Endocrinol Front (Lausanne). 2017; 8: 216.
Botuar në internet 2017 gusht 29. doi: 10.3389 / fendo.2017.00216
PMCID: PMC5581815
Julie Paradis,1 Pierre Boureau,1 Thomas Moyon,1 Sophie Nicklaus,2 Patricia Parnet,1,*† Vincent Paillé1,*†
Abstrakt
Konsumi perinatal i nënave të ushqimit të dendur të energjisë rrit rrezikun e trashje tek fëmijët. Kjo lidhet me një konsumim të tepërt të ushqimit që konsumohet për pronën e tij hedonike. Mekanizmi themelor që lidh dietën perinatale të nënës dhe preferencën e pasardhësve për yndyrë është ende i dobët. Në këtë studim, ne synojmë të studiojmë ndikimin e ushqyerjes së dietë të lartë të yndyrës / sheqerit të lartë (dietë perëndimore (WD) gjatë shtatzënisë dhe laktacionit në rrugët e shpërblimit që kontrollojnë ushqimin në pasardhësit e miellit nga lindja deri në pjekurinë seksuale. Kemi kryer një ndjekje gjatësore të WD dhe pasardhësve të Kontrollit në tre periudha kohore kritike (fëmijëria, adoleshenca dhe mosha madhore) dhe fokusohemi në hetimin e ndikimit të ekspozimit perinatal në dietë të shijshme në (i) preferencën e yndyrës, (ii) profilin e ekspresionit të gjenit , dhe (iii) ndryshimet neuroanatomike / arkitektonike të rrjeteve mesolimbike dopaminergjike. Ne treguam që ushqimi WD i kufizuar në periudhën perinatale ka një ndikim të qartë dhe afatgjatë në organizimin e qarqeve të trurit të homeostatikës dhe hedonizmit, por jo në preferencën e yndyrës. Ne demonstuam një periudhë evolucioni specifik të preferencës për yndyrë që ne korelonim me firma specifike molekulare të trurit. Në pasardhës nga digat e ushqyer WD, vërejtëm gjatë fëmijërisë ekzistencën e preferencës së yndyrës që lidhet me një shprehje më të lartë të gjenit kyç që përfshihet në sistemet dopamine (DA); në adoleshencë, një preferencë e lartë yndyrë për të dy grupet, reduktuar progresivisht gjatë testit ditë 3 për grupin WD dhe lidhur me një shprehje të reduktuar të gjenit kyç përfshirë në sistemet DA për grupin WD që mund të sugjerojnë një mekanizëm kompensues për t'i mbrojtur ata nga ekspozimi i mëtejshëm me yndyrë të lartë; dhe më në fund në moshë madhore, një preferencë për yndyrë që ishte identike me minjtë e kontrollit, por që shoqëroheshin me modifikim të thellë në gjene kyçe të përfshirë në rrjetin e acidit γ-aminobutirik, receptorët e serotoninës dhe remodelingin e varur të acidit polisialik të hipotalamusit. Gjithsesi, këto të dhëna tregojnë se WD-ja e nënës, e kufizuar në periudhën perinatale, nuk ka ndikim të qëndrueshëm në homeostasis të energjisë dhe preferencën e yndyrës më vonë në jetë edhe pse një rimodelim i fortë i shtegut hipotamorologjik homeostatik dhe shpërblimit të përfshirë në sjelljen e ngrënies ndodhi. Eksperimentet e mëtejshme funksionale do të ishin të nevojshme për të kuptuar rëndësinë e rimodelimit të këtyre qarqeve.
Prezantimi
Mjedisi dhe ngjarjet e hershme të jetës tani njihen mirë për të kontribuar në shëndetin dhe predispozicionin e sëmundjes më vonë në jetë (1-3). Koncepti i shtypjes metabolike është propozuar për të përshkruar se si ndryshimet në mjedisin ushqyese dhe hormonale gjatë periudhës perinatale mund të predispozitojnë pasardhësit në obezitet dhe patologjitë e saj të lidhura më vonë. Një çështje e rëndësishme e mënyrës sonë perëndimore të jetës është mbindërtimi si pasojë e konsumimit të ushqimit të dendur të energjisë. Në të vërtetë, individët që janë të ekspozuar ndaj marrjes së nënave të këtij lloji të ushqimit janë në rrezik më të lartë për të zhvilluar obezitetin dhe sindromën metabolike (4, 5). Shumë studime kanë treguar se dietën e nënës së lartë me yndyrë (HFD) gjatë shtatzënisë dhe gjirit ka efekt afatgjatë në metabolizmin pasardhës (6-8). Përveç rrugëve të implikuara në rregullimin metabolik, sistemet e shpërblimit të trurit luajnë gjithashtu një rol të rëndësishëm në sjelljen e ushqyerjes (9, 10). Neurotransmisioni Mesolimbic dopamine (DA), i studiuar intensivisht në kontekstin e shpërblimit dhe varësisë, ndryshohet në obezitetin e nxitur nga dieta në të dy njerëzit (11-13) dhe kafshët (14-16). Projeksionet e DA zhvillohen, për një pjesë të madhe, pas lindjes (17), prandaj zhvillimi i tyre mund të ndikohet nga dieta e hershme. Gjatë viteve të fundit, eksperimentet mbi brejtësit treguan se marrja e nënës së HFD rritë ushqyerjen hedonike në pasardhësit (18, 19). Edhe pse ky vëzhgim përfshinte disa ndryshime në funksionin e sistemit DA (20-22), janë të disponueshme të dhëna të kufizuara në lidhje me ontogjeninë dhe rimodelimin e rrugëve të shpërblimit gjatë jetës së hershme (21). Për më tepër, nëse dhe si mund të ndikohet pjesa sinjalizuese jo DA, e sistemit të shpërblimit, si sistemi GABA (γ-aminobutirik), stresi perinatal ushqyes nuk është i dokumentuar. Në të vërtetë, neuronet GABA duket se luajnë një rol kyç në shpërblim dhe neveri. Sipërfaqja tegmentale Ventral (VTA) Neuronet GABA marrin një model të ngjashëm të inputeve nga zonat e ndryshme të trurit (23), dhe studimet e fundit të sjelljes bazuar në optogenetikë nxjerrin në pah rolin kryesor të VTA GABA në aversionin e kushtëzuar (24) dhe në shpërblimin e sjelljes konsumatore (25). Nucleus accumbens (NAc) përbëhet kryesisht nga projeksioni i neuroneve spinale të mesme GABAergic dhe vepron si një ndërfaqe limbic-motor që integron sinjale që dalin nga sistemi limbik dhe i kthen ato në veprim nga prodhim në pallidum ventral (VP) dhe të tjerët efektors motor (26). Dhe së fundi, hypothalamus që është i përbërë nga lidhjet e shumta GABA në LH (27) dhe bërthamës arcuate, integron sinjale të urisë dhe ngopjes (10).
Ky studim ka për qëllim identifikimin e ndikimit të marrjes së nënës perëndimore dietë (WD) në pasardhësit e miellit nga lindja deri tek pjekuria seksuale (i) në preferencën e yndyrës (ii) në profilin e ekspresionit të gjenit të sistemit DA, sistemin GABAergjik dhe plasticitetin e hipotalamusit , dhe (iii) në ndryshimet neuroanatomike / arkitektonike të rrjeteve mesolimbike dopaminergjike për të njëjtën periudhë. Për këtë arsye ne vlerësuam, në një studim gjatësor (nga shkëputja, P25, deri në pjekurinë seksuale, P45 dhe në moshë madhore, P95), efektin e WD nënës në rritjen e peshës trupore dhe zhvillimin e indit dhjamor të pasardhësve të mbajtur nën ushqim të rregullt pas ndarjes. Njëkohësisht, kemi kryer një test të preferencës së yndyrës, i ndjekur nga një analizë transkriptomike e dedikuar dhe analiza e komponentës së mëvonshme kryesore (PCA) të një përzgjedhje markeresh për sistemet rregulluese të marrjes së ushqimit, zgjedhjes dhe motivimit. Rezultatet tona pasuruan në mënyrë të konsiderueshme rezultatet e fundit duke u fokusuar në programimin ushqimor të sistemit DA.
