD оказывает длительное влияние на организацию гомеостатических и гедонических схем, регулирующих пищевое поведение у потомства. При анализе трех критических периодов времени мы смогли продемонстрировать четкую эволюцию предпочтений жиров, коррелированных с определенными молекулярными сигналами мозга. В детстве предпочтение от жира может быть связано с более высокой активностью системы DA. Подростковый возраст, характеризующийся инверсией предпочтения жиров, был связан с более низкой экспрессией маркеров системы DA, предполагающих компенсаторный механизм. Очень интересным моментом для уведомления является то, что в этой модели сбалансированная диета после отлучения может защитить подростков от вредных привычек питания, уменьшая их желание жира. Несмотря на то, что в зрелом возрасте две группы имеют одинаковое высокое предпочтение жиру, крысы из дамб, питающихся водой, показали глубокую ремоделирование схем ГАМК. Каковы последствия этой прочной пластичности? Будет ли преувеличенное обезболивающее потребление диеты в подростковом возрасте возобновить эту притупленную систему вознаграждения? Такие вопросы могут иметь значение в ходе последующих мероприятий в области питания новорожденных и детей, выросших в западных странах.

Заявление о этике

Все эксперименты проводились в соответствии с рекомендациями местного комитета по охране животных, ЕС (директива 2010 / 63 / EU), Национального института рекреационной агрономии (Париж, Франция) и Французского ветеринарного департамента (A44276). Экспериментальный протокол был одобрен институциональным комитетом по этике и зарегистрирован по ссылке APAFIS 8666. Принимались все меры предосторожности для сведения к минимуму стресса и количества животных, используемых в каждой серии экспериментов.

Авторские вклады

JP и PB провели эксперимент и участвовали в обсуждении и письме. ТМ выполнила СПС и участвовала в обсуждении и письме. SN внесла свой вклад в разработку эксперимента и принял участие в обсуждении. П. П. внесли свой вклад в разработку эксперимента, участвовал в обсуждениях и написал рукопись. ВП разработал и провел эксперименты, проанализировал данные и написал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы выразить признательность Гийому Пупо и Бландин Кастеллано за заботу о животных на протяжении всего исследования, Энтони Пагниз за помощь в экстракции мРНК и TLDA, Изабель Грит за помощь в анализе проб плазмы, и Александр Бенани и Мари-Шанталь Канивен за их полезное обсуждение и дизайн TLDA.

Сноски

 

Финансирование. Это исследование было поддержано грантом региона des pays de la Loire PARIMAD (VP), грантом LCL (VP и PP), фондом SanteDige (VP) и INRA Metaprogram DIDIT (SN, VP, PP).

 

 

Дополнительный материал

Дополнительный материал для этой статьи можно найти в Интернете по адресу http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fendo.2017.00216/full#supplementary-material.

Рисунок S1

Общее потребление энергии из кукурузного масла, содержащего бутылку. (A) Потребление калорий из бутылки с кукурузным маслом для 24 h в P25 у щенков западной диеты (WD) кормили плотинами и щенками из кормовой диеты (CD). (B) Потребление калорий из бутылки кукурузного масла для 24 h в P45 (третий день испытания бутылки). (С) Потребление калорий из бутылки кукурузного масла для 24 h в P95 (третий день испытания бутылки). Для панелей (А-С), данные выражаются как среднее ± SEM, статистическая разница (p > 0.05) наблюдалась после непараметрического теста Манна и Уитни во всех возрастных группах. (D) Процент потребления калорий из бутылки кукурузного масла сравнивается с общим потреблением калорий (бутылка кукурузного масла + стандартная диета для чау-чау) для 24 h в P25 у щенков WD и щенков CD. (Е) Процент потребления калорий из бутылки кукурузного масла по сравнению с общим потреблением калорий (бутылка кукурузного масла + стандартная диета для чау-чау) для 24 h в P45 (третий день теста на бутылку) у щенков WD и щенков CD. (F) Процент потребления калорий из бутылки с кукурузным маслом сравнивается с общим потреблением калорий (бутылка кукурузного масла + стандартная диета для чау) для 24 h в P95 (третий день теста на бутылку) у щенков WD и щенков CD. Для панелей (D, Е), данные выражаются в процентах от общего потребления калорий без статистической разницы (p > 0.05) после хи-квадрат с поправкой Йетса наблюдалась во всех возрастных группах.

