การบริโภคอาหารตะวันตกปริกำเนิดนำไปสู่การเพิ่มความแข็งแรงและการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ GABAergic ภายใน Hypothalamus และเส้นทางสู่การให้รางวัลตั้งแต่แรกเกิดถึงวุฒิภาวะทางเพศในหนู (2017)

Julie Paradis,¹ Pierre Boureau,¹ Thomas Moyon,¹ โซฟีนิคลอส,² Patricia Parnet,^1,*† และ Vincent Paillé^1,*†

การบริโภคอาหารที่มีพลังงานหนาแน่นของมารดาปริกำเนิดนั้นเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคอ้วนในเด็ก เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการบริโภคอาหารที่มีรสชาติอร่อยจนเกินความเป็นจริง กลไกพื้นฐานที่เชื่อมโยงอาหารของมารดาปริกำเนิดและความพึงพอใจของลูกหลานของไขมันยังคงเข้าใจได้ไม่ดี ในการศึกษาครั้งนี้เรามีจุดมุ่งหมายที่จะศึกษาอิทธิพลของการให้อาหารที่มีไขมันสูง / น้ำตาลสูงของมารดา [อาหารตะวันตก (WD)] ระหว่างการตั้งครรภ์และให้นมบุตรต่อเส้นทางการให้รางวัลที่ควบคุมการให้อาหารในหนูตั้งแต่แรกเกิด เราดำเนินการติดตามผลระยะยาวของ WD และการควบคุมลูกหลานในช่วงเวลาวิกฤตสามช่วงเวลา (วัยเด็กวัยรุ่นและวัยผู้ใหญ่) และมุ่งเน้นไปที่การตรวจสอบอิทธิพลของการรับสัมผัสปริกำเนิดต่อการรับประทานอาหารปริทันต์ต่อการบริโภคไขมัน (ii) และ (iii) การเปลี่ยนแปลงทางระบบประสาท / สถาปัตยกรรมของเครือข่าย dopaminergic mesolimbic เราแสดงให้เห็นว่าการให้อาหาร WD ที่ จำกัด ในระยะปริกำเนิดนั้นมีอิทธิพลยาวนานต่อการจัดระเบียบของวงจรสมอง homeostatic และ hedonic แต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความชอบของไขมัน เราแสดงให้เห็นถึงวิวัฒนาการเฉพาะช่วงเวลาของการตั้งค่าสำหรับไขมันที่เรามีความสัมพันธ์กับลายเซ็นโมเลกุลของสมองที่เฉพาะเจาะจง ในลูกหลานของ WD ที่เลี้ยงด้วยเขื่อนเราสังเกตในช่วงวัยเด็กถึงการมีไขมันที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกที่สูงขึ้นของยีนสำคัญที่เกี่ยวข้องกับระบบโดปามีน (DA); ที่วัยรุ่นการตั้งค่าไขมันสูงสำหรับทั้งสองกลุ่มลดลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการทดสอบ 3 วันสำหรับกลุ่ม WD และเกี่ยวข้องกับการแสดงออกที่ลดลงของยีนที่สำคัญที่เกี่ยวข้องในระบบ DA สำหรับกลุ่ม WD ที่สามารถแนะนำกลไกการชดเชยเพื่อปกป้องพวกเขา จากการสัมผัสไขมันสูงต่อไป และในที่สุดเมื่อถึงวัยผู้ใหญ่การตั้งค่าสำหรับไขมันที่เหมือนกับการควบคุมหนู แต่เกี่ยวข้องกับการดัดแปลงที่ลึกซึ้งในยีนสำคัญที่เกี่ยวข้องในเครือข่ายกรด am-aminobutyric, serotonin receptors และกรด polysialic-NCAM ขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงของมลรัฐ ข้อมูลทั้งหมดเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ามารดาของ WD ซึ่ง จำกัด อยู่ที่ระยะปริกำเนิดนั้นไม่มีผลกระทบต่อสภาวะสมดุลของพลังงานและการตั้งค่าไขมันต่อไปในชีวิตแม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงที่แข็งแกร่งของสภาวะในบ้านและการให้รางวัลทางเดินอาหาร การทดลองเชิงหน้าที่เพิ่มเติมจำเป็นต้องเข้าใจถึงความเกี่ยวข้องของการเปลี่ยนแปลงวงจรเหล่านี้

แถลงการณ์ด้านจริยธรรม

การทดลองทั้งหมดดำเนินการตามแนวทางของคณะกรรมการสวัสดิภาพสัตว์ในท้องถิ่นสหภาพยุโรป (คำสั่ง 2010 / 63 / EU) สถาบันแห่งชาติ de la Recherche Agronomique (ปารีสฝรั่งเศส) และแผนกสัตวแพทย์ฝรั่งเศส (A44276) โปรโตคอลการทดลองได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการจริยธรรมสถาบันและลงทะเบียนภายใต้ APAFIS 8666 อ้างอิง ข้อควรระวังทุกครั้งจะถูกนำมาใช้เพื่อลดความเครียดและจำนวนสัตว์ที่ใช้ในการทดลองแต่ละชุด

สัตว์และอาหาร

สัตว์ได้รับการบำรุงรักษาในวงจร 12 h / 12 h / รอบมืดใน 22 ± 2 ° C ด้วยอาหารและน้ำ โฆษณาฟรี. ตัวเมีย Sprague-Dawley ตัวเมียสามสิบสองตัว (น้ำหนักตัว: 240 – 290 g) ในวันตั้งครรภ์ 1 (G1) ซื้อโดยตรงจาก Janvier (Le Genest Saint Isle, France) พวกเขาถูกเก็บแยกเป็นรายบุคคลและได้รับอาหารควบคุม (CD) (5% เนื้อวัวไขมันและ 0% ซูโครส) สำหรับ 16 ของพวกเขาหรือ WD (21% เนื้อวัวไขมันและ 30% ซูโครส) สำหรับ 16 ของพวกเขาในช่วงตั้งครรภ์และช่วงให้นมบุตร (ดูตาราง Table1: 1: องค์ประกอบของอาหารคิดเป็นร้อยละ kcal จาก ABdiet Woerden ประเทศเนเธอร์แลนด์) เมื่อแรกเกิดขนาดครอกถูกปรับเป็นแปดลูกต่อครอกด้วยอัตราส่วน 1: 1 เพศชายต่อเพศหญิง เราเก็บ 12 ออกจากเขื่อน 16 ด้วยครอกที่ประกอบด้วยตัวผู้ 4 และตัวเมีย 4 สำหรับแต่ละกลุ่ม เมื่อหย่านม (P21) ลูกหลานที่เกิดจากเขื่อน CD และ WD ถูกเก็บไว้ในเชาเชามาตรฐานจนกระทั่งสิ้นสุดการทดลอง (ตัวเลข (Figures1A, B) .1A, B) น้ำหนักตัว Pup ถูกบันทึกตั้งแต่แรกเกิดและหลังจากนั้นทุกวันที่ 10: 00 am จนกระทั่ง P21 (การหย่านม) หลังจากหย่านมจนถึงสิ้นสุดการทดลองหนูจะได้รับน้ำหนักทุกวัน 3 เรานำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับลูกหลานชายเท่านั้น หนูตัวเมียถูกนำมาใช้เพื่อการศึกษาอื่น (รูปที่ (Figure11).

 

1 ตาราง

องค์ประกอบของอาหารเป็นร้อยละ kcal จากส่วนประกอบของอาหารของมารดาในระหว่างตั้งครรภ์และให้นมบุตรและอาหารมาตรฐานสำหรับลูกหลาน

 

รูป 1

การออกแบบการทดลอง (A) แผนผังของการออกแบบการศึกษา หนู SPD ตัวเมียสามสิบสองตัวในวันตั้งครรภ์ 1 (G1) ได้รับอาหารควบคุมทั้ง 16 สำหรับพวกมันหรืออาหารตะวันตกสำหรับคนอื่นในช่วงตั้งครรภ์และให้นมบุตร เมื่อหย่านมลูกหลาน ...