Materialet dhe Metodat
Deklarata e Etikës
Të gjitha eksperimentet u kryen në përputhje me udhëzimet e komitetit lokal për mirëqenien e kafshëve, BE (direktiva 2010 / 63 / BE), Instituti Nacional de la Recherche Agronomique (Paris, Francë) dhe Departamenti i Veterinarisë FrancezeA44276). Protokolli eksperimental u miratua nga komiteti i etikës institucionale dhe u regjistrua nën referencën APAFIS 8666. Çdo masë paraprake u mor për të minimizuar stresin dhe numrin e kafshëve të përdorura në secilën seri eksperimentesh.
Kafshët dhe Dietat
Kafshët u mbajtën në një cikël 12 h / 12 h të lehtë / të errët në një 22 ± 2 ° C me ushqim dhe ujë ad libitum. Tridhjetë e dy femra Sprague-Dawley (peshë trupore: 240-290 g) në ditën e shtatzënisë 1 (G1) u blenë direkt nga Janvier (Le Genest Saint Isle, Francë). Ato u vendosën në mënyrë individuale dhe ushqeheshin ose me dietën e kontrollit (CD) (5% yndyrë viçi dhe 0% sukrozë) për 16 të tyre ose një WD (21% yndyrë viçi dhe 30% sukrozë) për 16 të tyre gjatë periudhave të shtatzënisë dhe laktacionit (shih Tabelën Table1: 1: përbërja dietë në përqindje kcal nga ABdiet Woerden, Holandë). Në lindje, madhësia e mbeturinave u rregullua në tetë pups për mbeturina me një raport 1: 1 me meshkuj në femër. Ne mbajtëm 12 nga digat 16 me një pjellë të përbërë nga 4 meshkuj dhe femra 4 për secilin grup. Në kohën e zbrazjes (P21), pasardhësit e lindur në digat CD dhe WD u mbajtën në ushqim standard deri në fund të eksperimentit (Shifrat (Figures1A, B) .1A, B). Pesha e trupit u regjistrua në lindje dhe më pas çdo ditë në 10: 00 am deri në P21 (zvogëlimi). Pas shkëputjes dhe deri në fund të eksperimentit, minjtë u peshuan çdo ditë 3. Ne paraqesim të dhëna vetëm për pasardhësit meshkuj. Rrotat femra janë përdorur për një studim tjetër (Figura (Figure11).
Sjellja (Test me dy shishe)
Janë studiuar tri periudha kritike të zhvillimit (P21 në P25: të mitur, P41 në P45: adoleshencë dhe P91 në P95: i riu). Pups meshkuj 24 (n = 12 për grup) u zgjodhën rastësisht dhe u vendosën në një kafaz individual për të kryer një provë falas me zgjedhje me dy shishe (Figurat (Figures1A, B) 1A, B) (28-30). Ky test u përdor për të studiuar në veçanti atraktivitetin ndaj shijes së yndyrnave duke e ndarë atë nga shija e ëmbël dhe sa më shumë që të jetë e mundur nga efekti metabolik i marrjes së kalorive. Në të vërtetë, konsumi i vajit të misrit 1% është i lidhur me një marrje të vetëm të 0.09 kcal / ml. Pas një dite të zakonshme në praninë e dy shisheve, testimi u krye gjatë ditëve 2 në P25 dhe gjatë ditëve 4 në P41 dhe P91 (Figura (Figure1A) .1A). Në detaje, në shkëputjen (P21), pups 24 u vendosën individualisht për ditët 2 (Figura (Figure1A) 1A): ditën 1, faza e zakonshme, ditën 2, rats iu dha një zgjedhje e lirë me dy shishe midis një emulsie të vajit 1% misri në 0.3% xanthan gum (Sigma Aldrich, Shën Quentin Fallavier, Francë) dhe zgjidhje xanthan gum ( 0.3%). Në P41 dhe P91, pups 24 janë përdorur dhe dy shishe zgjedhje të lirë u propozua për tri ditë rresht. Konsumi i zgjidhjes së çamçakisë së xanthanës dhe zgjidhjes së shijes (vaji i misrit 1%) është regjistruar çdo ditë në 11: 00 am për ditët 3 (P45 dhe P95). Pozicioni i dy shisheve u përmbys çdo ditë për të parandaluar paragjykimin e preferencës së pozicionit. Rezultati i preferencës së yndyrës është llogaritur si raporti i volumit të "yndyrës zgjidhje" të konsumuar në vëllimin e përgjithshëm të konsumuar në 24 h. Të gjitha minjtë u mbajtën nën dietë standarde të ushqimit gjatë gjithë testit të sjelljes.
Mbledhja e indeve dhe kampionimi i gjakut
Ditën pas ditës së fundit të testit pa zgjedhje me dy shishe, gjysma e minjve (n = 6 për grup) u eutanizuan me shpejtësi ndërmjet orës 09:00 dhe 12:00 të mëngjesit nga CO2 inhalimi Gjaku u mblodh në tuba me EDTA (Laboratoires Léo SA, St Quentin en Yvelines, Francë) dhe u centrifugua në 2,500 g për 15 min në 4 ° C. Plasma ishte ngrirë në -20 ° C. Organet dhe depozita individuale retroperitoneale të yndyrës u zbuluan dhe u peshuan. Truri u hoq me shpejtësi dhe u vendos në një matricë të trurit (WPI, Sarasota, FL, SHBA miu 300-600 g). Së pari hypothalamus was dissected [sipas koordinatave atlas të Paxinos: -1.0 në -4.5 mm nga Bregma (31)] atëherë, për secilën miu, morën dy feta koronale me trashësi 2 mm në nivelin e NAc dhe një tjetër në nivelin e VTA. Mostrat e të djathtës dhe të majtës NAc dhe të VTA të djathtë dhe të majtë (katër mostra në total për çdo kafshë) u përftuan me shpejtësi duke përdorur dy grushta biopsie (Stiefel Laboratories, Nanterre, Francë) (diametri i 4 mm për NAc dhe 3 mm për midbrain ventral). Mostrat u këputen të ngrira në azot të lëngshme dhe ruhen në -80 ° C për përcaktimin e mëvonshëm të shprehjes së gjeneve sipas grupit TaqMan me dendësi të ulët (TLDA).
Minjtë e tjerë (n = 6 për grup) u anestetizuan thellë me pentobarbital (150 mg / kg ip) dhe u perfuzuan me një perfuzion të kripur fiziologjik transkardial të ndjekur nga akull-ftohtë 4% paraformaldehid në tampon fosfati (PB), pH 7.4. Truri u hoq me shpejtësi, u zhyt në të njëjtin fiksues për 1 orë në 4 ° C dhe më në fund u ruajt në 25% PB saharoze për 24-48 orë. Trurin pastaj e ngrinë në isopentan në −60 ° C, dhe më në fund u ruajt në −80 ° C deri në përdorim. NAc, hipotalamusi dhe VTA u prenë në seksione koronale serike 20 μm me një kriostat (Microm, Microtech, Francheville, France). Dy ose tre seri me 10 rrëshqitje qelqi që përmbajnë 4-6 seksione u kryen për secilën zonë të trurit. Për secilën rrëshqitje qelqi, seksionet serike janë të vendosura në hapësirë prej 200 µm (Figura (Figure66).