Рисунок S2

Репрезентативные микрофотографии иммунного окрашивания TH в ядре accumbens (NAc) и брюшной тегментальной области (VTA) в трех разных временных точках. (A) Микрофотография иммуноокрашивания TH / NeuN на уровне VTA, -5.30 мм от Bregma. Красная маркировка предназначена для NeuN, а зеленая - для TH. Белая стрелка показывает выход третьего нерва. (B) Микрофотография иммунного окрашивания TH на уровне NAc, + 1.70 мм от Bregma. Зеленая маркировка предназначена для TH. Белая стрелка показывает переднюю комиссуру.

Таблица S1

TaqMan список генов с низкой плотностью с соответствующими кодексами жизненных технологий.

Таблица S2

Резюме опубликованных данных, касающихся экспрессии транскриптов пути допамина. Красные персонажи соответствуют периоду детства, синим - подростковому, а черные - взрослым. =: соответствует аналогичному выражению транскрипции между группами, +: соответствует более высокому расшифровке транскрипции у щенков из высококалорийной диеты (нездоровая пища, западная диета (WD) или диета с высоким содержанием жиров (HFD)], и -: соответствует более низкой экспрессии транскрипции у щенков из высококалорийной диеты (нездоровая пища, WD или HFD), питаемые плотинами.

