Shëndoshje (Pranverë Argjendi). Dorëshkrim i autorit; në dispozicion në PMC 2014 Qershor 1.
Botuar në formën e fundit të redaktuar si:
Trashje (Pranvera Argjend). 2013 dhjetor; 21 (12): 2513-2521.
Botuar në internet 2013 Maj 29. doi: 10.1002 / oby.20374
PMCID: PMC3700634
NIHMSID: NIHMS435903
Abstrakt
Objektiv
Për të provuar nëse dieta me yndyrë të lartë (HFD) zvogëlon ton dopaminergjik në rajonet e shpërblimit të trurit dhe vlerëson nëse këto ndryshime ndryshojnë pas heqjes së HFD.
Dizenjimi dhe Metodat
Minjve meshkuj dhe femra u ushqyen një 60% HFD për javët 12. Një grup shtesë u vlerësua 4 javë pas heqjes së HFD. Këto grupe u krahasuan me kontrolle të ushqyera, kontrollet që përputheshin me moshën. Përparësia e saharozës dhe saçarinës matet së bashku me shprehjen e mRNA-së të gjeneve të lidhura me dopamin nga RT-qPCR. Dopamine dhe DOPAC janë matur duke përdorur kromatografinë e lëngët me performancë të lartë. Metilizimi i ADN-së i promotorit të DAT është matur me imunoprecipitim të metiluar të ADN-së dhe RT-qPCR.
Rezultatet
Pas HFD kronike, preferenca e saharozës u zvogëlua dhe pastaj normalizohej pas heqjes së HFD. Zvogëlimi i shprehjes së gjeneve dopamine, përmbajtja e zvogëluar e dopaminës dhe ndryshimet në metilimin e promotorit DAT u vu re. E rëndësishmja, përgjigja ndaj HFD dhe këmbëngulja e ndryshimeve vareshin nga zona e seksit dhe trurit.
Konkluzione
Këto të dhëna identifikojnë tonin e zvogëluar të dopaminës pas HFD kronike të jetës së hershme me një model kompleks të ndryshimit dhe këmbënguljes që ndryshon nga sfera e seksit dhe trurit. Ndryshimet e CNS që nuk ndryshojnë pas tërheqjes së HFD mund të kontribuojnë në vështirësinë në ruajtjen e humbjes së peshës pas ndërhyrjes në dietë.
Prezantimi
Konsumimi i tepërt i ushqimeve të shijshme kalori të konsiderueshme, konsiderohet një faktor kryesor që kontribuon në shkallët e larta të obezitetit në SHBA (1). Për shkak se ushqimet e shijshme konsumohen shpesh pas plotësimit të kërkesave për energji, vetitë e dobishme të ushqimeve të shijshme mund të mbizotërojnë sinjale homeostatike të ngopjes. Shumë neurotransmetues luajnë një rol në sjelljen e ushqyerjes (p.sh. opioidet, dopamin, GABA, serotonin), si dhe integrimin e sinjaleve ushqyese periferike (p.sh., leptin, insulinë, ghrelin). Dopamine sinjalizimi është një ndërmjetësues kryesor si në shpërblimin e ushqimit ashtu edhe në sjelljen e shpërblimit, pasi dopamina në rajon mesolimbik / mesokortik është e lidhur me pronat e dobishme të ushqimit, seksit dhe drogave të varësisë (2). Akutisht, ushqimi i këndshëm shkakton një shpërthim dopamine në sistemin qendror të shpërblimit (3,4). Me konsumin kronik të ushqimit të dobishme, rritja e rritjes së dopaminës me kalimin e kohës mund të çojë në përshtatje që lidhen me shpërblimin e hipo-funksionit.
Disa linja të provave mbështesin hipotezën e funksionit të ndryshuar të dopaminës në obezitet. Studimet e Imazhit të Njeriut treguan aktivizimin e shfrenuar në rajonet e shpërblimit të pacientëve të dhjamosur, ndërsa pinë një zgjidhje shumë të shijshme (milkshake) (5). Përgjegjësia e shpërblimit të hapur u shoqërua me disponueshmërinë më të vogël të receptorit të dopaminës së trurit D2. Në fakt, mutacione në receptorin e njeriut dopamin D2 kanë qenë të lidhura me obezitetin dhe varësinë (6). Përmbajtja e dopamines në sinapsi kontrollohet kryesisht nga marrja e transportuesit dopamin (DAT). Nivelet e transporterit të dopaminit lidhen negativisht me indeksin e masës trupore dhe variantet gjenetike të DAT janë gjithashtu të lidhura me obezitetin (7,8). Modelet e kafshëve të obezitetit kanë demonstruar ulje në dopamin extracellular basal dhe neurotransmisioni reduktuar dopamine në bërthamë accumbens dhe zonën tegmental ventral (9,10,11). Zvogëlimi i gjeneve të lidhura me dopamin pas dietë kronike me yndyrë të lartë (HF) sugjerojnë zvogëlimin e sinjalizimit në rajonet e shpërblimit (12, 13,14,15). Kjo rënie në aktivitetin dopamin pas dietës kronike me yndyrë të lartë mund të zvogëlojë ndjeshmërinë ndaj përfitimeve natyrore dhe të lehtësojë tejkalimin e vazhdueshëm dhe shtimin e mëtejshëm të peshës.
