Int J Biol Sci. 2015; 11 (10): 1150 – 1159.
Publikované online 1. augusta 2015. 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 a Jeong Won Jahng1,✉
abstraktné
Táto štúdia skúmala vplyv vysoko chutného jedla počas dospievania na psychoemocionálne a nervové poruchy spôsobené stresom v ranom veku u samíc potkanov. Mláďatá samice Sprague-Dawley boli oddelené od matky na 3 hodiny denne počas prvých dvoch týždňov po narodení (MS) alebo boli ponechané nerušene (NH). Polovica samíc s MS mala od 28. dňa po narodení voľný prístup k čokoládovým sušienkam okrem krmiva ad libitum. Mláďatá boli podrobené behaviorálnym testom počas mladej dospelosti. Analyzovala sa plazmatická reakcia kortikosterónu na akútny stres, hladiny ΔFosB a mozgového neurotrofického faktora (BDNF) v oblastiach mozgu. Celkový kalorický príjem a prírastok telesnej hmotnosti počas celého experimentálneho obdobia sa medzi experimentálnymi skupinami nelíšili. Prístup k sušienkam počas dospievania a mladosti zlepšil správanie podobné úzkosti/depresii v dôsledku skúseností s MS. Expresia ΔFosB bola znížená, ale BDNF bol zvýšený v nucleus accumbens samíc s MS a expresia ΔFosB bola normalizovaná a BDNF sa po prístupe k sušienkam ďalej zvýšil. Reakcia kortikosterónu na akútny stres bola utlmená skúsenosťami s MS a prístup k súborom cookie ju nezlepšil. Výsledky naznačujú, že prístup k súborom cookie počas dospievania zlepšuje psychoemocionálne poruchy u žien s MS a expresia ΔFosB a/alebo BDNF v nucleus accumbens môže hrať úlohu v jeho základných nervových mechanizmoch.
úvod
Existuje stále viac dôkazov, že identické diétne manipulácie môžu mať rozdielne reakcie medzi pohlaviami. Na molekulárnej úrovni sa preukázalo, že existujú pohlavne dimorfné odpovede hipokampálneho transkriptómu medzi samcami a samicami potkanov vystavenými rovnakej diéte. 1, Pri metabolickej / neuroendokrinnej hladine samice potkanov vykazujú rôzne hypotalamické neuropeptidové reakcie na dlhodobú diétu s vysokým obsahom tuku. 2 a vyššiu kapacitu ako muži, aby sa kompenzoval vysoký prítok lipidov 3, Krátkodobé dospelé ženy s vysokým obsahom tuku znížili hladiny mRNA glukokortikoidného receptora v hipokampuse a ich hypotalamicko-hypofyzárno-nadobličková os (HPA) reaguje odlišne od mužov na následný stres. 4, 5, Na úrovni správania krátkodobá expozícia dospelých potkanov tukovej diéte znižuje úzkosť a zvyšuje prieskum u samcov, zatiaľ čo u žien má opačný účinok. 6, Puberta je rozhodujúce vývojové obdobie charakterizované zvýšenou endokrinnou plasticitou a zmenami citlivosti na stres 7, Štúdie naznačujú, že post-odstavená diéta s vysokým obsahom tuku môže zmeniť bazálnu aktivitu HPA osi a endokrinné reakcie na akútny stres tým, že ovplyvňuje stres aj metabolické mediátory sexuálne dimorfným spôsobom 8, 9. Už skôr sme zistili, že predĺžená konzumácia vysoko chutných potravín počas dospievania zvyšuje správanie podobné úzkosti a depresii u samcov potkanov, ale nie u samíc potkanov.s 10, Predĺžená konzumácia stravy v jedálni s vysokým obsahom tuku (obsah tuku 32%) zlepšila behaviorálne nepriaznivé účinky u samcov aj samíc potkanov, ktorí boli podrobení podobnému protokolu odlúčenia matiek (MS) používanému v tejto štúdii, s väčšími priaznivými účinkami u mužov. 11, Behaviorálne a neuroendokrinné nežiaduce účinky pozorované u našich samičiek potkanov 12 zdá sa, že sa líšia od tých u samcov MS potkanov 13, 14.
V našej predchádzajúcej štúdii dlhodobý prístup k vysoko chutným potravinám, diéta s miernym obsahom tuku (~21 % tuku) 6 , 15 , počas dospievania a mladosti zlepšil niektoré symptómy súvisiace s úzkosťou a dysfunkciu osi HPA u samcov potkanov s MS 14. Štúdie naznačujú, že modulácia funkcie stresovej osi je zapojená do pozitívneho emocionálneho správania prostredníctvom vysoko chutnej stravy. To znamená, že vystavenie sa vysoko preferovanej strave s vysokým obsahom tuku údajne znižuje citlivosť na stres 16 ; jedinci, ktorým bolo ponúknuté vysoko chutné jedlo, mali príjemnejšie emócie, ako je spokojnosť, pôžitok a túžba 17 , a konzumácia chutného jedla znížila sympatické reakcie po psychologickom a imunologickom strese 18 , hladiny stresových hormónov po obmedzení 19 a správanie podobné úzkosti počas testu elevovaného plus bludiska u potkanov 20. V tejto štúdii však stredne tučná strava (~21 % tuku) počas dospievania a mladosti nezlepšila dysfunkciu osi HPA u samíc s MS, hoci zlepšila nielen úzkostné, ale aj depresívne správanie.