Рекомендации

1. Баркер DJ. Фетальные истоки болезней старости. Eur J Clin Nutr (1992) 46 (Suppl 3): S3-9. [PubMed]
2. Десаи М, Гейл Д, Хан Г, Росс М.Г. Запрограммированная гиперфагия из-за уменьшения анорексигенных механизмов у детей с ограниченным внутриутробным ростом. Reprod Sci Thousand Oaks Calif (2007) 14: 329-37.10.1177 / 1933719107303983 [PubMed] [Крест Ref]
3. Горан М.И., Думке К., Бурет С.Г., Кайзер Б., Уолкер Р.В., Блумберг Б. Обеспокоенный эффект воздействия высокой фруктозы в раннем развитии. Nat Rev Endocrinol (2013) 9: 494-500.10.1038 / nrendo.2013.108 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
4. Левин Б.Е. Метаболический импринтинг: критическое влияние перинатальной среды на регуляцию энергетического гомеостаза. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci (2006) 361: 1107-21.10.1098 / rstb.2006.1851 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
5. Olson CM, Strawderman MS, Dennison BA. Материальное увеличение веса во время беременности и вес ребенка в возрасте 3 лет. Здоровье материнского ребенка J (2009) 13: 839.10.1007 / s10995-008-0413-6 [PubMed] [Крест Ref]
6. Chen H, Simar D, Morris MJ. Гипоталамическая нейроэндокринная схема запрограммирована по материнскому ожирению: взаимодействие с постнатальной питательной средой. PLoS One (2009) 4: e6259.10.1371 / journal.pone.0006259 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
7. Muhlhausler BS, Adam CL, Findlay PA, Duffield JA, McMillen IC. Увеличение материнского питания изменяет развитие сети, регулирующей аппетит, в головном мозге. FASEB J (2006) 20: 1257-9.10.1096 / fj.05-5241fje [PubMed] [Крест Ref]
8. Самуэльссон А.М., Мэтьюз П.А., Аргентон М, Кристи Мэрисон, Макконнелл Дж. М., Янсен ЭХМ и др. Диетическое ожирение у женщин-мышей приводит к гиперфагии потомства, ожирению, гипертонии и резистентности к инсулину. Гипертония (2008) 51: 383-92.10.1161 / HYPERTENSIONAHA.107.101477 [PubMed] [Крест Ref]
9. Кенни PJ. Общие клеточные и молекулярные механизмы при ожирении и наркомании. Nat Rev Neurosci (2011) 12: 638-51.10.1038 / nrn3105 [PubMed] [Крест Ref]
10. Denis RGP, Joly-Amado A, Webber E, Langlet F, Schaeffer M, Padilla SL и др. Восприимчивость может стимулировать питание независимо от нейронов AgRP. Cell Metab (2015) 22: 646-57.10.1016 / j.cmet.2015.07.011 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
11. Stice E, Spoor S, Bohon C, Small DM. Связь между ожирением и притуплением полосатого отклика на питание модерируется аллелем TaqIA A1. Наука (2008) 322: 449-52.10.1126 / science.1161550 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
12. Frank GK, Reynolds JR, Shott ME, Jappe L, Yang TT, Tregellas JR и др. Нервная анорексия и ожирение связаны с противоположным ответом на мозг. Нейропсихофармакология (2012) 37: 2031-46.10.1038 / npp.2012.51 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
13. Green E, Jacobson A, Haase L, Murphy C. Сокращение ядрового прилипания и активация каудатного ядра до приятного вкуса ассоциируется с ожирением у пожилых людей. Brain Res (2011) 1386: 109-17.10.1016 / j.brainres.2011.02.071 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
14. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Lipton JW, Clegg DJ и др. Воздействие повышенных уровней диетического жира ослабляет вознаграждение психостимулятора и оборот мезолимбического допамина у крысы. Behav Neurosci (2008) 122: 1257-63.10.1037 / a0013111 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
15. Гейгер Б.М., Хабуркак М., Авена Н.М., Мойер М.К., Хобель Б.Г., Потос Е.Н. Дефицит мезолимбической дофаминовой нейротрансмиссии при диетическом ожирении крыс. Neuroscience (2009) 159: 1193-9.10.1016 / j.neuroscience.2009.02.007 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