พฤติกรรม (การทดสอบตัวเลือกสองขวด)

มีการศึกษาช่วงเวลาการพัฒนาที่สำคัญสามช่วง (P21 ถึง P25: เด็กและเยาวชน, ​​P41 ถึง P45: วัยรุ่นและ P91 ถึง P95: ผู้ใหญ่) ลูกผู้ชาย 24 (n = 12 ตัวต่อกลุ่ม) ได้รับการสุ่มเลือกและวางไว้ในแต่ละกรงเพื่อทำการทดสอบแบบไม่เลือกสองขวด (รูปที่ (Figures1A, B) 1A, B) (28-30) การทดสอบนี้ใช้เพื่อศึกษาความน่าดึงดูดใจต่อรสชาติของไขมันโดยแยกออกจากรสหวานและให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้จากการเผาผลาญแคลอรี่ที่ได้รับ แท้จริงแล้วการบริโภคน้ำมันข้าวโพด 1% นั้นเกี่ยวข้องกับการบริโภค 0.09 kcal / ml เท่านั้น หลังจากหนึ่งวันของความเคยชินกับการปรากฏตัวของสองขวดการทดสอบได้ดำเนินการมากกว่า 2 วันที่ P25 และมากกว่า 4 วันที่ P41 และ P91 (รูปที่ (Figure1A) .1A) ในรายละเอียดที่หย่านม (P21) ลูก 24 ถูกจัดเก็บแยกกันเป็นเวลา 2 วัน (รูปที่ (Figure1A): 1A): วัน 1, ช่วงการทำให้คุ้นเคย, วัน 2, หนูได้รับตัวเลือกฟรีสองขวดระหว่างอิมัลชันของน้ำมันข้าวโพด 1% ใน 0.3% xanthan gum (Sigma Aldrich, St. Quentin Fallavier, ฝรั่งเศส) และ xanthan gum ( 0.3%) ที่ P41 และ P91 ลูก 24 ถูกนำมาใช้และทางเลือกฟรีสองขวดถูกเสนอเป็นเวลาสามวันติดต่อกัน การบริโภคของสารละลาย Xanthan gum และสารละลายรสชาติ (น้ำมันข้าวโพด 1%) บันทึกทุกวันที่ 11: 00 am เป็นเวลา 3 วัน (P45 และ P95) ตำแหน่งของทั้งสองขวดถูกคว่ำทุกวันเพื่อป้องกันอคติการตั้งค่าตำแหน่ง คะแนนความชอบไขมันคำนวณจากอัตราส่วนของปริมาณ“ สารละลายไขมัน” ต่อปริมาณทั้งหมดที่ใช้ใน 24 ชั่วโมง หนูทุกตัวได้รับการดูแลตามมาตรฐานอาหารเชาเชาตลอดการทดสอบพฤติกรรม

การเก็บเนื้อเยื่อและการเก็บตัวอย่างเลือด

วันหลังจากวันสุดท้ายของการทดสอบทางเลือกฟรีสองขวดครึ่งหนึ่งของหนู (n = 6 ต่อกลุ่ม) ถูกกำจัดอย่างรวดเร็วระหว่างเวลา 09:00 น. ถึง 12:00 น. โดย CO₂ การสูดดม เก็บเลือดในหลอดที่มี EDTA (Laboratoires Léo SA, St Quentin en Yvelines, France) และปั่นแยกที่ 2,500 g สำหรับ 15 ขั้นต่ำที่ 4 ° C พลาสมาถูกแช่แข็งที่ −20 ° C อวัยวะและคลังเก็บไขมัน retroperitoneal ส่วนบุคคลถูกผ่าและถ่วงน้ำหนัก สมองถูกนำออกอย่างรวดเร็วและถูกวางในเมทริกซ์สมอง (WPI, Sarasota, FL, USA หนู 300 – 600 g) ขั้นแรกทำการตัด hypothalamus [ตามพิกัดของแผนที่ Paxinos: −1.0 ถึง −4.5 mm จาก Bregma (31)] จากนั้นสำหรับหนูแต่ละตัวจะได้รับความหนา 2 มม. สองชิ้นที่ระดับ NAc และอีกหนึ่งชิ้นที่ระดับ VTA ตัวอย่างของขวาและซ้าย NAc และขวาและซ้าย VTA (รวมสี่ตัวอย่างต่อสัตว์) ได้อย่างรวดเร็วโดยใช้การตรวจชิ้นเนื้อสองชิ้นที่แตกต่างกัน (Stiefel Laboratories, Nanterre, ฝรั่งเศส) (เส้นผ่านศูนย์กลาง 4 mm สำหรับ NAc และ 3 mm สำหรับหน้าท้องส่วนกลาง) ตัวอย่างถูกแช่แข็งในไนโตรเจนเหลวและเก็บไว้ที่ −80 ° C สำหรับการตรวจสอบการแสดงออกของยีนโดย TaqMan อาร์เรย์ความหนาแน่นต่ำ (TLDA)

หนูตัวอื่น (n = 6 ต่อกลุ่ม) ได้รับการให้ยาสลบอย่างล้ำลึกด้วยเพนโทบาร์บิทัล (150 มก. / กก. สมองจะถูกกำจัดออกอย่างรวดเร็วโดยแช่ไว้ในสารตรึงเดียวกันเป็นเวลา 4 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 7.4 ° C และเก็บไว้ใน PB ซูโครส 1% เป็นเวลา 4–25 ชั่วโมง จากนั้นสมองจะถูกแช่แข็งในไอโซเพนเทนที่ −24 ° C และเก็บไว้ที่ −48 ° C ในที่สุดจนกว่าจะใช้งานได้ NAc, hypothalamus และ VTA ถูกตัดเป็นส่วนโคโรนาแบบอนุกรม 60 µm ด้วย cryostat (Microm, Microtech, Francheville, France) สไลด์แก้ว 80 ชุดสองหรือสามชุดที่มี 20-10 ส่วนสำหรับแต่ละส่วนของสมอง สำหรับสไลด์กระจกแต่ละชิ้นส่วนอนุกรมจะมีระยะห่าง 4 µm (รูปภาพ (Figure66).

 

รูป 6

การหาปริมาณของเซลล์ประสาทบวก TH / NeuN ในพื้นที่หน้าท้อง (VTA) และเส้นใยความหนาแน่น TH ในนิวเคลียส accumbens (NAc) จากการหย่านมถึงวัยผู้ใหญ่ในลูกจากอาหารตะวันตก (WD) หรืออาหารควบคุม (CD) (A) โครงการจาก Paxinos และ Watson ...

การวิเคราะห์พลาสมาทางชีวเคมี

EDTA plasma ที่เก็บรวบรวมในหนู P25, P45 และ P95 ถูกนำมาใช้เพื่อวัดระดับน้ำตาลในเลือด, NEFA (กรดไขมันที่ไม่ได้รับการสเตอรอยด์), อินซูลินและ leptin วัดกลูโคสและ NEFA โดยใช้ปฏิกิริยาเอนไซม์สีชุดเครื่องมือที่เฉพาะเจาะจง (ชุดทดสอบกลูโคสและ NEFA PAP 150, BioMérieux, Marcy-l'Etoile, ฝรั่งเศส) ฮอร์โมนถูกตรวจสอบด้วยชุด ELISA เฉพาะตามคำแนะนำของผู้ผลิตสำหรับอินซูลินและ leptin (หนู / เมาส์อินซูลินชุด ELISA, หนู leptin ชุด ELIS, วิจัย Linco, เซนต์ชาร์ลส์, มิสซูรี่, สหรัฐอเมริกา)

immunohistochemistry

สไลด์แก้วที่มีส่วน VTA และ NAc แบบอนุกรมถูกปิดกั้นเป็นครั้งแรกสำหรับ 3 – 4 h จากนั้นบ่มในชั่วข้ามคืนที่ 4 ° C ด้วยส่วนผสมของแอนติบอดีต่อไปนี้: เมาส์แอนตี้ - NeuN (1: IgM; สหรัฐอเมริกา) และ Rabbit anti-TH (500: 1; รีเอเจนต์การวิจัยทางชีววิทยาศาสตร์ Millipore, Merk, USA) หลังจากการบ่มด้วยแอนติบอดีหลักและการล้างด้วย PB ต่อมาส่วนที่ถูกบ่มในส่วนผสมของแอนติบอดีรอง: Alexa 1,000 conjugated ลาต่อต้านเมาส์ IgM และ Alexa 488-conjugated ลาต่อต้านกระต่าย IgG (568: 1: 500; , MA, USA) สำหรับ 2 ชั่วโมง ส่วนถูกติดตั้งใน superfrost plus gold slides (ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA), air-dry และหน้ากากปิดด้วยน้ำยา ProLong ™ Gold antifade (Invitrogen, ThermoFisher Scientific, Waltham, MA, USA)

