Субекти

Резюме

Въведение

Западната диета може да причини недостиг на хранителни вещества и възпаление, които могат да повлияят пряко на познанието. Западната диета обаче в комбинация с физическо бездействие може да доведе до затлъстяване, което увеличава риска от когнитивен спад и AD. В момента повече от 35% от американците на възраст над 65 години и 40% от хората на средна възраст (40-59 години) са със затлъстяване 24. Някои изследвания предполагат, че затлъстяването, особено затлъстяването в средата на живота, увеличава шансовете за когнитивен спад и AD с шест пъти 8,9. Повишеният имунен отговор, като възпаление, е една от основните последици от западната диета и/или затлъстяването. Многобройни проучвания показват, че повишените вродени церебрални имунни отговори (или невровъзпаление) са свързани със загуба на памет при пациенти с различни заболявания, включително AD и черепно-мозъчна травма 25,26. При мишките консумацията на диета с високо съдържание на мазнини причинява невровъзпаление и когнитивен спад 17,19,22. Тези резултати предполагат, че индуцираните от диетата имунни отговори ще повлияят на податливостта или прогресирането на АД, но специфични имунни отговори, които могат да навредят, вместо полезни, не са определени.

Последните данни предполагат, че вродените имунни отговори от миелоидни клетки като резидентна микроглия и инфилтрация на получени от кръв макрофаги вероятно представляват важна връзка между западната диета, когнитивния спад и AD. Например, съобщава се, че предизвиканото от затлъстяването възпаление води до увеличаване на миелоидните клетки в много тъкани, включително в мозъка 27,28. Миелоидни клетки (включително резидентни микроглии и инфилтриращи макрофаги моноцити), експресиращи високи нива на TREM2 допринасят за когнитивния спад и деменцията 29,30,31. TREM2 + миелоидни клетки също присъстват около плаките в миши модели на AD 29,32. Съобщава се, че присъствието на тези TREM2 + клетки усилва невровъзпалителните цитокини и натоварването с плаки в AD миши модели 29,33. Въпреки това дали TREM2 + клетките са повлияни от западна диета при липса на генетични рискови фактори за AD не е проучено.

Като се има предвид, че многобройните епидемиологични проучвания включват западната диета като рисков фактор за чувствителност и прогресия на AD, ние формулирахме чау за мишки, които имитират отблизо диети, които обикновено се консумират в западните страни. Тази западна диетична чау е с по-високо съдържание на калории и по-ниска плътност на хранителните вещества в сравнение със стандартната диета на мишки и съдържа протеини и мазнини на животинска, а не на растителна основа. Това е първият път, когато кумулативните ефекти на диетичните фактори, които съставляват западна диета, се изследват в мозъка на мишки. Освен това, като се има предвид, че други проучвания са склонни да оценяват краткосрочните ефекти на диетичните фактори, ние определихме дългосрочните ефекти на консумацията на западна диета върху чувствителността и прогресията на AD, като я подадохме на мишки C57BL/6J (B6) и APP/PS1 за 8 месеца (от 2 до 10 месечна възраст). Установихме, че дългосрочната консумация на западна диета причинява драстично увеличаване на вродените церебрални имунни отговори от астроцити и миелоидни клетки както при мутантни мишки B6, така и при APP/PS1. Западната диета увеличава потенциално увреждащите глиални клетки при В6 мишки. Той също така увеличава броя на TREM2 + миелоидни клетки, заобикалящи плаките, които корелират с повече отлагане на плака при APP/PS1 мишки.

Методи

Мишки щамове и отглеждане

Фенотипиране на мишка

Състав на тялото

Мишките се оценяват на 9-месечна възраст чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия (DEXA) с помощта на лунен PIXImus денситометър (GE Medical Systems), след като мишките се анестезират с триброметанол (0,2 ml 2% разтвор/10 g телесно тегло). Черепът е пропуснат от анализа на DEXA поради високата си костна плътност. Мишките се претеглят по скалата на Ohaus Navigator с калибриране InCal, за да се приспособят движенията на животните.

Кръвна захар

Мишките се оценяват на 9,5 месечна възраст, две седмици преди събирането на тъкани, като се използва система за мониторинг на кръвната глюкоза Abbott Laboratories AlphaTRAK. Мишките са гладували в продължение на 8 часа преди измерванията и кръвта се е събирала с помощта на опашка.