16. Ривера Х.М., Киевет П., Киригити М.А., Бауман Л.А., Бакеро К., Бланделл П. и др. Материнская диета с высоким содержанием жиров и ожирение влияют на вкусовое потребление пищи и сигнализацию допамина у нечеловеческого потомства приматов. Ожирение (2015) 23: 2157-64.10.1002 / oby.21306 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
17. Гугушев Ю.Р., Онг З.Ы., Мухлхаузер Б.С. Раннее происхождение пищевых предпочтений: нацеливание на критические окна развития. FASEB J (2015) 29: 365-73.10.1096 / fj.14-255976 [PubMed] [Крест Ref]
18. Bayol SA, Farrington SJ, Stickland NC. Диета материнской «нездоровой пищи» во время беременности и лактации способствует обостренному вкусу «нежелательной пищи» и большей склонности к ожирению у потомства крыс. Br J Nutr (2007) 98: 843-51.10.1017 / S0007114507812037 [PubMed] [Крест Ref]
19. Vucetic Z, Kimmel J, Totoki K, Hollenbeck E, Reyes TM. Материнская диета с высоким содержанием жиров изменяет метилирование и экспрессию генов дофамина и связанных с опиоидами генов. Эндокринология (2010) 151: 4756-64.10.1210 / ru.2010-0505 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
20. Naef L, Moquin L, Dal Bo G, Giros B, Gratton A, Walker CD. Материнское потребление с высоким содержанием жиров изменяет пресинаптическую регуляцию допамина в ядре accumbens и увеличивает мотивацию для жирных вознаграждений у потомства. Neuroscience (2011) 176: 225-36.10.1016 / j.neuroscience.2010.12.037 [PubMed] [Крест Ref]
21. Ong ZY, Muhlhausler BS. Материнская «мусорная пища», кормящая плотину крыс, изменяет выбор пищи и развитие мезолимбического пути вознаграждения у потомства. FASEB J (2011) 25: 2167-79.10.1096 / fj.10-178392 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
22. Romaní-Pérez M, Lépinay AL, Alonso L, Rincel M, Xia L, Fanet H, et al. Воздействие перинатального воздействия диеты с высоким содержанием жиров и стресс на ответы на проблемы с питанием, поведение, связанное с питанием, и функцию мезолимбического дофамина. Int J Obes (LOND) (2017) 41 (4): 502-9.10.1038 / ijo.2016.236 [PubMed] [Крест Ref]
23. Beier KT, Steinberg EE, DeLoach KE, Xie S, Miyamichi K, Schwarz L и др. Структурная архитектура нейронов дофамина VTA, выявленная при систематическом картировании ввода-вывода. Ячейка (2015) 162: 622-34.10.1016 / j.cell.2015.07.015 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
24. Tan KR, Yvon C, Turiault M, Mirzabekov JJ, Doehner J, Labouèbe G, et al. Нейроны ГАМК VTA-привода обусловливают отвращение. Нейрон (2012) 73: 1173-83.10.1016 / j.neuron.2012.02.015 [PubMed] [Крест Ref]
25. van Zessen R, Phillips JL, Budygin EA, Stuber GD. Активация нейронов VTA GABA нарушает потребление вознаграждения. Нейрон (2012) 73: 1184-94.10.1016 / j.neuron.2012.02.016 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
26. Ху Х. Награда и отвращение. Annu Rev Neurosci (2016) 39: 297-324.10.1146 / annurev-neuro-070815-014106 [PubMed] [Крест Ref]
27. Stanley BG, Urstadt KR, Charles JR, Kee T. Glutamate и GABA в латеральных гипоталамических механизмах, контролирующих потребление пищи. Physiol Behav (2011) 104: 40-6.10.1016 / j.physbeh.2011.04.046 [PubMed] [Крест Ref]
28. Ancel D, Bernard A, Subramaniam S, Hirasawa A, Tsujimoto G, Hashimoto T, et al. Датчик липидов в полости рта GPR120 не является обязательным для опосредованного обнаружения диетических липидов у мышей. J Lipid Res (2015) 56: 369-78.10.1194 / jlr.M055202 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
29. Ackroff K, Lucas F, Sclafani A. Предпочтение предпочтения вкуса как функция источника жира. Physiol Behav (2005) 85: 448-60.10.1016 / j.physbeh.2005.05.006 [PubMed] [Крест Ref]
30. Камандола С., Маттсон М.П. Toll-подобный рецептор 4 опосредует предпочтение вкуса сала, сахара и умами, а также потребление пищи и регулирование массы тела. Ожирение (2017) 25: 1237-45.10.1002 / oby.21871 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
31. Coupé B, Amarger V, Grit I, Benani A, Parnet P. Пищевое программирование влияет на гипоталамическую организацию и ранний ответ на лептин. Эндокринология (2010) 151: 702-13.10.1210 / ru.2009-0893 [PubMed] [Крест Ref]