Aby sme preskúmali neurálne mechanizmy, ktoré sú základom psycho-emocionálneho účinku vysoko chutného prístupu k strave u našich samíc MS, skúmali sme hladiny neurotrofického faktora odvodeného od mozgu (BDNF) a hladiny AFosB v nucleus accumbens (NAc). NAc, bazálna štruktúra predného mozgu, ktorá predstavuje mezolimbickú dopaminergnú dráhu, má úlohu v odmeňovaní, motivácii a posilňovaní. 21, Vývoj anhedónie, kľúčového symptómu veľkej depresívnej poruchy, bol pripisovaný dysfunkcii cesty odmeňovania, v ktorej hrá NAc kľúčovú úlohu 22, 23, NAc neuróny sú aktivované a reagujú na paradigmu behaviorálneho stresu 24, 25a zúčastňujú sa na úzkostných poruchách 26, 27, Mesolimbická dopaminergná aktivita a stresom indukovaná aktivácia neurónov NAc boli otupené u našich samcov potkanov MS, ktoré vykazovali úzkosť a správanie podobné depresii 13, 28, Bolo navrhnuté, aby sa BDNF podieľal na hedonickom podávaní prostredníctvom modulácie mezolimbického dopamínového systému 29, 30a vystavenie chutnej diéte zvýšilo hladiny BDNF a AFosB a väzbu dopamínového receptora D1 v NAc. 16, 31, 32.
Materiály a metódy
zver
Potkany Sprague-Dawley boli zakúpené (Samtako Bio, Osan, Kórea) a chované v oblasti bez špecifických patogénov s konštantnou kontrolou teploty (22 ± 1 ℃), vlhkosti (55 %) a 12/12 hodinovým cyklom svetlo/tma (zapnutie svetla o 07:00). Štandardné laboratórne krmivo (Purina Rodent Chow, Purina Co., Soul, Kórea) a membránovo filtrovaná čistená voda boli k dispozícii ad libitum . Zvieratá boli chované podľa Smernice pre experimenty na zvieratách z roku 2000, ktorú vydala Kórejská akadémia lekárskych vied a ktorá je v súlade s Smernicami NIH pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat, revidovanými v roku 1996. Všetky experimenty na zvieratách boli schválené Výborom pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat na Národnej univerzite v Soule.
Experimentálny protokol
Na chov v laboratóriu zvieracieho zariadenia boli použité nulipariace samice a overení chovní samci a mláďatá boli odchované kontrolovaným spôsobom, aby sa minimalizovala a štandardizovala nežiaduca environmentálna stimulácia z in utero života. Dvanásť hodín po potvrdení pôrodu [postnatálny deň (PND) 1] boli mláďatá manipulované, ako sme predtým opísali 13 , 14 , 33 – 35. Každý vrh bol pridelený buď do skupiny s materskou separáciou (MS), alebo do skupiny bez manipulácie (NH). MS mláďatá boli odobraté od matky a domácej klietky a umiestnené blízko seba v novej klietke s podstielkou z drevených štiepok (Aspen shaving, Animal JS Bedding, Cheongyang, Kórea) na čas od 9:00 do 12:00 a potom vrátené do ich domácej klietky k matke. Počas obdobia separácie nebola poskytnutá žiadna ďalšia úprava na udržanie mláďat v teple. MS sa vykonávalo denne od 1. do 14. postnatálneho dňa a potom boli mláďatá ponechané s matkou nerušene až do odstavenia 22. postnatálneho dňa. Skupina NH zostala nerušená až do odstavenia, s výnimkou bežného čistenia klietky, ktoré sa vykonávalo dvakrát týždenne. V deň odstavenia boli z každého vrhu NH alebo MS náhodne vybrané 2 mláďatá NH a 4 mláďatá MS a do každej klietky boli umiestnené 2 mláďatá NH alebo 2 mláďatá MS. Dve mláďatá MS umiestnené spolu mali voľný prístup k vysoko chutnému krmivu (HPF) (Oreo sušienky, Kraft Foods Global, Inc., East Hanover, NJ, USA), okrem krmiva ad libitum od 28. postnatálneho dňa (skupina MS+HPF) a zvyšné 2 mláďatá MS z každého vrhu (skupina MS) a mláďatá NH (skupina NH) dostávali iba štandardné krmivo. Vzorec nutričného zloženia štandardného krmiva a Oreo sušienok je uvedený v tabuľke Tabuľka1.1 . Denný príjem potravy a prírastok hmotnosti sa zaznamenávali od 29. postnatálneho dňa. Na vyhodnotenie 24-hodinového príjmu potravy sa poskytlo vopred odmerané množstvo krmiva a sušienok a na nasledujúci deň sa zvyšné množstvo krmiva a sušienok odvážilo a odpočítalo od hodnoty poskytnutej v predchádzajúci deň. Osobitná pozornosť sa venovala zahrnutiu rozsypaného množstva. Príjem kalórií sa vypočítal podľa vzorcov na zloženie živín pre krmivo a sušienky. Celkové množstvo potravy skonzumované mláďatami v každej klietke sa vydelilo počtom mláďat v každej klietke a každá vypočítaná hodnota sa považovala za n=1. Voda bola voľne dostupná pre všetky experimentálne skupiny a podmienky kŕmenia sa dodržiavali počas celého experimentálneho obdobia. Schematický diagram experimentálneho protokolu je uvedený na obrázku Obrázok11.
