Front Endokrinol (Lausanne), 2017; 8: 216.
Publikované online 2017 Aug 29. doi: 10.3389 / fendo.2017.00216
PMCID: PMC5581815
Julie Paradis,1 Pierre Boureau,1 Thomas Moyon,1 Sophie Nicklausová,2 Patricia Parnet,1,*† a Vincent Paillé1,*†
abstraktné
Perinatálna konzumácia energie energeticky hustou stravou zvyšuje riziko obezity u detí. To je spojené s nadmernou spotrebou chutných potravín, ktoré sú spotrebované pre jeho hédonické vlastnosti. Základný mechanizmus, ktorý spája perinatálnu materinskú diétu a uprednostňovanie mláďat potomkov, je stále nedostatočne pochopený. V tejto štúdii sa zameriavame na štúdium vplyvu výživy matiek s vysokým obsahom tukov / potravy s vysokým obsahom cukru [západná strava (WD)] počas gravidity a laktácie na cesty odmeňovania, ktoré kontrolujú kŕmenie u potomkov potkanov od narodenia po pohlavnú zrelosť. Vykonali sme dlhodobé sledovanie potomstva WD a Control v troch kritických časových obdobiach (detstvo, adolescencia a dospelosť) a zamerali sme sa na skúmanie vplyvu perinatálnej expozície na chutnú stravu na (i) preferenciu tuku, (ii) profil expresie génov a (iii) neuroanatomické / architektonické zmeny mezolimbických dopaminergných sietí. Ukázali sme, že kŕmenie WD obmedzené na perinatálne obdobie má jasný dlhodobý vplyv na organizáciu homeostatických a hedonických okruhov mozgu, ale nie na preferenciu tukov. Preukázali sme obdobie špecifického vývoja preferencie tukov, ktoré sme korelovali so špecifickými molekulárnymi signatúrami mozgu. U potomkov z WD kŕmených matiek sme v detstve pozorovali existenciu tukovej preferencie spojenej s vyššou expresiou kľúčového génu zapojeného do dopamínových systémov (DA); v adolescencii, preferencia s vysokým obsahom tuku pre obe skupiny, progresívne znížená počas testu 3 dní pre skupinu WD a spojená so zníženou expresiou kľúčového génu zapojeného do systémov DA pre skupinu WD, ktorá by mohla navrhnúť kompenzačný mechanizmus na ich ochranu z ďalšieho vystavenia vysokému tuku; a nakoniec v dospelosti, uprednostňovanie tuku, ktorý bol identický s kontrolnými potkanmi, ale bol spojený s hlbokou modifikáciou v kľúčových génoch zapojených do siete kyseliny y-aminomaslovej, serotonínových receptorov a remodelácie hypotalamu závislej od kyseliny polysialovej – NCAM. Celkovo tieto údaje ukazujú, že materská WD, obmedzená na perinatálne obdobie, nemá trvalý vplyv na energetickú homeostázu a preferencie tuku neskôr v živote, aj keď došlo k silnej prestavbe hypotalamickej homeostatickej a odmeňovacej cesty zapojenej do stravovacieho správania. Ďalšie funkčné experimenty by boli potrebné na pochopenie dôležitosti týchto remodelovaní obvodov.
úvod
Včasné životné prostredie a udalosti sú v súčasnosti dobre známe, že prispievajú k zdraviu a predispozícii ochorenia neskôr v živote (1-3). Koncepcia metabolického imprintingu bola navrhnutá tak, aby opísala, ako zmeny v nutričnom a hormonálnom prostredí počas perinatálneho obdobia môžu predisponovať potomstvo k obezite a jej patológiám. Dôležitou otázkou nášho okultálneho spôsobu života je nadvýživa ako dôsledok konzumácie energeticky náročných potravín. Jedinci, ktorí sú vystavení materskému príjmu tohto typu potravín, sú vystavení vyššiemu riziku vzniku obezity a metabolického syndrómu (4, 5). Mnohé štúdie ukázali, že diéta s vysokým obsahom tuku (HFD) prostredníctvom gravidity a sania má dlhodobý účinok na metabolizmus mláďat (6-8). Okrem ciest, ktoré sa podieľajú na regulácii metabolizmu, zohrávajú systémy odmeňovania mozgu dôležitú úlohu aj v správaní potravy (9, 10). Mesolimbická dopamínová (DA) neurotransmisia, intenzívne študovaná v kontexte odmeňovania a závislosti, sa mení u obezity vyvolanej diétou u ľudí (11-13) a zvierat (14-16). Projekcie DA sa z veľkej časti vyvíjajú postnatálne (17), a preto ich vývoj môže byť ovplyvnený včasnou diétou. Počas posledných niekoľkých rokov sa experimenty na hlodavcoch preukázali tým, že príjem matiek HFD posilňuje hedonické kŕmenie u potomkov (18, 19). Hoci toto pozorovanie zahŕňalo niektoré zmeny vo funkcii systému DA (20-22) sú k dispozícii obmedzené údaje týkajúce sa ontogenézy a prestavby ciest odmeňovania v ranom veku (21). Okrem toho, či nie je zdokumentované, či a ako môže byť non-DA signalizačná časť systému odmeňovania, ako je systém GABA (kyselina y-aminomaslová) ovplyvnená perinatálnym nutričným stresom. Zdá sa, že GABA neuróny zohrávajú kľúčovú úlohu v odmene a averzii. Ventrálna tegmentálna oblasť (VTA) GABA neuróny majú podobný vzor vstupu z rôznych oblastí mozgu (23) a nedávne štúdie optogenetického správania zdôrazňujú hlavnú úlohu VTA GABA v podmienenej averzii miesta (24) av odmeňovaní konzumné správanie (25). Nucleus accumbens (NAc) je tvorený hlavne projekciou GABAergic stredne ostnatých neurónov a pôsobí ako limbicko-motorické rozhranie, ktoré integruje signály pochádzajúce z limbického systému a mení ich na činnosť. via výstup do ventrálnej pallidum (VP) a iných motorických efektorov (26). A nakoniec, hypotalamus, ktorý je tvorený mnohými GABA spojeniami v LH (27) a oblúkové jadro, integruje signály hladu a sýtosti (10).
Táto štúdia sa zameriava na identifikáciu vplyvu príjmu materskej západnej stravy (WD) u mláďat potkanov od narodenia do sexuálnej zrelosti (i) na preferenciu tuku (ii) na profile génovej expresie systému DA, systému GABAergic a plasticity hypotalamu a (iii) na neuroanatomických / architektonických zmenách mezolimbických dopaminergných sietí za rovnaké obdobie. Na základe dlhodobej štúdie (od odstavenia, P25, sexuálnej zrelosti, P45 a dospelosti, P95) sme preto hodnotili vplyv maternálneho WD na rast telesnej hmotnosti a vývoj tukového tkaniva potomstva, ktoré sa udržiavalo pod pravidelným chow po odstavení. Súčasne sme uskutočnili test preferencie tukov, po ktorom nasledovala špecializovaná transkriptomická analýza a následná analýza hlavných zložiek (PCA) výberu markerov pre systémy príjmu potravy, voľby a motivácie. Naše výsledky výrazne obohatili nedávne výsledky zamerané na nutričné programovanie DA systému.