Gene Expression โดย TLDA และ TaqMan

RNA ถูกแยกได้จากตัวอย่าง NAc ที่เสริมด้วย VTA และไฮโปทาลามัสโดยใช้ NucleoSpin RNA / ชุดโปรตีน (Macherey-Nagel, Hoerdt, ฝรั่งเศส) RNA ทั้งหมดถูกส่งไปยังการย่อย DNase ตามคำแนะนำของผู้ผลิตปริมาณที่ประเมินโดยการดูดกลืนรังสี UV 260 / 280 nm และประเมินคุณภาพโดยใช้ระบบ Agilent 2100 Bioanalyzer หมายเลข RNA ที่สมบูรณ์ (RIN) ถูกคำนวณ ตัวอย่างที่มี RIN ด้านล่าง 8 ถูกทิ้ง ไมโครอาร์เอ็นเอหนึ่งไมโครกรัมทั้งหมดถูกถ่ายโอนไปยัง cDNA โดยใช้ชุดคิท RT ความจุสูง (Applied Biosystems, ฟอสเตอร์ซิตี, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) ในปริมาณทั้งหมดของ 10 µl

ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้า (33) TLDA เป็นการ์ด micro-fluidic ของ 384 ที่ 384 สามารถทำ PCR แบบเรียลไทม์พร้อมกันได้ (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) เราใช้ TLDA ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อให้ครอบคลุมตระกูลยีนต่างๆที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพลาสติกและการควบคุมการบริโภคอาหาร บัตรที่กำหนดเองแต่ละใบถูกกำหนดค่าเป็น 2 × 4 ตัวอย่างบรรทัดการโหลดที่มีห้องปฏิกิริยา 2 × 48 (อ้างอิง: 96a) ชุดยีน 92 (ตาราง S1 ในวัสดุเสริม) และยีนทำความสะอาดสี่ชนิด (18S, Gapdh, Polr2a และ Ppia) PCR แบบเรียลไทม์ดำเนินการโดยใช้รีเอเจนต์ Life Technologies TaqMan และทำงานบนระบบตรวจจับลำดับ ABI Prism 7900HT (Applied Biosystems, ฟอสเตอร์ซิตี, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) ข้อมูลการเรืองแสงดิบถูกรวบรวมผ่าน PCR โดยใช้ซอฟต์แวร์ SDS 2.3 (Applied Biosystems, ฟอสเตอร์ซิตี, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) ซึ่งสร้างวงจรวัฏจักรต่อไปด้วยการกำหนดค่าพื้นฐานและขีด จำกัด โดยอัตโนมัติ หลังจากกรองโดยใช้ ThermoFisher cloud App (ThermoFisher, USA) เพื่อแยกแยะความผิดปกติ PCR ที่ทำงานผิดปกติชุดตรวจต่อตัวอย่าง n = 6 (n = 5 สำหรับกลุ่ม WD ที่ P25) จากนั้นวิเคราะห์ข้อมูลด้วย ThermoFisher Cloud App (ThermoFisher, USA) เพื่อหาปริมาณสัมพัทธ์ ปริมาณสัมพัทธ์ของการแสดงออกของยีน (RQ) ขึ้นอยู่กับวิธีเปรียบเทียบ Ct โดยใช้สมการ RQ = 2^-ΔΔCtที่ΔΔCtสำหรับเป้าหมายยีนหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลง Ct ของตัวเองลบออกจากตัวอย่างเครื่องสอบเทียบและปรับให้เป็นมาตรฐานด้วยการควบคุมภายนอก อย่างแม่นยำเรากำหนดยีนการดูแลทำความสะอาดที่เสถียรที่สุดโดยใช้อัลกอริทึม geNorm (ThermoFisher Cloud App RQ, ThermoFisher, USA) ในบรรดายีนทำความสะอาดทั้งสี่แห่ง Gapdh ถูกกำหนดให้เป็นการควบคุมภายนอกสำหรับ NAc และ hypothalamus และ Ppia สำหรับ VTA และสิ่งนี้เป็นจริงสำหรับตัวอย่างทั้งหมดจากการวิเคราะห์ระยะเวลาสามช่วงเวลา การแสดงกราฟิกของการแสดงออกของยีนได้รับการออกแบบด้วยตนเองเพื่อกำหนดหนึ่งสีสำหรับการเพิ่มขึ้นของการแสดงออกของยีน 10% เทียบกับกลุ่มซีดี การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญโดยใช้การทดสอบแบบไม่มีเครื่องหมายของวิลคอกซันแบบไม่มีพารามิเตอร์ถูกบันทึกด้วยเครื่องหมายดอกจัน

การวิเคราะห์ทางสถิติ

ผลลัพธ์แสดงเป็นค่าเฉลี่ย± SEM ในตารางและตัวเลข การทดสอบแบบแมนน - วิทนีย์ไม่ใช่แบบพาราเมตริกถูกใช้สำหรับการวิเคราะห์น้ำหนักตัวที่จุดเวลาต่าง ๆ การตั้งค่าไขมันและอัตราส่วน OD ที่ได้จากอิมมูโนฮิสโตเคมี

เพื่อประเมินความสำคัญของการตั้งค่าไขมัน 3 วันเราได้ทำการวิเคราะห์ทางสถิติคอลัมน์สำหรับแต่ละวัน สำหรับแต่ละกลุ่มการบริโภคสารละลายไขมันและสารละลายควบคุมนั้นทดสอบโดยใช้การทดสอบแบบไม่ลงนามแบบไม่มีพารามิเตอร์ของวิลคอกซัน เราเปรียบเทียบค่าเฉลี่ยการตั้งค่ากับค่าสมมุติฐานของ 50% (เส้นสีแดงประ) การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญถูกบันทึกด้วยเครื่องหมายดอกจันสีแดง เราใช้การทดสอบเดียวกันสำหรับการวิเคราะห์ค่า qPCR RQ เราเปรียบเทียบค่าเฉลี่ย RQ กับค่าสมมุติฐานของ 1 การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญถูกบันทึกด้วยเครื่องหมายดอกจัน (รูปที่ (Figure44).

 

รูป 4

การแสดงออกของยีนสัมพัทธ์ในนิวเคลียส accumbens (NAc), หน้าท้องพื้นที่ tegmental (VTA), และ hypothalami จากอาหารปริ - ทารกในครรภ์ตะวันตกที่เลี้ยงหนูและอาหารควบคุมปริที่เลี้ยงหนูในช่วงเวลาสาม ปริมาณพร้อมกันของการแสดงออกของยีนใน ...

สำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างพลาสมาเราดำเนินการทดสอบแบบไม่อิงพารามิเตอร์แบบแมนน์และวิทนีย์ จำนวนเซลล์ TH-positive ถูกวิเคราะห์ด้วย ANOVA แบบสองทางและ p คำนวณค่าแล้ว เนื่องจากการทดสอบที่นำไปใช้งานหลายหลากทำให้ Bonferroni โพสต์เฉพาะกิจ การแก้ไขถูกนำไปใช้ตามการทดสอบนี้เท่านั้น การวิเคราะห์ทางสถิติดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ Prism 6.0 (GraphPad Software Inc. , La Jolla, CA, USA)

