Știința neuroendocrină

Acest articol face parte din subiectul de cercetare

Controlul neuroendocrin al comportamentului alimentar Vizualizați toate cele 34 de articole

Editat de
Hubert Vaudry

Universitatea din Rouen, Franța

Revizuite de
Jacques Epelbaum

Institutul Național al Sfântului și al Cercetării Medicale (INSERM), Franța

Bruno Bonaz

Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble, Franța

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

bazată

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Divizia de Medicină Psihosomatică, Centrul Charité pentru Medicină Internă și Dermatologie, Charité-Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Germania
  • 2 Departamentul de Medicină Internă și Institutul de Neurogastroenterologie, Martin-Luther-Krankenhaus Berlin, Berlin, Germania

Introducere

Anorexia nervoasă (AN) este o tulburare de alimentație caracterizată prin dorința de a pierde greutatea corporală sau de a menține greutatea corporală la un nivel mai scăzut decât cel normal pentru vârstă și înălțime. Mai mult, pacienții suferă de o teamă intensă de a se îngrășa și de o tulburare a imaginii corporale (American Psychiatric Association, 2013). AN are o prevalență ridicată la adolescente și femei tinere (Nagl și colab., 2016); prevalența de viață pentru AN la femeile europene a fost raportată a fi de 0,9% (Preti și colab., 2009), niveluri similare au fost raportate pentru Statele Unite (Hudson și colab., 2007). Tratamentul AN este provocator și cuprinde în mare parte îngrijiri structurate și psihoterapie (Zipfel și colab., 2014); cu toate acestea, tratamentul este împiedicat de o rată ridicată de recidivă (Herzog și colab., 1997; Zipfel și colab., 2015). În timp ce doar aproximativ jumătate dintre pacienți se recuperează, o treime se ameliorează, dar continuă să aibă simptome, iar 20% rămân grav bolnavi cronici (Steinhausen, 2002). În cele din urmă, AN are o rată considerabilă ponderată a mortalității (decese la 1000 de persoane-ani) de 5,1 (Arcelus și colab., 2011). Trebuie remarcat faptul că, deși AN este bine caracterizat clinic, patogeneza care stă la baza bolii nu este încă bine stabilită. Mai mult, nu este disponibil un tratament farmacologic specific. Prin urmare, sunt necesare mai multe cercetări pentru a caracteriza mai bine boala și pentru a identifica posibilele noi ținte de tratament.

Progresul în cercetarea medicală este adesea realizat prin stabilirea unui model animal al unei boli care poate ajuta la investirea fiziopatologiei de bază. A fost deja în 1967 când Routtenberg și Kuznesof au observat că rozătoarele tind să se auto-înfometeze atunci când sunt expuse unui program de hrănire restricționat în timp și având în vedere posibilitatea unei activități fizice voluntare pe o roată de rulare (Routtenberg și Kuznesof, 1967). Deoarece hiperactivitatea poate fi observată la un subgrup considerabil (variind de la 31 la 80%) dintre pacienții cu AN (Davis și colab., 1997), modelele animale care utilizează activitate fizică imită această condiție. Combinația dintre un program restricționat de hrănire și accesul la exerciții fizice folosind o roată de rulare a fost utilizată pentru a imita caracteristicile AN umane; modelul a fost denumit anorexie bazată pe activitate (Casper și colab., 2008).

Ulterior, modelul a fost caracterizat în mare măsură și s-au observat mai multe modificări, cum ar fi creșterea acidului γ-aminobutiric al creierului (GABA) (Aoki și colab., 2012) și semnalizarea endocannabinoidă (Casteels și colab., 2014), tulburări ale dopaminei anticipatoare a alimentelor și eliberarea serotoninei (Verhagen și colab., 2009) împreună cu implicarea mai multor hormoni de reglare a aportului alimentar, de exemplu, grelină (Legrand și colab., 2016) și leptină (Hillebrand și colab., 2005b) și, în cele din urmă, o activare a axa hipotalamus-hipofiză-suprarenală (Burden et al., 1993), modificări care ar putea juca un rol și în AN umană. Este posibil ca aceste modificări să fie implicate în mai multe modificări observate: pe lângă o reducere a aportului de alimente și a greutății corporale, de asemenea, o disfuncție a barierei intestinale (Jésus și colab., 2014), o perturbare a dezvoltării neuronale a hipocampului (Chowdhury și colab., 2014 ).) și o afectare a funcției de memorie (Paulukat și colab., 2016), creșterea anxietății (Kinzig și Hargrave, 2010) și dezvoltarea ulcerelor de stres (Doerries și colab., 1991), caracteristici observate, de asemenea (Kline, 1979; Ghadirian și colab., 1993; Swinbourne și Touyz, 2007; Huber și colab., 2015; Kjaersdam Telleus și colab., 2015) sau suspectați la pacienții cu AN. Luată împreună, anorexia bazată pe activitate - în ciuda limitării majore de a fi un model animal care doar imită trăsăturile unei boli - este probabil un instrument adecvat pentru studierea aspectelor patogenezei AN umane.