Materiály a metódy
Vyhlásenie o etike
Všetky experimenty sa uskutočnili v súlade s pokynmi miestneho výboru pre dobré životné podmienky zvierat, EÚ (smernica 2010 / 63 / EU), Institut National de la Recherche Agronomique (Paríž, Francúzsko) a Francúzske veterinárne oddelenie (A44276). Experimentálny protokol bol schválený inštitucionálnou etickou komisiou a zaregistrovaný pod referenčným číslom APAFIS 8666. Boli prijaté všetky opatrenia na minimalizáciu stresu a počtu zvierat použitých v každej sérii experimentov.
Zvieratá a diéty
Zvieratá boli udržiavané v cykle 12 h / 12 h svetlo / tma v 22 ± 2 ° C s jedlom a vodou podľa chuti, Tridsaťdva samíc potkanov Sprague-Dawley (telesná hmotnosť: 240 – 290 g) v deň tehotenstva 1 (G1) sa zakúpilo priamo od spoločnosti Janvier (Le Genest Saint Isle, Francúzsko). Boli umiestnené jednotlivo a kŕmené buď kontrolnou diétou (CD) (5% hovädzí tuk a 0% sacharóza) pre 16 z nich alebo WD (21% hovädzí tuk a 30% sacharóza) pre 16 z nich počas obdobia gravidity a laktácie (pozri tabuľku. \ t Table1: 1: zloženie stravy v percentách kcal od ABdiet Woerden, Holandsko). Pri narodení sa veľkosť vrhu upravila na osem mláďat na vrh s pomerom 1: 1 samec k žene. 12 sme držali z priehradiek 16 s vrhom zloženým zo samcov 4 a 4 pre každú skupinu. Pri odstavení (P21) boli potomkovia narodení na CD a WD mláďatá držaní na štandardnom krmive až do konca experimentu (obrázky). (Figures1A, B) .1A, B). Telesná hmotnosť šteňa bola zaznamenaná pri narodení a potom každý deň v 10: 00 am do P21 (odstavenie). Po odstavení a do konca experimentu boli potkany vážené každý 3 dní. Uvádzame iba údaje o mužských potomkoch. Samičky potkanov sa použili na inú štúdiu (obrázok č (Figure11).
Správanie (test výberu dvoch fliaš)
Študovali sa tri kritické vývojové obdobia (P21 na P25: juvenilný, P41 na P45: adolescencia a P91 na P95: mladý dospelý). Mláďatá 24 (n = 12 na skupinu) boli náhodne vybrané a umiestnené do individuálnej klietky na vykonanie bezplatného testu s možnosťou výberu z dvoch fliaš (obrázky (Figures1A, B) 1A, B) (28-30). Tento test sa použil na špecifickú štúdiu príťažlivosti tukovej chuti disociáciou od sladkej chuti a čo najviac od metabolického účinku príjmu kalórií. Spotreba roztoku kukuričného oleja 1% je spojená len s príjmom 0.09 kcal / ml. Po jednom dni návyku na prítomnosť dvoch fliaš sa test uskutočnil počas 2 dní pri P25 a počas 4 dní pri P41 a P91 (obrázok (Figure1A) .1A). Podrobne, pri odstavení (P21) boli mláďatá 24 chované individuálne počas 2 dní (obrázok (Figure1A): 1A): deň 1, návyková fáza, deň 2, potkanom bola poskytnutá voľba medzi dvoma fľašami medzi emulziou 1% kukuričného oleja v 0.3% xantánovej gumy (Sigma Aldrich, St. Quentin Fallavier, Francúzsko) a roztokom xantánovej gumy ( 0.3%). Na P41 a P91 sa použili mláďatá 24 a na tri po sebe nasledujúce dni sa navrhla voľba s dvoma fľaškami. Spotreba roztoku xantánovej gumy a chuťového roztoku (kukuričný olej 1%) sa zaznamenávala denne v 11: 00 am pre 3 dni (P45 a P95). Poloha dvoch fliaš bola denne prevrátená, aby sa zabránilo zaujatiu polohy. Skóre preferencie tukov sa vypočítalo ako pomer objemu „tukového roztoku“ spotrebovaného k celkovému objemu spotrebovanému v 24 h. Všetky potkany boli udržiavané pod štandardnou stravou počas celého testu správania.
Odber tkanív a odber vzoriek krvi
Deň po poslednom dni testu na dve fľaše s voľnou voľbou, polovica potkanov (n = 6 na skupinu) boli rýchlo usmrtené CO medzi 09:00 a 12:00 hod2 vdýchnutie. Krv bola odobratá do skúmaviek s EDTA (Laboratoires Léo SA, St Quentin en Yvelines, Francúzsko) a centrifugovaná pri 2,500 XNUMX g pre 15 min pri 4 ° C. Plazma sa zmrazila pri -20 ° C. Orgány a jednotlivé retroperitoneálne depotné miesta boli rozrezané a zvážené. Mozog bol rýchlo odstránený a umiestnený do mozgovej matrice (WPI, Sarasota, FL, USA krysa 300-600 g). Najskôr bol rozrezaný hypotalamus [podľa Paxinosových atlasových súradníc: −1.0 až −4.5 mm od Bregma (31)] potom boli pre každého potkana získané dva koronálne rezy s hrúbkou 2 mm na úrovni NAc a ďalšie na úrovni VTA. Vzorky pravej a ľavej NAc a pravej a ľavej VTA (celkom štyri vzorky na zviera) boli rýchlo získané použitím dvoch rôznych biopsických razníkov (Stiefel Laboratories, Nanterre, Francúzsko) (priemer 4 mm pre NAc a 3 mm). pre stredný stredný mozog). Vzorky sa zmrazili v kvapalnom dusíku a uskladnili pri -80 ° C na následné stanovenie génovej expresie pomocou poľa TaqMan s nízkou hustotou (TLDA).
Ostatné potkany (n = 6 na skupinu) boli hlboko anestetizovaní pentobarbitalom (150 mg / kg ip) a premytí transkardiálnou fyziologickou soľnou perfúziou nasledovanou ľadovo vychladeným 4% paraformaldehydom vo fosfátovom pufri (PB), pH 7.4. Mozgy sa rýchlo odstránili, ponorili sa do rovnakého fixačného prostriedku na 1 hodinu pri 4 ° C a nakoniec sa uložili do 25% PB sacharózy na 24 - 48 hodín. Mozgy potom boli zmrazené v izopentáne pri -60 ° C a nakoniec boli do použitia skladované pri -80 ° C. NAc, hypotalamus a VTA boli narezané na 20 um sériové koronálne rezy pomocou kryostatu (Microm, Microtech, Francheville, Francúzsko). Pre každú oblasť mozgu sa uskutočnili dve alebo tri série 10 sklenených podložných sklíčok obsahujúcich 4–6 rezov. Pre každé sklíčko sú sériové rezy vzdialené 200 μm (obrázok (Figure66).