Ambulantná činnosť
Samice NH, MS a MS+HPF (n=8 zo 4 rôznych vrhov v každej skupine; celkovo 24 mláďat z 8 rôznych vrhov) boli podrobené testu pohyblivosti na 54. postnatálny deň. V každom pokuse bol potkan umiestnený do stredu aktivačnej komory (43.2 cm na dĺžku, 42.2 cm na šírku a 30.5 cm na výšku, MED Associates, VT, USA), priehľadnej akrylovej komory vybavenej dvoma horizontálnymi rovinami so 16 pármi infračervených fotobuniek a detektorov umiestnenými v rozmeroch x a y , vzdialených od seba 2.5 cm, a jeho pohyblivosť bola monitorovaná počítačovým systémom počas 30 minút. Svetelné podmienky testovacej miestnosti boli udržiavané na rovnakej intenzite ako v miestnostiach pre zvieratá za denného svetla. Pohyblivosť bola meraná ako celkový počet prerušení lúča v horizontálnom senzore počas každej po sebe idúcej 5-minútovej relácie. Bola tiež hodnotená aktivita defekácie, hmotnosť fekálnych bolusov, počas testu pohyblivosti každého potkana. Ďalej bola analyzovaná aktivita čistenia srsti; T. j. starostlivosť o predné labky a hlavu sa považovala za rostrálnu starostlivosť a starostlivosť o telo, nohy a chvost/genitálie za kaudálnu starostlivosť 36. Aktivitná komora sa po každom použití vyčistila 70 % etanolom, aby sa eliminovali akékoľvek čuchové signály predtým testovaného potkana.
Elevated Plus Maze
Dva dni po teste pohybovej aktivity (PND 56) boli potkany podrobené behaviorálnemu hodnoteniu vo vyvýšenom plusovom bludisku, akrylovom bludisku v tvare plus s dvoma protiľahlými otvorenými ramenami (dĺžka 50 cm a šírka 10 cm) a dvoma protiľahlými uzavretými ramenami (dĺžka 50 cm, šírka 10 cm a výška 31 cm), vyčnievajúcimi z centrálnej plošiny (10 cm x 10 cm). Celé zariadenie bolo zdvihnuté 50 cm nad podlahu. Testovací postup bol dodržaný podľa predtým opísaného postupu 37. Každý potkan bol umiestnený do stredu bludiska oproti jednému z otvorených ramien a potom mu bolo umožnené preskúmať otvorené alebo uzavreté ramená bludiska počas 5 minút. Zaznamenával sa čas strávený v rôznych ramenách. Štyri labky museli byť vo vstupnej čiare do každého ramena, čo signalizovalo začiatok času stráveného v danom ramene, a potom sa zaznamenal čas ukončenia, keď boli všetky štyri labky opäť mimo čiary. Bludisko bolo po každom teste vyčistené 70 % etanolom, aby sa zabránilo vplyvom predtým testovaného potkana.
Test núteného plávania
Tri dni po teste vyvýšeného plus bludiska (PND 59) boli potkany podrobené testu núteného plávania podľa predtým opísanej metódy 38. Každý potkan sa nechal plávať v sklenenom valci (výška 54 cm a priemer 24 cm) naplnenom vodou v hĺbke 40 cm (23 – 25 ℃) počas 5 minút a testovacie sedenia boli zaznamenávané videokamerou z boku valca. Trvanie nehybnosti potkanov vo vode bolo zaznamenané z videokaziet pomocou stopiek. Nehybnosť bola definovaná ako stav, v ktorom sa potkany považovali za vykonávajúce iba pohyby potrebné na udržanie hlavy nad hladinou vody.