Jeta e hershme është një periudhë kritike në zhvillimin e trurit, dhe mjedisi i hershëm ushqimor mund të ndikojë në rrugët e trurit që kontrollojnë marrjen e ushqimit dhe metabolizmin e energjisë. Ekspozimi i hershëm i minjve në një dietë me yndyrë të lartë sa për një javë ka ndryshuar marrjen e kalorive të rritur dhe shprehjen e molekulave sinjalizuese të lidhura me dopamin (16). Më tej, pas lindjes së parakohshme mbi të ushqyerit në minj, të nxitur nga një numër i vogël i mbeturinave përgjatë gjithë laktacionit, predispozon pasardhësit në obezitetin e moshës së rritur duke ndryshuar zhvillimin hypothalamic (17). Ndërsa është e qartë se ushqimi i hershëm i jetës mund të ndikojë në zhvillimin e trurit dhe rrezikun e trashje, pak dihet për qëndrueshmërinë relative të këtyre ndryshimeve përgjatë jetëgjatësisë. Përveç kësaj, studimet e mëparshme janë bërë në kafshët meshkuj, por femrat janë studiuar rrallë në këtë kontekst. Për këto qëllime, të dy meshkujt meshkuj dhe femra janë studiuar për ndryshime në shprehjen e gjeneve dhe metabolizmin e dopaminit pasi u bënë të trashë në jetën e hershme përmes konsumimit kronik të një diete HF nga lindja deri në moshën 8 të moshës. Sistemi i dopamines është vlerësuar gjithashtu 4 javë pas heqjes së dietës HF, për të ekzaminuar nëse ndryshimet kanë vazhduar ose ndryshohen.
Metodat dhe Procedurat
Kafshët dhe modeli eksperimental
Femrat C57BL / 6J u edukuan me meshkuj DBA / 2J (The Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME). Të gjitha digat u ushqehen me dietën standarde të kontrollit (#5755, 18.5% protein, 12% yndyrë, 69.5% karbohidrate) deri në lindjen kur gjysma e digave / legenave u vendosën në dietë të lartë yndyrë (Test Diet, Richmond, IN #58G9, 18% proteina, 60% yndyrë, dhe 20.5% karbohidrate). Pasardhësit u zvjerdhën në moshën 3 të moshës dhe mbetën në ose dietën e kontrollit ose dietën e lartë të yndyrës deri në moshën 12 të moshës. Peshat e trupit u regjistruan në javë, dhe të dyja meshkujt meshkuj (n = 5-10) dhe femra (n = 5-10) janë përdorur. Komiteti Institucional i Kujdesit dhe Përdorimit të Kafshëve (IACUC) i Universitetit të Pensilvanisë miratoi të gjitha procedurat.
Përparësia e saharozës dhe saçarinës
Në eksperimente të veçanta, minjtë u vendosën në mënyrë individuale (n = 8-10 / grup) në kafaze standarde për ditët 3 me një shishe 200 ml të solucionit të testit (4% sukroze ose 1% solucarin zgjidhje (w / v)) shishe me 200 ml ujë çezme. Dhoma e shtëpisë ishte në dispozicion ad libitum. Sacroso (ml), uji (ml), dhe konsumi i ushqimit (g), janë matur dhe vendosja e shisheve është përmbysur çdo ditë. Preferenca është llogaritur duke përdorur mesataren e matjeve nga ditët e fundit 2 si më poshtë: preferenca% = [(konsumi i sukrozës / saharoza + konsumi i ujit) × 100].
ADN gjenomike dhe izolimin total ARN nga truri
Kafshët (n = 5 / grup) u eutanazuan me një mbidozë të dioksidit të karbonit, e ndjekur nga dislokimi i qafës së mitrës; një metodë e rekomanduar nga Paneli mbi Eutanazinë e Shoqatës Amerikane të Mjekësisë Veterinare. Trurit pastaj u hoqën me shpejtësi dhe vendosën në RNAlater (Ambion, Austin, TX) për 4-6 orë para dissection. Dissections trurit për të izoluar korteksit paraballor, bërthamë accumbens dhe zonën tegmental ventral ishin preformed siç përshkruhet më parë (18,19, 20). ADN gjenomike dhe ARN totale u izoluan në të njëjtën kohë duke përdorur AllPrep DNA / RNA Mini Kit (Qiagen).