Biochemická analýza plazmy
Plazma EDTA odobraná na potkanoch P25, P45 a P95 sa použila na meranie glukózy v plazme, NEFA (neesterifikované mastné kyseliny), inzulínu a leptínu. Glukóza a NEFA boli merané kolorimetrickými enzymatickými reakciami so špecifickými súpravami (glukózové a NEFA PAP 150 kity, BioMérieux, Marcy-l'Etoile, Francúzsko). Hormóny sa testovali so špecifickými súpravami ELISA podľa inštrukcií výrobcu pre inzulín a leptín (kit potkanov / myší inzulín ELISA, súprava ELISA potkanov leptínu, Linco Research, St. Charles, MO, USA).
imunohistochémia
Sklené sklíčka obsahujúce sériové časti VTA a NAc boli najskôr blokované pre 3 – 4 h a potom inkubované cez noc pri teplote 4 ° C so zmesou nasledujúcich protilátok: myšacie anti-NeuN (1: 500; IgM; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, USA) a králičie anti-TH (1: 1,000; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, USA). Po inkubácii s primárnymi protilátkami a následnom premytí s PB sa rezy inkubovali v zmesi sekundárnych protilátok: Alexa 488 konjugoval somársky anti-myšací IgM a Alexa 568-konjugovaný oslí anti-králičí IgG (1: 500; Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham MA, USA) pre 2 h. Rezy sa umiestnili do superfrostových plus zlatých sklíčok (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA), vysušili na vzduchu a prekryli sa s ProLong ™ Gold antifade reagentom (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA).
TH Neurons Počet v VTA
Pre každého potkana boli TH-pozitívne bunky spočítané ako bolo opísané vyššie (32) na troch rôznych stupňoch rostrokaudu VTA: na úrovni výstupu tretieho nervu (vzdialenosť relatívne k Bregma: −5.3 mm), 200 µm rostral a 200 µm kaudálna k tejto úrovni (obrázky (Figures6A) .6A). Pre ľavú a pravú stranu bol digitalizovaný obraz obsahujúci celú VTA z koncového zariadenia doplnkového zariadenia mediálne k bočnému okraju mezencefalonu pomocou zväčšenia x 40 digitálneho skenera NanoZoomer-XR Digital. C12000 (Hamamatsu, Japonsko). Pre každý úsek bola okolo obvodu VTA nakreslená čiara. Hranice boli vybrané skúmaním tvaru buniek a odkazom na atlas Paxinos a Watson. Dopaminergný neurón bol definovaný ako NeuN (+) / TH (+) imunoreaktívne telo s jasne viditeľným jadrom. Pomocou NIH Image J softvéru (bunkový čítačový plugin) boli bunky NeuN (+) / TH (+) spočítané dvoma rôznymi osobami bez znalosti skupín zvierat. Chyby počítania s delenými bunkami boli opravené pomocou vzorca Abercrombie (32), kde N = n[t/(t + d)] (N = celkový počet buniek; n = počet spočítaných buniek; t = hrúbka profilu; a d = priemer bunky) a tento korekčný faktor bol 0.65. Údaje sú vyjadrené ako priemer [NeuN (+) / TH (+) v ľavom a pravom VTA] ± SEM.
Hustota TH vlákna v NAc
Obsah TH proteínu v dopaminergných nervových zakončeniach NAc sa stanovil anatomickou denzitometrickou analýzou TH imunoznačených rezov. Hustota vlákien TH bola kvantifikovaná na troch ľubovoľných úrovniach pozdĺž rastrocaudálnej osi NAc (Bregma 2.20, 1.70 a 1.20 mm) (obrázok (Figure6B) .6B). Stručne povedané, digitalizovaný obrázok obsahujúci celé striatum a NAc získané pomocou x 40 zväčšenia digitálneho skenera NanoZoomer-XR Digital C12000 (Hamamatsu, Japonsko). Pre daný NAc bola okolo celého jadra vytvorená čiara na definovanie oblasti merania optickej hustoty (OD) (obrázok č (Figure6B) .6B). Získaná hodnota bola normalizovaná s hodnotou OD nameranou z kruhovej zóny nakreslenej na corpus callosum (oblasť, ktorá nebola zafarbená na TH imunochémiu) tej istej sekcie použitím NIH Image J softvéru. Údaje sú vyjadrené ako priemer OD pomeru (OD hodnota v NAc / OD hodnote v corpus callosum troch sekcií) ± SEM.
Génová expresia pomocou TLDA a TaqMan
RNA bola izolovaná zo snap-zmrazeného NAc, VTA-obohatených vzoriek a hypotalamu, s použitím súpravy NucleoSpin RNA / protein (Macherey-Nagel, Hoerdt, Francúzsko). Celková RNA bola podrobená štiepeniu DNázou podľa inštrukcií výrobcu, množstvo bolo odhadnuté pomocou 260 / 280 nm UV absorbancie a kvalita bola hodnotená pomocou systému Agilent 2100 Bioanalyzer System, potom bolo vypočítané číslo integrity RNA (RIN). Vzorky s RIN pod 8 boli vyradené. Jeden mikrogram celkovej RNA sa reverzne transkriboval do cDNA použitím vysokokapacitnej RT súpravy (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) v celkovom objeme 10 ul.
Ako už bolo opísané (33), TLDA je mikro-fluidná karta s 384-jamkou, na ktorej môžu byť uskutočnené simultánne PCR v reálnom čase 384 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Použili sme špeciálne navrhnutý TLDA na pokrytie rôznych génových rodín relevantných pre plasticitu a reguláciu príjmu potravy. Každá zákazková karta bola konfigurovaná ako 2 × 4-vzorkovacie línie obsahujúce reakčné komory 2 × 48 (referencia: 96a). Súprava 92-génu (tabuľka 1) S1 v doplnkovom materiáli) a študovali sa štyri gény na ošetrovanie (18S, Gapdh, Polr2a a Ppia). PCR v reálnom čase sa uskutočňovala s použitím reagencií Life Technologies TaqMan a spustila sa na ABI Prism 7900HT sekvenčnom detekčnom systéme (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Surové fluorescenčné údaje sa zbierali pomocou PCR s použitím softvéru SDS 2.3 (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), ktorý ďalej generoval prahové cykly Ct s automatickým určením základnej línie aj prahovej hodnoty. Po filtrácii s použitím aplikácie ThermoFisher cloud App (ThermoFisher, USA) na rozlíšenie aberantných PCR cyklov boli testy na jednu vzorku n = 6 (n = 5 pre skupinu WD na P25). Dáta boli potom analyzované pomocou ThermoFisher Cloud App (ThermoFisher, USA) na relatívnu kvantifikáciu. Relatívna kvantifikácia génovej expresie (RQ) bola založená na komparatívnej Ct metóde s použitím rovnice RQ = 2-ΔΔCtkde AACt pre jeden génový cieľ bol jeho vlastná Ct odchýlka odčítaná od vzorky kalibrátora a normalizovaná s endogénnou kontrolou. Presne, určili sme najstabilnejší housekeeping gén pomocou algoritmu geNorm (ThermoFisher Cloud App RQ, ThermoFisher, USA). Medzi štyrmi domácimi génmi bol Gapdh definovaný ako endogénna kontrola NAc a hypotalamu a Ppia pre VTA a to platí pre všetky vzorky z troch analyzovaných časových období. Grafická reprezentácia expresie génov bola manuálne navrhnutá tak, aby priradila jednu farbu pre 10% prírastok génovej expresie relatívne k CD skupine. Signifikantné variácie s použitím neparametrického Wilcoxonovho znamienkového testu sa zaznamenali hviezdičkou.