PCA ที่ไม่ได้รับการดูแลนั้นดำเนินการครั้งแรกกับพารามิเตอร์ 130 (TLDA, พฤติกรรมและข้อมูลพลาสมา) ที่จุดเวลาที่แตกต่างกันสำหรับการเจาะชิ้นเนื้อสมองแต่ละครั้ง (VTA, NAc และ hypothalamus) เพื่อให้เห็นภาพโครงสร้างทั่วไปของชุดข้อมูล ต่อจุดเวลา) PCA สามารถกำหนดให้เป็นการฉายภาพมุมฉากของข้อมูลลงในพื้นที่เชิงเส้นมิติต่ำเช่นความแปรปรวนของข้อมูลที่คาดการณ์จะขยายให้ใหญ่สุดในพื้นที่ย่อย ก่อนอื่นเรากรองยีนที่ไม่แสดงออกหรือแสดงออกมาเล็กน้อย (รูปที่ (Figure5) .5) ค่าสำหรับลูกหลานจากเขื่อนที่เลี้ยงด้วย CD และจากเขื่อนที่เลี้ยงด้วย WD ปรากฏในสีที่ต่างกันในแปลง PCA แต่ละแปลงเพื่อให้มองเห็นว่ากลุ่มทดลองทั้งสองนี้แยกจากกันโดยองค์ประกอบ PCA ที่ไม่ได้รับการดูแลอย่างดี การวิเคราะห์นี้แยกกลุ่มของยีนที่แสดงออกแตกต่างกันระหว่างสองกลุ่มของลูกหลาน ต่อจากนั้น PCAs ที่เน้นทำในกลุ่มของเครื่องหมาย mRNA: พลาสติก (การยึดเกาะของเซลล์, โครงร่างของเซลล์, ปัจจัย neurotrophic, synaptogenesis และการถอดความกฎระเบียบ), เส้นทาง DA, ทางเดิน GABAergic, epigenetic modulator (histone deacetylase และ histone acetyl PCAs ที่มุ่งเน้นเหล่านี้ช่วยให้สามารถมองเห็นความสัมพันธ์ระหว่างอาหารของแม่และเครื่องหมายและสหสัมพันธ์ระหว่างยีนครอบครัวบางชนิดพร้อมกัน ใช้มาตราส่วนเชิงคุณภาพสำหรับการวิเคราะห์ PCA และ PCA ที่มุ่งเน้น: +++: การแยกที่ดีมาก ++: การแยกที่ดีพร้อมหนึ่งหนูทางด้านที่ผิดของการแยก PCA; +: การแยกที่ค่อนข้างดีกับหนูสองตัว (หนึ่งในแต่ละกลุ่ม) ทางด้านที่ผิด -: ไม่มีการแยกที่ชัดเจน

 

รูป 5

การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) พล็อตกระจายคะแนนของ PCA (A, B). (A) PCA ทั่วโลกจากตัวอย่างนิวเคลียส accumbens (NAc) ของตัวผู้ P95 หนู สามเหลี่ยมสีดำสอดคล้องกับลูกจากอาหารควบคุม (CD) ที่เลี้ยงด้วยเขื่อนและสามเหลี่ยมสีแดงสอดคล้องกับลูกหลาน ...

น้ำหนักตัวและการเจริญเติบโต

การรับน้ำหนักของมารดาระหว่างตั้งครรภ์ (จาก G1 ถึง G21) ไม่ส่งผลกระทบต่อน้ำหนักตัวของลูกน้อยตั้งแต่แรกเกิด (Figure2) 2) (CD: 6.55 ± 0.07 g เทียบกับ WD: 6.54 ± 0.05 g p = 0.9232) (ตัวเลข (Figures2A, B) .2A, B) น้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่แรกเกิดถึงการหย่านมนั้นสูงกว่า 21 ± 36.19 g 0.90 ± 47.32 g ที่ 1.48 ± XNUMX g p <0.001) (รูปที่ (Figure2C) .2C) จากการหย่านมจนถึงสิ้นสุดการทดลอง (P95) หนูถูกป้อนด้วยอาหารเชาเชามาตรฐานและน้ำหนักตัวยังคงสูงกว่าสำหรับลูกหลานจากเขื่อน WD มากกว่าจากแผ่นซีดีลูกหลาน ในรายละเอียด: ระหว่างวัยรุ่น (P39) (ตัวเลข (Figures2A, D) 2A, D), CD: 176.8 ± 3.3 g เทียบกับ WD: 192.2 ± 3.3 g p = 0.0016 และที่ P93 (ผู้ใหญ่) (ตัวเลข (Figures2A, E) 2A, E) ซีดี: 478 ± 9.9 g เทียบกับ WD: 508.6 ± 10.3 g p = 0.0452.

 

รูป 2

วิวัฒนาการของน้ำหนักตัวของลูกตั้งแต่แรกเกิดจนถึงวัยผู้ใหญ่ (A) น้ำหนักตัว 0 ต่อวัน 100 ระยะเวลาดูดนมในช่วงสีแดงและระยะหลังหย่านม (c) วัยเด็ก, (d) วัยรุ่นและ (e) ผู้ใหญ่วัยหนุ่มสาวในชุดสีเทา ในช่วงการเจริญเติบโตลูกหลานชายจากอาหารควบคุม ...

ฮอร์โมนและเครื่องหมายการเผาผลาญในช่วงเวลาต่างกัน

พลาสมาเลปตินอินซูลินกลูโคสและความเข้มข้นของ NEFA วัดที่ P25, P45 และ P95 ในทุกวัยระดับกลูโคสในพลาสมาระดับ NEFA และ leptin ของลูกหลาน WD ไม่แตกต่างจากสถิติของลูกหลาน CD (ตารางที่ (Table2,2, n = 6 ต่อกลุ่ม) เราสังเกตเห็นการสะสมของไขมันที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (อัตราส่วนมวลไขมันย้อนหลัง) ในลูกหลานจากเขื่อนป้อนอาหาร WD ที่ P25 เท่านั้น (p = 0.0327 การทดสอบของแมนน์และวิทนีย์)

 

2 ตาราง

อัตราส่วนมวลไขมัน Retroperitoneal และปริมาณพลาสมา: น้ำตาลกลูโคส; อินซูลิน NEFA และเลปติน

ผลกระทบของ Perinatal WD ต่อการตั้งค่าไขมันจากการหย่านมถึงผู้ใหญ่

ในการสำรวจผลกระทบของ WD ต่อความชอบของไขมันเราใช้กระบวนทัศน์ทางเลือกสองขวดในเวลาที่แตกต่างกันสามจุดระหว่างการเติบโต การทดสอบนี้ใช้เพื่อศึกษาความชอบโดยเฉพาะสำหรับการลิ้มรสไขมันโดยหลีกเลี่ยงผลกระทบทางเมตาบอลิซึมของการกลืนกินมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เราแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างของปริมาณแคลอรี่“ พิเศษ” จากขวด (ที่ P25, P45 และ P95) ระหว่างกลุ่ม (รูป S1A – C ในวัสดุเสริม) นอกจากนี้ความแตกต่างในการบริโภคน้ำมันข้าวโพด 1% ส่งผลให้แคลอรี่เพิ่มขึ้นโดย 1% สำหรับหนู WD ที่ P25 (WD: 4.9% เทียบกับ CD: 3.9% ของแคลอรี่ที่กินเข้าไป) และ 0.5% สำหรับ CD หนูที่ P45 (WD: 2% เทียบกับ CD: 2.5% ของแคลอรี่ที่กินเข้าไป) (ตัวเลข S1D – F ในวัสดุเสริม) ที่ P25 ลูกจาก CD เขื่อนไม่มีความต้องการไขมัน (44.87 ± 9.8% p = 0.339); ในหนู WD ฝั่งตรงข้ามมีความชอบไขมัน (75.12 ± 8.04%, p = 0.039 หลังจากการทดสอบอันดับที่ลงนามของ Wilcoxon เครื่องหมายดอกจันสีแดง) นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างทางสถิติระหว่างทั้งสองกลุ่มด้วย p = 0.0347 (การทดสอบแมนน์และวิทนีย์แท็กแฮชสีดำ) (รูปที่ (Figure33A)

 

รูป 3

พัฒนาการทางความชอบของไขมันตั้งแต่การหย่านมจนถึงวัยผู้ใหญ่ (A) วันแรกที่คนอ้วนชอบ P25, P45 และ P95 มีการใช้สัตว์ต่าง ๆ ในแต่ละช่วงเวลา (n = 6 / กลุ่ม / จุดเวลา) (B) สามวันติดต่อกันของไขมัน ...