Analiza e shprehjes së gjeneve sipas PCR sasiore në kohë reale
Për çdo mostër individuale, 500ng e ARN totale është përdorur në transkriptimin e kundërt duke përdorur Kit High Reverse Transcription Kit (ABI, Foster City, CA). Shprehja e gjeneve të synuar u përcaktua nga RT-PCR sasiore duke përdorur Taqman Probes gjenetike specifike me Master Mix Mix (ABI) në ciklin ABI7900HT Real-Time PCR. Sondat e Gjeneve janë të shënuara në materiale plotësuese. Shuma relative e secilit transkript është përcaktuar duke përdorur vlerat delta CT ashtu siç përshkruhet më parë në (21). Ndryshimet në shprehjen e gjeneve janë llogaritur kundër një standardi GAPDH të pandryshuar.
Ex vivo Dopamine dhe Metabolitet dopamine
Kromatografi lëngshme me performancë të lartë (HPLC) është përdorur për të matur përmbajtjen e dopaminës dhe metabolitëve të saj në zonat e shpërblimit mesolimbik të trurit (n = 8-12), siç është përshkruar më parë (22,18). Trurit u grumbulluan nga kafshët dhe u ndanë në hemisferat e djathtë dhe të majtë. NAc dhe PFC u dissected jashtë dhe ngrirë shpejt me akull të thatë dhe ruajtur në -80 ° C. Indeksi u përgatit për analizë duke u homogjenizuar në acid 0.1 N perchloric, centrifuguar në 15,000 rpm për 15 min në 2-8 ° C dhe supernatanti u filtrua. Mostrat u analizuan nga një HPLC Bioanalytical Systems (West Lafayette, IN, SHBA) duke përdorur një detektor elektrokimik LC-4C. Mostrat (12 ul) u injektuan në një kolonë me mikrobore të fazës së kundërt në një normë rrjedhjeje prej 0.6 ml / min dhe elektrodetection vendosur në + 0.6 V. Ndarja për dopamin dhe metabolitëve të dopaminës u krye me një fazë të lëvizshme të përbërë nga acetat natriumi 90- mM, 35-mM acid citrik, 0.34-mM etilendiamin tetraacetik, 1.2-mM natriumi oktil sulfat dhe 15% metanol v / v me pH 4.2. Nivelet e kulmit të mostrave u matën dhe u krahasuan me standardet për dopamin dhe acidin 3,4-dihidroksifenilcetik (DOPAC) të saj.
Analiza e imunitetit të ADN-së të metiluar (MeDIP)
Përcaktimi i MeDIP ishte përgatitur duke përdorur kitin MagMeDIP (Diagenode, Denville, NJ). ADN-ja e metiluar u imunoprecipitua duke përdorur 0.15ul të rruaza magnetike të veshura me antitrupa anti-5methylcytidine (Diagenode) ose serum pre-imune të miut. Pasurimi në fraksionin MeDIP është përcaktuar nga RT-PCR sasiore duke përdorur ChIP-qPCR Test Master Mix (SuperArray) në Cycler ABI7900HT Real-Time. Për të gjitha gjenet e ekzaminuara, primerët janë marrë nga SuperArray (ChIP-qPCR Assays (-01) kb tile, SuperArray) për amplifikimin e rajoneve gjenomike që përfshijnë faqet CpG të vendosura përafërsisht 300-500 bp në rrjedhën e sipërme të vendeve të fillimit të transkriptimit. Rezultatet MeDIP janë shprehur si pasurimin e dyfishtë të ADN-së imunoprecipituar për çdo vend. Për të llogaritur ndryshimin diferencial të zaptimit të banesave (pasurimi i%), vlerat e CT të fraksionit të ADN MeDIP u normalizuan në vlerat CT të Inputit të ADN-së.
të dhëna statistikore
Analiza e shprehjes së gjeneve u krye duke përdorur testin T të Studentit duke krahasuar kontrollet e krahasuara me moshat në grupet e rikuperimit HF dhe HF +. Niveli alfa u rregullua për rajonet e shumta të trurit të anketuara. Rëndësia e një gjeni të përdorur në një rajon të trurit ishte p = .05; për dy rajone, p = 0.025, për rajonet e trurit 3 p = .016. Preferencat e saharozës, preferencat e saçarinës, HPLC dhe MEDIP, peshat e trupit dhe analizat e kortikosteronit analizohen duke përdorur ANOVA me një drejtim për të krahasuar kontrollin, grupet HF dhe HF +. Testet e krahasimit të shumëfishtë Bonferonni Post-hoc janë përdorur për të krahasuar dallimet në mes të grupeve. Rëndësia për këto teste ishte vendosur në një nivel alfa p = .05.
Rezultatet
Minjtë kishin qasje të vazhdueshme për të kontrolluar dietën (kontroll) ose 60% dietë me yndyrë të lartë (HFD) deri në moshën 12 javëshe. Në moshën 12 javë, gjysma e kafshëve të ushqyera me HF u vendosën në shtëpinë e shtëpisë për 4 javë (shërim HF +). Në të dy meshkujt dhe femrat, kafshët HFD (qarqet) ishin më të rënda se kontrollet që fillojnë në moshën 9 javë (p <.05) dhe mbetën më të rënda se kontrollet gjatë gjithë periudhës së rimëkëmbjes (Figura plotësuese 1).