32. Paillé V, Brachet P, Damier P. Роль поражения нигрэла в генезисе дискинезий у крысиной модели болезни Паркинсона. Neuroreport (2004) 15: 561-4.10.1097 / 00001756-200403010-00035 [PubMed] [Крест Ref]
33. Benani A, Hryhorczuk C, Gouazé A, Fioramonti X, Brenachot X, Guissard C, et al. Адаптация потребления пищи к жиру включает в себя PSA-зависимую перестройку дуговидной системы меланокортина у мышей. J Neurosci (2012) 32: 11970-9.10.1523 / JNEUROSCI.0624-12.2012 [PubMed] [Крест Ref]
34. Kirk SL, Samuelsson AM, Argenton M, Dhonye H, Kalamatianos T, Poston L, et al. Материнское ожирение, вызванное диетой у крыс, постоянно влияет на центральные процессы, регулирующие потребление пищи у потомства. PLoS One (2009) 4: e5870.10.1371 / journal.pone.0005870 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
35. Ong ZY, Muhlhausler BS. Потребление обезжиренной диеты от отъема до взрослой жизни отменяет программирование предпочтений в отношении пищи у мужчин, но не у женщин, потомков «плохих продуктов» - плодовых крыс. Acta Physiol Oxf Engl (2014) 210: 127-41.10.1111 / apha.12132 [PubMed] [Крест Ref]
36. Ribaroff GA, Wastnedge E, Drake AJ, Sharpe RM, Chambers TJG. Модели животного питания с высоким содержанием жиров с высоким содержанием жира и воздействие на метаболизм у потомства: метарегрессионный анализ. Obes Rev (2017) 18 (6): 673-86.10.1111 / obr.12524 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
37. Bautista CJ, Montaño S, Ramirez V, Morales A, Nathanielsz PW, Bobadilla NA, et al. Изменения в составе молока у тучных крыс, потребляющих диету с высоким содержанием жиров. Br J Nutr (2015) 115: 538-46.10.1017 / S0007114515004547 [PubMed] [Крест Ref]
38. Rolls BA, Gurr MI, Van Duijvenvoorde PM, Rolls BJ, Rowe EA. Лактация у бедных и тучных крыс: влияние кормления столовой и диетического ожирения на состав молока. Physiol Behav (1986) 38: 185-90.10.1016 / 0031-9384 (86) 90153-8 [PubMed] [Крест Ref]
39. Белый CL, Purpera MN, Morrison CD. Материнское ожирение необходимо для программирования эффекта диеты с высоким содержанием жиров у потомства. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (2009) 296: R1464.10.1152 / ajpregu.91015.2008 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
40. Sun B, Purcell RH, Terrillion CE, Yan J, Moran TH, Tamashiro KLK. Материнская диета с высоким содержанием жиров во время беременности или сосания по-разному влияет на чувствительность и ожирение лептина у потомства. Диабет (2012) 61: 2833-41.10.2337 / db11-0957 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
41. Berthoud HR. Метаболические и гедонические приводы в нервном контроле аппетита: кто босс? Curr Opin Neurobiol (2011) 21: 888-96.10.1016 / j.conb.2011.09.004 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
42. Henning SJ, Chang SS, Gisel EG. Онтогенез контроля кормления у крыс сосания и отлучения. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol (1979) 237: R187-91. [PubMed]
43. Лейбовиц С.Ф., Лукас Д.Д., Лейбовиц К.Л., Джханвар Ю.С. Модели развития потребления макроэлементов у самцов и самцов крыс от отлучения до зрелости. Physiol Behav (1991) 50: 1167-74.10.1016 / 0031-9384 (91) 90578-C [PubMed] [Крест Ref]
44. Trifilieff P, Feng B, Urizar E, Winiger V, Ward RD, Taylor KM, et al. Увеличение экспрессии рецептора дофамина D2 во взрослом ядре accumbens повышает мотивацию. Mol Psychiatry (2013) 18: 1025-33.10.1038 / mp.2013.57 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
45. Копье LP. Подростковый мозг и возрастные поведенческие проявления. Neurosci Biobehav Rev (2000) 24: 417-63.10.1016 / S0149-7634 (00) 00014-2 [PubMed] [Крест Ref]
46. Vendruscolo LF, Gueye AB, Darnaudéry M, Ahmed SH, Cador M. Сахарное чрезмерное потребление в подростковом возрасте выборочно изменяет мотивацию и функцию вознаграждения у взрослых крыс. PLoS One (2010) 5: e9296.10.1371 / journal.pone.0009296 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
