Невроенергетика, хранене и здраве на мозъка

Редактиран от
Франсиско Чируела

Университет в Барселона, Испания

Прегледан от
Мерцедес Г. Лопес

Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional de Mexico (CINVESTAV), Мексико

Инхуа Ю

Медицински университет Сюджоу, Китай

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

граничен

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Лаборатория за лечение на тъкани, онтогения и хранене, Катедра по морфология, Медицински факултет, Институт по биомедицина, Федерален университет в Сеара, Форталеза, Бразилия
  • 2 Медицински факултет, Институт по фармакология и експериментална терапия, Университет в Коимбра, Коимбра, Португалия
  • 3 Институт за клинични и биомедицински изследвания Коимбра, Медицински факултет, Университет в Коимбра, Коимбра, Португалия
  • 4 CNC.IBILI, Университет на Коимбра, Коимбра, Португалия
  • 5 Отдел по инфекциозни болести и международно здраве, Център за глобално здраве, Медицински факултет, Университет на Вирджиния, Шарлотсвил, Вирджиния, САЩ

Въведение

Според Световната здравна организация (СЗО) около 45% от смъртните случаи сред деца под 5-годишна възраст са пряко свързани с различна степен на недохранване в лоши условия в страните със средни и ниски доходи (1). Интересното е, че при същите условия нивата на наднормено тегло и затлъстяване ескалират през ранното детство, сценарий, особено очевиден в бразилските фавели [шантажи; (2)]. Характеристиките на тази двойна тежест се наблюдават и до голяма степен другаде в страните с ниски ресурси (3). В световен мащаб данните от наблюдението на СЗО показват, че 155 милиона деца в предучилищна възраст страдат от увреждане на физическото и когнитивното развитие, докато 41 милиона са с наднормено тегло или затлъстяване (4). Затлъстяването е особено тревожно, тъй като се очаква въздействието върху човешкото здраве да се увеличи значително през следващите години. Този сценарий поражда опасения за общественото здраве, свързани с недохранване, краткосрочни и дългосрочни заболявания и нарастващите им разходи.

Ефектите от недохранването могат да бъдат ендемични в семействата с ниски доходи. Много хора се справят с лошо образование, хигиена и несигурен достъп до адекватни здравни грижи, което може да създаде лоша среда за оптимално развитие на мозъка (5). През последните десетилетия затлъстяването достигна епидемични размери в развиващите се страни, причинявайки смърт и трайни последствия (6). Мащабът на това бреме, особено върху когнитивното развитие на децата, все още е неизвестен.

Кръвно-мозъчната бариера (BBB) ​​е динамична и специализирана структура, съставена от ендотелни клетки, свързани помежду си чрез плътни (TJ) и прилепващи (AJs) връзки и свързани с перицити, базална мембрана и астроцитни крайници, които заедно с микроглията и невроните включват невроваскуларните единици. Мозъчният ендотел, с липсата на фенестрации и ниска течност-фазова ендоцитоза (пиноцитоза), е първата „физическа бариера“, при която междуклетъчните комплекси осигуряват ниска парацелуларна пропускливост и висока електрическа устойчивост на BBB (7). Основното значение на BBB се демонстрира от ролята му в поддържането на мозъчната хомеостаза и защитата срещу токсични съединения и колебанията в състава на кръвта, но същевременно осигурявайки основни хранителни вещества за нормалната мозъчна функция (7, 8). Всъщност наличието на селективни транспортери позволява преминаването на специфични молекули в мозъчния паренхим, които са от съществено значение за неговата функция.

Недохранването (хипопротеични диети) и затлъстяването (диети с високо съдържание на мазнини) могат да бъдат свързани както със системно възпаление (9, 10). Освен това тези ефекти могат да създадат порочен цикъл на ентеропатия в околната среда (с промени в микробиотата и епигенетиката) (11), които могат да доведат до различни нива на дисфункция на централната нервна система (ЦНС), включително нарушение на BBB (12), което е вратарят на мозъка. В допълнение, оксидираният LDL, който може да се увеличи от недохранване (13), може да индуцира апоптоза на мозъчните ендотелни клетки (14). Въпреки тези интересни наблюдения, все още липсват проучвания, оценяващи въздействието на диетите с високо съдържание на мазнини и ниско съдържание на протеини (особено последната) върху целостта на BBB и невровъзпалителните реакции. Следователно, в това проучване ние представяме нови данни за мишки BBB, предизвикани от два модела на недохранване, основани на хронично хранене с бразилска североизточна основна диета [RBD; (15)] и диета с високо съдържание на мазнини (HFD) (16).