Štatistická analýza
Výsledky sú vyjadrené ako priemer ± SEM v tabuľkách a obrázkoch. Mann – Whitneyov neparametrický test sa použil na analýzu telesnej hmotnosti v rôznych časových bodoch, v preferenciách tuku a v pomere OD získanom z imunohistochémie.
Na vyhodnotenie významnosti tukových preferencií 3 dní sme vykonali štatistickú analýzu stĺpcov pre každý deň. Pre každú skupinu sa testovala spotreba tukových roztokov a kontrolného roztoku pomocou neparametrického Wilcoxonovho testu. Porovnali sme preferenčnú strednú hodnotu s hypotetickou hodnotou 50% (bodkovaná červená čiara). Významná variácia bola zaznamenaná červenou hviezdičkou. Použili sme rovnaký test pre analýzu hodnoty qPCR RQ; porovnávali sme priemernú hodnotu RQ s hypotetickou hodnotou 1. Signifikantná variácia bola zaznamenaná hviezdičkou (obr (Figure44).
Na analýzu vzoriek plazmy sme vykonali neparametrický Mann a Whitneyov test. Počet TH-pozitívnych buniek bol analyzovaný dvojcestnou ANOVA a p hodnota bola vypočítaná. Kvôli množstvu realizovaných testov, Bonferroni post hoc korekcia bola aplikovaná len po tomto teste. Štatistická analýza sa uskutočnila použitím softvéru Prism 6.0 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, USA).
Nekontrolovaná PCA sa najprv uskutočnila na parametroch 130 (TLDA, správanie a plazmatické údaje) v rôznych časových bodoch pre každú mozgovú biopsiu (VTA, NAc a hypotalamus) na vizualizáciu všeobecnej štruktúry súboru údajov (tj tri globálne PCA za časový bod). PCA môže byť definovaná ako ortogonálna projekcia dát na nižší rozmerový lineárny priestor, takže rozptyl premietaných dát je v subpriestore maximalizovaný. Najprv sme odfiltrovali gény, ktoré nie sú exprimované alebo mierne exprimované (obrázok č (Figure5) .5). Hodnoty pre mláďatá z priehradiek kŕmených CD a z priehradiek kŕmených krmivom WD sa objavili v rôznych farbách v jednotlivých grafoch PCA, aby sa zobrazili, ak sú tieto dve experimentálne skupiny dobre oddelené bez dohľadu zložiek PCA. Táto analýza rozdeľuje skupiny génov, ktoré sú diferencovane exprimované medzi dvoma skupinami potomstva. Následne boli cielené PCA uskutočnené na rôznych klastroch mRNA markerov: plasticita (bunková adhézia, cytoskelet, neurotrofický faktor, synaptogenéza a transkripčná regulačná), DA dráha, GABAergná dráha, epigenetické modulátory (histón deacetyláza a histón acetyl transferáza). Tieto cielené PCA umožňujú vizualizovať súčasne koreláciu medzi materskou stravou a niektorými markermi a koreláciami medzi špecifickými rodinnými génmi. Na analýzu PCA a zameranej PCA bola použitá kvalitatívna škála: +++: veľmi dobrá separácia; ++: dobrá separácia s jedným potkanom na nesprávnej strane separácie PCA; +: celkom dobrá separácia s dvoma potkanmi (jedna z každej skupiny) na nesprávnej strane, -: žiadne jasné oddelenie.
výsledky
Telesná hmotnosť a rast
Príjem materskej WD počas gravidity (od G1 po G21) neovplyvnil telesnú hmotnosť mláďat pri narodení (obrázok (Figure2) 2) (CD: 6.55 ± 0.07 g vs WD: 6.54 ± 0.05 g p = 0.9232) (obrázky (Figures2A, B) .2A, B). Prírastok telesnej hmotnosti od narodenia do odstavenia bol o 21% vyšší u potomkov narodených z priehradiek WD ako potomstvo z mláďat CD s telesnou hmotnosťou významne vyššou pri odstavení mláďat narodených z WD priehrad (36.19 ± 0.90 g vs. 47.32 ± 1.48 g p <0.001) (obrázok (Figure2C) .2C). Od odstavenia až do konca pokusu (P95) boli potkany kŕmené štandardnou stravou a telesná hmotnosť zostala vyššia pre potomstvo z WD priehrad než z mláďat mláďat. Podrobne: počas dospievania (P39) (obrázky (Figures2A, D), 2A, D), CD: 176.8 ± 3.3 g vs WD: 192.2 ± 3.3 g p = 0.0016 a na P93 (mladý dospelý) (obrázky (Figures2A, E) 2A, E) CD: 478 ± 9.9 g vs WD: 508.6 ± 10.3 g p = 0.0452.
Hormóny a metabolické markery v rôznom časovom období
Koncentrácie plazmatického leptínu, inzulínu, glukózy a NEFA sa merali pri P25, P45 a P95. Pri všetkých vekových skupinách neboli hladiny glukózy v plazme, NEFA a leptínu u WD potomkov štatisticky odlišné od CD potomkov (tabuľka (Table2,2, n = 6 na skupinu). Pozorovali sme signifikantné zvýšenie ukladania tukov (retroperitoneálny pomer hmotnosti tuku) iba u potomkov samíc kŕmených WD iba pri P25 (p = 0.0327, Mann a Whitneyov test).
Vplyv perinatálneho WD na uprednostňovanie tukov pred odstavením do dospelosti
Aby sme preskúmali vplyv WD na preferencie tukov, použili sme pri výbere paradigmu výberu dvoch fliaš v troch rôznych časových bodoch. Tento test sa použil na špecifickú štúdiu preferencie tukovej chuti tým, že sa vyhlo čo najväčšiemu metabolickému účinku jej požitia. Ukázali sme, že rozdiely v „extra“ kalorickom príjme z fľaše (pri P25, P45 a P95) nie sú štatisticky významné medzi skupinami (obrázky. \ t S1A – C v doplnkovom materiáli). Okrem toho rozdiel v spotrebe roztoku kukuričného oleja 1% má za následok zvýšenie kalórií o 1% u potkanov WD pri P25 (WD: 4.9% vs CD: 3.9% požitých kalórií) a 0.5% u potkanov CD pri P45 (WD: 2% vs CD: 2.5% požitých kalórií (obrázky) S1D – F v doplnkovom materiáli). U P25, mláďatá z CD mláďat nemajú uprednostňovanie tuku (44.87 ± 9.8%, p = 0.339); na opačných potkanoch WD uprednostňujú tuk (75.12 ± 8.04%, p = 0.039 po Wilcoxonovom teste podpísaného poradia, červená hviezdička). Okrem toho existuje štatistický rozdiel medzi týmito dvoma skupinami s p = 0.0347 (Mannov a Whitneyov test, značka čierneho hash) (Obrázok (Figure33A).