Potkany sa umiestnili do testovacej miestnosti aspoň 2 h pred každým testom, aby sa minimalizovali nežiaduce stresové účinky, a všetky behaviorálne hodnotenia sa uskutočňovali medzi 9: 00 AM a 12: 00 PM dňa, aby sa zabránilo vplyvom cirkadiánnych odchýlok. Behaviorálne skóre bolo vykonané s pozorovateľom slepým na liečbu potkanov.
Plazmatický kortikosterónový test
Týždeň po ukončení behaviorálnych sedení boli potkany umiestnené na 2 hodiny do obmedzovacieho boxu, v ktorom boli potkany schopné hýbať svojimi štyrmi končatinami, ale nemohli meniť orientáciu tela. Krv z chvosta bola odobratá v časových bodoch 0, 30, 60 a 120 minút počas obdobia obmedzenia a centrifugovaná pri 2 000 otáčkach za minútu počas 20 minút. Vzorky plazmy boli zmrazené v tekutom dusíku a skladované pri teplote –80 °C až do použitia v teste. Plazmatické hladiny kortikosterónu boli stanovené rádioimunoanalýzou s použitím súpravy Coat-A-Count značenej 125I (Siemens, CA, USA). Citlivosť testu bola 5.7 ng/ml. Variačný koeficient v rámci testu bol 4 – 12.2 %.
Western blot analýza
Potkany, ktoré neboli testované podľa behaviorálnych testov (n=6 z 3 rôznych vrhov v každej skupine; celkovo 18 mláďat zo 6 rôznych vrhov), boli usmrtené na 62. postnatálny deň na Western blot analýzu hladín ΔFosB a BDNF v oblastiach mozgu. V čase usmrtenia boli odobraté retroperitoneálne tukové vankúšiky a mozgy boli odstránené ihneď po dekapitácii. Vzorky tkaniva z nucleus accumbens (NAc) a hipokampu boli rýchlo preparované na ľade, zmrazené v tekutom dusíku a skladované pri teplote –80 °C až do použitia. Preparácia tkaniva NAc bola vykonaná pomocou jemnej čepele podľa metódy použitej v našich predchádzajúcich štúdiách 28 , 39 ; nemožno sa však vyhnúť možnému zahrnutiu blízkeho ventro-mediálneho striata. Tkanivá boli homogenizované v jednom detergentnom lyzačnom pufri (50 mM Tris, pH 8.0; 150 mM NaCl; 1 % Triton X-100; koktail inhibítorov proteázy a fosfatázy 0.5 %) a potom centrifugované pri 13,000 0 g počas 20 minút pri 4 ° C. Supernatanty prenesené do nových skúmaviek boli merané na obsah bielkovín pomocou súpravy na stanovenie bielkovín (Biorad DC, Biorad, Inc., Hercules, CA), rozdelené na alikvotné podiely s koncentráciou 80 μg/20 μl v lyzačnom pufri a uskladnené pri –80 °C, inak boli použité v ten istý deň. Vzorky boli zmiešané s nanášacím pufrom (100 mM Tris, pH 6.8; 200 mM ditiotreitol; 4 % SDS; 20 % glycerol; 0.2 % brómfenolová modrá) v riedení 1:1, varené 5 minút, rýchlo ochladené na ľade a potom elektroforezované na 12 % SDS-polyakrylamidových Tris-glycínových géloch. Bielkoviny prenesené na nitrocelulózové membrány (Hybond-C, Amersham, Bucks, Spojené kráľovstvo) boli ošetrené 5 % odtučneným sušeným mliekom v 1X Tris-pufrovanom fyziologickom roztoku Tween (10 mM C4H11NO3 ; 0.145 M NaCl ; 0.2 % SDS; 0.1 % Tween 20) cez noc pri teplote 4 ° C. Membrány reagovali s polyklonálnou králičou anti-∆FosB (riedenie 1:1000; Santa Cruz Biotechnology, Dallas, TX, USA) alebo anti-BDNF (riedenie 1:500; Millipore, Temecula, CA, USA) a naviazané protilátky boli detegované chemiluminiscenciou podľa pokynov výrobcu (substrát Lumi-light Western blotting; Roche, Indianapolis, IN, USA) a kvantifikované pomocou systému digitálnej analýzy obrazu (LAS-1000, Fuji film, Tokio, Japonsko). Digitalizované hodnoty každej vzorky boli normalizované na kontrolný β-aktín a potom boli všetky hodnoty prepočítané na relatívne hodnoty k priemernej hodnote NH skupiny.