ที่ P45 และ P95 ทั้งสองกลุ่มมีความต้องการที่สำคัญสำหรับไขมันกล่าวคือแตกต่างอย่างมากจากค่าทางทฤษฎีของ 50% (ที่ P45, CD: 80.68 ± 2.2% p = 0.0005 และ WD: 78.07 ± 3.25% p = 0.0005; ที่ P95, CD: 74.84 ± 8.4% p = 0.0425 และ WD: 69.42 ± 8.9% p = 0.109 หลังจากการทดสอบอันดับที่ลงนามของ Wilcoxon เครื่องหมายดอกจันสีแดง) (รูปที่ (Figure3A) .3A) ค่าสำหรับทั้งสองกลุ่มไม่สามารถแยกความแตกต่างได้หลังจากการนำเสนอรสชาติหนึ่งวัน (ที่ P45 p = 0.7857 และที่ P95 p = 0.9171 Mann – Whitney test) (รูปที่ (Figure33A)

หากต้องการทราบว่าหนูควบคุมปริมาณการใช้ไขมันของพวกเขาอย่างไรเราได้นำเสนอไขมันซ้ำหลายครั้งติดต่อกันเป็นเวลาสามวันที่ P45 และ P95 (ตัวเลข (Figures3B, c) .3B, C) ที่น่าสนใจที่ P45 เฉพาะผู้ชายจากเขื่อน WD ที่สูญเสียความพึงพอใจในการแก้ปัญหาไขมันอย่างต่อเนื่อง (รูปที่ (Figure3B) 3B) (วันที่สาม: 53.12 ± 8.36% p = 0.851 หลังจากการทดสอบอันดับที่ลงนามของ Wilcoxon) อย่างไรก็ตามที่ P95 (วัยโตเต็มวัย) สัตว์ทุกตัวชอบไขมันที่ไม่มีวิวัฒนาการในระหว่างการทดสอบ 3 วัน (รูปที่ (Figure33C)

โดยสรุปในโมเดลนี้เราสังเกตว่าในระยะแรก (วัยเด็ก) ความต้องการไขมันในหนูที่เลี้ยงด้วยเขื่อน WD โดยไม่สนใจความก้าวหน้าในช่วงเวลาระหว่างวัยรุ่น เราสังเกตไม่แตกต่างกันระหว่างหนูสองกลุ่มในวัยผู้ใหญ่

ลายเซ็นระดับโมเลกุลของความยืดหยุ่นของสมองและวงจร GABA การเปลี่ยนแปลงใน Hypothalamus และเส้นทางสู่การให้รางวัล

เพื่อตรวจสอบว่าการได้รับ WD ของมารดาในระหว่างตั้งครรภ์และให้นมบุตรมีผลกระทบต่อมลรัฐและผลตอบแทนทางเดินของลูกหลานหรือไม่เราวัดการแสดงออกสัมพัทธ์ของปัจจัยสำคัญหลายประการของความยืดหยุ่นของสมองการสร้างแบบจำลองสมองและเครื่องหมายของวงจรประสาท หน่วยงานกำกับดูแล เราใช้ TLDA เพื่อวิเคราะห์ความอุดมสมบูรณ์ของพวกเขาในพื้นที่สมองที่แตกต่างกัน (เช่น hypothalamus, VTA และ NAc) (ตาราง S1 ในวัสดุเสริม) ในช่วงเวลาสามช่วงเวลา การคัดกรองดำเนินการหลังจากการทดสอบตัวเลือกสองขวดที่ P25, P45 และ P95 (รูปที่ (Figure1) 1) สำหรับผู้ชายหกคนที่เกิดจากเขื่อนที่เลี้ยงด้วย WD และผู้ชายหกคนที่เกิดจากเขื่อนที่เลี้ยงด้วยซีดี

ที่ P25 ใน hypothalamus ยีนห้าชนิดจากสิบสามประเภทแสดงระดับการแสดงออกของ mRNA ที่ต่ำกว่าอย่างเห็นได้ชัดส่วนใหญ่ใน plasticity marker และ GABA markers อยู่ระหว่าง −20% (Gfap) และ −40% (Gabra5) ใน pups จาก WD ที่เลี้ยงด้วยเขื่อน ซีดีที่เลี้ยงด้วยเขื่อน ในการให้รางวัลการตรวจชิ้นเนื้อทางเดิน (VTA และ NAc) ยีนทั้งสองแสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่สูงขึ้นทางสถิติ (D2R และ Gabra1) เช่นการส่งสัญญาณ DA และตัวรับ GABA และยีนหนึ่งการแสดงออกที่ต่ำกว่า (Hcrtr2) ในขณะที่ยีนทั้งสี่แสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (Map2, Gabara2, Hcrtr1 และ Hcrtr1) (เช่นเครื่องหมายพลาสติกตัวรับ GABA และตัวรับ serotoninergic) ในรูป VTA (Figure44).

ที่ P45 ในมลรัฐห้ายีนจากสิบสามประเภทต่าง ๆ แสดงระดับการแสดงออกของ mRNA ที่ต่ำกว่าระหว่าง −20% (Fos) และ −50% (FosB) ใน pups จากเขื่อนที่เลี้ยงด้วย WD เมื่อเปรียบเทียบกับหนูที่เลี้ยงด้วย CD ที่ P45 ในการให้รางวัลการตรวจชิ้นเนื้อทางเดินสี่ยีนแสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่สูงขึ้น (Gfap, Dat, Cck2r และ Kat5) และยีนสองยีนที่แสดงออกต่ำ (Fos และ FosB) ใน NAc ในขณะที่สามยีนแสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่ต่ำกว่า (Arc, FosB และ Th) และหนึ่งยีนในระดับที่สูงขึ้น (Gabrg2) ใน VTA

ที่ P95 ใน hypothalamus ยีน 20 จากสิบสามประเภทที่แตกต่างกันแสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่สูงขึ้นตั้งแต่ + 20 และ Gabb + 40% (Syt4 ถึง Gjd2) และยีน 3 ที่แสดงออกในระดับที่ต่ำกว่า (FosB, D1rX, pbbag) เปรียบเทียบกับเขื่อนที่เลี้ยงด้วยอาหารจากซีดีที่เลี้ยงด้วยเขื่อน ที่ P1 ในการให้รางวัลการตรวจชิ้นเนื้อทางพันธุกรรมยีน 95 แสดงระดับการแสดงออก mRNA ที่สูงขึ้นระหว่าง + 12 และ + 20% (Syn40 ถึง Hcrt1) และยีน 1 การแสดงออกที่ต่ำกว่า (Th) ใน NAc, 1 ยีน , Gja6, Gjd1, Gabra1, Htr2a และ Htr5b) และยีน 1 แสดงระดับการแสดงออกของ mRNA ที่ต่ำกว่า (Cntf, Igf1, Gabrb6 และ VTA ใน Hd)

จากนั้นเราดำเนินการ PCA ที่ไม่ได้รับการยืนยันสามครั้งซึ่งสอดคล้องกับการตรวจชิ้นเนื้อสมองทั้งสามโดยใช้พารามิเตอร์เชิงปริมาณทั้งหมด (เช่นปริมาณพลาสมาข้อมูลพฤติกรรมและการแปรผันของการแสดงออก mRNA) การแยกที่ชัดเจนของทั้งสองกลุ่มนั้นได้รับที่ P95 สำหรับ NAc และ VTA เท่านั้น (ตาราง (Table33).

 

3 ตาราง

การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (PCA) การสังเคราะห์: การวิเคราะห์เชิงคุณภาพของการแยกกลุ่ม PCA สำหรับ PCA ทั่วโลกและ PCA ที่มุ่งเน้น

ตามวงกลมสหสัมพันธ์ PCA และข้อมูล TLDA (แสดงถึงตัวแปรส่วนใหญ่ที่รวมอยู่ใน PCA นี้) เราได้กำหนดตระกูลยีนที่สามารถรับผิดชอบการแยกและดำเนินการ PCA ที่เน้น (ตัวเลข (Figures5A, B, 5ตัวอย่างเช่น A, B) PCA ที่มุ่งเน้นเปิดเผยว่าที่ P25 DA markers ใน NAc และ plasticity marker ในมลรัฐ hypothalamus สามารถแยกลูกหลานออกเป็นสองกลุ่มได้ (ตาราง (Table33 เพื่อสรุป) ไม่มีการเลือกปฏิบัติดังกล่าวที่ P45 อย่างไรก็ตามการวิเคราะห์เดียวกันที่ P95 พบว่าเครื่องหมายที่แตกต่างกันของระบบ GABA ใน NAc และมลรัฐรวมทั้งเครื่องหมายพลาสติก (ในมลรัฐมลรัฐ NAc และ VTA) และหน่วยงานควบคุม epigenetic (เฉพาะใน NAc) มีส่วนร่วมในการแยกสัตว์ทั้งสองกลุ่ม ( รูป (Figure5; 5; ตาราง Table33).

