Дефіцит жирної кислоти N-3, викликаний модифікованим методом штучного вирощування, призводить до бідніших
Анотація
Докозагексаєнова кислота (ДГК) є основним структурним компонентом нервової системи, і виснаження може призвести до втрат нервової функції. Нашою метою було продемонструвати дефіцит просторового виконання завдань у щурів з низьким вмістом ДГК у мозку через низький рівень споживання n-3 жирних кислот за допомогою техніки штучного вирощування першого покоління. Новонароджених щенят щурів розділяли на d 2 і розподіляли до двох груп штучного вирощування або контрольної групи, що вирощується на дамбі. Щенят годували штучним молоком вручну через спеціально розроблені пляшки для годування, що містять 0,02% (n-3 Def) або 3,1% (n-3 Adq) загальних жирних кислот як LNA. У 21 день щурів відлучили від прийому гранульованих дієт n-3 Def або n-3 Adq, і кілька поведінкових завдань оцінювали у віці 9 тижнів. DHA мозку був нижчим (58% та 61%, стор
Зараз багато досліджень продемонстрували, що тривале споживання дієти з дефіцитом жирних кислот n-3 призвело до втрати DHA головного мозку та сітківки, що призвело до втрати нервової функції (1–5). Наприклад, зменшення DHA головного мозку було пов’язано з гіршою працездатністю простих асоціативних навчальних завдань (6–8), змінами електроретинограм (9–13) та просторовими показниками гризунів (14–16). Наша попередня робота показала, що щури на дієті з дефіцитом жирних кислот n-3 протягом двох поколінь мали дефект у завданнях розпізнавання нюху з двома запахами (17,18) та вивченні нюхових наборів (19). У цих дослідженнях DHA головного мозку зменшився на 83% з компенсацією збільшенням DPAn-6 мозку. Немовлята резус-мавп, які харчувались дієтами з дефіцитом жирних кислот з n-3, збільшили тривалість зовнішнього вигляду (20), тоді як мавпи, яким було додано 1% DHA і 1% AA протягом раннього розвитку, демонстрували сильніші орієнтаційні та рухові навички (21).
Одне обмеження підходу до дефіциту двох поколінь полягає в тому, що він погано імітує людську ситуацію. Хоча споживання довгі ланцюга жирних кислот n-3, EPA та DHA є досить низьким у західному світі, особливо у Північній Америці (27), де середнє споживання LNA-попередника n-3 становить приблизно 1,5 г/д (28–30). Це відображається в циркулюючих пулах n-3 жирних кислот, оскільки, наприклад, відсоток загальної кількості n-3 жирних кислот у сироватці у американців становив лише 2,5%, тоді як у японці - 9-11,8% (31). Ці низькі рівні є результатом низького споживання попередньо утворених ЕПК та ДГК разом з низькою швидкістю метаболічного перетворення ЛНК у ЕПК та ДГК в природних умовах (32). Тим не менше, помірний рівень споживання жирних кислот n-3 здатний певною мірою підтримувати DHA мозку та сітківки (33,34), оскільки він, як видається, зростає проти градієнта концентрації. Це не означає, що рівні мозку у випадку низького споживання n-3 жирних кислот такі ж, як і рівні з більш високим рівнем споживання попередньо утвореного DHA (33,35,36), спостереження, яке може мати значення для зростаючого психіатрична література, яка пов’язує споживання n-3 жирних кислот зі схильністю до розвитку різних психічних захворювань (37–39).
У багатьох дослідженнях на тваринах потрібно суттєве зменшення DHA головного мозку, щоб спричинити помітне зниження функції органу або організму (22). Більш конкретно, виявляється, що для виявлення таких відмінностей може знадобитися 50% або більше втрат DHA (22,40). Таким чином, модель дефіциту жирних кислот n-3, яка краще імітує людську ситуацію, але яка все ще призводить до значного зниження DHA головного мозку та сітківки, була б дуже цінною для розвитку цієї галузі.