Štatistická analýza
Dáta boli analyzované jednofaktorovou alebo dvojfaktorovou [dáta o kortikosteróne; liečba (manipulácia alebo podmienky potravy, 2 úrovne pre každú) X čas (4 úrovne)] analýzou rozptylu (ANOVA) a vopred plánované porovnania medzi skupinami boli vykonané post hoc Fisherovim PLSD testom, ak to bolo potrebné, s použitím softvéru StatView (Abacus, Berkeley, CA, USA). Dáta o telesnej hmotnosti a príjme potravy boli ďalej analyzované ANOVA s opakovanými meraniami, po ktorej nasledovala Bonferroniho korekcia pre úpravu hodnoty P. Hladina významnosti bola stanovená na P < 0.05 a všetky hodnoty boli prezentované ako priemery ± SEM.
výsledky
Príjem potravy a prírastok telesnej hmotnosti
Samice s MS sa zdali byť ľahšie ako samice NH rovnakého veku až do 39. postnatálneho dňa a rozdiel v hmotnosti sa potom nepozoroval (obrázok (obrázok2A).2A ). Štatisticky významné rozdiely ( P <0.05) medzi samicami NH a MS boli pozorované počas 32. – 39. postnatálneho dňa, s výnimkou 36. a 37. postnatálneho dňa. Prístup k chutnej potrave znížil rozdiel v hmotnosti v závislosti od skúseností s MS a štatistická významnosť medzi NH a MS+HPF zmizla po 36. postnatálnom dni. Analýza ANOVA s opakovanými meraniami odhalila, že prírastok telesnej hmotnosti v priebehu času je medzi MS a MS+HPF odlišný [ F (1 780) = 2.146; P = 0.0008], ale nie medzi NH a MS. Denný príjem krmiva u samíc MS sa nelíšil od príjmu potravy u samíc NH rovnakého veku (obrázok (obrázok2B).2B ). Prístup k sušienkam potlačil denný príjem krmiva u samíc MS, ale denný príjem kalórií mal tendenciu sa zvyšovať prístupom k sušienkam bez štatistickej významnosti. Analýza príjmu kalórií s analýzou ANOVA s opakovanými meraniami neodhalila žiadne vplyvy materského oddelenia a podmienok stravovania. Celkový kalorický príjem počas celého experimentálneho obdobia (28. – 62. postnatálny deň) sa medzi experimentálnymi skupinami nelíšil (obrázok (obrázok2C).2C ). Približne 40 % celkového kalórií prijatých samicami MS+HPF pochádzalo z koláčikov (3 259,921 ± 211.657 kcal z krmiva, 2 184,641 ± 186.077 kcal z koláčikov). Retroperitoneálny tukový vankúšik samíc MS na 62. postnatálny deň sa nelíšil od vekovo zodpovedajúcich samíc NH a mal tendenciu sa zvyšovať s prístupom k koláčikom bez štatistickej významnosti ( P = 0.0833, MS vs. MS+HPF) (obrázok (obrázok22D ).
Hodnotenie správania
Pohyblivosť samíc s NH, MS a MS+HPF bola meraná v počítačom riadenej komore na PND 54. Počty pohyblivých aktivít samíc s MS počas prvej (0 – 15 min) a neskoršej relácie (15 – 30 min) boli v porovnaní so samicami s NH významne znížené; avšak významný pokles ( P < 0.05) v porovnaní s NH bol pozorovaný iba počas neskoršej relácie v skupine MS+HPF (obrázok (obrázok3A).3A ). Celková prejdená vzdialenosť počas prvej 15-minútovej relácie bola významne znížená v skupine MS ( P < 0.05), ale nie v skupine MS+HPF v porovnaní s NH (obrázok (obrázok3B).3B ). Počas testu ambulantnej aktivity boli hodnotené správanie pri starostlivosti o srsť a aktivita defekácie (obrázok (obrázok3C3 C a D). Skúsenosti s MS významne zvýšili rostrálnu starostlivosť o srsť ( P <0.05, NH vs. MS), zatiaľ čo prístup k sušienkam ju znížil ( P <0.05, MS vs. MS+HPF) (obrázok (obrázok3C).3 C). Aktivita defekácie u samíc MS mala tendenciu byť zvýšená v porovnaní s NH bez štatistickej významnosti a prístup k sušienkam ju významne znížil ( P <0.05, MS vs. MS+HPF) (obrázok (obrázok33 D).
Aby sa ďalej posúdilo správanie podobné úzkosti, potkany boli podrobené testu zvýšeného plus bludiska 2 dni po teste ambulantnej aktivity (PND 56). Čas strávený v otvorených ramenách bol u samíc s MS signifikantne znížený ( P < 0.05), ale nie u MS+HPF v porovnaní s NH (obrázok (obrázok4A).4A ). Percento vstupu do otvoreného ramena sa medzi experimentálnymi skupinami nelíšilo (obrázok (obrázok4B).4B ). Na posúdenie správania podobného depresii boli potkany podrobené testu núteného plávania 3 dni po teste zvýšeného plus bludiska (PND 59). Trvanie nehybnosti počas 5-minútového testu núteného plávania bolo u samíc s MS signifikantne zvýšené ( P < 0.05) v porovnaní s NH a skóre nehybnosti u samíc MS+HPF sa nelíšilo od NH (obrázok (obrázok44C ).