การวิเคราะห์นี้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบระยะยาวของการรับประทานปริกำเนิดกับตัวบ่งชี้ GABAergic รวมถึงตัวทำละลายพลาสติกและตัวบ่งชี้ epigenetic ทั้งในสภาพทางเดินในบ้านและทางเดินของรางวัลที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการให้อาหาร

อิมมูโนเคมีวิทยาของ TH Cells ยืนยันการวิเคราะห์การถอดเสียง

เนื่องจากเราสังเกตการเปลี่ยนแปลงของ TH mRNA ใน NAc และ VTA ในช่วงพัฒนาการต่าง ๆ เราจึงมุ่งที่จะสร้างความสัมพันธ์กับผลลัพธ์เหล่านี้กับการสร้างภูมิคุ้มกันโรคของ TH จำนวนเซลล์บวก TH / NeuN ได้รับการวิเคราะห์ใน VTA โดยที่มีการระบุตำแหน่งของเซลล์โดปามิเนอร์จิคและค่า OD ของ TH immunolabeling นั้นถูกวัดในปลายประสาทที่อยู่ใน NAc TH (+) เซลล์มีความอุดมสมบูรณ์น้อยกว่าใน VTA ของ WD เมื่อเทียบกับหนู CD ที่ P45 เท่านั้น (ตัวเลข (Figures6A, C, E; 6A, C, E; รูป S2A ในวัสดุเสริม) ไม่มีการโต้ตอบอย่างมีนัยสำคัญระหว่างระดับส่วนและการวัดปริมาณ TH / NeuN ในสามช่วงเวลา (P25 p = 0.9991, P45 p = 0.9026 และ P95 p = 0.9170) ที่ P45 เท่านั้นพบความแตกต่างทางสถิติระหว่างสองกลุ่มลูกหลาน (p = 0.0002) (รูปที่ (Figure6E) .6E) นอกจากนี้เรายังสังเกตไม่แตกต่างของ OD ของการสร้างภูมิคุ้มกันโรคใน NAc ที่ P25 และ P45 ระหว่างสองกลุ่ม (ค่าอัตราส่วน OD ที่ P25: 1.314 ± 0.022 ในแผ่นซีดีเทียบกับ 1.351 ± 0.026 ใน WD, p = 0.2681; ค่าอัตราส่วน OD ที่ P45: 1.589 ± 0.033 ใน CD เทียบกับ 1.651 ± 0.027 ใน WD, p = 0.1542) อย่างไรก็ตามพบว่า OD ของปลายประสาท TH ลดลงอย่างมีนัยสำคัญใน NAc จากกลุ่ม WD ที่ P95 (ค่าอัตราส่วน OD ที่ p95: 1.752 ± 0.041 ใน CD เทียบกับ 1.550 ± 0.046 ใน WD, p = 0.0037) (ตัวเลข (Figures6B, D, F; 6B, D, F; รูป S2B ในวัสดุเสริม)

ผลกระทบของปริกำเนิดของ WD ต่อเด็ก (หลังหย่านม)

ลูกของหนูกินอาหารแข็ง ๆ 19 – 20 วันหลังคลอด42) เมื่อเส้นทางการให้รางวัลในสมองของพวกเขายังไม่สุก (17) ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจมากที่จะศึกษาความพึงพอใจในช่วงแรกของพวกเขาเกี่ยวกับไขมันและมีความสัมพันธ์กับความพึงพอใจในช่วงต้นนี้จากการวิเคราะห์การถอดเสียงในสมอง เพียงหลังจากหย่านมแล้วเราพบว่ามีความต้องการไขมันในลูกหลานของ WD ที่ไม่ได้รับการพิสูจน์ในหนูหนู ซึ่งสอดคล้องกับรายงานอื่น ๆ ที่แสดงความเชื่อมโยงระหว่างภาวะขาดสารอาหารในปริกำเนิดและความพึงพอใจในอาหารที่น่าพึงพอใจและความต้องการไขมันในวัยเด็กต่ำเพื่อควบคุมหนู (43).

PCA ทั่วโลกไม่อนุญาตให้จำแนกกลุ่มของลูกในส่วนที่เกี่ยวกับอาหารของแม่ในยุคนั้น อย่างไรก็ตามเมื่อดำเนินการ PCA เป้าหมายซึ่ง จำกัด อยู่ที่เครื่องหมาย DA เราได้รับการแยกกลุ่มที่ดี แท้จริงแล้วมีการเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนในการแสดงออกของ mNNA ตัวรับ D2 ใน NAc ใน WD pups โพสต์นี้การพูดเกินจริง D2 แสดงออกใน NAc อาจมีส่วนร่วมในแรงจูงใจที่สูงขึ้นสำหรับไขมัน (44) มีการดัดแปลง Transcripts อื่นเพียงไม่กี่ตัวใน WD pups เปรียบเทียบกับ CD pups เช่นการเพิ่มอัลฟา 1 GABAA subunit ใน NAc และ VTA และการลดลงของ alpha 5 GABAA subunit ใน hypothalamus ที่แนะนำการปรับโครงสร้างของตัวรับ GABAA ในนิวเคลียสเหล่านี้

ผลกระทบของปริกำเนิดของ WD ต่อวัยรุ่น

ที่ P45 เราสังเกตการตั้งค่าไขมันสูงที่ใกล้เคียงกันสำหรับทั้งสองกลุ่มในวันแรกของการนำเสนอ แต่น่าสนใจหนู WD สูญเสียความสนใจไขมันอย่างมากหลังจากนำเสนอซ้ำหลายครั้ง วัยรุ่นเป็นช่วงเวลาสำคัญของการปรับโครงสร้างระบบประสาทที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลทางปัญญาตลอดชีวิต (45) และการศึกษาต่างๆแสดงให้เห็นว่าช่องโหว่ที่ระบุไว้ว่ามีผลต่อการรับรู้ที่เป็นอันตรายของอาหารที่มีไขมัน (46-48) ผลลัพธ์นี้ขัดแย้งกับผลงานก่อนหน้าของกลุ่ม Muhlhausler (21, 35) ซึ่งหนูหนู (6 สัปดาห์) แสดงความต้องการอาหารขยะที่ชัดเจน อย่างไรก็ตามในสิ่งพิมพ์ของพวกเขากระบวนทัศน์การทดลองนั้นแตกต่างกันเนื่องจากหนูสามารถเข้าถึงทั้งอาหารธรรมดาและอาหารขยะตั้งแต่การหย่านมจนถึงการเสียสละ (6 สัปดาห์)

เราได้วัดการเพิ่มขึ้นของ Dat mRNA ใน NAc และการลดลงของ Th mRNA ใน VTA ที่ได้รับการยืนยันจากอิมมูโนฮิสโตเคมีที่แสดงจำนวนเซลล์ TH (+) ที่ลดลงใน VTA ของหนู WD หลังจากกิจกรรมการถอดเสียงสูงสำหรับระบบ DA เมื่อหย่านมกิจกรรมที่ลดลงที่ P45 อาจอธิบายถึงความสนใจต่ำสำหรับอาหารอร่อยที่สังเกตได้ในหนู WD ของเรา ควรสังเกตว่าการลดลงอย่างเป็นระบบของการแสดงออกของ Fos และ FosB mRNA ในนิวเคลียสต่างๆที่เราวิเคราะห์อาจเป็นเครื่องหมายของกิจกรรมสมองที่ลดลงหลังจากการสัมผัส WD ของมารดา

