Хронічний вплив дієти з високим вмістом жиру викликає порушення мієліну та посилення регуляції інтерлейкіну-33

Хуей-Тін Хуан

1 Департамент наук про життя Коледжу біологічних наук та біотехнологій Національного університету Ченг Кунга, Тайнань, Тайвань

Шен-Фен Цай

2 Відділ клітинної біології та анатомії, Інститут фундаментальних медичних наук, Медичний коледж, Національний університет Ченг Кунга, Тайнань, Тайвань

Хун-Цунг Ву

3 Кафедра сімейної медицини, Національна лікарня університету Ченг Кунга, Медичний коледж, Національний університет Ченг Кунг, Тайнань, Тайвань

Сінь-Інь Хуан

4 Інститут біомедичної інженерії та наномедицини, Національний науково-дослідний інститут охорони здоров'я, Жунань, Міаолі, Тайвань

Хан-Хсуе Ся

Ю-Мін Куо

По-Зе Чен

5 кафедра психіатрії, Національна лікарня університету Ченг Кунга, Медичний коледж, Національний університет Ченг Кунг, Тайнань, Тайвань

Чунг-Ши Ян

Шун-Фен Ценг

1 Департамент наук про життя Коледж біологічних наук та біотехнологій Національного університету Ченг Кунга, Тайнань, Тайвань

Пов’язані дані

Набори даних цього дослідження доступні у відповідного автора за запитом.

Анотація

Передумови

Гіпоталамічне запалення, включаючи астрогліоз та активацію мікроглії, виникає після прийому дієти з високим вмістом жиру (HFD) у моделей гризунів або у людей із ожирінням. Однак ефект хронічного HFD-харчування на олігодендроцити (OLG) - гліальну популяцію мієліну в центральній нервовій системі (ЦНС) - залишається незрозумілим. У цьому дослідженні ми використовували 8-тижневих самців мишей C57BL/6, яких годували HFD протягом 3–6 місяців, щоб викликати хронічне ожиріння.

Результати

Аналіз візуалізації трансмісійної електронної мікроскопії показав, що цілісність гієталамічного мієліну була порушена після годування HFD протягом 4 та 6 місяців. Більше того, накопичення Iba1 + -мікроглії з амебоїдною гіпертрофічною формою постійно спостерігалося в дугоподібному ядрі мишей, що годувались HFD, протягом усього періоду годування. Інтерлейкін-33 (IL-33), тканинний тривожник при пошкодженні ЦНС, був виявлений із підвищеним рівнем у гіпоталамусі після годування HFD протягом 3 та 4 місяців. Крім того, дослідження in vitro показало, що вплив зрілих OLG на IL-33 порушує структуру клітин OLG разом із зниженням експресії основного білка мієліну.

Висновки

Загалом, наші висновки демонструють, що хронічне годування HFD спричиняє порушення гіпоталамічного мієліну, супроводжуючись регуляцією IL-33 та тривалою активацією мікроглії в гіпоталамусі. Враховуючи, що додавання екзогенного IL-33 було шкідливим для дозрівання OLG, збільшення IL-33 при хронічному годуванні HFD може сприяти індукції порушення гієталамічного мієліну.

Електронний додатковий матеріал

Інтернет-версія цієї статті (10.1186/s12868-019-0516-6) містить додаткові матеріали, доступні для авторизованих користувачів.

Передумови

Ожиріння, спричинене надмірним споживанням їжі та недостатніми витратами енергії, стало основним критичним фактором розвитку серцево-судинних захворювань та метаболічного синдрому. Індуковане ожирінням пошкодження нейронів центральної нервової системи (ЦНС) та цілісності гематоенцефалічного бар'єру (ВГБ) збільшує ризик індукції інсульту та хвороби Альцгеймера [1, 2]. З огляду на те, що гіпоталамус відповідає за регулювання споживання їжі та витрат енергії завдяки дії лептину та інсуліну [3], підтримка в гомеостазі функцій нейронів та глій гіпоталамуса є важливою для запобігання розвитку захворювань, пов’язаних із ожирінням.

Запалення низького ступеня в периферичних тканинах осіб із ожирінням було добре розглянуто [4–7]. Запалення гіпоталамуса також зустрічається у генетично модифікованих тваринних моделей ожиріння або тварин з високим вмістом жиру (HFD) [5, 8–10]. Повідомлялося, що збільшення прозапальних цитокінів та хемокінів (тобто IL-1β, TNF-α та IL-6) спостерігалось у гіпоталамусі у гострий (години) та підгострий (тижні) періоди після годування HFD [11, 12]. Відомо, що активація мікроглії та астроцитів, яку називають гліозом, відіграє вирішальну роль у регуляції індукованої HFD резистентності до лептину та інсуліну в компанії з порушенням енергетичного гомеостазу [11–14]. Втрата олігодендроцитів (OLG), гліальної популяції мієліну в центральній нервовій системі (ЦНС), була виявлена в спинному мозку через 7 тижнів після годування HFD [15]. Тим не менше, мало відомо про реакцію гіпоталамусових OLG на хронічне годування HFD.

Метою цього дослідження було вивчення реакції гіпоталамусових OLG на хронічне годування HFD, використовуючи встановлену нами тварину модель метаболічних розладів, годуючи HFD для індукції резистентності до інсуліну та порушення метаболізму ліпідів [16]. Дослідження вперше показало порушення мікроструктури мієліну в задній бічній ділянці гіпоталамуса в пізніші моменти годування HFD. В якості альтернативи інтерлейкін-33 (IL-33) діє як клітинний сигнал тривоги [17], і повідомляється, що IL-33 є критичним фактором для розвитку РС через інгібування мієлінізації ЦНС [18]. Цікаво, що ми виявили, що IL-33 був підвищений в OLG та астроцитах гіпоталамусу після хронічного годування HFD. У поєднанні з нашим дослідженням in vitro, що вплив зрілих OLG на IL-33 спричиняє пошкодження морфології OLG, результати свідчать про те, що порушення мікроструктури мієліну в гіпоталамусі після годування HFD може бути спричинене частково дією молекул IL-33, збільшеною на хронічне годування HFD.