Testet e preferencave të saharozës dhe sakarinë u administruan për të vlerësuar reagimin e kafshëve ndaj stimujve të dobishme dhe jo-fitimprurës. Preferenca e saharozës, por jo preferenca e saçarinës u ndryshua pas ekspozimit të dietës HF dhe u kthye në nivele normale pas rimëkëmbjes së HFD në meshkuj dhe femra. Një mënyrë ANOVA zbuloi preferencën e saharozës ishte ulur ndjeshëm në meshkujt (Fig. 1A) dhe u tronditën drejt një rënieje të femrave (Fig. 1B) pas ekspozimit ndaj HFD (F (2,16) = 4.82, p <.05; F (2,16) = 5.41, p <.06, përkatësisht) Pas heqjes së HFD, kjo sjellje u normalizua dhe preferenca e saharozës nuk ndryshonte më nga kontrollet. Preferenca e sakarinës nuk u ndryshua te të dy meshkujt (Fig. 1C) ose femra (Fig. 1D) si rezultat i ekspozimit të HFD.
Për shkak se dopamina është një rregullator kyç i sjelljes së shpërblimit, shprehja e gjeneve të lidhura me dopamin u ekzaminua në kuadër të rrjetit të shpërblimit të një grupi të veçantë të meshkujve dhe femrave pas javëve 12 në HFD dhe në një grup shtesë, pas shërimit të javëve 4 nga HFD. Tabela 1 përmbledh modelet e shprehjes së gjeneve dhe analizat statistikore në VTA, PFC dhe NAc. Në VTA, u matën tre gjene të rëndësishme në rregullimin e niveleve të dopaminës në terminale sinaptike: catecholamine methyl transferase (COMT) e përfshirë në inaktivimin e neurotransmetuesve të katekolamit; transporter dopamin (DAT), membrana që përfshin pompën që pastron dopamin nga sinapsi dhe tirozin hidroksilazë (TH), enzimë kufizuese e normës për sintezën dopamine. Vlerat e ndryshimit të palosjeve për secilin grup u përcaktuan duke përdorur kontrolle të përputhura me moshën (p.sh. të dy pikat e kontrollit janë vendosur në 1 dhe për qartësi vetëm grafiku i HFD është përshkruar në grafik). T-test i nxënësit (n = 5 / grup) zbuloi në VTA meshkuj se COMT, DAT dhe THR mRNA ishin ulur ndjeshëm nga ekspozimi HFD (Fig 2A) dhe iu rikthye ose tejkaloi nivelet e kontrollit pas një periudhe shërimi jashtë dietës (rikuperimi HF +).
Në PFC dhe NAC, janë ekzaminuar gjenet e rëndësishme për sinjalizimin e dopaminës dhe qarkullimin e dopaminës (n = 5 / grup): COMT; proteina fosfatase 1 subunit rregullues 1B (DARPP-32), një proteinë sinjalizuese poshtë rrymës rregulluar me stimulimin e receptorit; receptori dopamin D1 (DRD1), një receptor post-sinaptik i G-proteinave i lidhur që stimulon adenilil ciklazën; dhe receptori dopamin D2 (DRD2), një receptor post-sinaptik i G-proteinave që frenon adenylil ciklazën. Në meshkujt PFC (Fig. 2B), DARPP-32 u rrit, ndërsa DRD1 dhe DRD2 u zvogëluan pas ekspozimit të HFD dhe këto ndryshime vazhduan pas heqjes së HFD (edhe pse rritja e ARNi DARPP-32 nuk ishte statistikisht e besueshme). Në meshkujt NAC (Fig. 2C), COMT, DRD1 dhe DRD2 u ulën nga ekspozimi i HFD dhe mbetën nën nivelet e kontrollit pas heqjes së HFD. Nivelet e DARPP-32 u rritën nga HFD, por u ulën ndjeshëm nga kontrollet pas javëve të 4 jashtë HFD.
Të njëjtat rajone të trurit dhe gjene u ekzaminuan në minj femra (n = 5 / grup). Siç tregohet në Tabela 2, ka pasur dallime të dukshme në modelin e shprehjes së gjeneve në përgjigje të HFD, si dhe në rimëkëmbjen jashtë dietë. Ngjashëm me meshkujt, në VTA, nivelet e ARNT-së të ARMT dhe TH ishin ulur ndjeshëm pas ekspozimit të HFD (Fig 2D). Megjithatë, ndryshe nga meshkujt, këto ndryshime vazhduan pas heqjes së HFD. Më tej, në kundërshtim të drejtpërdrejtë me modelin e vërejtur tek meshkujt, ekspozimi i HFD rriti shprehjen e DAT mRNA në VTA në femra dhe pas heqjes së niveleve të HFD ishin edhe më të ulëta se kontrollet e përputhura me moshën. Në PFC, vetëm DARPP-32 u prek nga HFD kronike, me një rritje të konsiderueshme në nivelet e ARNi pas 12 javës HFD dhe një kthim në nivelet e kontrollit pas heqjes së HFD. Dy COMT dhe DNUMXR mRNA u ulën ndjeshëm pas 1 javë jashtë HFD. Në NAC femra, COMT, DRD4, dhe DRD1 u zvogëluan pas ekspozimit HFD (Fig. 2F). DRD1 dhe DRD2 u rikuperuan për të kontrolluar nivelet pas heqjes së dietë, ndërsa nivelet e mbetura të COMT mbeten në mënyrë të konsiderueshme të zvogëluar pas rimëkëmbjes 4wk.