Нещодавно в нашій лабораторії докладено зусиль (41,42) для розробки моделі дефіциту жирних кислот n-3 першого покоління з використанням підходу штучного вирощування, запровадженого Hoshiba (43,44). Цей метод використовує стійку для годівлі, що містить шість кремнієвих сосків, з яких тварин можна навчити годувати. Однак у наших руках виживання щенят було поганим через труднощі з регулюванням опору сосків, що було критично важливо для належної швидкості потоку під час смоктання щенят. Hoshiba вдосконалила цей метод, представивши новий тип пляшечок для годування для ручного годування, що призводить до набагато кращого виживання щенят (45). Ці методи унікальні тим, що дозволяють проводити штучне вирощування щурячих щенят приблизно з першого дня життя. Таким чином, для даної роботи була використана техніка ручного годування з нещодавно розробленими пляшками.
У цьому експерименті дамб годували дієтою, що містить 3% мас. LNA, дієтою «адекватною n-3». Їх цуценят годували штучним щурячим молоком, починаючи з другого дня життя. Таким чином було отримано повний контроль над споживанням поживних речовин та незамінних жирних кислот. Штучні дієти на молоці на щурах були розроблені за методом Канно та ін. (46), але були модифіковані таким чином, щоб забезпечити дуже низький рівень n-3 жирних кислот, або дієта, що включає 3% мас. LNA. Було охарактеризовано втрату DHA у мозку, пов’язану з дієтою з дефіцитом жирних кислот n-3, та результативність щенят у кількох поведінкових завданнях. Заходи рухової активності та активності на підвищеному плюсовому лабіринті були зроблені в якості контролю для ключової кінцевої точки виконання просторових завдань у водному лабіринті Морріса. Виконання просторового завдання складалося з показників затримки втечі протягом 4-денного періоду, як це було встановлено раніше для моделі покоління дефіциту жирних кислот n-3 двох поколінь, а також зондового дослідження, при якому платформа була вилучена під час тестування запливу ( 16,22). Наша гіпотеза полягала в тому, що годування дієтою з дефіцитом жирних кислот n-3 незабаром після народження до дорослого віку призведе до помітного зниження DHA мозку і що це призведе до втрат у просторовому виконанні завдань.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
Тварини та навчальний дизайн.
Система штучного вирощування.
Годівничий апарат, розроблений Hoshiba (45).
Штучне щуряче молоко.
Гранульовані дієти.
Використовувані три гранульовані дієти базувались на рецептурі AIN-93 (47) з декількома модифікаціями для отримання надзвичайно низького рівня жирних кислот n-3, необхідного в цьому дослідженні (табл. 1). Спеціальні гранульовані дієти отримували комерційно і використовували процес холодного гранулювання для збереження ненасичених жирів (Дієтс, Віфлеєм, Пенсильванія). Дієти були розроблені, щоб містити профіль жирних кислот, дуже подібний до профілю в штучному щурячому молоці (або молоці дамби) для кожної групи. Залежною змінною у двох штучно вирощуваних групах було заміщення етилового ефіру α-лінолената на частину етилового ефіру олеату в дієті n-3 Adq. Дієта для матері містила жирний ацильний склад, подібний до складу дієти n-3 Adq, але був складений із суміші сафлорової та лляної олій (а не очищених етилових ефірів) через більшу кількість дієти, яку слід вживати. Всі три дієти містили 10 мас.% Жиру і мали подібний вміст ЛА. Щурів підтримували відповідною гранульованою дієтою після відлучення, поки їх не вбили.
Тест рухової активності.
Рухову активність тварин реєстрували за допомогою аналізатора відеозображень (Videomax V, Columbus Instruments, Columbus, OH). Кожного щура окремо поміщали о 0930–1300 год у клітку (25 см × 45 см × 20 см), а час руху та відстань переміщення вимірювали протягом 30 хв.
Підвищений плюс-лабіринт.
Для того, щоб виміряти поведінку, пов'язану з тривогою, використовували підвищений лабіринт (48,49). Плюс-лабіринт був піднятий на 70 см над підлогою і складався з двох протилежних відкритих рук (45 см × 15 см) і двох протилежних закритих рук. Шлях кожної тварини спостерігався протягом 5 хв після періоду спокою 2 хв на центральній площі лабіринту. Ці вимірювання повторювали протягом 2 днів. Було записано кількість входів у розпростерті руки та час відвідування розпростертої руки.