Analizat biokimike të plazmës
Për të matur glukozën e plazmës, NEFA (acidet yndyrore jo të esterifikuara), insulinën dhe leptinën, janë përdorur plazma EDTA e mbledhur në P25, P45 dhe P95. Glukoza dhe NEFA janë matur duke përdorur reaksione enzimatike kolektive me kuti specifike (kuti glukoze dhe NEFA PAP 150, BioMérieux, Marcy-l'Etoile, Francë). Hormonet u analizuan me kuti specifike ELISA duke ndjekur udhëzimet e prodhuesit për insulinën dhe leptinën (mija / miu i insulinës ELISA kit, kit leptin kit ELISA, Linco Research, St. Charles, MO, USA).
Immunohistochemistry
Slides qelqi që përmbajnë seksionet VTA dhe NAc seriale u bllokuan fillimisht për 3-4 h dhe pastaj inkuboheshin brenda natës në 4 ° C me një përzierje të antitrupave të mëposhtëm: miu anti-NeuN (1: 500, IgM, Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, SHBA) dhe lepuri anti-TH (1: 1,000; Millipore Bioscience Research Reagents, Merk, SHBA). Pas inkubimit me antitrupa primare dhe me pas me larjen me PB, seksionet u inkubuan në një përzierje të antitrupave sekondarë: Alexa 488 konjuguar gomari anti-mouse IgM dhe Alexa 568-konjuguar gomari anti-lepuri IgG (1: 500, Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham , MA, SHBA) për 2 h. Seksionet u montuan në superfrost plus slides ari (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, SHBA), të thara në ajër dhe mbuluar me reagent antifade ProLong ™ Gold (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA).
Count Neurons në VTA
Për çdo rat, qelizat TH-pozitive u numëruan si më parë (32) në tre nivele të ndryshme rostrokaudale të VTA: në nivelin e daljes së nervit të tretë (distanca në krahasim me Bregma: -5.3 mm), 200 μm rostral dhe 200 μm caudal në këtë nivel (Shifrat (Figures6A) .6A). Për anën e majtë dhe të djathtë, një foto e digjitalizuar që përfshin të gjithë VTA nga traktori terminal i aksesorëve në mes të kufirit lateral të mesencephalon është marrë duke përdorur zmadhimin 40 të një skaneri dixhital NanoZoomer-XR C12000 (Hamamatsu, Japoni). Një linjë është tërhequr rreth perimetrit të VTA për çdo seksion. Kufijtë u zgjodhën duke shqyrtuar formën e qelizave dhe duke iu referuar atlasit Paxinos dhe Watson. Një neuron dopaminergjik u përcaktua si një trup qelizash imunoreaktive NeuN (+) / TH (+) me bërthamë të dukshme. Përdorimi i softuerit të NIH Image J (plug-in kundër qelizave), qelizat NeuN (+) / TH (+) u numëruan nga dy persona të ndryshëm pa dijeninë e grupeve të kafshëve. Gabimet e numërimit të qelizave të ndara u korrigjuan duke përdorur formulën e Abercrombie (32), ku N = n[t/(t + d)] (N = numri i përgjithshëm i qelizave; n = numri i qelizave të numëruara; t = trashësia e seksionit; dhe d = diametri i qelizës), dhe ky faktor korrigjimi ishte 0.65. Të dhënat shprehen si mesatare [NeuN (+) / TH (+) në VTA majtas dhe djathtas] EM SEM.
TH Dendësia e fibrave në NAc
Përmbajtja e proteinës TH në terminalet nervore dopaminergjike të NAc u vlerësua nga analiza anatomike densitometrike e seksioneve të imituar me TH. Densiteti i fibrave TH u përcaktua në tre nivele arbitrare përgjatë aksit rostrocaudal të NAc (Bregma 2.20, 1.70 dhe 1.20 mm) (Figura (Figure6B) .6B). Shkurtimisht, foto e digjitalizuar që përmban të gjithë striatumin dhe NAc të fituar duke përdorur zmadhimin 40 të një skaneri dixhital NanoZoomer-XR C12000 (Hamamatsu, Japoni). Për një NAc të dhënë, një linjë është tërhequr rreth gjithë bërthamës për të përcaktuar fushën e matjes optike (OD) (Figura (Figure6B) .6B). Vlera e marrë u normalizua me vlerën OD të matur nga një zonë rrethore e tërhequr në callosum corpus (një rajon jo i ngjyrosur për imunokemi të TH) të të njëjtës seksion duke përdorur softuerin NIH Image J. Te dhenat jane shprehur si nje mesatare e raportit OD (vlera OD ne vleren NAc / OD ne callosum corpus te tre seksioneve) ± SEM.
Shprehja e Gjeneve nga TLDA dhe TaqMan
ARN u izolua nga mostrat e pasuruara me VTA, dhe hipotalamusi, duke përdorur kitin NucleoSpin RNA / protein (Macherey-Nagel, Hoerdt, Francë). ARN-ja totale iu nënshtrua digestionit të DNase sipas udhëzimeve të prodhuesit, sasia u vlerësua nga absorbimi UV i 260 / 280 nm dhe cilësia u vlerësua duke përdorur Agilent 2100 Bioanalyzer System, atëherë u llogarit raporti i integritetit ARN (RIN). Mostrat me një RIN poshtë 8 u hodhën poshtë. Një mikrogram i ARN totale u transkriptoi në cDNA duke përdorur kit të kapacitetit të lartë RT (Applied Biosystems, Foster City, CA, SHBA) në një vëllim total prej 10 μl.
Siç është përshkruar më parë (33), TLDA është një kartelë mikro-fluidike 384, në të cilën mund të kryhen PCR të njëkohshme 384 në kohë reale (Applied Biosystems, Foster City, CA, SHBA). Ne kemi përdorur një TLDA projektuar posaçërisht për të mbuluar familjet e ndryshme të gjeneve të lidhura me plasticitetin dhe rregullimin e marrjes së ushqimit. Çdo kartë doganore u konfigurua si linja 2 × 4-mostër ngarkimi të mostrave që përmbajnë dhomat e reagimit 2 × 48 (referenca: 96a). Një set i gjeneve 92 (Tabela S1 në materiale plotësuese) dhe katër gjene të shtëpisë (18S, Gapdh, Polr2a dhe Ppia). PCR në kohë reale është kryer duke përdorur reagentët Life Technologies TaqMan dhe përdoren në sistemin e zbulimit të sekuencës ABI Prism 7900HT (Applied Biosystems, Foster City, CA, SHBA). Të dhënat e para të fluoreshencës u mblodhën përmes PCR duke përdorur softuerin SDS 2.3 (Applied Biosystems, Foster City, CA, SHBA), i cili prodhoi më tej ciklet e pragut Ct me përcaktimin automatik si të bazës ashtu edhe të pragut. Pas filtrimit duke përdorur aplikacionin ThermoFisher cloud (ThermoFisher, SHBA) për të diskriminuar shkeljet e gabuara të PCR, analizat për mostër ishin n = 6 (n = 5 për grupin WD në P25). Të dhënat më pas u analizuan me ThermoFisher Cloud App (ThermoFisher, SHBA) për sasinë relative. Sasizimi relativ i shprehjes së gjenit (RQ) u bazua në metodën krahasuese Ct duke përdorur ekuacionin RQ = 2-ΔΔCt, ku ΔΔCt për një objektiv të gjenit ishte ndryshimi i vet i Ct i zbritur nga një mostër kalibrues dhe normalizuar me një kontroll endogjen. Pikërisht, ne përcaktuam gjenin më të qëndrueshëm të shtëpisë duke përdorur algorithmin geNorm (ThermoFisher Cloud App RQ, ThermoFisher, SHBA). Midis katër gjeneve të shtëpisë, Gapdh u përcaktua si kontrolli endogjen për NAc dhe hypothalamus, dhe Ppia për VTA dhe kjo ishte e vërtetë për të gjitha mostrat nga tre periudhat kohore të analizuara. Përfaqësimi grafik i shprehjes së gjeneve u hartua manualisht për të caktuar një ngjyrë për një rritje 10% të shprehjes së gjeneve në krahasim me grupin CD. Variacioni i rëndësishëm, duke përdorur testin jo-parametrik Wilcoxon nënshkruar-radhë, u vu re me një yll.
