Зміни в ендоканабіноїдній системі гіпокампа в індукованих дієтою мишах з ожирінням

Ця стаття має виправлення. Дивіться:

Анотація

Вступ

Ендоканабіноїдна система (eCB) - це фізіологічна сигнальна система, яка включає два типи мембранних рецепторів, які називаються рецепторами CB1 і CB2, ендогенні ліганди (eCBs) та механізм їх біосинтезу та деградації (Pagotto et al., 2006; Lutz, 2002 ).

ендоканабіноїдній

Ця нейромодуляторна система широко виражена в ЦНС і модулює синаптичну передачу та пластичність. Вивільнені з постсинаптичного ділянки, eCB можуть діяти ретроградно на пресинаптичні рецептори CB1, модулюючи вивільнення нейромедіатора як за допомогою тонічного (Neu et al., 2007), так і фазового (Mackie, 2006) механізмів. На входах GABAergic в області гіпокампа CA1 активація рецепторів CB1 призводить до різних форм синаптичної пластичності, таких як індуковане деполяризацією пригнічення гальмування (DSI) або тривала депресія гальмівних синапсів (I-LTD) (Lovinger, 2008). У глутаматергічних синапсах також було продемонстровано, що рецептори CB1 присутні та функціональні (Monory et al., 2006), хоча лише кілька досліджень (Ohno-Shosaku et al., 2002; Straiker and Mackie, 2005; Hofmann et al., 2008) показав модуляцію синаптичної пластичності в гіпокампі, що може бути спричинено дуже низькою експресією рецепторів CB1 у цій субпопуляції нейронів та/або труднощами з успішним проведенням електрофізіологічних протоколів.

У той час як область гіпокампа та пов'язані нейронні мережі найчастіше асоціюються з обробкою пам'яті, кілька досліджень продемонстрували роль гіпокампа в контролі над вживанням їжі. Пошкодження гіпокампа може призвести до гіперфагії (Forloni et al., 1986), тоді як нейрональна мережа гіпокампа сприяє харчовій поведінці, обробляючи сигнали ситості, такі як холецистокінін, грелін і мотилін (Guan et al., 2003; Davidson and Jarrard, 2004; Діано та ін., 2006). Більше того, пацієнти з ожирінням, які скуштували рідку їжу, показали знижену активність у задньому гіпокампі порівняно з худими контрольними суб'єктами (DelParigi et al., 2005), а інші дослідження візуалізації показали, що бажання їжі пов'язане з активацією гіпокампу, що відображає пряма роль цієї області мозку із спогадами, пов’язаними з їжею (Pelchat et al., 2004).

Агоністи рецепторів CB1 стимулюють харчування та особливо посилюють аспекти винагороди за їжу (Cota et al., 2006), тоді як антагоністи рецепторів CB1 постійно знижують масу тіла у пацієнтів із ожирінням (Van Gaal et al., 2005; Scheen, 2008). Експресія нейронів рецепторів CB1 має вирішальне значення як в мотиваційному, так і в метаболічному аспектах цих ефектів (Bellocchio et al., 2010; Quarta et al., 2010). Система eCB в гіпокампі може брати участь у формуванні апетиту і, таким чином, визначати загальне споживання енергії та тяжкість ожиріння.

Тут ми перевірили гіпотезу про те, чи змінюється система eCB в гіпокампі добре встановленої тваринного моделі ожиріння та пов’язаних із нею станів (таких як резистентність до інсуліну, діабет 2 типу, дисліпідемія), ожиріння, спричинене дієтою (DIO) мишей (Buettner et al., 2007), подібно до того, як раніше було встановлено, що він зустрічається в периферичних органах (особливо в жировій тканині та печінці) ожирілих гризунів (Di Marzo, 2008). Ми також запитали, чи не змінюються опосередковані eCB синаптичні процеси в гіпокампі мишей DIO порівняно з контрольними мишами, що харчуються стандартною дієтою.

Матеріали і методи

Тварини.
Вимірювання ендоканабіноїдів.
Гібридизація in situ.