Hladiny kortikosterónu v plazme
Týždeň po teste plávania boli potkany vystavené stresu z obmedzenia pohybu a krv z chvosta bola odobratá v časových bodoch 0, 30, 60 a 120 počas 2 hodín obmedzenia a bola použitá na stanovenie plazmatického kortikosterónu (obrázok (obrázok5).5 ). Bazálne hladiny kortikosterónu (časový bod 0) sa medzi skupinami nelíšili; avšak stresom vyvolané zvýšenie hladiny kortikosterónu bolo nižšie u samíc s MS ako u NH v časových bodoch 30 a 60 po nástupe stresu ( P <0.05, NH vs. MS v každom časovom bode). Plazmatické hladiny kortikosterónu u MS+HPF sa nelíšili od NH v časových bodoch 30 po nástupe stresu, ale boli nižšie ako NH v časovom bode 60 minút ( P <0.05; 394.29 ± 38.35 ng/ml u NH vs. 247.48 ± 24.57 ng/ml u MS+HPF). Analýza hladín kortikosterónu vyvolaného stresom pomocou 2-faktorovej ANOVA odhalila hlavné účinky materského odlúčenia [ F (1,56) = 8.814, P = 0.0045] a času [ F (3,56) = 9.335, P < 0.0001] a žiadny vplyv podmienok stravovania. Neboli zistené žiadne významné interakcie medzi materským odlúčením a časom alebo medzi podmienkami stravovania a časom.
AFosB a BDNF western bloty
Hladiny ΔFosB a BDNF v NAc boli skúmané pomocou Western blot analýzy (obrázok (obrázok6).6 ). ΔFosB bol významne znížený, ale BDNF bol zvýšený v NAc u žien s MS ( P < 0.05) v porovnaní s NH (obrázok (obrázok6A6 A a B). Hladina ΔFosB v NAc u žien s MS bola normalizovaná prístupom k súborom cookie; t. j. medzi NH a MS+HPF nebol zistený žiadny rozdiel a hladina BDNF sa ďalej zvýšila ( P < 0.05, MS vs. MS+HPF). Hladiny BDNF v hipokampe žien s MS boli výrazne znížené v porovnaní s NH ( P < 0.05) a neboli obnovené prístupom k súborom cookie (obrázok (obrázok66 C).
Diskusia
Chudobný prístup k potravinám zlepšil psycho-emocionálne správanie samíc MS
V tejto štúdii skóre správania predstavujúce úzkosť a depresiu, ako je ambulantná aktivita, rostral grooming a defekačná aktivita počas testu aktivity; otvorené zbrane počas zvýšeného plus bludiskového testu; Imobilita pri teste núteného plávania sa zlepšila u samíc MS s voľným prístupom k Oreo cookies počas dospievania a mladosti. Odozva kortikosterónu na akútny stres bola otupená u samíc MS, ako bolo uvedené u samcov MS 14, Zdá sa, že otupená reakcia kortikosterónu je dôsledkom skúseností s RS; tj skúsenosti s opakovaným stresom, pretože reakcie HPA osi na akútnu stresovú výzvu sa zdali byť otupené po skúsenostiach s chronickým opakovaným stresom 40, 41, Štúdie naznačujú, že vystavenie vysoko uprednostňovanej strave s vysokým obsahom tuku môže modifikovať bazálnu aktivitu HPA osi a endokrinné reakcie na akútny stres. 9, zlepšiť reakcie na stres 17, 19 a znížiť správanie podobné úzkosti 18, 20, Tiež voľný prístup k Oreo cookies (~ 21% obsah tuku; diéta s miernym obsahom tuku) počas dospievania a mládeže normalizoval otupenú funkciu HPA osi a zlepšil správanie podobné úzkosti u samcov potkanov MS 14, To znamená, že je pravdepodobné, že adolescentný prístup k súborom cookie môže zlepšiť otupenú funkciu HPA osi pomocou skúseností s MS, opakovaného stresu v ranom veku a zlepšiť behaviorálne nepriaznivé účinky. V tejto štúdii však prístup k cookie počas dospievania a mladosti nezlepšil aktivitu HPA osi reagujúcu na akútny stres u samíc MS potkanov. Navrhuje sa, aby anxiolytické a / alebo antidepresívne účinky adolescencie cookie prístupu u samíc potkanov MS nemuseli súvisieť s funkciou HPA osi, hoci to bolo u samcov MS potkanov. Samce a samice potkanov sa líšia v mnohých neuroendokrinných a behaviorálnych parametroch a zraniteľnosť voči stresu závisí od pohlavia 42, 43, Predchádzajúca štúdia uviedla, že protokol 7 dennej diéty so stredne veľkým obsahom tuku vedie k zvýšenému uvoľňovaniu kortikosterónu mužom po akútnom strese. 6.