Събиране на тъкани, изолиране на протеини и разделяне

На 10-месечна възраст на мишките се прилага смъртоносна доза кетамин/ксилазин чрез интраперитонеално инжектиране и транскардиално се перфузира с 1xPBS (физиологичен разтвор, буфериран с фосфат). Мозъците бяха дисектирани и дясното полукълбо щракна замразено за изолация на протеини, докато лявото полукълбо беше фиксирано в 4% параформалдехид за една нощ при 4 ° C. Фиксираните полукълба се изплакват с 1xPBS, криозащитени в 10% захароза, последвани от 30% захароза при 4 ° C и накрая се вграждат в OCT (съединение за оптимална температура на рязане). Замразените мозъци се разделят на 25 μm и се съхраняват при -80 ° C, докато се наложи. Протеинът се екстрахира с Trizol Reagent (Life Technologies Cat # 15596-018) следвайки указанията на производителя. Протеиновите пелети се суспендират отново в разтвор на 1: 1 8М урея и 1% SDS.

Имунофлуоресценция, оцветяване с тиофлавин S и улавяне на изображения

Първоначалните наблюдения бяха извършени в участъци от мъже и жени. Количествено определяне на броя на клетките се извършва на мозъчни секции от поне 4–6 мъжки мишки, тъй като няма явна разлика между половете. За броя на плаките се определя броят на плаките, присъстващи в енторхиналната кортикална област за всяка мишка. За IBA1 + клетки бяха заснети 5 еднакво разположени изображения (използвайки 20 × оптична леща) или на кората, в областта на енторхиналната кора, или на хипокампуса, от централен мозъчен участък на всяка мишка. За NeuN + клетки бяха заснети 5 еднакво разположени изображения (използвайки 20 × оптична леща). За IBA1 + клетки, свързани с плаки, бяха изобразени изображения на 8+ плаки на мозък (използвайки 20 × оптична леща). Образите бяха обработени и всички клетки в изображението 20 × бяха преброени с помощта на приставката за брояч на клетки за ImageJ/FIJI. Единична клетка беше определена като DAPI оцветено ядро, свързано с оцветяване на клетъчно специфично антитяло (например IBA1или NEUN). Номерата на клетките в 5-те изображения от всяка мишка бяха събрани и след това осреднени за мишки. Броят на мишките и диетата бяха маскирани пред изследователя за всички анализи на преброяване на клетки.

ELISA

Нивата на Aβ42 бяха определени с помощта на комплекта за откриване на Life Technologies (cat # KHB3442) следвайки указаните инструкции. Четири мъжки и три женски B6.APB Tg използвани бяха проби от мишки. Протеиновите проби се разреждат в съотношение 1:50 в стандартен буфер за разредител, за да се гарантира, че нивата на урея и SDS са съвместими с комплекта за анализ ELISA (cat # KHB3442). След това пробите бяха сравнени със стандартна крива и концентрациите на Ар42 бяха установени съгласно препоръките на производителите.

Статистически тестове

Данните се изразяват като средна стойност ± SEM. Статистическата значимост се определя чрез ANOVA с корекция на Bonferroni или двустранни t тестове на Student, проведени с помощта на GraphPad или Excel. За всеки тест, стр

Резултати

Западната диета предизвиква затлъстяване, но не и диабет при мишки В6

диета

(A) Теглото (грамове, g) се увеличава при мъжете B6 и B6.APB Tg след хранене със западна диета (WD) в продължение на 8 месеца (стр Tg след хранене със западна диета в продължение на 8 месеца (стр Tg мишки, хранени със западна диета, в сравнение с мишки, хранени с контролна чау (стр Tg мишки, хранени със западна диета, в сравнение с мишки, хранени с контролна чау (стр Tg мъжки мишки (стр Tg женски мишки (стр Tg мишки, хранени със западна диета (p = 0,0072, n = 5). (H) Нивата на кръвната захар на гладно са повишени при женските B6 и B6.APB Tg мишки, хранени със западната диета. Пунктирана линия в (G, H) показва прага на кръвната захар при диабет. (p = 0,001, n = 4).

Западната диета увеличава невровъзпалението и причинява загуба на невронални клетки при мишки В6