Дієтичне харчування з високим вмістом жиру різним чином впливає на розвиток запалення в центральній нервовій системі
Анотація
Передумови
Ожиріння та пов'язані з ним розлади стають головною проблемою охорони здоров'я у багатьох країнах. В результаті запалення низької ступеня ураження вражає не тільки периферію, але й центральну нервову систему. Ми взяли курс на вивчення впливу дієти з високим вмістом жиру на різні регіони центральної нервової системи з урахуванням запального тонусу.
Методи
Ми використовували модель ожиріння, спричинену дієтою, і порівнювали протягом кількох часових точок (1, 2, 4, 6, 8 та 16 тижнів) групу мишей, які годували дієту з високим вмістом жиру, а відповідна контрольна група отримувала стандартну дієту. Ми також провели масштабний аналіз ліпідів у центральній нервовій системі за допомогою ВЕРХ-МС, а потім протестували цікаві ліпіди на первинній спільній культурі астроцитів та мікрогліальних клітин.
Результати
Ми вимірювали підвищення запального тонусу мозочка в різні моменти часу. Однак на 16 тижні ми довели, що запальний тонус демонструє суттєві відмінності у двох різних регіонах центральної нервової системи, зокрема збільшення мозочка та відсутність модифікації кори головного мозку для дієтичних мишей з високим вмістом жиру у порівнянні з мишами, яких годували чау. . Наші результати чітко вказують на залежність від регіону, а також залежність від часу адаптації центральної нервової системи до дієти з високим вмістом жиру. Відмінності запального тонусу між двома розглянутими регіонами, здається, стосуються астроцитів, але не мікрогліальних клітин. Крім того, широкомасштабний скринінг ліпідів, поєднаний з тестуванням ex vivo, дозволив нам визначити три класи ліпідів - фосфатидиліноситоли, фосфатидилетаноламіни та лізофосфатидилхоліни, а також пальмітоїлетаноламід, як потенційно відповідальний за різницю запального тонусу.
Висновки
Це дослідження демонструє, що запальний тонус, викликаний дієтою з високим вмістом жиру, не впливає так само на окремі ділянки центральної нервової системи. Більше того, ідентифіковані та перевірені ex vivo ліпіди показали цікаві протизапальні властивості і можуть бути додатково вивчені для кращої характеристики їх активності та ролі у контролі запалення в центральній нервовій системі.
Передумови
Ожиріння та пов'язані з ним розлади стають проблемами охорони здоров'я у всьому світі [1–3]. Ожиріння розглядається як запальний стан через пов'язане із ним низькостепенне запалення [4–6], що вражає периферію та збільшує частоту багатьох патологій, таких як серцево-судинні захворювання [7], астма [8] або навіть рак [9]. Один із запропонованих механізмів, що призводить до периферичного запалення, стосується мікробіоти кишечника. Більш конкретно, дієта з високим вмістом жиру (HFD) змінить баланс між різними популяціями бактерій у кишечнику [10, 11]. Це призведе до порушення цілісності кишкового епітелію, що, в свою чергу, призведе до посиленого проходження ендотоксинів (таких як ліпополісахариди (LPS)) у кров, що в подальшому сприятиме запаленню периферичного тонусу [4, 12, 13]. Демонстрація того, що порушення сигналізації ЛПС (тобто мишей TLR4 -/- або мишей CD14 -/-) захищає від ожиріння, спричиненого дієтою, та метаболічних розладів сильно підтримує важливу роль, яку відіграє ЛПС у патофізіології цих розладів [12–15].
Сприйняття ліпідів кардинально змінилося від простої молекули енергетичного субстрату до біоактивної молекули, яка бере участь у багатьох фізіологічних процесах, зокрема завдяки появі ліпідомічного підходу [33]. Ліпіди визнані центральними медіаторами, що беруть участь у появі, розвитку та вирішенні запальних процесів [34, 35]. Ожиріння змінює ендогенні рівні кількох біоактивних сімейств ліпідів, таких як кераміди, фосфатидилхоліни та ендоканабіноїди [36–38]. У свою чергу, деякі біоактивні ліпіди надають або про-, або протизапальну дію під час ожиріння. Наприклад, кераміди матимуть прозапальну дію на печінку і поступово призведуть до інсулінорезистентності шляхом фальсифікації інсулінової сигналізації [6, 39, 40]. І навпаки, n − 3 поліненасичені жирні кислоти виявляють сприятливі ефекти, протидіючи індукованому HFD запаленню жирової тканини [41]. Тим не менше, потенційну участь інших ліпідів необхідно розглянути, щоб краще характеризувати запальний тонус, що виникає внаслідок ожиріння.