Chudobný prístup k potravinám a neuronálna funkcia v NAc samíc potkanov
Predkladaná štúdia ukázala, že expresia AFosB je znížená a BDNF sa zvyšuje v NAc samíc potkanov na základe skúseností MS. Bolo publikované, že psychologický alebo metabolický stres zvyšuje expresiu AFosB v NAc 44-46, Štúdie naznačujú, že transkripčný faktor AFosB súvisí s expresiou BDNF v NAc neurónoch 32, 47-49, Celkovo sa predpokladá, že znížený AFosB a zvýšená expresia BDNF v NAc môže byť dlhodobým dôsledkom stresu MS v ranom veku, čo pravdepodobne moduluje neurálnu funkciu NAc. Predpokladalo sa, že NAc neuronálna funkcia je modulovaná paradigmou behaviorálneho stresu 24, 25 a jeho dysfunkcia sa podieľa na depresii a úzkostných poruchách 22, 23, 26, 27, Zvýšená signalizácia BDNF v NAc bola zaznamenaná v strese indukovaných modeloch depresie 50-52a stresom indukované depresívne účinky boli otupené u myší nadexprimujúcich AFosB v striate 53, Je teda pravdepodobné, že depresívne a / alebo úzkostné správanie samíc MS potkanov môže súvisieť so zníženým AFosB a zvýšenou expresiou BDNF v NAc.
V tejto štúdii prístup k sušienkam počas adolescentného obdobia zvýšil expresiu ΔFosB a BDNF u samíc potkanov s MS. Tento výsledok sa zhoduje s predchádzajúcimi správami, ktoré ukazujú, že vystavenie chutnej strave vedie k zvýšeným hladinám ΔFosB v NAc31 a že strava s vysokým obsahom tuku zvýšila hladiny BDNF v NAc u myší s nadmernou expresiou ΔFosB32 . Vzhľadom na predchádzajúcu správu, ktorá odhalila, že zvýšená expresia ΔFosB v striate vykazuje odolnosť voči stresom vyvolaným depresívnym účinkom53 , sa dospelo k záveru, že zvýšená hladina ΔFosB v NAc u našich samíc s MS s prístupom k sušienkam, t. j. normalizovaná na svoju bazálnu hladinu, mohla prispieť k antidepresívnej a/alebo anxiolytickej účinnosti prístupu k sušienkam v adolescencii. Nie je však jasné, či zvýšená hladina BDNF v NAc u samíc s MS s prístupom k sušienkam súvisí s jeho antidepresívnymi a anxiolytickými účinkami, pretože zvýšená signalizácia BDNF v NAc bola hlásená väčšinou u depresívnych modelov50-52 , ale zriedkavo u antidepresívnych modelov. Ďalšie štúdie sú potrebné.
Účinky MS a HPF na hladiny hipokampálneho BDNF
Znížená hladina BDNF v hipokampe bola hlásená u samcov aj samíc potkanov, ktoré boli podrobené podobnému protokolu MS použitému v tejto štúdii 54 , 55. Súčasne bola hladina BDNF v hipokampe našich samíc potkanov s MS v porovnaní s kontrolnými skupinami s NH v tejto štúdii znížená. Neurogenéza hipokampu sa spája so symptómami úzkosti a depresie 56 , 57 a je dobre známe, že hipokampus sa podieľa na spätnoväzbovej regulácii aktivity osi HPA. Vzhľadom na to, že aktivita HPA bola u našich samíc s MS utlmená, je pravdepodobné, že znížené hladiny BDNF v hipokampe môžu byť spojené s úzkostnými a/alebo depresívnymi poruchami v dôsledku skúseností s MS, pravdepodobne v súvislosti s utlmenou aktivitou osi HPA. Vzťah medzi hladinou BDNF v hipokampe a aktivitou osi HPA u našich samíc s MS bol ďalej podporený skutočnosťou, že prístup k súborom cookie v tejto štúdii nezlepšil ani jeden z nich. Predchádzajúca štúdia ukázala, že dlhodobá konzumácia stravy s vysokým obsahom tuku (32 % tuku) zvyšuje expresiu BDNF v hipokampe samcov potkanov s MS podrobených podobnému protokolu pre MS, aký bol použitý v tejto štúdii 58. Vplyv prístupu k sušienkam počas dospievania (~21 % tuku) na hladiny BDNF v hipokampe samcov potkanov s MS je v súčasnosti predmetom skúmania.