Analiza statistikore
Rezultatet janë shprehur si mesatare ± SEM në tabela dhe figura. Mann-Whitney test jo-parametrik u përdor për analizën e peshës trupore në pika të ndryshme kohore, preferencat e yndyrës dhe raportin OD të marra nga imunohistokimi.
Për të vlerësuar rëndësinë e preferencave të yndyrës në 3, ne kemi kryer një analizë të statistikave të kolonës për çdo ditë. Për secilin grup, konsumi i zgjidhjes së yndyrës dhe zgjidhjes së kontrollit u testua duke përdorur testin jo-parametrik Wilcoxon të nënshkruar-gradë. Ne e krahasuam vlerën mesatare preferenciale me vlerën hipotetike të 50% (vija e kuqe me pika). Variacioni i rëndësishëm u shënua me një yll të kuq. Ne kemi përdorur të njëjtin test për analizën e vlerës së QPCR RQ; ne krahasuam vlerën mesatare RQ me vlerën hipotetike të 1. Ndryshime të rëndësishme u vunë re me një yll (Figura (Figure44).
Për analizën e mostrës së plazmës, kemi kryer një test jo-parametrik Mann dhe Whitney. Numri i qelizave TH-pozitive është analizuar me një ANOVA dyanshëm dhe me p vlera u llogarit. Për shkak të shumëllojshmërisë së testeve të zbatuara, një Bonferroni Post hoc korrigjimi u zbatua vetëm pas kësaj prove. Analiza statistikore u krye duke përdorur programin Prism 6.0 (GraphPad Software Inc., La Jolla, CA, SHBA).
Një PCA pa mbikëqyrje u krye për herë të parë në parametrat 130 (TLDA, sjellja dhe të dhënat e plazmës) në pika të ndryshme kohore për çdo grushtim biopsi të trurit (VTA, NAc dhe hypothalamus) për të vizualizuar strukturën e përgjithshme të grupit të të dhënave (dmth. në pikën kohore). PCA mund të definohet si projeksioni ortogonal i të dhënave në një hapësirë lineare të dimensioneve të ulëta, të tilla që varianca e të dhënave të parashikuara maksimizohet në nënspace. Së pari u filtruam nga gjenet që nuk janë shprehur ose pak shprehur (Figura (Figure5) .5). Vlerat për pasardhësit nga digat e ushqyer me CD dhe nga digat e ushqyer WD u shfaqën në ngjyra të ndryshme në komplote individuale PCA për të parashikuar nëse këto dy grupe eksperimentale janë të ndara mirë nga komponentët e PCA pa mbikëqyrje. Kjo analizë veçon grupet e gjeneve që shprehen ndryshe midis dy grupeve të pasardhësve. Më pas, PCA-të e fokusuara u bënë në grupe të ndryshme të markave të mRNA-së: plasticiteti (aderimi i qelizave, citoskelet, faktori neurotrofik, synaptogjeneza dhe rregullimi i transkriptimit), shtegu DA, shtegu GABAergjik, modulatorët epigjenetik (histon deacetilaz dhe histon acetil transferaza). Këto PCA të fokusuara lejojnë që të përfytyrojmë njëkohësisht korrelacionin midis dietave të nënave dhe disa shënuesve dhe korrelacioneve midis gjeneve të veçanta familjare. Një shkallë kualitative u përdor për analizën e PCA dhe u përqendrua në PCA: +++: ndarje shumë e mirë; ++: ndarje e mirë me një rat në anën e gabuar të ndarjes së PCA; +: ndarje mjaft e mirë me dy minjtë (një nga secili grup) në anën e gabuar, -: nuk ka ndarje të qartë.
Rezultatet
Pesha e trupit dhe rritja
Marrja e nënës WD gjatë shtatzënisë (nga G1 në G21) nuk ndikoi në peshën e trupit të shpendëve gjatë lindjes (Figura (Figure2) 2) (CD: 6.55 ± 0.07 g vs WD: 6.54 ± 0.05 g p = 0.9232) (Shifrat (Figures2A, B) .2A, B). Rritja e peshës trupore nga lindja deri në zvogëlimin ishte 21% më e lartë në pasardhësit e lindur nga digat WD se pasardhësit nga digat CD me një peshë trupore dukshëm më të lartë në zvogëlimin në pasardhësit e lindur nga digat WD (36.19 ± 0.90 g vs 47.32 ± 1.48 g p <0.001) (Figura (Figure2C) .2C). Nga zvogëlimi deri në fund të eksperimentit (P95), minjtë ishin ushqyer me dietë standarde të ushqimit dhe peshën e trupit mbeti më e lartë për pasardhësit e digave të WD-së se sa pasardhësit e digave të CD-së. Në detaje: gjatë adoleshencës (P39) (Figures (Figures2A, D), 2A, D), CD: 176.8 ± 3.3 g vs WD: 192.2 ± 3.3 g p = 0.0016 dhe në P93 (i ri i rritur) (Figurat (Figures2A, E) 2A, E) CD: 478 ± 9.9 g vs WD: 508.6 ± 10.3 g p = 0.0452.
Hormonet dhe shenjat metabolike në periudha të ndryshme kohore
Leptin plazma, insulina, glukoza, dhe përqendrimet NEFA janë matur në P25, P45, dhe P95. Në të gjitha moshat, glukoza e plazmës, NEFA dhe nivelet e leptinit të pasardhësve WD nuk ishin statistikisht të ndryshme nga pasardhësit e CD-së (Tabela (Table2,2, n = 6 për grup). Ne kemi vërejtur një rritje të konsiderueshme të depozitimit të dhjamit (raporti i masës dhjamore retroperitoneale) tek pasardhësit e digave të ushqyera nga WD vetëm në P25 (p = 0.0327, testi Mann dhe Whitney).
Ndikimi i WD perinatale në preferencën e shëndoshë nga zbërthimi në moshë madhore
Për të eksploruar ndikimin e WD në preferencën e yndyrës, ne përdorëm një paradigmë zgjedhje dy shishe në tre pika të ndryshme kohore gjatë rritjes. Ky test u përdor për të studiuar në mënyrë specifike preferencën për shijen e yndyrës duke shmangur sa më shumë që të jetë e mundur efekti metabolik i gëlltitjes së saj. Ne kemi treguar se diferencat në konsum "kalori shtesë" nga shishe (në P25, P45 dhe P95) nuk janë statistikisht të rëndësishme midis grupeve (Shifrat S1A-C në Materiale Shtesë). Për më tepër ndryshimi në konsumin e 1% vajrave të misrit rezulton në një rritje të kalorisë nga 1% për minjtë WD në P25 (WD: 4.9% vs CD: 3.9% e kalorive të prekura) dhe 0.5% për minjtë CD në P45 (WD: 2% vs CD: 2.5% e kalorive të prekura) (Figures S1D-F në Materiale Shtesë). Në P25, pups nga digat CD nuk kanë preferencë për yndyrë (44.87 ± 9.8%, p = 0.339); në minjtë e kundërt WD paraqesin një preferencë për yndyrën (75.12 8.04%, p = 0.039 pas testit të gradës së nënshkruar Wilcoxon, yll i kuq). Për më tepër ekziston një ndryshim statistikor midis dy grupeve me p = 0.0347 (testi Mann dhe Whitney, etiketë e zezë) (Figura (Figure33A).