หนู WD วัยรุ่นแสดงความไม่สนใจไขมันอย่างรวดเร็วมากขึ้นซึ่งตรงกันข้ามกับพฤติกรรมก่อนหน้านี้ การใช้อาหาร "ปกติ" ในวัยเด็กดูเหมือนจะ "ปกป้อง" พวกเขาไปสู่การตั้งค่าไขมันที่พูดเกินจริงที่วัยรุ่น ในทางตรงกันข้ามเมื่อหนูมีอิสระในการเข้าถึงอาหารขยะหลังจากหย่านมเช่นในการอ้างอิง (21, 35) พวกเขาแสดงให้เห็นว่าในช่วงวัยรุ่นมีการตั้งค่าที่ดีสำหรับไขมัน ผลการศึกษาครั้งนี้ชี้ให้เห็นว่าการทาน 3 สัปดาห์อาหารที่หย่านมสามารถหย่านมวงจรใหม่และทำให้ลูกวัยรุ่นอ่อนไหวต่อความท้าทายไขมันเฉียบพลันน้อยลง

ผลกระทบของปริปริทัล WD กับผู้ใหญ่

หนูที่เป็นผู้ใหญ่ไม่แสดงความแตกต่างของการตั้งค่าสำหรับไขมันอีกต่อไปแม้ว่าจะมีการนำเสนอไขมันซ้ำตามที่อธิบายไว้แล้ว (22, 35) เราสังเกตการลดลงของ Th mRNA และโปรตีนใน NAc และแนวโน้มการลดลงของการแสดงออกของ Dat mRNA ใน VTA Naef และผู้ร่วมงาน (20) รายงานกิจกรรมต่ำของระบบ DA ในหนูผู้ใหญ่ที่เลี้ยงในระยะปริกำเนิดด้วย HFD โดยมีการตอบสนอง DA แบบทื่อ ๆ ต่อแอมเฟตามีนที่วัดด้วย microdialysis และเพิ่มแรงจูงใจในการให้รางวัลไขมัน (ดูตารางที่สรุปข้อมูลล่าสุดของ qPCR ในรุ่นนี้ ตาราง S2 ในวัสดุเสริม) ข้อ จำกัด หนึ่งของ TH quantification (mRNA และ immunohistochemistry) ใน NAc นั้นมาจากความจริงที่ว่าเซลล์ NAc ยังสามารถแสดง Th mRNA และโปรตีนและจากนั้นก็สามารถทำให้มีปริมาณเส้นใย DA (49, 50) อย่างไรก็ตามการใช้ TH immunostaining ใน NAc ส่วนใหญ่เผยให้เห็นขั้ว axon หนาแน่นมาจาก midbrain DA neurons (VTA และ SNc) โดยปกติแล้วเซลล์ประสาทที่แสดง TH ใน striatum และ NAc สามารถมองเห็นได้เฉพาะในสัตว์ที่มีรอยโรค DA สูงเท่านั้น (51) และสามารถตรวจพบได้ยากในส่วนภูมิคุ้มกันของเรา ในการศึกษานี้เรายังสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากในตัวรับ mu opioid ใน NAc เมื่อกลุ่มอื่น ๆ ที่มีแบบจำลองต่าง ๆ แสดงการแสดงออกที่ลดลงใน ventat striatum ของหนูที่สัมผัสกับ HFD ในช่วงแรก19, 21) หรือไม่มีการเปลี่ยนแปลง (35) การดัดแปลงเหล่านี้วัดที่ระดับ mRNA เท่านั้นสามารถสะท้อนกิจกรรม hypo เล็กน้อยของวงจร DA ที่เกี่ยวข้องกับความไว opioid ที่สูงขึ้น (52) ซึ่งอาจไม่เพียงพอที่จะมีผลกระทบต่อการทดสอบพฤติกรรมที่เราดำเนินการ สมมติฐานเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการยืนยันโดยใช้วิธีการทำงาน ในบทความล่าสุดด้วยโมเดลที่คล้ายกัน Romani-Perez et al. ไม่สามารถสังเกตการเพิ่มแรงจูงใจที่สำคัญในกล่องปรับอากาศแบบผ่าตัดสำหรับลูกหลาน HFD แต่สังเกตเวลาแฝงที่สั้นกว่าเพื่อเข้าถึงกล่องเป้าหมายในกระบวนทัศน์การทดสอบรันเวย์ (22) แม้จะไม่มีการตั้งค่าไขมันที่ยาวนานในเงื่อนไขการทดลองของเราเราพบว่าการบริโภค WD ของมารดาปริกำเนิดมีผลยาวนานในวงจรสมองอื่น ๆ ส่วนใหญ่เป็นสื่อกลางโดยการเปลี่ยนแปลง GABA ใน NAc และ Hypothalamus NAc ได้รับการพิจารณาว่าเป็น“ ผู้พิทักษ์ประสาทสัมผัส” สำหรับพฤติกรรมการบริโภค (52) การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการรับประทานอาหารถูกยับยั้งโดยการยับยั้งเซลล์ประสาท LH ปล่อย GABA (53) O'Connor และคณะ แสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาท NAc D1R (เซลล์ประสาทฉาย GABAergic) คัดเลือกยับยั้งเซลล์ประสาท LH VGAT เพื่อหยุดการบริโภคอาหาร (54) การทดลองเหล่านี้เปิดเผยวงจร GABA (NAc / Hypothalamus) ที่อาจรับผิดชอบการควบคุมการตอบสนองพฤติกรรม ช่องท้อง striatum – hypothalamic ระบบนี้ช่วยเสริมวงจรอื่นที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสเตียง stria terminalis GABA ปล่อย VGAT ฉายเซลล์ประสาทให้กลูตาเมตปล่อย Vglut LH เซลล์ประสาทและยับยั้งโดยตรงของการให้อาหาร LH vglut255) ส่วนประกอบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของวงจรควบคุมความอยากอาหารที่เกี่ยวข้องกับ NAc shell คือ GABA ที่ฉายการยับยั้งไปยัง VP (56) ข้อมูลเหล่านี้เน้นถึงบทบาทสำคัญของการส่งสัญญาณ GABA ในการทำงานร่วมกันระหว่างมลรัฐและ NAc เพื่อส่งเสริมการให้อาหาร ในการศึกษาของเราเราไม่สามารถแยกแยะประชากรของเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลง GABA และวิธีที่การแก้ไขเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงเครือข่ายได้ อย่างไรก็ตามบทบาทสำคัญของวงจร GABA สมควรได้รับความสนใจมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันน่าสนใจมากที่จะทำการทดลองการทำงานเพิ่มเติมของวงจร GABA เหล่านี้โดยใช้วิธีการทางไฟฟ้า57) นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าการถอดรหัส mRNA ทั่วโลกสำหรับผู้รับ 5HT1a และ 5HT1b ในนิวเคลียสทั้งสามได้ทำการศึกษา ส่วนใหญ่ของการฉายเส้นใยเซโรโทนินมาจากนิวเคลียส raphe หลัง (DRN) และนิวเคลียสเฉลี่ย raphe (MRN) ข้อมูลล่าสุดจาก ในร่างกาย การบันทึกและการศึกษาเกี่ยวกับภาพแสดงให้เห็นถึงบทบาทเชิงบวกของ 5HT ในการให้รางวัล (58) เส้นใย 5HT จาก DRN เกี่ยวข้องกับการควบคุมแรงกระตุ้น (59) เพิ่ม 5HT1a ใน VTA และ NAc อาจเป็นกลไกการชดเชยที่สามารถควบคุมแรงกระตุ้น ใน hypothalamus การศึกษาทางเภสัชวิทยาแนะนำว่าเชื้อ 5HT1a receptor อาจยับยั้งพฤติกรรมการกินอาหารที่เกิดจากการกระตุ้น serotonin (60, 61) การเพิ่มตัวรับ 5HT1a และ b ในมลรัฐไฮยาลูลามัสสามารถกระตุ้นการทำงานของซีโรโทนินและยับยั้งการให้อาหาร สมมติฐานเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบความถูกต้องโดยดำเนินการทดลองการทำงานที่เหมาะสม

