Чи має дієтичний склад структурні наслідки в гіпоталамусі?

Майкл Розенбаум

1 Департамент педіатрії, Відділ молекулярної генетики, Колумбійський університет, Коледж лікарів та хірургів, Нью-Йорк, Нью-Йорк 10032, США

Ян Равуссін

2 Національні інститути охорони здоров’я, Бетесда, MD 20892, США

Рудольф Л. Лейбель

Підтримка втрати ваги за рахунок обмеження калорій викликає метаболічні (зменшення енергетичних витрат), вегетативні (зниження симпатичного та підвищений тонус парасимпатичної нервової системи), нейроендокринні (зниження гормонів щитовидної залози та лептину) та поведінкові (підвищений голод) зміни, які сприяють поверненню втраченого вага [1]. Подібність між цим «фенотипом із зниженою вагою» та станами вродженого дефіциту лептину та усуненням цих станів у відповідь на переповнення лептину свідчать про те, що метаболічна протидія стійкій втраті ваги частково інтегрована через сигнальні шляхи лептину [1]. Ключове питання полягає в тому, чи можуть нейронні схеми гіпоталамуса та інших областей мозку, які опосередковують ці реакції, впливати на конкретні аспекти дієти. У цьому випуску "Молекулярний метаболізм" Макней та Спікмен [2] припускають, що вміст макроелементів у дієті впливає як на анатомію, так і на функції цієї схеми.

У попередній роботі [3] McNay et al. встановили, що спостерігається значний постнатальний оборот клітин дугоподібного ядра (ARC) і що генерація нових клітин (позначаються як нейрони на основі імунореактивності) в ARC гальмується дієтою з високим вмістом жиру (HFD) та станами дефіциту лептину. Вони також повідомили, що у відповідь на HFD відбулося зменшення апоптозу старих, раніше маркованих клітин BrdU +, збільшення швидкості апоптозу нових (BrdU +) клітин та зменшення проліферації “ новонародженого ”BrdU + клітини. Чистий ефект HFD був вищою часткою старих клітин ARC, і цей ефект був принаймні частково зворотним шляхом введення дієти з обмеженим вмістом калорій (CR).

У цьому дослідженні [2] Макней та Спікман досліджували, чи є клітинна проліферація гіпоталамуса клітинною (визначається як кількість клітин BrdU + через 7 днів введення BrdU через омостичний міні-насос) в ARC та середня виразність (ARC-ME) впливає на макроелементи та калорійність дієти, а також на те, чи впливає композиція макроелементів на втрату ваги під час обмеження калорій (CR) і подальше відновлення ваги на дієті чау-чау. На відміну від їх попереднього дослідження, проліферуючі клітини BrdU + спеціально не ідентифікували як нейрони, глію, астроцити тощо, і апоптоз не оцінювали. Таким чином, будь-які механістичні умовиводи/наслідки слід робити з особливою обережністю.

Шістнадцяти тижневих самців мишей C57BL/6 годували дієтами, що відрізнялися складом макроелементів, і підтримували їх при різній вазі тіла. Мишей DIO, які харчувались HFD (45% калорій з жиру) протягом 10 тижнів, призначали як режим ad libitum (AL), так і калорійно обмежений (CR — 70% від базового рівня), що складається з високого вмісту білка (HPD — 42,6% калорій з білків), з високим вмістом вуглеводів (HCD — 70% калорій з вуглеводів), кетогенна дієта (KD — 93,4% калорій з жиру) або HFD. Контрольна дієта AL та CR (9,1% калорій з жиру), яких годували мишей, використовували в якості контролю. Включення BrdU в клітини ARC-ME оцінювали через 4 тижні впливу відповідних дієт.

Як і очікувалось [3], у мишей DIO було менше клітин BrdU + ARC-ME, ніж у всіх інших груп, фенотип, який був значною мірою, але не повністю, змінений, переключивши мишей DIO на будь-яку іншу дієту. У дослідженнях парного вигодовування HFD проти мишей HCD зниження клітин BrdU + у HFD було подібним до того, що спостерігалося у мишей DIO, припускаючи, що зменшення проліферації (що визначається як зменшення частки клітин BrdU +) було обумовлено дієтою HFD а не збільшення жиру в організмі або динамічне збільшення ваги. Режим годування один раз на день, застосовуваний до тварин, що годувались паром HCD, був пов’язаний зі зменшенням кількості клітин BrdU + порівняно з мишами HCD, які годували H lideum, що свідчить про те, що швидкість появи нових клітин у ARC-ME була чутливою. лише до споживання калорій та вмісту макроелементів, але також до часу прийому їжі.