Në P45 dhe P95, të dy grupet kanë një preferencë të konsiderueshme për yndyrë, dmth, dukshëm të ndryshëm nga vlera teorike e 50% (në P45, CD: 80.68 ± 2.2% p = 0.0005 dhe WD: 78.07 ± 3.25% p = 0.0005; në P95, CD: 74.84 8.4% p = 0.0425 dhe WD: 69.42 ± 8.9% p = 0.109 pas testit të gradës së nënshkruar Wilcoxon, yll i kuq) (Figura (Figure3A) .3A). Vlerat për të dy grupet ishin të padallueshme pas një dite të prezantimit të shijes (në P45 p = 0.7857 dhe në P95 p = 0.9171 Mann – Whitney test) (Figura (Figure33A).
Për të ditur se si minjtë rregullojnë konsumimin e tyre të yndyrës me kalimin e kohës, ne përsërisnim paraqitjen yndyrore për tri ditë rresht në P45 dhe P95 (Shifrat (Figures3B, C) .3B, C). Interesante në P45, vetëm meshkujt nga digat e WD humbën progresivisht preferencën për zgjidhjen e yndyrës (Figura (Figure3B) 3B) (ditën e tretë: 53.12 ± 8.36% p = 0.851 pas testit të gradës së nënshkruar Wilcoxon). Sidoqoftë, në P95 (mosha e të rriturve) të gjitha kafshët preferuan yndyrën pa evolucion gjatë testit 3 ditor (Figura (Figure33C).
Në përmbledhje, në këtë model, ne vërejtëm, në fazën e hershme (fëmijërinë), një preferencë për yndyrë në miun e ushqyer nga digat WD me një mosinteresim progresiv gjatë kohës gjatë adoleshencës. Nuk kemi vërejtur ndryshime midis dy grupeve të minjve në moshë madhore.
Nënshkrimi molekular i plasticitetit të trurit dhe rimarrja e qarqeve GABA në rrugët Hypothalamus dhe Shpërblimi
Për të përcaktuar nëse marrja e WD e nënës gjatë shtatzënisë dhe laktacionit ka ndikim në rrugët e hypothalamus dhe shpërblimit të pasardhësve, kemi matur shprehjen relative të disa faktorëve kryesorë të plasticitetit të trurit, modelimit të trurit dhe shënuesve të qarqeve nervore të implikuara në marrjen e ushqimit dhe epigjenetike rregullatorët. Ne kemi përdorur TLDA për të analizuar bollëkun e tyre në zona të ndryshme të trurit (p.sh., hypothalamus, VTA, dhe NAc) (Tabela S1 në Materiale Shtesë) në tre periudha kohore. Shqyrtimi u krye pas testeve të zgjedhjes së dy shisheve në P25, P45 dhe P95 (Figura (Figure1) 1) në gjashtë meshkuj të lindur nga digat e ushqyer WD dhe gjashtë meshkuj të lindur nga digat e ushqyer me CD.
Në P25 në hypothalamus, pesë gjene nga trembëdhjetë kategori të ndryshme shfaqën një nivel të dukshëm të shprehjes së mRNA kryesisht në shenjat e plasticitetit dhe shënuesit GABA që variojnë midis -20% (Gfap) dhe -40% (Gabra5) në pups nga digat e ushqyer WD krahasuar me minjtë nga Digat e furnizuar me CD. Në biopsiet e rrugës shpërblim (VTA dhe NAc), dy gjene shfaqën një nivel statistikor më të lartë të shprehjes mRNA (D2R dhe Gabra1), dmth., Sinjalizimi i DA dhe receptorët GABA dhe një gjen një shprehje më të ulët (Hcrtr2) (dmth. Receptori oreksin 2) , ndërsa katër gjene shfaqën një nivel të dukshëm të shprehjes mRNA (Map2, Gabara1, Hcrtr1 dhe Hcrtr2) (dmth. markerët e plasticitetit, receptorët GABA dhe receptorët serotoninergikë) në VTA (Figura (Figure44).
Në P45 në hypothalamus, pesë gjene nga trembëdhjetë kategori të ndryshme shfaqën një nivel të shprehjes më të ulët të mRNA-së duke filluar midis -20% (Fos) dhe -50% (FosB) në pups nga digat e ushqyer WD krahasuar me minjtë nga digat e ushqyer me CD. Në P45 në biopsi të shtegut të shpërblimit, katër gjenet shfaqën një nivel më të lartë të shprehjes së mRNA (Gfap, Dat, Cck2r dhe Kat5) dhe dy gjeneve një shprehje më të ulët (Fos dhe FosB) në NAc ndërsa tre gjenet shfaqnin një nivel të shprehjes më të ulët të mRNA (Arc, FosB, dhe Th) dhe një gjen një nivel më të lartë (Gabrg2) në VTA.
Në P95 në hypothalamus, gjene 20 nga trembëdhjetë kategori të ndryshme shfaqën një nivel më të lartë të shprehjes së mRNA që variojnë midis 20 dhe + 40% (Syt4 në Gjd2) dhe 3 gjenet shfaqën një shprehje më të ulët mRNA (FosB, D1r dhe Gabarb1) në pups nga WD digat e ushqyer në krahasim me minjtë nga digat e ushqyer me CD. Në P95 në biopsi të rrugës shpërblim, gjenet 12 shfaqën një nivel më të lartë shprehjeje të mRNA që variojnë midis 20 dhe + 40% (Syn1 në Hcrt1) dhe 1 gjen shprehje më të ulët (Th) në NAc, 6 gjenet shfaqën një nivel më të lartë të shprehjes mRNA (Ncam1 , Gja1, Gjd2, Gabra5, Htr1a dhe Htr1b) dhe 6 gjenet shfaqën një nivel të ulët të shprehjes mRNA (Cntf, Igf1, Fos, Socs3, Gabrb2 dhe Hdac3) në VTA.
Pastaj kemi kryer tre PCA pa mbikëqyrje që korrespondojnë me tri biopsi të trurit duke përdorur të gjitha parametrat e përcaktuar (dmth., Dozat plazma, të dhënat e sjelljes dhe variacionet e shprehjes së mRNA). Një ndarje e qartë e të dy grupeve është marrë vetëm në P95 për NAc dhe VTA (Tabela (Table33).
Sipas rrethit të korrelacionit PCA dhe të dhënave TLDA (që përfaqësojnë shumicën e variablave të përfshirë në këtë PCA), ne përcaktuam familjet e gjeneve që mund të ishin përgjegjës për segregacionin dhe kryen një PCA të fokusuar (Shifrat (Figures5A, B, 5A, B, për shembull). PCA e fokusuar zbuloi se në P25 DA shënuesit në NAc dhe shënjat e plasticitetit në hypothalamus mund të ndajnë dy grupet e pasardhësve (Tabela (Table33 për përmbledhje). Asnjë diskriminim i tillë nuk ishte marrë më pas në P45. Megjithatë, analiza e njëjtë në P95 zbuloi se shënuesit e ndryshëm të sistemit GABA në NAc dhe hypothalamus, plus markerët e plasticitetit (në hypothalamus, NAc dhe VTA) dhe rregullatorët epigenetik (vetëm në NAc) kontribuojnë në ndarjen e dy grupeve të kafshëve figurë (Figure5; 5; tabelë Table33).
Kjo analizë zbulon ndikimin afatgjatë të dietës perinatale në shënuesit GABAergic, si dhe plasticitetin dhe markerët epigenetikë në rrugën e homeostatikës dhe të shpërblimit të implikuar në sjelljen e të ushqyerit.