Duke pasur parasysh rënien e vazhdueshme të shprehjes së gjeneve për gjenet që rregullojnë dopamin në VTA, dopaminat dhe metabolitëve të dopaminit u quantifikuan në rajone që marrin parashikime nga VTA, PFC dhe NAC. Figura 3 tregon dopamin (DA) dhe dopamin metabolit (DOPAC) nga PFC dhe NAC në meshkuj (Fig. 3A, 3C) dhe femra (Fig. 3B, 3D). Në meshkujt, ekspozimi ndaj HFD ka prodhuar një rënie në nivelet dopamine në PFC (Fig. 3A) dhe NAC (Fig 3C) (F (2,13) = 3.95; F (2,18) = 3.536, p <.05), i cili u rikuperua pas heqjes së HFD vetëm në NAC. Qarkullimi i dopaminës (raporti DOPAC: DA) u rrit te PFC mashkulli (F (2,12) = 3.85, p <.05) dhe NAC (F (2,17) = 4.69, p <.05). Në të kundërt, efekti i HFD në DA dhe DOPAC në femra ishte cilësisht i ndryshëm sesa tek meshkujt. Në PFC, HFD nuk ka ndikuar në nivelet e DA ose DOPAC. Në NAc, nivelet e DA u ulën në kafshët e ushqyera me HFD dhe mbetën të ulura edhe pas heqjes së HFD (Fig. 3D, F (2,23) = 4.79, p <.05). Nivelet e DOPAC ishin të pandryshuara në NAc të femrave, gjë që rezultoi në një rritje në qarkullimin e DA (raporti DOPAC: DA) (F (2,23) = 7.00, p <01).
Duke pasur parasysh se transkriptimi DAT mund të rregullohet me metilim diferencial të ADN-së dhe vëzhgimin e një dallimi të dukshëm të gjinisë në shprehjen e DAT në VTA, u ekzaminua metilimi i ADN-së në rajonin e promotorit të DAT. Në Figura 4A, 4C Shprehja e gjeneve DAT në VTA paraqitet përsëri për qartësi (marrë nga Fig 2A dhe 2D). Metilizimi i promotorit DAT u rrit ndjeshëm tek meshkujt (Fig. 4B) pas HFD dhe u kthye në nivelet e kontrollit në meshkujt e rimëkëmbjes HFD + (F (2,11) = 23.64, p <.01). Tek femrat, metilimi i nxitësit DAT ishte në drejtim të rënies në kafshët HFD (D) dhe u ul ndjeshëm në femrat e rimëkëmbjes HFD + (Fig 5D, F (2,12) = 5.70, p <.05)
Për të vlerësuar nëse heqja e HFD në periudhën e rimëkëmbjes ishte një stresor, nivelet bazë të plazmës kortikosterone (ug / dl) u morën në kontroll, HFD ekspozuar (javë 12), HFD + 1wk shërim dhe grupet e shërimit HFD + 4wk (n = 5 / grup, Shtesë Fig. 2). Një mënyrë ANOVA nuk zbuloi dallime të rëndësishme mes grupeve në kafshët meshkuj (F (3,16) = 3.21, ns).
Diskutim
Konsumi kronik i një diete me yndyrë të lartë (HFD) që fillon në fillim të jetës është përdorur për të vendosur obezitetin e nxitur nga dieta në minj. Minjtë shfaqën zvogëlimin e preferencës së saharozës dhe dëshminë e zvogëlimit të ton dopaminergjik në rajonet e shpërblimit të trurit. Pas javëve 4 jashtë HFD, preferenca e saharozës normalizohet në të dy meshkujt dhe femrat, megjithatë, disa ndryshime të shprehjes së gjeneve dopamine vazhduan. Këto eksperimente sigurojnë të dhëna të reja të rëndësishme që përshkruajnë efektin e HFD kronike në sistemin e shpërblimit të trurit, duke theksuar aftësinë për rimëkëmbje dhe dallimet kyçe të seksit midis minjve meshkuj dhe femra.