V P45 a P95 majú dve skupiny významnú preferenciu pre tuk, tj výrazne odlišnú od teoretickej hodnoty 50% (pri P45, CD: 80.68 ± 2.2% p = 0.0005 a WD: 78.07 ± 3.25% p = 0.0005; pri P95, CD: 74.84 ± 8.4% p = 0.0425 a WD: 69.42 ± 8.9% p = 0.109 po Wilcoxonovom teste so znamienkom, červená hviezdička) (obrázok (Figure3A) .3A). Hodnoty pre tieto dve skupiny boli nerozoznateľné po jednom dni prezentácie chuti (v P45 p = 0.7857 a na P95 p = 0.9171 Mann-Whitneyov test) (obrázok (Figure33A).
Aby sme vedeli, ako potkany časom regulujú spotrebu tuku, zopakovali sme prezentáciu tuku počas troch po sebe idúcich dní v P45 a P95 (obrázky (Figures3B, C) .3B, C). Zaujímavé je, že na P45 stratili len muži z WD priehrady preferenciu tukových roztokov (obrázok č (Figure3B) 3B) (tretí deň: 53.12 ± 8.36% p = 0.851 po Wilcoxonovom teste so znamienkom). Avšak v P95 (dospelý vek) všetky zvieratá uprednostňovali tuk bez vývoja počas 3-denného testu (obrázok XNUMX) (Figure33C).
V súhrne, v tomto modeli, sme pozorovali, v ranom štádiu (detstvo), preferenciu tuku u potkanov kŕmených WD priehradkami s progresívnym nezáujmom v čase počas dospievania. V dospelosti sme nepozorovali žiadny rozdiel medzi oboma skupinami potkanov.
Molekulárny podpis plasticity mozgu a prestavby GABA obvodov v hypotalamoch a odmeňovacích cestách
Aby sme zistili, či príjem materského WD počas gravidity a laktácie má vplyv na hypotalamické a odmeňovacie cesty potomstva, merali sme relatívnu expresiu niekoľkých kľúčových faktorov plasticity mozgu, modelovania mozgu a markerov neuronálnych obvodov zapojených do príjmu potravy a epigenetických procesov. regulátory. Použili sme TLDA na analýzu ich hojnosti v rôznych oblastiach mozgu (tj hypotalamus, VTA a NAc) (tabuľka S1 v doplnkových materiáloch) v troch časových obdobiach. Skríning sa uskutočnil po dvoch výberových testoch na P25, P45 a P95 (obrázok (Figure1) 1) na šiestich samcoch narodených z priehradiek kŕmených krmivom WD a šiestich samcov narodených z priehradiek kŕmených CD.
V prípade P25 v hypotalame päť génov z trinástich rôznych kategórií vykazovalo signifikantne nižšiu hladinu expresie mRNA najmä v markeroch plasticity a markeroch GABA v rozsahu medzi -20% (Gfap) a −40% (Gabra5) u mláďat z WD kŕmených matiek v porovnaní s potkanmi z CD kŕmenie priehrady. V biopsiách odmeňovacích ciest (VTA a NAc) dva gény vykazovali štatisticky vyššie hladiny expresie mRNA (D2R a Gabra1), tj DA signalizáciu a receptory GABA a jeden gén s nižšou expresiou (Hcrtr2) (tj receptor orexínu 2) v NAc , zatiaľ čo štyri gény vykazovali významne vyššiu úroveň expresie mRNA (Map2, Gabara1, Hcrtr1 a Hcrtr2) (tj markery plasticity, receptory GABA a serotonínergné receptory) vo VTA (obrázok (Figure44).
Pri P45 v hypotalame päť génov z trinástich rôznych kategórií vykazovalo nižšiu hladinu expresie mRNA v rozsahu medzi -20% (Fos) a −50% (FosB) u mláďat z WD kŕmených matiek v porovnaní s potkanmi z CD kŕmených samíc. V P45 v biopsii odmeňovacích dráh vykazovali štyri gény vyššiu úroveň expresie mRNA (Gfap, Dat, Cck2r a Kat5) a dva gény s nižšou expresiou (Fos a FosB) v NAc, zatiaľ čo tri gény vykazovali nižšiu úroveň expresie mRNA (Arc, FosB a Th) a jeden gén vyššej úrovne (Gabrg2) vo VTA.
V prípade P95 v hypotalame gény 20 z trinástich rôznych kategórií vykazovali vyššiu úroveň expresie mRNA v rozsahu medzi + 20 a + 40% (Syt4 až Gjd2) a gény 3 vykazovali nižšiu expresiu mRNA (FosB, D1r a Gabarb1) u mláďat z WD kŕmené priehrady v porovnaní s potkanmi z priehradiek kŕmených CD. Pri P95 v biopsiách odmeňovacích ciest gény 12 vykazovali vyššiu úroveň expresie mRNA v rozsahu medzi + 20 a + 40% (Syn1 až Hcrt1) a génom 1 nižšou expresiou (Th) v NAc, gény 6 vykazovali vyššiu úroveň expresie mRNA (Ncam1 Gja1, Gjd2, Gabra5, Htr1a a Htr1b) a gény 6 vykazovali nižšiu úroveň expresie mRNA (Cntf, Igf1, Fos, Socs3, Gabrb2 a Hdac3) vo VTA.
Potom sme vykonali tri neskontrolované PCA zodpovedajúce trom mozgovým biopsiám použitím všetkých kvantifikovaných parametrov (tj plazmatické dávkovanie, behaviorálne údaje a mRNA expresné variácie). Jasné oddelenie týchto dvoch skupín sa získalo len pri P95 pre NAc a VTA (tabuľka 1) (Table33).
Podľa korelačnej kružnice PCA a údajov TLDA (predstavujúcich väčšinu premenných zahrnutých v tejto PCA) sme definovali génové rodiny, ktoré by mohli byť zodpovedné za segregáciu a vykonávali cielenú PCA (obrázky). (Figures5A, B, 5A, B). Zameraná PCA odhalila, že pri P25 DA markery v NAc a markeroch plasticity v hypotalame môžu oddeliť dve skupiny potomkov (Tabuľka (Table33 pre zhrnutie). Žiadna takáto diskriminácia potom nebola získaná na P45. Rovnaká analýza v P95 však ukázala, že rôzne markery systému GABA v NAc a hypotalame plus markery plasticity (v hypotalame, NAc a VTA) a epigenetické regulátory (len v NAc) prispievajú k oddeleniu dvoch skupín zvierat ( figúra (Figure5; 5; stôl Table33).
Táto analýza odhalila dlhodobý vplyv perinatálnej diéty na GABAergné markery, ako aj plasticitu a epigenetické markery v homeostatickej aj v odmeňovacej dráhe, ktorá sa podieľa na správaní potravy.