У цьому дослідженні ми поставили за мету охарактеризувати, у різні моменти часу та в різних регіонах ЦНС, запальний тонус, індукований HFD. Ми виявили, що залежно від області ЦНС HFD диференційовано впливає на запальний тонус. Тому ми дослідили, чи можуть зміни вмісту ліпідів ЦНС пояснити відмінності запального тонусу між регіонами ЦНС.
Методи
Тварини та дієти
Дев'ятитижневі самці мишей C57BL/6J (річка Чарльз) утримувались в контрольованому середовищі (12-годинний денний світловий цикл, вимкнення світла о 18:00, контрольована температура та вологість). Після прибуття їх випадковим чином розділили на 12 груп по вісім мишей у кожній (чотири миші/клітка) та акліматизували протягом 1 тижня. Потім шість із цих груп отримали безкоштовний доступ до стандартної дієти (AIN 93-M, Research Diets, New Brunswick, USA), а решта шість груп отримали безкоштовний доступ до HFD (D12492, Research Diets, New Brunswick, USA ). Детальніше про склад обох дієт див. У Додатковому файлі 1: Таблиця S1. Для цього експерименту ми евтаназували у кожну вибрану точку часу (тобто через 1, 2, 4, 6, 8 та 16 тижнів) одну групу зі стандартною дієтою та одну групу під HFD. Мишей знеболювали за допомогою ізофлурану після 6-годинного періоду голодування і жертвували вивихом шийки матки. Кору, мозочок та стовбур мозку ретельно та швидко відновлювали та швидко заморожували у рідкому азоті. Збирали та зважували різні депо жирової тканини (підшкірна жирова тканина (SAT), вісцеральна жирова тканина (VAT), епідидимальна жирова тканина (EAT) та коричнева жирова тканина (BAT)). Всі зібрані тканини зберігали при -80 ° C до подальшого аналізу.
Ми провели це дослідження відповідно до європейської рекомендації 2007/526/CE (яка була перетворена в бельгійський закон від 29 травня 2013 р.) Щодо захисту лабораторних тварин. Місцевий комітет з етики затвердив протокол дослідження (угода про дослідження 2010/UCL/MD/022; угода про лабораторію LA1230314).
Кількісна оцінка холестерину
Кількісний показник загального холестерину в плазмі крові, відповідно до вказівок виробника, проводився в порожнистій вені з використанням набору холестерину FS10 (DiaSys Diagnostic and Systems, Holzheim, Німеччина), який базується на ферментативній реакції в поєднанні зі спектрофотометричним виявленням кінцевого продукту.
Підготовка РНК та аналіз RT-qPCR
Загальну РНК з тканин екстрагували за допомогою реагенту TriPure (Рош, Базель, Швейцарія) відповідно до інструкцій виробника. кДНК синтезували за допомогою набору RT (Promega, GoScript ™ система зворотної транскрипції) з 1 мкг загальної РНК. qPCR проводили за допомогою приладу та програмного забезпечення StepOnePlus (Applied Biosystems, Фостер-Сіті, Каліфорнія, США). ПЛР-реакції проводили із застосуванням суміші SYBR Green (Promega, GoTaq® qPCR Master Mix). Ми вимірювали кожну пробу в двох примірниках під час одного циклу. Для ампліфікації використовувались наступні умови: початкова стадія витримки 10 хв при 95 ° C, потім 45 циклів, що складаються з денатурації при 95 ° C протягом 3 с, відпалу при 60 ° C протягом 26 с і розширення при 72 ° C для 10 с. Продукти аналізували, виконуючи криву плавлення в кінці реакції ПЛР. Дані нормалізуються до експресії РНК-посланника рибосомного білка L19 (RPL19) (мРНК) 60S [42]. Послідовності використовуваних праймерів наведені в таблиці 1.