Imunohistokimi i qelizave TH konfirmoi analizën e transkriptimit
Sepse ne kemi vërejtur disa variacion në mRNA TH në NAc dhe VTA në periudha të ndryshme zhvillimore, kemi synuar që të korrelojmë këto rezultate me immunostaining TH. Numri i qelizave pozitive TH / NeuN u analizua në VTA ku ndodhen trupat e qelizave dopaminergjike dhe OD i imunologjisë TH është kuantifikuar në përfundimet nervore të vendosura në NAc. TH (+) qelizat ishin më pak të bollshme në VTA të WD krahasuar me CD rats vetëm në P45 (Shifrat (Figures6A, C, E; 6A, C, E; figurë S2A në material plotësues). Nuk kishte ndonjë ndërveprim të rëndësishëm midis nivelit të seksionit dhe vlerësimit TH / NeuN në tri periudha (P25 p = 0.9991, P45 p = 0.9026, dhe P95 p = 0.9170). Vetëm në P45, u mor një ndryshim statistikor midis dy grupeve të pasardhësve (p = 0.0002) (Figura (Figure6E) .6E). Përveç kësaj, ne kemi vërejtur asnjë ndryshim në OD të imunostaining TH në NAc në P25 dhe P45 në mes të dy grupeve (vlerat e raportit OD në P25: 1.314 ± 0.022 në CD vs 1.351 ± 0.026 në WD, p = 0.2681; Vlerat e raportit OD në P45: 1.589 ± 0.033 në CD kundrejt 1.651 0.027 në WD, p = 0.1542). Sidoqoftë, një rënie e konsiderueshme e përfundimeve nervore OD të TH u gjet në NAc nga grupi WD në P95 (vlerat e raportit OD në p95: 1.752 ± 0.041 në CD kundrejt 1.550 ± 0.046 në WD, p = 0.0037) (Shifrat (Figures6B, D, F; 6B, D, F; figurë S2B në materiale plotësuese).
Diskutim
Në këtë studim, ne hypothesized se nënçmimi perinatale nënës do të ndikojë në programin e zhvillimit të rrugëve shpërblim të përfshirë në homeostasis energjisë, zgjedhjen e ushqimit, dhe marrjen e ushqimit të pasardhësve. Ne gjerësisht shqyrtojmë ndikimin e marrjes së nënës WD nga lindja deri tek zbrazja në GABA, serotonin, dhe rrugët DA të zonave specifike të trurit (VTA, NAc dhe hypothalamus) në pasardhës, që nga fëmijëria deri në moshën e rritur. Rezultatet tona sugjerojnë se përdorimi i dietës, i pasur me yndyrë dhe ëmbël, i kufizuar rreptësisht në periudhën perinatale, ka ndikim në preferencën e hershme të yndyrës (fëmijërisë) në pasardhësit e lidhur me ndryshimin në profilin e ekspresionit të gjeneve dhe ndryshimet neuroanatomike / arkitektonike të mesolimbikut rrjetet dopaminergjike. Megjithatë, kur pasardhësit mbaheshin nën dietë chow, ne vërejtëm në adoleshentët WD ushqyer rats një humbje progresive e atraktivitetit ndaj yndyrë që ishte korreluar me një shprehje të reduktuar të gjeneve të sistemit DA dhe një reduktim të vogël të TH-pozitiv neuronet në VTA . Më vonë në preferencën e yndyrës së jetës nuk ishte e ndryshme në mes të grupeve edhe pse një plasticitet i rëndësishëm i rrjeteve GABAergic dhe i rrjetit të homeostasit të energjisë të hipotalamit u identifikuan në rat nga digat e ushqyer WD (Figura (Figure77).
Ndikimi i parë i marrjes perinatale-WD që kemi vërejtur në këtë studim është një peshë e rritur e trupit të pasardhësve në ndarjen e tyre, por nuk ka dallim në lindje. Në të vërtetë, kafshët e grupit WD fitojnë 21% më shumë peshë se CD në fund të periudhës së gjirit. Studimet e mëparshme kanë dhënë rezultate kontradiktore në lidhje me ndryshimin e peshës së lindjes për pasardhësit nga digat e ushqyer WD: një peshë më të lartë të trupit (19, 34), një peshë më të ulët të trupit (18, 21, 35) ose pa dallim (6, 22). Të dhënat tona janë në përputhje me një analizë meta-regresioni të kohëve të fundit (36) të kryera në botimet eksperimentale të 171 që përfunduan se ekspozimi i nënës së HFD nuk ndikoi në peshën e lindjes të pasardhësve, por shkaktoi një peshë në rritje të trupit në fund të periudhës së laktacionit. Pesha më e lartë e trupit të pasardhësve WD ndoshta pasqyron një ndryshim në përbërjen e qumështit dhe / ose prodhimin e qumështit që është ilustruar në botimet e mëparshme (37, 38). Në përputhje me peshën më të lartë të trupit, raporti retroperitoneal yndyrë i pasardhësve WD ishte dukshëm më i lartë se ai i pasardhësve të CD në fund të periudhës së gjirit (P25, Tabela Table2) 2), e cila është gjithashtu në përputhje me studimet e mëparshme (18, 21). Megjithatë, adipoziteti i lartë nuk ka vazhduar në P45 dhe P95, dhe parametra të tjerë metabolikë si insulina, NEFA, dhe plazma glukozë nuk ishin të ndryshme midis grupeve. Rezultatet tona treguan se pa një trashje të qartë amtare gjatë shtatzënisë dhe laktacionit, dieta në vetvete nuk është e mjaftueshme për të nxitur efekte të qëndrueshme metabolike në pasardhësit (22, 39, 40).
Është raportuar se marrja perinatale e HFD pozitivisht korrespondon me preferencën e pasardhësve për ushqim të këndshëm (41). Në studimin tonë, kemi kryer një studim gjatësor me qëllim të testimit të preferencës së yndyrës në pasardhësit që janë zvjerdhur në ushqim të rregullt.
Ndikimi i WD Perinatal në Fëmijërinë (pas Zhdukjes)
Pups brejtës hani ushqim të ngurtë 19-20 ditë pas lindjes (42) kur rrugët e shpërblimit të tyre cerebrale nuk janë ende të pjekura (17). Prandaj ishte shumë interesante për të studiuar preferencën e tyre shumë të hershme për yndyrë dhe të lidhen këtë preferencë të hershme me analizën e transkripteve të trurit. Vetëm pas shkëputjes, vërejmë një preferencë për yndyrën në pasardhësit e WD që nuk u evidentua në minjtë CD. Kjo është në përputhje me raportet e të tjerëve që tregojnë një lidhje midis kequshqyerjes perinatale dhe preferencës së pëlqyeshme të ushqimit dhe një preferencë të ulët për yndyrë në moshë të re për minjtë e kontrollit (43).
PCA globale nuk lejonte diskriminimin e grupit të pups në lidhje me dietën e nënës në atë moshë. Megjithatë, kur u krye një PCA e synuar, e kufizuar në shënuesit DA, morëm një segregacion të mirë të grupeve. Në të vërtetë, ka një rritje të dukshme në shprehjen e mRNA receptorit D2 në NAc në pups WD. Ky overpressure postsynaptic D2 në NAc mund të jetë pjesërisht i përfshirë në një motivim më të lartë për yndyrë (44). Pak transkripte të tjera janë modifikuar në pups WD në krahasim me pups CD, të tilla si një rritje e nënnjësisë Alpha 1 GABAA në NAc dhe VTA dhe një rënie të nënnjësisë Alpha 5 GABAA në hypothalamus që sugjeron një riorganizimin e receptorëve GABAA në këto bërthama.
Ndikimi i WD Perinatal në adoleshencën
Në P45, ne kemi vërejtur një preferencë të ngjashme me yndyrë të lartë për të dy grupet në ditën e parë të prezantimit, por, interesant, rats WD kanë humbur në mënyrë progresive interesin e tyre për yndyrë pas paraqitjes së përsëritur. Adoleshenca është një periudhë kritike e riorganizimit të neuro-sjelljes, e nevojshme për përpunimin kognitiv gjatë gjithë jetës (45), dhe studime të ndryshme treguan një cenueshmëri të dukshme ndaj efektit kognitiv të dëmtuar të një diete të yndyrë (46-48). Ky rezultat është në kundërshtim të dukshëm me punën e mëparshme të grupit Muhlhausler (21, 35) në të cilën minjtë e mitur (javët e 6) treguan një preferencë të qartë për ushqim junk. Sidoqoftë, në botimet e tyre paradigma eksperimentale ishte e ndryshme pasi që minjtë kishin qasje të lirë në të dyja ushqimet e standardizuara dhe ushqim junk nga largimi në sakrificë (javët 6).