Behaviorálne účinky obsahu tuku / cukru v cookie Oreo
V tejto štúdii voľný prístup k sušienkam Oreo zlepšil psychoemocionálne nepriaznivé účinky u samíc potkanov so stresovými skúsenosťami v ranom živote. Sušienka Oreo je čokoládová sušienka, ktorá má nielen vysoký obsah tuku, ale aj vysoký obsah cukru, ako je uvedené v tabuľke Tabuľka1.1 . V štúdii na ľuďoch konzumácia čokolády znížila negatívnu náladu v porovnaní s pitím vody, zatiaľ čo na neutrálnu a pozitívnu náladu sa nezistili žiadne účinky 59. A účinok čokolády na zlepšenie nálady závisel od chutnosti čokolády (mliečna čokoláda vs. obyčajná čokoláda), čo naznačuje, že konzumácia sladkého chutného jedla zlepšuje experimentálne vyvolaný negatívny stav nálady. Bolo hlásené, že chuť na sacharózu je zvýšená u depresívnych zvierat s chronickým miernym stresom a chuť na chutnú mliečnu čokoládu je zvýšená najmä u subjektov s depresívnou náladou 60. Voľný výber sacharózy a/alebo bravčovej masti okrem potravy moduloval reakcie stresovej osi na akútny stres 61. Krátkodobé vystavenie diéte s miernym obsahom tuku (20 % kukuričného oleja; podobný obsah tuku ako v sušienkach Oreo) tiež indukovalo neuroendokrinné a behaviorálne zmeny sexuálne dimorfným spôsobom 4-6 . Celkovo sa dá konštatovať, že obsah cukru a tuku v sušienkach Oreo mohol prispieť k zlepšeniu nervových a behaviorálnych ťažkostí u žien s SM. Ďalšie štúdie sú potrebné na preskúmanie, či by rovnaké množstvo tuku alebo cukru ako prístup k sušienkam Oreo viedlo k podobným zlepšeniam u žien s SM pozorovaným v tejto štúdii.
V tejto štúdii mal prístup k sušienkam tendenciu zvyšovať retroperitoneálne tukové zásoby u žien s MS. Okrem modulačného účinku na funkciu stresovej osi, prístup k chutnej potrave výrazne zvýšil hladiny cirkulujúceho leptínu a inzulínu so zvýšenými tukovými zásobami 15 , 61. Predpokladá sa, že leptín aj inzulín majú regulačnú funkciu v mezolimbickom systéme odmeňovania, a najmä inzulín zvýšil expresiu dopamínových transportérov vo ventrálnej tegmentálnej oblasti 62 , 63. Ako je opísané vyššie, mezolimbický systém odmeňovania je silne zapojený do psychoemocionálnych porúch v súvislosti s funkciou stresovej osi 22 – 27. Preto sa predpokladá, že predbežná modulácia, ak nejaká existuje, v mezolimbickom systéme odmeňovania zvýšeným leptínom a/alebo inzulínom so zvýšenými tukovými zásobami zohráva úlohu pri zlepšení nálady prístupom k chutnej potrave. Dlhodobá konzumácia stravy s vysokým obsahom tuku (32 % obsah tuku) skutočne znížila úzkostné správanie a zvýšila hladiny leptínu a inzulínu v plazme s výrazne zvýšenými tukovými zásobami u samíc potkanov, ktoré boli podrobené podobnému protokolu MS použitému v tejto štúdii 11. Zatiaľ však nie je jasné, či pozorované zlepšenia správania u našich samíc s MS s prístupom k sušienkam (stredne tučná strava s obsahom tuku ~21 %) súvisia so zvýšenými tukovými zásobami, pretože zvýšenie retroperitoneálnych tukových zásob prístupom k sušienkam nedosiahlo štatistickú významnosť a navyše v tejto štúdii nebol meraný ani cirkulujúci leptín, ani inzulín.
Záverom možno konštatovať , že dysfunkcie v osi HPA, neurónoch NAc a hipokampe sa zdajú byť zapojené do psychoemocionálnych nepriaznivých stavov mladých samíc potkanov s MS na základe skúseností s odlúčením od matky počas prvých dvoch týždňov pôrodu. Voľný prístup k veľmi chutnej potrave a strava s miernym obsahom tuku počas dospievania a mladosti zlepšili správanie podobné úzkosti a depresii u samíc s MS bez ovplyvnenia prírastku telesnej hmotnosti a funkčná modulácia v neurónoch NAc môže zohrávať úlohu v jej základných nervových mechanizmoch.
Poďakovanie
Autori ďakujú Dr. SB Yooovi za pomoc so štatistickou analýzou a Dr. JY Lee s experimentálnymi technikami. Táto štúdia bola podporená grantmi od Národnej výskumnej nadácie (2013R1A1A3A04-006580) a prostredníctvom Výskumného centra pre Oromaxilofaciálnu dysfunkciu pre seniorov na Národnej univerzite v Soule (2014050477) financovanej vládou Kórey (ministerstvo vedy, IKT a budúce plánovanie).
Referencie