Në kafshët e ushqyer HFD, u vu re një preferencë e zvogëluar e saharozës, e cila u kthye pas një periudhe shërimi. Këto gjetje shtrijnë raportin tonë të mëparshëm të marrjes së HFD duke ngritur një preferencë të reduktuar të saharozës (23) duke demonstruar se kjo mund të ndodhë me një kohëzgjatje më të shkurtër të ekspozimit të HFD (12 javë kundrejt javëve 22), dhe e rëndësishme, që përgjigja të rimëkëmbet në mungesë të HFD. Minj femra shfaqën të njëjtat modele reagimi si meshkujt. Këto gjetje janë në përputhje me të tjerët në literaturë që kanë treguar përmes përfshirjes së një grupi të ushqyer me dy palë që HFD kronike, dhe jo obeziteti në vetvete, zbut përgjigjen për sukrozën në një detyrë operante (24). Në mënyrë të ngjashme, në studimin e tanishëm, preferencat e saharozës u gjetën pas javëve 4 jashtë HFD, ndërsa pesha e trupit mbeti e konsiderueshme e ngritur, duke mbështetur përfundimin se ulja e preferencës së saharozës ishte nxitur nga ekspozimi i HFD dhe jo nga shtimi i peshës trupore. Ishte veçanërisht interesante që nuk kishte ndryshim në preferencën e saçarinës. Kjo mund të tregojë se HFD kronike ndikon në mënyrë të diferencuar në përgjigjen ndaj shpërblimeve të ëmbla kalori dhe jo kalori. Pas efekteve të menstruacioneve janë treguar të ndikojnë në preferencën e pavarur nga palatability, pasi futja e saharozës ka treguar të nxisë lirimin e dopaminës në receptorët "e ëmbël-verbër"25), vlera ushqyese është e nevojshme për shpërblimin dhe përforcimin (26) dhe rrugët e ndjeshme metabolike të shijeve janë përcaktuar në drosophila (27). Saccharin është dukshëm më e ëmbël se saharozë, kështu që është bërë një përpjekje për të vendosur ekuivalencë në ëmbëlsi (zakonisht 4-10x përqendrimi më i lartë i saharozës (26)) megjithatë preferenca e përgjithshme për saharinë ishte më e ulët se sa për saharozën në këto kafshë. Prandaj, një shpjegim alternativ mund të jetë se HFD ka ndikuar në mënyrë të diferencuar preferencën e saharozës, sepse ajo ishte relativisht më e dobishme sesa sakari (shpërblimi i lartë ose i ulët), megjithëse kafshët akoma kishin një preferencë të fortë për saharinë (~ 75-80% për preferencën e ~ 85-90% për sukrozën).
Në përgjithësi, shprehja e gjenit dopaminergjik brenda VTA, NAc dhe PFC u zvogëlua në minjtë meshkuj pas HFD kronike. Këto rezultate janë në përputhje me studimet e tjera që vërejnë ulje të gjeneve të lidhura me dopamin në përgjigje të HFD (12,13,15). Zvogëlimi i shprehjes dhe funksionit të receptorit dopamin D2 janë vërejtur në studimet e imazhit të njeriut (5, 28) dhe modelet e obezitetit të brejtësve (14, 29). Zvogëlimi i sinjalizimit të dopaminës redukton ndjeshmërinë ndaj përfitimeve natyrore dhe prandaj mund të lehtësojë tejkalimin e vazhdueshëm të ushqimeve të shijshme dhe shtimin e peshës (30,31). Më tej, homeostaza e ndotur e dopaminës, e drejtuar përmes uljes së shprehjes së sipërfaqes DAT është e njohur për të nxitur marrjen e rritur të dietës së lartë yndyre32). Një përjashtim nga ky model u pa me DARPP-32, një fosfoprotein dopaminik dhe ciklik AMP të rregulluar, i cili u rrit pas HFD në NAc dhe PFC. DARPP-32 luan një rol kyç në integrimin e një sërë reagimesh biokimike dhe sjelljeje të kontrolluara nga dopamina. Mund të jetë që rregullimi i DARPP-32 është kompensues në përgjigje të rregullimit kronik poshtë të D1R. Në një model të ngjashëm (12 wk HFD në minj), është treguar se rregullimi D1R poshtë u krahasua nga një rritje në fosforilimin e DARPP-32 në NAc (33).