Материали и методи

Животни

Определяне на маркерите на оксидативния стрес

Нивата на реактивни кислородни видове (ROS) в хипокампуса се измерват с N, N-диетил-пера-фенилендиамин (DEPPD) анализ, както е описано по-горе (17). Накратко, 5 μL хипокампи лизати се добавят към 140 μL 0,1 М натриев ацетатен буфер (рН 4,8) при 37 ° С в 96-ямкова плака. Пробите бяха взети в три екземпляра и към всяка ямка бяха добавени 100 μL от смесения разтвор на DEPPD и железен сулфат в съотношение 1:25, за да се инициира реакцията. След това микротитърната плака се инкубира при 37 ° С в продължение на 5 минути и абсорбцията се измерва с помощта на четец на плочи с спектрофотометър (Biotek, Synergy HT), при 505 nm. Нивата на ROS се изчисляват от калибрационна крива и се изразяват като еквивалент на водороден прекис (H2O2) (1 единица = 1,0 mg H2O2/L). Кривата на калибриране за стандартно решение е получена чрез изчисляване на наклони от графика на оптичната плътност.

Анализът на тиобарбитуровата киселина с реактивни видове (TBARs) се използва за оценка на продуктите от липидна пероксидация чрез малондиалдехид (MDA) (17). Накратко, 100 μL тъканна супернатанта бяха инкубирани при стайна температура (RT) на тъмно за 1 h в разтвор на TBA заедно с бутилхидрокситолуен (BHT; Sigma-Aldrich) и катализатор (Iron III хлорид; Sigma-Aldrich). След това пробите бяха инкубирани при 95-100 ° С в продължение на 60 минути и последвано от екстракция с бутанол. Супернатантите се отчитат спектрофотометрично при 532 nm (Biotek, Synergy HT) и концентрацията на MDA се изчислява по отношение на калибрационната крива, като се използва 1,1,3,3-тетраметоксипропан (Sigma-Aldrich) (диапазон: 0,1–83,5 μM) . Резултатите са изразени като μM/mg хипокампална тъкан.

Имунособентен анализ, свързан с ензимите

Кръвните проби бяха изтеглени чрез сърдечна пункция в BD Vacutainer SST тръби (BD Bioscience, Franklin Lakes, NJ, USA). Серумът се отделя чрез центрофугиране при 1100 × g за 15 минути и се съхранява при -80 ° С до анализ. Освободените нива на IL-1β, TNF-α и IL-10 от трите животински групи бяха количествено определени с помощта на комплект ELISA Ready-SET-Go (eBioscience, Сан Диего, Калифорния, САЩ), както е посочено в листа с данни . Резултатите са изразени като pg/mL.

Западно петно

Имунофлуоресценция

Морфологичен анализ на астроцитни процеси

Астроцитите, маркирани с GFAP, са анализирани, както е описано по-рано (19). Накратко, изображенията бяха качени в приставката Simple Neurite Tracer на FIJI Software, за да се измери дължината (μm) и да се преброи броят на астроцитните процеси. Освен това, за да се направи извод за сложността на беседката на астроцитите, беше направен анализ на Sholl. Анализирани са общо 30 клетки (10 клетки/животно от общо три различни животни за всяка експериментална група).

Статистика

Данните представляват средната стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM) минимум 6 животни на група. Статистическият анализ на наддаването на тегло и анализът на Sholl беше извършен с помощта на двупосочен ANOVA, последван от теста за множество сравнения на Dunnett. По отношение на всички останали експериментални подходи, статистическият анализ беше извършен с помощта на теста на Крускал-Уолис, последван от този на Дън след тест за множество сравнения. Всички статистически данни са изчислени с помощта на GraphPad Prism 6.0. Нивото на значимост беше P # P Ключови думи: диета с високо съдържание на мазнини, регионална основна диета, кръвно-мозъчна бариера, невровъзпаление, оксидативен стрес, недохранване

Цитиране: de Aquino CC, Leitão RA, Oliveira Alves LA, Coelho-Santos V, Guerrant RL, Ribeiro CF, Malva JO, Silva AP и Oriá RB (2019) Ефект на хипопротеиновите и високомаслени диети върху пропускливостта на хипокампалната кръвно-мозъчна бариера и оксидативен стрес. Отпред. Nutr. 5: 131. doi: 10.3389/fnut.2018.00131

Получено: 30 юли 2018 г .; Приет: 06 декември 2018 г .;
Публикувано: 09 януари 2019 г.

Франсиско Чируела, Университет в Барселона, Испания

Yinghua Yu, Медицински университет Xuzhou, Китай
Mercedes G. López, Centre de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV), Мексико

† Тези автори са допринесли еднакво за тази работа