47. Boitard C, Parkes SL, Cavaroc A, Tantot F, Castanon N, Layé S и др. Переключение подростковой диеты с высоким содержанием жиров на взрослую контрольную диету восстанавливает нейрокогнитивные изменения. Front Behav Neurosci (2016) 10: 225.10.3389 / fnbeh.2016.00225 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
48. Naneix F, Darlot F, Coutureau E, Cador M. Долгосрочные дефициты гедонистической и ядерной реакций реагируют на сладкие награды за счет чрезмерного потребления сахара в подростковом возрасте. Eur J Neurosci (2016) 43: 671-80.10.1111 / ejn.13149 [PubMed] [Крест Ref]
49. Baker H, Kobayashi K, Okano H, Saino-Saito S. Кортикальная и полосатая экспрессия мРНК тирозингидроксилазы у неонатальных и взрослых мышей. Cell Mol Neurobiol (2003) 23: 507-18.10.1023 / A: 1025015928129 [PubMed] [Крест Ref]
50. Jaber M, Dumartin B, Sagné C, Haycock JW, Roubert C, Giros B, et al. Дифференциальная регуляция тирозингидроксилазы в базальных ганглиях мышей, лишенных транспортера допамина. Eur J Neurosci (1999) 11: 3499-511.10.1046 / j.1460-9568.1999.00764.x [PubMed] [Крест Ref]
51. Klietz M, Keber U, Carlsson T, Chiu WH, Höglinger GU, Weihe E, et al. l-DOPA-индуцированная дискинезия связана с недостаточным численным понижением регуляции экспрессии нейронов, экспрессирующих мРНК полосатой тирозингидроксилазы. Neuroscience (2016) 331: 120-33.10.1016 / j.neuroscience.2016.06.017 [PubMed] [Крест Ref]
52. Келли А.Е., Бальдо Б.А., Пратт МЭ, Уилл Мью. Кортикотрайно-гипоталамическая схема и мотивация пищи: интеграция энергии, действия и вознаграждения. Physiol Behav (2005) 86: 773-95.10.1016 / j.physbeh.2005.08.066 [PubMed] [Крест Ref]
53. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, et al. Визуализация динамики гипоталамической сети для аппетитного и завершающего поведения. Ячейка (2015) 160: 516-27.10.1016 / j.cell.2014.12.026 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
54. O'Connor EC, Kremer Y, Lefort S, Harada M, Pascoli V, Rohner C, et al. Accumal D1R нейроны, выступающие в латеральный гипоталамус, разрешают кормление. Нейрон (2015) 88: 553-64.10.1016 / j.neuron.2015.09.038 [PubMed] [Крест Ref]
55. Jennings JH, Rizzi G, Stamatakis AM, Ung RL, Stuber GD. Архитектура тормозной схемы латерального гипоталамуса организует кормление. Наука (2013) 341: 1517-21.10.1126 / science.1241812 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
56. Stratford TR, Wirtshafter D. Боковое участие гипоталамуса в кормлении, вызванное вентральным паллидием. Eur J Neurosci (2013) 37: 648-53.10.1111 / ejn.12077 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]
57. Paille V, Fino E, Du K, Morera-Herreras T, Perez S, Kotaleski JH, et al. Цепи GABAergic контролируют пластичность, зависящую от спайка. J Neurosci (2013) 33: 9353-63.10.1523 / JNEUROSCI.5796-12.2013 [PubMed] [Крест Ref]
58. Fonseca MS, Murakami M, Mainen ZF. Активация дорзального рапса серотонинергических нейронов способствует выживанию, но не усиливает. Curr Biol (2015) 25: 306-15.10.1016 / j.cub.2014.12.002 [PubMed] [Крест Ref]
59. Дойа К. Металеринг и нейромодуляция. Нейронная сеть (2002) 15: 495-506.10.1016 / S0893-6080 (02) 00044-8 [PubMed] [Крест Ref]
60. Лейбовиц С.Ф., Александр Дж. Гипоталамический серотонин контролирует пищевое поведение, размер пищи и массу тела. Biol Psychiatry (1998) 44: 851-64.10.1016 / S0006-3223 (98) 00186-3 [PubMed] [Крест Ref]
61. Voigt JP, Финк Х. Серотонин контролирует питание и сытость. Behav Brain Res (2015) 277: 14-31.10.1016 / j.bbr.2014.08.065 [PubMed] [Крест Ref]
62. Brenachot X, Rigault C, Nédélec E, Laderrière A, Khanam T, Gouazé A, et al. Гистон-ацетилтрансфераза MOF активирует полисалиализацию гипоталамуса для предотвращения ожирения, вызванного диетой у мышей. Mol Metab (2014) 3: 619-29.10.1016 / j.molmet.2014.05.006 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Крест Ref]