Disa studime kanë shqyrtuar kapacitetin për rimëkëmbjen e këtyre ndryshimeve pas heqjes së HFD. Sidoqoftë, në dy raportet e fundit, ndryshimet e shprehjes së gjeneve dhe defektet e shpërblimit të sistemit vazhduan pas një periudhe të shkurtër të tërheqjes (14-18d) (13, 14). Në të kundërt, studimet në pacientët e trashë para dhe pas operacionit të anashkalimeve stomakut kanë treguar një ndryshim të ndryshimeve dopaminergjike pas një periudhe më të gjatë të humbjes së peshës (34). Në meshkuj, modeli i shërimit ndryshonte nga zona e trurit. Në VTA, uljet e vërejtura në COMT, DAT, dhe TH u normalizuan të gjithë me heqjen e HFD. Në të kundërt, të gjitha ndryshimet e shprehjes së gjeneve të vërejtura në NAc dhe PFC nuk u normalizuan. Në studimin aktual, HFD kronike çoi në një shtim të konsiderueshëm të peshës dhe pas javëve 4 jashtë dietë, kafshët ishin ende shumë më të rënda se kontrollet. Prandaj, ndryshimet e mëvonshme metabolike dhe hormonale që shoqërojnë obezitetin (p.sh., rritja e leptinës, adipokina e ngritur) kanë gjasa të jenë të pranishme në javët 4 jashtë dietës. Prandaj, ndryshimet e shprehjes gjenetike që normalizohen (p.sh. në VTA) mund të kenë qenë kryesisht të nxitura nga HFD, ndërsa ato që janë mbajtur (në NAc dhe PFC) mund të jenë më të lidhura së bashku me obezitetin. Mirëmbajtja e humbjes së peshës nga dieta është tipikisht e ulët (me 67% (35) në 80% (36) e pacientëve që rimarrin peshën e humbur). Kjo këmbëngulje e ndryshimeve të shprehjes së gjeneve në rajonet e shpërblimeve mund të jetë e rëndësishme në shpjegimin pjesërisht të kësaj dukurie të zakonshme. Është gjithashtu e rëndësishme të theksohet se ndryshimet e vëzhguara të sjelljes dhe të shprehjes gjenetike nuk kanë të ngjarë të jenë për shkak të stresit të lidhur me dietat në ndryshim, pasi nuk ka pasur ndryshime të rëndësishme në nivelet basal të kortikosteronit të plazmës në HFD ose pas rimëkëmbjes 1wk ose 4wk.
Dallimet interesante të seksit u zbuluan, si në përgjigjen ndaj HFD kronike, ashtu edhe si përgjigje ndaj heqjes së dietëve. Femrat ishin të ngjashme me meshkujt, duke treguar një rënie të përgjithshme të gjeneve të lidhura me dopamin që do të parashikonin një ulje të aktivitetit DA, veçanërisht në VTA dhe NAc. Një dallim i rëndësishëm i seksit ishte rritja e shprehjes DAT mRNA në VTA femërore pas HFD. Ky ndryshim në shprehjen e gjeneve, i shoqëruar me zvogëlime të ngjashme në shprehjen e gjenit TH në të dy gjinitë, do të sugjeronte dallime të konsiderueshme në neurotransmetimin dopamin brenda NAc, si në fund të ekspozimit HFD ashtu edhe pas periudhës së shërimit. Një vlerësim më i madh për rëndësinë funksionale të këtyre dallimeve është një fokus i rëndësishëm i hulumtimeve të ardhshme.
Përveç kësaj, ndërsa COMT dhe TH zvogëlohen në VTA meshkuj, këto ulje vazhduan në femrat pas 4-javës jashtë HFD. Ende duhet të përcaktohet nëse këto ndryshime do të ndryshojnë me një kohë më të gjatë jashtë dietë, megjithatë, ai mbështet përfundimin se femrat janë, të paktën të ngadalshme për të rimarrë, në qoftë se ata të shërohen në të gjitha. Më tej, ndryshimet e shprehjes gjenike të D1R dhe D2R në NAc dhe PFC ishin mjaft të ndryshme në mes të meshkujve dhe femrave. Në meshkujt, ka pasur një rënie të përgjithshme në shprehjen e gjeneve në të dy rajonet që kryesisht kanë vazhduar pas heqjes së dietë. Në femrat, D1R dhe D2R u zvogëluan në NAc dhe pastaj u gjetën, por nuk kishte efekt të HFD në receptorët e dopaminës në PFC. Në studimet e tanishme, kafshët femra u sakrifikuan pa llogaritur fazën e estrusit. Ndërsa disa nga pikat e vëzhguara janë të njohura të ndryshojnë në të gjithë ciklin e estrusit, kafshët femra në këtë studim nuk treguan ndryshim të shtuar në të gjitha pikat përfundimtare, veçanërisht kur krahasohet me efektin e manipulimeve të dietës.
Për të plotësuar gjetjet e shprehjes së gjeneve, dopamina u mat në rajonet kryesore të projeksionit të VTA, përkatësisht PFC dhe NAc. Nivelet e dopaminës kanë tendencë të ndryshojnë paralelisht në mRNA TH në VTA. Në NAc të të dy meshkujve dhe femrave, nivelet e DA ulur në përgjigje të dietës HFD; një përgjigje e cila u gjet në meshkuj, por jo femra. Në PFC, nivelet e dopaminës u ulën gjithashtu nga HFD, megjithatë, nuk kishte shërim jashtë dietës në PFC. Përveç kësaj, femrat kishin nivele më të ulëta të dopaminës në lëvore paraballore sesa meshkujt. Dallimet e seksit në shprehjen dhe funksionimin e DAT janë të njohura mirë në literaturë, me femrat që demonstrojnë shprehje të rritur DAT (37) dhe funksioni (38), dhe këto dallime mund të kontribuojnë në nivele të ndryshme bazë të dopaminës midis meshkujve dhe femrave. Ekzaminimi i raportit DOPAC: DA është gjithashtu informative. Një rritje në këtë raport mund të ketë reflektuar një përgjigje kompensuese të nxitur nga zvogëlimet në DA. Rëndësia funksionale afatgjatë e këtyre ndryshimeve në metabolizmin e dopaminës do të ndriçohet duke matur ndryshimet në lirimin e dopamines duke përdorur in vivo microdialysis.