Експерименти з радіоактивної гібридизації in situ (ISH) проводили, як описано раніше (Marsicano and Lutz, 1999). Мишей у SD та HFD знеболювали ізофлураном та обезголовлювали. Мозок ізолювали, негайно заморожували на сухому льоду і зберігали при -80 ° C. Мозок встановлювали на середовищі для заморожування тканин (Юнг), а коронарні зрізи товщиною 18 мкм вирізали на кріостаті Microm HM560 (Microm). Секції встановлювали на заморожених предметних стеклах SuperFrost Plus (Менцель) і зберігали при -20 ° C до використання. Рибопроби з рецептора CB1 готували, як описано раніше (Marsicano and Lutz, 1999). Після лінеаризації за допомогою BamHI антисмисловий рибопроб синтезували з Т3-РНК-полімеразою (Roche). Для генерування чуттєвого рибопробу використовували XhoI для лінеаризації, а Р7-полімеразу Т7 (Roche) для синтезу РНК. Інкубація з чутливими рибопробами не показала жодного сигналу.

Зв’язування GTPγS, стимульоване агоністами [35 S].
Вестерн-блот-аналіз.

Гіпокампі від мишей SD та HFD виділяли та гомогенізували. Двадцять мікрограмів загального білка розчинили за допомогою 15% SDS-PAGE і електроблотували на нітроцелюлозну мембрану (HyBond-C Extra; GE Healthcare). Первинними антитілами були рецептор CB1 (1: 1000; Кайман), амідна гідролаза жирних кислот (FAAH) [1: 500; молекулярна вага (МВ), 70 кДа], моноацилгліцерилліпаза (MAGL) (1: 500; МВт, 35/37 кДа) (Straiker et al., 2009), а також ізоформи α та β діацигліцеролу ліпази (DAGL-α та DAGL- β) (МВт, 100 та 70 кДа відповідно; 1: 500) (Berghuis et al., 2007); α-тубулін (МВт, 55 кДа) (Sigma-Aldrich; 1: 400 000) використовували як контроль навантаження. Вторинними антитілами були кон'юговані з пероксидазою хрону анти-кролячі IgG (Діанова). Вестерн-блот-аналіз проводили за допомогою системи хемілюмінесценції (Luminol). Виявлення проводили за допомогою авторадіографії. Відносні рівні білка розраховували після нормалізації до контролю навантаження (α-тубулін).

Електрофізіологія.

A, Крива зростання мишей дикого типу (CB1 +/+) та CB1 (CB1 -/-) мишей протягом 12 тижнів лікування SD та HFD. Дані виражаються як середнє значення ± SEM. CB1 -/-; CB1 +/+, n = 10 мишей на групу; GABA-CB1 -/-, n = 7 мишей. * p +/+ SD проти CB1 +/+ HFD; # p +/+ SD проти CB1 -/- SD; + p +/+ SD проти CB1 -/- HFD; ¥ p +/+ HFD проти GABA-CB1 -/- HFD; двосторонній аналіз ANOVA, пост-спеціальний тест Бонферроні. , Загальна кількість вісцерального жиру (у грамах) у мишей CB1 +/+, CB1 -/- та GABA-CB1 -/- за SD та HFD відповідно, виміряна наприкінці лікування. *** p +/+ SD проти CB1 +/+ HFD; ** p +/+ HFD проти GABA-CB1 -/- HFD; t аналіз тесту.

Вплив ожиріння, спричиненого дієтою, на рівень ендоканабіноїдів у гіпокампі

Рівні 2-AG та анандаміду в різних регіонах мозку. A, , Збільшення 2-AG та анандаміду в гіпокампі мишей, що харчуються HFD, порівняно з мишами, що годували SD (n = 4, група SD; n = 8 мишей, група HFD; t аналіз тесту, * p -/- мишей. У цих тканинах у зразках не було виявлено імунореактивності рецептора CB1 (дані не наведені). Таким чином, підвищений рівень білка рецептора CB1 був виявлений конкретно в областях гіпокампа CA1 та CA3, але не в зубчастій звивині мишей DIO, що передбачає разом із підвищеними рівнями eCB, посилену сигналізацію через рецептори CB1.

A, Імунореактивність рецептора CB1 в гіпокампах тварин, що харчуються SD та HFD (зелений сигнал: рецептор CB1). , Кількісна оцінка імунореактивності рецептора CB1 в області радіатного шару, як зазначено в A. C., Кількісна оцінка рецептора CB1 у шарі пірамідальних клітинних тіл, як зазначено в A. Кількісно визначали сигнал у CA1, CA3 та зубчастій звивині (DG). Шкала шкали, 250 мкм. Дані виражаються в інтегральній щільності ± SEM. n = 3 миші на групу. Двосторонній аналіз ANOVA, пост-хост-тест Бонферроні: ** p 35 S] Зв'язування GTPγS за допомогою HU-210