การเปลี่ยนแปลงเครือข่ายเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการแก้ไขเครื่องหมายพลาสติกเป็น Ncam mRNA ใน hypothalamus ของหนูที่โตเต็มวัยเราสังเกตการเพิ่มขึ้นของ Ncam1 และ St8sia4 transcripts ที่แนะนำและเพิ่มขึ้นในการส่งสัญญาณกรด polysialic (PSA) PSA เป็น glycan บนพื้นผิวของเซลล์ที่ปรับเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์กับเซลล์ Polysialylation ของการยึดเกาะของเซลล์โปรตีนมีส่วนร่วมในกระบวนการขึ้นอยู่กับพลาสติก synaptic ต่าง ๆ ในระบบประสาทส่วนกลางและได้รับรายงานว่าจำเป็นต้องมีการปรับแบบพลาสติก synaptic ปั้นของวงจรการให้อาหารในช่วงสมดุลพลังงานบวกเชิงบวก (33, 62) นอกจากนี้หน่วยงานกำกับดูแลอื่น ๆ ของการปฏิสัมพันธ์ของเซลล์และ synaptogenesis อาจมีส่วนร่วมในปั้นพลาสติก hypothalamic นี้

โดยสรุป (รูปที่ (Figure7) 7) การรับน้ำหนักของมารดา WD มีอิทธิพลยาวนานต่อการจัดระเบียบวงจร homeostatic และ hedonic ที่ควบคุมพฤติกรรมการกินในลูกหลาน จากการวิเคราะห์ช่วงเวลาวิกฤตสามช่วงเวลาเราสามารถแสดงวิวัฒนาการที่ชัดเจนสำหรับความพึงพอใจของไขมันที่สัมพันธ์กับลักษณะเฉพาะของโมเลกุลในสมอง ในช่วงวัยเด็กความชอบของไขมันอาจสัมพันธ์กับกิจกรรมที่สูงขึ้นของระบบ DA วัยรุ่นที่โดดเด่นด้วยการผกผันของการตั้งค่าไขมันที่เกี่ยวข้องกับการแสดงออกที่ลดลงของเครื่องหมายระบบ DA แนะนำกลไกการชดเชย จุดที่น่าสนใจมากที่จะแจ้งให้ทราบก็คือในรูปแบบนี้อาหารที่สมดุลหลังจากการหย่านมสามารถปกป้องหนูวัยรุ่นจากพฤติกรรมการกินอาหารที่เป็นอันตรายโดยลดความต้องการไขมัน แม้ว่าในวัยผู้ใหญ่ทั้งสองกลุ่มมีความต้องการสูงในเรื่องไขมัน แต่หนูจาก WD ที่สร้างเขื่อนแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่ลึกซึ้งของวงจร GABA พลาสติกที่ยั่งยืนนี้มีผลต่ออะไรบ้าง? การรับประทานอาหารที่เกินความจริงในช่วงวัยรุ่นจะเปิดใช้งานระบบการให้รางวัลแบบทื่อนี้หรือไม่ คำถามดังกล่าวอาจเกี่ยวข้องในการติดตามคุณค่าทางโภชนาการของเด็กแรกเกิดและเด็กเพิ่มขึ้นในประเทศตะวันตก

ผู้เขียนต้องการรับทราบ Guillaume Poupeau และ Blandine Castellano สำหรับการดูแลสัตว์ตลอดการศึกษา Anthony Pagniez สำหรับความช่วยเหลือของเขาในการสกัด mRNA และ TLDA, Isabelle Grit สำหรับความช่วยเหลือในการวิเคราะห์ตัวอย่างพลาสมาและ Alexandre Benani และ Marie-Chantal Canivenc สำหรับการสนทนาที่เป็นประโยชน์และการออกแบบ TLDA

เงินทุน การวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยภูมิภาคที่จ่ายเงินให้ทุน de la Loire PARIMAD (VP), ทุนมูลนิธิ LCL (VP และ PP), มูลนิธิ SanteDige (VP) และ INRA Metaprogram DIDIT (SN, VP, PP)

รูป S1

ปริมาณพลังงานทั้งหมดจากขวดน้ำมันข้าวโพด (A) ปริมาณแคลอรี่จากขวดน้ำมันข้าวโพดสำหรับ 24 h ที่ P25 ในลูกจากอาหารตะวันตก (WD) ที่เลี้ยงด้วยเขื่อนและลูกจากการควบคุมอาหาร (CD) ที่เลี้ยงด้วยเขื่อน (B) ปริมาณแคลอรี่ที่ได้รับจากขวดน้ำมันข้าวโพดสำหรับ 24 h ที่ P45 (การทดสอบขวดวันที่สาม) (C) ปริมาณแคลอรี่ที่ได้รับจากขวดน้ำมันข้าวโพดสำหรับ 24 h ที่ P95 (การทดสอบขวดวันที่สาม) สำหรับแผง (A-C)ข้อมูลถูกแสดงเป็นค่าเฉลี่ย± SEM ไม่มีความแตกต่างทางสถิติ (p > 0.05) พบหลังจากการทดสอบแบบไม่ใช้พารามิเตอร์ของ Mann และ Whitney ในทุกช่วงอายุ (D) เปอร์เซ็นต์การรับแคลอรี่จากขวดน้ำมันข้าวโพดเปรียบเทียบกับปริมาณแคลอรี่ทั้งหมด (ขวดน้ำมันข้าวโพด + อาหารเชาเชามาตรฐาน) สำหรับ 24 h ที่ P25 ใน WD pups และ CD pups (E) เปอร์เซ็นต์ของปริมาณแคลอรี่ที่ได้รับจากขวดน้ำมันข้าวโพดเปรียบเทียบกับปริมาณแคลอรี่ทั้งหมด (ขวดน้ำมันข้าวโพด + อาหาร chow มาตรฐาน) สำหรับ 24 h ที่ P45 (การทดสอบขวดวันที่สาม) ใน WD pups และ CD pups (F) เปอร์เซ็นต์ของปริมาณแคลอรี่ที่ได้รับจากขวดน้ำมันข้าวโพดเปรียบเทียบกับปริมาณแคลอรี่ทั้งหมด (ขวดน้ำมันข้าวโพด + อาหาร chow มาตรฐาน) สำหรับ 24 ชั่วโมงที่ P95 (ทดสอบวันที่สามของขวด) ใน WD pups และ CD pups สำหรับแผง (D, E)ข้อมูลจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณแคลอรี่ทั้งหมดไม่มีความแตกต่างทางสถิติ (p > 0.05) พบตามไคสแควร์ด้วยการแก้ไขของเยตส์ทุกช่วงอายุ

รูป S2

โฟโตมิกโตกราฟกราฟของผู้ป่วยโรคภูมิคุ้มกันบกพร่องชนิด TH ในนิวเคลียส accumbens (NAc) และ ventral tegmental area (VTA) ณ จุดเวลาต่าง ๆ สามจุด (A) Photomicrograph ของการสร้างภูมิคุ้มกันโรค TH / NeuN ที่ระดับ VTA, −5.30 mm จาก Bregma การติดฉลากสีแดงสำหรับ NeuN และสีเขียวสำหรับ TH ลูกศรสีขาวแสดงทางออกของเส้นประสาทเส้นที่สาม (B) Photomicrograph ของการสร้างภูมิคุ้มกันโรค TH ที่ระดับ NAc, + 1.70 mm จาก Bregma การติดฉลากสีเขียวสำหรับ TH ลูกศรสีขาวแสดงให้เห็นถึงการมอบหมายด้านหน้า

ตารางที่ S1

รายการยีนอาเรย์ความหนาแน่นต่ำของ TaqMan พร้อมด้วยรหัสเทคโนโลยีที่คิดค้นขึ้นเพื่อชีวิตที่สอดคล้องกัน

ตารางที่ S2

สรุปข้อมูลที่เผยแพร่เกี่ยวกับการแสดงออกของการถอดเทปโดปามีน ตัวอักษรสีแดงสอดคล้องกับช่วงวัยเด็กตัวละครสีฟ้าถึงวัยรุ่นและตัวละครสีดำถึงผู้ใหญ่ =: สอดคล้องกับการแสดงออกของการถอดเสียงที่คล้ายกันระหว่างกลุ่ม +: สอดคล้องกับการแสดงออกที่สูงขึ้นในลูกจากอาหารแคลอรี่สูง [อาหารขยะอาหารตะวันตก (WD) หรืออาหารไขมันสูง (HFD)] เขื่อนที่เลี้ยงและ -: สอดคล้องกับการแสดงออกของการถอดเสียงต่ำใน pups จากอาหารที่มีพลังงานความร้อนสูง (อาหารขยะ, WD หรือ HFD) ที่เลี้ยงด้วยเขื่อน