Për më tepër, këto të dhëna identifikojnë rregullimin dinamik të metilimit të ADN-së brenda promotorit të gjenit DAT, veçanërisht në meshkuj. Kohët e fundit, ne kemi demonstruar se shprehja DAT mund të rregullohet dinamikisht nga methylation diferenciale të ADN-së në përgjigje të HFD (12), dhe se rritja e metilatit të promotorit DAT korrespondon me një rënie në shprehjen e gjeneve. Këtu ne identifikojmë plasticitetin e kësaj përgjigje, pasi metilimi i ADN-së në rritje (dhe zvogëlimi i shprehjes së ARNi) që shihet tek meshkujt ndryshon me heqjen e HFD. Rregullimi epigenetik i gjeneve, për shembull nëpërmjet ndryshimeve në metilimin e ADN-së, paraqet një rrugë ku organizmat mund të përshtaten lehtë me sfidat mjedisore. Shenjat epigenetike mund të mbahen përgjatë jetëgjatësisë (39) dhe në qelizat burimore embrionale të kultivuara, dy modele kthyeshme dhe të vazhdueshme të methylation diferenciale të ADN-së u vunë re në përgjigje të ndryshimit të kushteve mjedisore (40). Këto të dhëna janë të parat që demonstrojnë in vivo një model metilimi dinamik që ndryshon me praninë ose mungesën e një sfide mjedisore. Ishte e dukshme që ky model i njëjtë nuk u vërejt në femra. Ndërsa përgjigja fillestare ndaj HFD ishte e parashikuar (zvogëlimi i metilimit të ADN-së që ngiste rritjen e shprehjes së gjeneve), ky model nuk u ruajt gjatë gjithë periudhës së shërimit. Kjo sugjeron që metilimi i ADN-së dhe shprehja e gjeneve mund të shkëputen gjatë katër javëve jashtë HFD-së ose mund të sugjerojnë që mRNA-ja e DAT rregullohet me mjete të tjera në femra.
Në meshkuj, preferencat e sukrozës, shprehja e gjeneve të lidhura me DA në VTA dhe dopamin në NAc ndjekin një model të qëndrueshëm, të shtypjes në përgjigje të HFD kronike që rimëkëmbet pas heqjes së dietës. Është interesante, ndërsa përgjigjet e sjelljes ndaj sukrozës janë të ngjashme me femrat, si modeli i shprehjes së gjeneve dhe nivelet e dopaminës së NAc tregojnë një mungesë shërimi kur hiqen HFD. Sjelljet që lidhen me shpërblimet ndikohen qartë nga sisteme shtesë të neurotransmetuesit si opioidet dhe ndoshta në femrat, përgjigja e sjelljes ndaj sukrozës është më e lidhur me ndryshimet në opioidet. Në përgjithësi, të dhënat e tanishme sugjerojnë se dallimet gjinore në përgjigjen fillestare ndaj HFD, si dhe në rimëkëmbjen pas heqjes së HFD, në lidhje me shprehjen e gjeneve të lidhura me dopamin përfaqësojnë një drejtim të rëndësishëm për hulumtimet e ardhshme të drejtuara në atë se sa konsumi kronik një HFD ndikon në sistemin e shpërblimit të trurit. Veçanërisht, këto të dhëna identifikojnë plasticitet të konsiderueshëm në përgjigjen dopaminergike ndaj HFD, duke sugjeruar që ndërkohë që efektet negative të konsumit kronik HFD dhe / ose obeziteti janë të rëndësishme, ekziston potencial për shërim.
Ajo që tashmë është e njohur për këtë temë
- Shprehja dhe funksioni i receptorit të dopaminës janë ulur në pacientët e trashë
- Ekspozimi kronik në dietën me yndyrë të lartë shkakton ndryshime në gjenet e lidhura me dopamin dhe sjelljen e shpërblimit
- Neurotransmisioni i dopamines ndryshohet në brejtësat e trashë.
Ajo që ky dorëshkrim shton për t'u nënshtruar
- Identifikimi i dallimeve të gjinisë në përgjigjen e CNS ndaj dietës së lartë të yndyrës.
- Vlerësimi i plasticitetit të ndryshimeve dopaminergjike pas heqjes së dietës së lartë të yndyrës.
- Identifikimi i ndryshimeve të metilimit të ADN dinamike në përgjigje të dietës së lartë të yndyrës
Mirënjohje
Kjo punë u mbështet nga grantet e mëposhtme: MH087978 (TMR), MH86599 (IL) dhe T32 GM008076 (JLC).
Referencat