Në të njëjtën kohë, kemi matur një rritje të mRNA Dat në NAc dhe një rënie të mRNA Th në VTA që u konfirmua nga imunohistokimi që tregoi një numër të reduktuar të TH (+) në VTA të minjve WD. Pas një aktiviteti transkriptomik të ngritur për sistemin DA në ndarjen e gjirit, aktiviteti i reduktuar në P45 mund të shpjegojë interesin e ulët për ushqimin e shijshëm të vërejtur në minjtë tanë WD. Gjithashtu duhet të theksohet se ulja sistematike e shprehjes së Fos dhe FOSB mRNA në bërthama të ndryshme që kemi analizuar mund të jetë një shenjë e një aktiviteti të reduktuar cerebral pas ekspozimit të nënës WD.
Rats Adoleshent WD treguan një mosinteresim më të shpejtë për yndyrën që është e kundërta me sjelljen e tyre të mëparshme. Përdorimi i një diete "normale" gjatë fëmijërisë duket se "i mbron" ato drejt një preferimi të ekzagjeruar të yndyrës në adoleshencë. Përkundrazi, kur minjtë kanë qasje të lirë në ushqim junk pas ndarjes, si në Ref. (21, 35), ata tregojnë në adoleshencë një preferencë të fortë për yndyrë. Ky rezultat sugjeron që dietat e shtatzënisë së 3 pas zhvendosjes mund të riprogramojnë qarqet dhe të bëjnë pasardhësit adoleshentë më pak të ndjeshëm ndaj një sfide akute yndyre.
Ndikimi i WD perinatale tek të rriturit
Rats Adult nuk shfaqin dallimin e preferencës për yndyrë, edhe pas prezantimit të përsëritura yndyrë siç është përshkruar tashmë (22, 35). Njëkohësisht vërehet një rënie në mRNA dhe proteina Th në NAc dhe një tendencë për një shprehje të zvogëluar të mRNA Dat në VTA. Naef dhe coworker (20) tashmë kanë raportuar një aktivitet të ulët të sistemit DA në rats të rritur të ushqyer në periudhën perinatale me një HFD, me një përgjigje DA të hapur për amfetaminën e matur me mikrodializë dhe një motivim rritje për shpërblimin e yndyrës (shih tabelën që përmblodhi të dhënat e fundit qPCR për këtë model, tabelë S2 në material plotësues). Një kufizim i sasisë TH (mRNA dhe immunohistochemistry) në NAc vjen nga fakti se qelizat NAc mund të shprehin edhe mRNA dhe proteinë Th dhe pastaj mund të paragjykojnë sasinë e fibrave DA (49, 50). Sidoqoftë, përdorimi i imunotektimit të TH në NAc kryesisht zbuloi terminalet e dendura të aksoneve që vijnë nga mesuret DA neuronet (VTA dhe SNC). Zakonisht, neuronet shprehëse TH në striatum dhe NAc mund të dallohen vetëm në shumë kafshë DA lesioned (51) dhe prandaj mund të jetë vështirë të zbulueshëm në seksionet imuno-immuno. Në këtë studim, vërehet gjithashtu një rritje e fortë e receptorit opioid në NAc kur grupet e tjera, me modele të ndryshme, shfaqën një shprehje rënie në striatumin e ventralit të heroit të hershëm të ekspozuar ndaj HFD (gjatë laktacionit dhe shtatzënisë) (19, 21) ose pa ndryshim (35). Këto modifikime, të matura vetëm në nivelin e ARNi, mund të pasqyrojnë një aktivitet të lehtë hipo të qarqeve DA të shoqëruara me një ndjeshmëri më të lartë opioidi (52) të cilat ndoshta nuk janë të mjaftueshme për të ndikuar në testin e sjelljes që ne kemi kryer. Këto supozime duhet të konfirmohen duke përdorur metoda funksionale. Në një letër të kohëve të fundit, me një model të ngjashëm, Romani-Perez et al., Nuk ishin në gjendje të vëzhgonin një rritje të konsiderueshme të motivimit në kutitë e kondicionimit të operimit për pasardhësit e HFD por vunë re një latente më të shkurtër për të arritur një kuti qëllimi në një paradigmë të testit të pistës (22). Pavarësisht nga mungesa e preferencës së zgjatur yndyrore në kushtet tona eksperimentale, kemi gjetur se futja perinatale e nënës WD ka një efekt të gjatë në qarqet e tjera cerebrale, kryesisht të ndërmjetësuar nga remodeling GABA në NAc dhe Hypotalamus. NAc konsiderohet si një "sentinel ndijor" për sjelljen konsumatore (52). Studimet e fundit kanë treguar se marrja e ushqimit është shtypur nga pengimi i GABA-lëshuar neurons LH (53). O'Connor et al. tregoi se neuronet NAc D1R (neuronet projisur GABAergic) pengojnë selektivisht neuronet LH VGAT për të ndaluar marrjen e ushqimit (54). Këto eksperimente zbulojnë një qark GABA (NAc / Hypothalamus) që mund të jetë përgjegjës për kontrollin e reagimit të sjelljes. Ky sistem striatum-hipotalamik i ventralit plotëson një qark tjetër që përfshin bërthamën e shtratit stria terminalis GABA-lëshuar VGAT neuron projektues në glutamate që lëshon neuronet Vglut LH dhe ndalimi i drejtpërdrejtë i LH vglut2 shkakton ushqyerjen (55). Një komponent tjetër i rëndësishëm i qarkut të rregullimit të oreksit që përfshin shell NAc është një projeksion frenues i lëshuar nga GABA tek VP (56). Këto të dhëna nxjerrin në pah rolin vendimtar të sinjalizimit të GABA në ndërveprimin midis hypothalamus dhe NAc për të nxitur ushqimin. Në studimin tonë, ne nuk ishim në gjendje të diskriminonim popullsinë e neuroneve të përfshirë në remodeling GABA dhe si këto modifikime mund të ndryshonin rrjetet. Megjithatë, roli qendror i qarqeve GABA meriton më shumë interes. Në veçanti, do të ishte shumë interesante të kryhen eksperimente të mëtejshme funksionale të këtyre qarqeve GABA duke përdorur qasje elektrofiziologjike (57). Ne gjithashtu vumë re një rregullim global të transkriptit të mRNA për receptorët 5HT1a dhe 5HT1b në tre bërthamat e studiuara. Shumica e fibrave të projektuara të serotoninës vijnë nga bërthama e raphe bërthamore (DRN) dhe bërthama raphe mediane (MRN). Të dhënat e fundit nga in vivo regjistrimet dhe studimet e imazhit treguan një rol pozitiv të 5HT në shpërblim (58). Fibrat 5HT nga DRN janë të përfshira në kontrollin e impulsivitetit (59). Rritja e 5HT1a në VTA dhe NAc mund të jetë një mekanizëm kompensues që mund të kontrollojë impulsivitetin. Në hypothalamus, studimet farmakologjike sugjerojnë se subtypes receptorit 5HT1a mund të shtypur sjelljen e ushqyerit të nxitur nga stimulimi serotonin (60, 61). Rritja e receptorëve 5HT1a dhe b në hypothalamus mund të fuqizojë veprimin ushqyes-shtypës të serotoninës dhe për këtë arsye mund të përbëjë një mekanizëm kompensues. Këto supozime duhet të verifikohen duke kryer eksperimente të duhura funksionale.