Imunohistochémia TH buniek potvrdila analýzu transkriptu
Pretože sme pozorovali určité rozdiely v TH mRNA v NAc a VTA v rôznych vývojových periódach, zamerali sme sa na koreláciu týchto výsledkov s TH imunoznačením. Počet TH / NeuN pozitívnych buniek sa analyzoval vo VTA, kde sa nachádzajú telieska dopamínergných buniek a kvantifikovala sa OD imunoznačenia TH v nervových zakončeniach umiestnených v NAc. TH (+) bunky boli menej zastúpené vo VTA WD v porovnaní s CD potkanmi v P45 iba (obrázky (Figures6A, C, E; 6A, C, E; figúra S2A v doplnkovom materiáli). V troch periódach nebola pozorovaná žiadna významná interakcia medzi hladinou sekcie a kvantifikáciou TH / NeuN (P25 p = 0.9991, P45 p = 0.9026 a P95 p = 0.9170). Iba na P45 sa získal štatistický rozdiel medzi týmito dvoma skupinami potomkov (p = 0.0002) (obrázok (Figure6E) .6E). Okrem toho sme nezistili žiadny rozdiel v OD imunoznačení TH v NAc v P25 a P45 medzi týmito dvomi skupinami (hodnoty OD pomeru pri P25: 1.314 ± 0.022 v CD verzus 1.351 ± 0.026 vo WD, p = 0.2681; Hodnoty OD pomeru pri P45: 1.589 ± 0.033 pri CD oproti 1.651 ± 0.027 pri WD, p = 0.1542). Avšak signifikantný pokles OD nervových zakončení TH bol zistený v NAc zo skupiny WD pri P95 (hodnoty pomeru OD pri p95: 1.752 ± 0.041 v CD vs 1.550 ± 0.046 v WD, p = 0.0037) (obrázky (Figures6B, D, F; 6B, D, F; figúra S2B v doplnkovom materiáli).
Diskusia
V tejto štúdii sme predpokladali, že perinatálna nadmerná výživa matiek ovplyvní program rozvoja odmeňovacích ciest zapojených do energetickej homeostázy, výberu potravín a príjmu potravy potomstva. Rozsiahle sme skúmali vplyv príjmu materského WD od narodenia na odstavenie na GABA, serotonín a DA cesty špecifických oblastí mozgu (VTA, NAc a hypotalamus) u potomkov, od detstva až po dospelosť. Naše výsledky naznačujú, že použitie diéty, bohatej na tuky a sladké, prísne obmedzené na perinatálne obdobie, má vplyv na skorú preferenciu tuku (detstvo) u potomkov, čo súvisí so zmenou profilu génovej expresie a neuroanatomickými / architektonickými zmenami mezolimbika dopaminergné siete. Keď však boli mláďatá držané pod krmivom, pozorovali sme u dospievajúcich potkanov kŕmených WD progresívnu stratu príťažlivosti voči tuku, ktorá korelovala so zníženou expresiou génov DA systému a miernou redukciou TH-pozitívnych neurónov vo VTA. , Neskôr v živote sa uprednostňoval rozdiel medzi skupinami, hoci významná plasticita sietí GABAergic a siete energetickej homeostázy hypotalamu bola identifikovaná u potkanov z WD kŕmených matiek (obrázok č. (Figure77).
Prvý vplyv príjmu perinatálneho-WD, ktorý sme pozorovali v tejto štúdii, je zvýšená telesná hmotnosť potomstva pri odstavení, ale pri narodení nie je žiadny rozdiel. Zvieratá skupiny WD totiž na konci obdobia sania získajú o 21% väčšiu váhu ako CD. Predchádzajúce štúdie poskytli protichodné výsledky týkajúce sa zmeny pôrodnej hmotnosti mláďat z priehradiek kŕmených krmivom WD: vyššia telesná hmotnosť (19, 34), s nižšou telesnou hmotnosťou (18, 21, 35) alebo žiadny rozdiel (6, 22). Naše údaje sú v súlade s nedávnou meta-regresnou analýzou (36) na základe experimentálnych publikácií spoločnosti 171, v ktorých sa dospelo k záveru, že expozícia materskému HFD neovplyvnila pôrodnú hmotnosť potomstva, ale na konci obdobia laktácie vyvolala zvýšenú telesnú hmotnosť. Vyššia telesná hmotnosť mláďat WD pravdepodobne odráža zmenu zloženia mlieka a / alebo produkcie mlieka, ktorá bola ilustrovaná v predchádzajúcich publikáciách (37, 38). V súlade s ich vyššou telesnou hmotnosťou bol pomer retroperitoneálneho tuku u WD potomstva na konci obdobia dojčenia významne vyšší ako u potomstva CD (P25, tabuľka Table2), 2), čo je tiež v súlade s predchádzajúcimi štúdiami (\ t18, 21). Vyššia adipozita však pri P45 a P95 nepretrvávala a iné metabolické parametre ako inzulín, NEFA a glukóza v plazme sa medzi skupinami nelíšili. Naše výsledky ukázali, že bez jasnej materskej obezity počas gravidity a laktácie samotná diéta sama o sebe nepostačuje na vyvolanie trvalých metabolických účinkov u potomstva (22, 39, 40).
Bolo hlásené, že perinatálny príjem HFD pozitívne koreluje s preferenciou potomkov u chutných potravín (41). V našej štúdii sme uskutočnili longitudinálnu štúdiu zameranú na testovanie preferencie tuku u potomkov, ktorí sú odstavení na pravidelnom chow.
Vplyv perinatálneho WD na detstvo (po odstavení)
Hlodavce mláďatá jedia pevnú stravu 19 – 20 dní po narodení (42), ak ich mozgové odmeňovacie cesty ešte nie sú zrelé (17). Bolo preto veľmi zaujímavé študovať ich veľmi skorú preferenciu pre tuk a korelovať túto skorú preferenciu s analýzou transkriptov mozgu. Hneď po odstavení sme pozorovali uprednostňovanie tuku u potomkov WD, čo nebolo dokázané u potkanov CD. To je v súlade s inými správami, ktoré ukazujú spojitosť medzi perinatálnou podvýživou a chutnou preferenciou potravín a nízkou preferenciou pre kontrolné potkany v ranom veku.43).
Globálna PCA neumožnila rozlíšiť skupinu mláďat v súvislosti s materskou stravou v tomto veku. Keď sa však uskutočnila cielená PCA, obmedzená na DA markery, získali sme dobrú segregáciu skupín. V skutočnosti je výrazné zvýšenie expresie mRNA receptora D2 v NAc u mláďat WD. Táto postsynaptická nadmerná expresia D2 v NAc by sa mohla čiastočne podieľať na vyššej motivácii pre tuk (44). Niekoľko ďalších transkriptov je modifikovaných u mláďat WD v porovnaní s CD mláďatami, ako je napríklad zvýšenie podjednotky alfa 1 GABAA v NAc a VTA a zníženie podjednotky alfa 5 GABAA v hypotalame, čo naznačuje reorganizáciu receptorov GABAA v týchto jadrách.
Vplyv perinatálneho WD na dospievanie
V P45 sme pozorovali podobné preferencie s vysokým obsahom tukov u oboch skupín v prvý deň prezentácie, ale zaujímavé bolo, že WD potkany postupne stratili záujem o tuk po opakovanej prezentácii. Dospievanie je kritickým obdobím neurobehaviorálnej reorganizácie potrebnej na celoživotné kognitívne spracovanie (45), a rôzne štúdie ukázali značnú zraniteľnosť voči škodlivému kognitívnemu účinku tukovej diéty (46-48). Tento výsledok je v zjavnom rozpore s predchádzajúcou prácou skupiny Muhlhausler (21, 35), v ktorých mladiství potkani (6 týždne) preukázali jasnú preferenciu nezdravých potravín. Vo svojich publikáciách sa však experimentálna paradigma líšila, pretože potkany mali voľný prístup k štandardnému krmivu a junk potravinám od odstavenia až po usmrtenie (6 týždňov).
Súčasne sme merali zvýšenie Dat mRNA v NAc a zníženie Th mRNA vo VTA, čo bolo potvrdené imunohistochémiou, ktorá ukázala znížený počet TH (+) buniek vo VTA WD potkanov. Po zvýšenej transkriptomickej aktivite DA systému pri odstavení môže znížená aktivita u P45 vysvetliť nízky záujem o chutnú potravu pozorovanú u našich WD potkanov. Treba tiež poznamenať, že systematické znižovanie expresie mRNA Fos a FosB v rôznych jadrách, ktoré sme analyzovali, môže byť známkou zníženej mozgovej aktivity po expozícii materskej WD.
Dospievajúci potkany WD vykazovali rýchlejší nezáujem o tuk, ktorý je opačný k ich skoršiemu správaniu. Zdá sa, že používanie „normálnej“ diéty počas detstva „chráni“ ich pred prehnanou preferenciou tuku v dospievaní. Naopak, keď majú potkany po odstavení voľný prístup k nezdravému jedlu, ako v Ref. (21, 35), ukazujú v adolescencii silnú preferenciu tuku. Tento výsledok svedčí o tom, že 3 týždenná diéta po odstavení mohla preprogramovať okruhy a urobiť adolescentných potomkov menej citlivých na akútnu tukovú výzvu.
Vplyv perinatálneho WD na dospelých
Dospelí potkany už nevykazovali rozdiel preferencií pre tuk, a to ani po opakovanej prezentácii tuku, ako už bolo opísané (22, 35). Súčasne sme pozorovali pokles Th mRNA a proteínu v NAc a tendenciu k zníženej expresii Dat mRNA vo VTA. Naef a spolupracovník (20) už uviedli nízku aktivitu DA systému u dospelých potkanov kŕmených v perinatálnom období HFD, s otupenou DA reakciou na amfetamín meranou mikrodialýzou a zvýšenou motiváciou na odmeňovanie tukov (pozri tabuľku, ktorá sumarizovala nedávne údaje qPCR o tomto modeli, stôl S2 v doplnkovom materiáli). Jedno obmedzenie kvantifikácie TH (mRNA a imunohistochémia) v NAc pochádza zo skutočnosti, že NAc bunky môžu tiež exprimovať Th mRNA a proteín a potom by mohli ovplyvniť kvantifikáciu DA vlákien (49, 50). Použitie TH imunofarbenia v NAc však odhalilo najmä husté terminály axónov pochádzajúce z neurónov stredného mozgu (VTA a SNc). Zvyčajne boli neuróny TH exprimujúce v striate a NAc rozpoznateľné len u zvierat s vysokým poškodením DA (51), a preto by mohli byť ťažko zistiteľné v našich imuno-rezoch. V tejto štúdii sme tiež pozorovali silný nárast mu opioidného receptora v NAc, keď iné skupiny s rôznymi modelmi vykazovali zníženie expresie vo ventrálnom striatu potkanov, ktoré boli včas vystavené HFD (počas laktácie a gravidity) (19, 21) alebo žiadna zmena (35). Tieto modifikácie, merané len na úrovni mRNA, by mohli odrážať miernu hypoaktivitu DA obvodov spojených s vyššou citlivosťou opioidov (52), ktoré pravdepodobne nie sú dostatočné na to, aby ovplyvnili test správania, ktorý sme vykonali. Tieto predpoklady je potrebné potvrdiť pomocou funkčných prístupov. V nedávnej práci, s podobným modelom, Romani-Perez et al. Neboli schopní pozorovať významný nárast motivácie v operačných boxoch na kondicionovanie u potomkov HFD, ale pozorovali kratšiu latenciu na dosiahnutie cieľového boxu v paradigme testov dráhy (22). Napriek absencii dlhotrvajúcich tukových preferencií v našich experimentálnych podmienkach sme zistili, že perinatálny príjem materského WD má dlhodobý účinok na iné mozgové okruhy väčšinou sprostredkované prestavbou GABA v NAc a Hypothalamus. NAc je považovaný za „senzorický indikátor“ pre konzumné správanie (52). Nedávne štúdie ukázali, že príjem potravy bol potlačený inhibíciou LAB neurónov uvoľňujúcich GABA (53). O'Connor a kol. preukázali, že neuróny NAc D1R (GABAergné premietajúce neuróny) selektívne inhibujú neuróny LH VGAT na zastavenie príjmu potravy (54). Tieto pokusy odhalili GABA okruh (NAc / Hypothalamus), ktorý môže byť zodpovedný za kontrolu behaviorálnej odozvy. Tento ventrálny striatum - hypotalamický systém dopĺňa ďalší okruh, ktorý zahŕňa neurón GABA-uvoľňujúci VGAT, ktorý vyúsťuje do neurónového glutamátu uvoľňujúceho Vglut LH neuróny a priamu inhibíciu LH vglut2.55). Ďalšou dôležitou zložkou okruhu regulujúceho chuť k jedlu, ktorý zahŕňa NAc shell, je inhibičná projekcia GABA-uvoľňujúca VP.56). Tieto údaje zdôrazňujú kľúčovú úlohu signalizácie GABA v súhre hypotalamu a NAc na podporu kŕmenia. V našej štúdii sme neboli schopní rozlíšiť populáciu neurónov podieľajúcich sa na prestavbe GABA a spôsob, akým by tieto modifikácie mohli meniť siete. Ústredná úloha okruhov GABA si však zaslúži väčší záujem. Konkrétne by bolo veľmi zaujímavé vykonať ďalšie funkčné experimenty týchto GABA obvodov pomocou elektrofyziologických prístupov (57). Tiež sme pozorovali globálnu upreguláciu mRNA transkriptu pre receptory 5HT1a a 5HT1b v troch študovaných jadrách. Väčšina navrhovaných serotonínových vlákien pochádza z dorzálneho jadra raphe (DRN) a stredného jadra raphe (MRN). Posledné údaje z in vivo nahrávky a zobrazovacie štúdie ukázali pozitívnu úlohu 5HT v odmeňovaní (58). 5HT vlákna z DRN sú zapojené do kontroly impulzivity (59). Zvýšenie 5HT1a vo VTA a NAc by mohlo byť kompenzačným mechanizmom, ktorý by mohol kontrolovať impulzivitu. Farmakologické štúdie v hypotalame naznačujú, že podtypy receptora 5HT1a môžu potláčať stravovacie správanie vyvolané stimuláciou serotonínu (60, 61). Zvýšené receptory 5HT1a a b v hypotalame by mohli potencovať potláčací účinok serotonínu na kŕmenie, a preto by mohli predstavovať kompenzačný mechanizmus. Tieto predpoklady je potrebné overiť vykonaním vhodných funkčných experimentov.