Këto ndryshime në rrjete janë të lidhura me modifikimet e shënuesve të plasticitetit si mRNA e Ncam. Në hypothalamus të rats rritur, ne kemi vërejtur një rritje në transkriptet Ncam1 dhe St8sia4 që sugjerojnë dhe rritin sinjalizimin e acidit polisilik (PSA). PSA është një glycan qelizë-sipërfaqësore që modulon ndërveprimet qelizore-qelizore. Polisialilimi i proteinave të aderimit të qelizave është i përfshirë në proceset e ndryshme të varësisë së sinaptikës në sistemin nervor qendror dhe është raportuar të jetë i nevojshëm për plasticitetin synaptik adaptiv të qarqeve ushqyese gjatë bilancit akut pozitiv të energjisë (33, 62). Përveç kësaj, rregullatorë të tjerë të ndërveprimit të qelizave dhe synaptogjenezës mund të përfshihen në këtë plasticitet hipotalamik.
Në përfundim (Figura (Figure7) 7), marrja e nënës WD ka një ndikim afatgjatë në organizimin e qarqeve homeostatik dhe hedonik që rregullojnë sjelljen e të ngrënit në pasardhësin. Nga analiza e tri periudhave kritike të kohës, ne kemi qenë në gjendje të tregojmë një evolucion të qartë për preferencën e yndyrës që ndërlidhet me nënshkrime molekulare specifike të trurit. Gjatë fëmijërisë, preferenca për yndyrën mund të lidhet me një aktivitet më të lartë të sistemit DA. Adoleshenca, e karakterizuar nga një inversion i preferencës yndyrë, u shoqërua me shprehje më të ulët të shënuesve të sistemit DA që sugjeronin një mekanizëm kompensues. Një pikë shumë interesante për të njoftuar është se, në këtë model, një dietë e ekuilibruar pas ndërprerjes mund të mbrojë rat adoleshente nga shprehitë e dëmshme ushqyese duke ulur dëshirën për yndyrë. Megjithëse në moshë madhore të dy grupet kanë një preferencë të ngjashme të lartë për yndyrën, minjtë nga digat e ushqyer nga WD treguan një rimodelim të thellë të qarqeve GABA. Cilat janë pasojat e kësaj plasticiteti të qëndrueshëm? A do të riaktivizojë një shpërblim të shfrenuar të një konsum të tepërt të dietëve obezogjene gjatë adoleshencës? Pyetje të tilla mund të jenë të rëndësishme në ndjekjen ushqimore të fëmijëve të rinj të lindur dhe të rritur në vendet e perëndimizuara.
Deklarata e Etikës
Të gjitha eksperimentet u kryen në përputhje me udhëzimet e komitetit lokal për mirëqenien e kafshëve, BE (direktiva 2010 / 63 / BE), Instituti Nacional de la Recherche Agronomique (Paris, Francë) dhe Departamenti i Veterinarisë FrancezeA44276). Protokolli eksperimental u miratua nga komiteti i etikës institucionale dhe u regjistrua nën referencën APAFIS 8666. Çdo masë paraprake u mor për të minimizuar stresin dhe numrin e kafshëve të përdorura në secilën seri eksperimentesh.
Kontributet e autorëve
JP dhe PB kanë kryer eksperimente dhe kanë marrë pjesë në diskutim dhe shkrim. TM ka kryer PCA dhe ka marrë pjesë në diskutim dhe shkrim. SN kontribuoi në hartimin e eksperimentit dhe mori pjesë në diskutim. PP kontribuoi në hartimin e eksperimentit, mori pjesë në diskutime dhe shkroi dorëshkrimin. VP krijoi dhe kryente eksperimentet, analizoi të dhënat dhe shkroi dorëshkrimin.
Deklarata e Konfliktit të Interesit
Autorët deklarojnë se hulumtimi është kryer në mungesë të ndonjë marrëdhënie tregtare ose financiare që mund të interpretohet si një konflikt i mundshëm interesi.
Mirënjohje
Autorët do të donin të pranonin Guillaume Poupeau dhe Blandine Castellano për t'u kujdesur për kafshët gjatë gjithë studimit, Anthony Pagniez për ndihmën e tij në nxjerrjen e ARNi dhe TLDA, Isabelle Grit për ndihmën e saj në analizat e mostrave të plazmës, dhe Alexandre Benani dhe Marie-Chantal Canivenc për diskutimin e tyre të dobishëm dhe dizajnin e TLDA.
Shënimet
Financimi. Ky hulumtim u mbështet nga granti i rajonit të pays de la Loire (VP), Granti i Fondacionit LCL (VP dhe PP), fondacioni SanteDige (VP) dhe INA Metaprogram DIDIT (SN, VP, PP).
Materiale plotësuese
Materiali plotësues për këtë artikull mund të gjendet në internet http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fendo.2017.00216/full#supplementary-material.
Figura S1
Marrja totale e energjisë nga shishet që përmbajnë vaj misri. (A) Marrja e kalorive nga shishet e naftës misri për 24 h në P25 në pups nga dieta perëndimore (WD) ushqyer digat dhe pups nga dietë kontrollit (CD) digat ushqyer. (B) Futja e kalorive nga shishe vaji misri për 24 h në P45 (dita e tretë e testit të shishes). (C) Futja e kalorive nga shishe vaji misri për 24 h në P95 (dita e tretë e testit të shishes). Për panelet (A-C), të dhënat janë shprehur si mesatare ± SEM, nuk ka dallim statistikor (p > 0.05) është vërejtur, duke ndjekur Mann dhe Whitney test jo-parametrik, në të gjitha moshat. (D) Përqindja e marrjes së kalorive nga shishet e vajit të misrit krahasohet me marrjen totale të kalorive (shishe vaji misri + dietë standarde për ushqim) për 24 h në P25 në pups WD dhe pups CD. (E) Përqindja e marrjes së kalorive nga shishet e vajit të misrit krahasohet me marrjen totale të kalorive (shishe vaji misri + dietë standarde për ushqim) për 24 h në P45 (dita e tretë e testit të shishes) në pups WD dhe pups CD. (F) Përqindja e marrjes së kalorive nga shishet e vajit të misrit krahasohet me marrjen e përgjithshme të kalorive (shishe vaji misri + dietë tradicionale për ushqim) për 24 h në P95 (dita e tretë e testit shishe) në pups WD dhe pups CD. Për panelet (D, E), të dhënat janë shprehur në përqindje të konsumit total të kalorive asnjë ndryshim statistikor (p > 0.05) është vërejtur, duke ndjekur chi-Square me korrigjimin e Yates, në të gjitha moshat.
Figura S2
Fotomikrografet perfaqesues te imunitetit te TH-se ne bërthamore accumbens (NAc) dhe zona tegmentale ventrale (VTA) në tri pika të ndryshme kohore. (A) Fotomikrografi i imunitetit të TH / NeuN në nivelin e VTA, -5.30 mm nga Bregma. Etiketimi i kuq është për NeuN dhe një i gjelbër për TH. Shigjeta e bardhë tregon daljen e nervit të tretë. (B) Fotomikrografi i imunitetit të TH në nivelin e NAc, + 1.70 mm nga Bregma. Etiketimi i gjelbër është për TH. Shigjeta e bardhë tregon komisionin e mëparshëm.
Tabela S1
TaqMan listën e gjeneve me dendësi të ulët me kodet përkatëse të teknologjive jetësore të inventarizuara.
Tabela S2
Përmbledhje e të dhënave të publikuara në lidhje me shprehjen e transkripteve të rrugës dopamine. Personazhet e kuqe korrespondojnë me periudhën e fëmijërisë, ato blu në adoleshencë, dhe ato të zeza për të rritur. =: korrespondon me një shprehje të ngjashme transkript në mes të grupeve, +: korrespondon me një shprehje më të lartë të transkriptimit në pups nga dieta e lartë kalorike [ushqim junk, dietë perëndimore (WD), ose dietë me ushqime të lartë yndyrë (HFD) korrespondon me një shprehje të transkriptimit më të ulët në pups nga dieta e lartë kalori (ushqim junk, WD ose HFD) digat ushqyer.
Referencat
;