Tieto zmeny sietí sú spojené s modifikáciami markerov plasticity ako Ncam mRNA. V hypotalame dospelých potkanov sme pozorovali zvýšený počet transkriptov Ncam1 a St8sia4, čo naznačuje a zvyšuje signalizáciu kyseliny polysialovej (PSA). PSA je bunkový povrchový glykán, ktorý moduluje interakcie medzi bunkami. Polysialylácia bunkových adhéznych proteínov je zapojená do rôznych synaptických procesov závislých na plasticite v centrálnom nervovom systéme a bolo hlásené, že je potrebná pre adaptívnu synaptickú plasticitu napájacích obvodov počas akútnej pozitívnej energetickej bilancie (33, 62). Okrem toho môžu byť do tejto hypotalamickej plasticity zapojené ďalšie regulátory interakcie buniek a synaptogenézy.
Na záver (obrázok č. \ T (Figure7), 7), príjem matiek WD má dlhodobý vplyv na organizáciu homeostatických a hedonických obvodov regulujúcich stravovacie návyky u potomkov. Analýzou troch kritických časových období sme dokázali ukázať jasný vývoj preferencie tukov korelujúci so špecifickými molekulárnymi signatúrami mozgu. Počas detstva môže byť preferencia tuku korelovaná s vyššou aktivitou systému DA. Dospievanie, charakterizované inverziou preferencie tuku, bolo spojené s nižšou expresiou markerov DA systému, čo naznačuje kompenzačný mechanizmus. Veľmi zaujímavé je upozorniť, že v tomto modeli by vyvážená strava po odstavení mohla ochrániť dospievajúceho potkana pred škodlivými stravovacími návykmi tým, že zníži ich túžbu po tuku. Hoci v dospelosti tieto dve skupiny majú podobné vysoké preferencie pre tuk, potkany z WD kŕmených matiek vykazovali hlbokú prestavbu okruhov GABA. Aké sú dôsledky tejto trvalej plasticity? Bude prehnaný príjem obezogénnej diéty počas dospievania reaktivovať tento otupený systém odmeňovania? Takéto otázky by mohli byť relevantné pri sledovaní nutričnej sledovanosti novorodencov a detí v západných krajinách.
Vyhlásenie o etike
Všetky experimenty sa uskutočnili v súlade s pokynmi miestneho výboru pre dobré životné podmienky zvierat, EÚ (smernica 2010 / 63 / EU), Institut National de la Recherche Agronomique (Paríž, Francúzsko) a Francúzske veterinárne oddelenie (A44276). Experimentálny protokol bol schválený inštitucionálnou etickou komisiou a zaregistrovaný pod referenčným číslom APAFIS 8666. Boli prijaté všetky opatrenia na minimalizáciu stresu a počtu zvierat použitých v každej sérii experimentov.
Príspevky od autorov
JP a PB uskutočnili experiment a zúčastnili sa diskusie a písania. TM vykonala PCA a zúčastnila sa diskusií a písania. SN prispela k návrhu experimentu a zúčastnila sa diskusie. PP prispel k návrhu experimentu, zúčastnil sa diskusií a písal rukopis. VP navrhol a vykonal experimenty, analyzoval údaje a napísal rukopis.
Vyhlásenie o konflikte záujmov
Autori vyhlasujú, že výskum bol vykonaný bez obchodných alebo finančných vzťahov, ktoré by mohli byť interpretované ako potenciálny konflikt záujmov.
Poďakovanie
Autori by chceli oceniť Guillaume Poupeau a Blandine Castellano za starostlivosť o zvieratá počas celej štúdie, Anthonyho Pagnieza za jeho pomoc pri extrakcii mRNA a TLDA, Isabelle Grit za jej pomoc pri analýze vzoriek plazmy a Alexandre Benani a Marie-Chantal Canivenc pre ich užitočnú diskusiu a dizajn TLDA.
poznámky pod čiarou
Financovanie. Tento výskum bol podporený regiónom des pays de la Loire grant PARIMAD (VP), grantom nadácie LCL (VP a PP), nadáciou SanteDige (VP) a INRA Metaprogram DIDIT (SN, VP, PP).
Doplnkový materiál
Doplnkový materiál k tomuto článku nájdete na internetovej adrese http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fendo.2017.00216/full#supplementary-material.
Obrázok S1
Celkový príjem energie z fľaše obsahujúcej kukuričný olej. (A) Príjem kalórií z fľaše s kukuričným olejom pre 24 h v P25 u mláďat zo západných krmív (WD) a mláďat z kontrolných kŕmnych zvierat. (B) Príjem kalórií z fľaše na kukuričný olej pre 24 h v P45 (tretí deň testu fľaše). (C) Príjem kalórií z fľaše na kukuričný olej pre 24 h v P95 (tretí deň testu fľaše). Pre panely (A-C)údaje sú vyjadrené ako priemer ± SEM, bez štatistického rozdielu (p > 0.05) bolo pozorované po neparametrickom teste Manna a Whitneya vo všetkých vekových skupinách. (D) Percento príjmu kalórií z fľaše z kukuričného oleja v porovnaní s celkovým príjmom kalórií (fľaša z kukuričného oleja + štandardná diéta) pre 24 h v P25 u mláďat WD a mláďat CD. (E) Percento príjmu kalórií z fľaše z kukuričného oleja v porovnaní s celkovým príjmom kalórií (fľaša z kukuričného oleja + štandardná diéta) pre 24 h v P45 (tretí deň testu fľaše) u mláďat WD a mláďat CD. (F) Percento príjmu kalórií z fľaše z kukuričného oleja sa porovnáva s celkovým príjmom kalórií (fľaša kukuričného oleja + štandardná diéta) pre 24 h v P95 (tretí deň testu fľaše) u mláďat WD a mláďat CD. Pre panely (D, E)údaje sú vyjadrené v percentách celkového príjmu kalórií bez štatistického rozdielu (p > 0.05) bolo pozorované po chí-kvadrátu s Yatesovou korekciou vo všetkých vekových skupinách.
Obrázok S2
Reprezentatívne fotomikrografy TH imunofarbenia v jadre accumbens (NAc) a ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA) v troch rôznych časových bodoch. (A) Fotomikrograf imunofarbenia TH / NeuN na úrovni VTA, -5.30 mm od Bregma. Červené označenie je pre NeuN a zelené pre TH. Biela šípka ukazuje výstup tretieho nervu. (B) Fotomikrograf TH imunofarbenia na úrovni NAc + 1.70 mm od Bregma. Zelené označenie je pre TH. Biela šípka ukazuje prednú komoru.
Tabuľka S1
TaqMan zoznam génov s nízkou hustotou s príslušnými kódmi životných technológií.
Tabuľka S2
Súhrn publikovaných údajov o expresii transkriptov dopamínovej dráhy. Červené znaky zodpovedajú obdobiu detstva, modrým adolescencii a čiernym dospelým. =: zodpovedá podobnej expresii transkriptu medzi skupinami, +: zodpovedá vyššej expresii transkriptu u mláďat z potravy s vysokou kalorickou výživou [nezdravé jedlo, západná diéta (WD) alebo potrava s krmivom s vysokým obsahom tuku (HFD)] a -: zodpovedá nižšej expresii transkriptu u mláďat z priehrad s krmivom s vysokou kalorickou výživou (junk food, WD alebo HFD).
Referencie
;