Scopul prezentului studiu a fost primul de a stabili modelul de anorexie bazată pe activitate în laboratorul nostru care investighează aportul de alimente, activitatea roții și greutatea corporală la șobolanii femele. Au fost folosite doar șobolani femele datorită prevalenței mai mari a anorexiei la femele comparativ cu masculii (Steinhausen și Jensen, 2015). Apoi, am investigat microstructura aportului alimentar care stă la baza reducerii aportului alimentar în acest model animal folosind un sistem automatizat de monitorizare a consumului alimentar stabilit recent pentru utilizarea la șobolani (Teuffel și colab., 2015). Pentru a caracteriza în continuare posibilele modificări subiacente ale activității creierului, am folosit markerul de expresie neuronală Fos și am efectuat o cartografiere a creierului la șobolani supuși anorexiei bazate pe activitate.

Materiale și metode

Animale

Șobolanii Sprague-Dawley femele (Harlan-Winkelmann Co., Borchen, Germania) cu o greutate de 150-180 g la sosirea lor au fost adăpostiți în grupuri în condiții de iluminare controlată (12:12 h ciclu lumină/întuneric, luminile aprinse/oprite: 06: 00 am/06: 00 pm) și temperatura (21-23 ° C). Șobolanii au fost hrăniți cu șobolan standard (ssniff Spezialdiäten GmbH, Soest, Germania) și apă de la robinet ad libitum cu excepția cazului în care se prevede altfel. Acest studiu a fost realizat în conformitate cu recomandarea liniilor directoare instituționale; protocolul a fost aprobat de autoritatea de stat pentru cercetarea animalelor (#G 0117/14).

Anorexie bazată pe activitate

După o perioadă inițială de aclimatizare de 7 zile, șobolanii (total n = 44) au fost alocați aleatoriu la unul din cele patru grupuri: (a) ad libitum grup: fără activitate suplimentară + ad libitum program de hrănire, (b) grup de activitate: activitate voluntară pe o roată de rulare + ad libitum program de hrănire, (c) grup de hrănire restricționat: fără activitate suplimentară + program de hrănire restricționat și (d) grup de anorexie bazată pe activitate: activitate voluntară într-o roată care rulează + program de hrănire restricționat.

În prima săptămână a experimentului, toți șobolanii au fost hrăniți ad libitum și separate în cuști de carcasă unice care au fost plasate adiacente una cu cealaltă pentru a asigura contactul vizual, acustic și cu miros. Șobolanii activității și grupul de anorexie bazată pe activitate au avut acces la o roată de rulare în interiorul cuștii timp de 24 de ore pe zi, în timp ce grupurile sedentare (ad libitum și grup de hrănire restricționat) au fost adăpostite fără roata de rulare în condiții altfel identice. Toate cuștile conțineau materiale de îmbogățire și așternut pentru mediu. Șobolanii au fost acomodați cu noile lor cuști timp de 1 săptămână și au fost tratați zilnic pentru a se obișnui cu interacțiunea cu investigatorul. Aceasta a inclus îndepărtarea zilnică a șobolanului din cușcă pentru a măsura greutatea corporală. Rutina zilnică a fost efectuată între orele 08:00 și 09:00.

Condițiile de restricție a alimentelor au început în ziua a opta a experimentului. Șobolanii din hrana restricționată, precum și grupul de anorexie bazată pe activitate au primit alimente de la 09:00 la 10:30 a.m. (perioada de hrănire de 90 de minute în timpul fazei luminoase s-a bazat pe Luyten și colab., 2009; Wu și colab., 2014), în timp ce celelalte două grupuri (ad libitum și grupul de activitate) au continuat să aibă acces la alimente timp de 24 de ore pe zi. Greutatea corporală, aportul de alimente și activitatea au fost monitorizate pe o perioadă de 21 de zile. Experimentul a fost întrerupt și animalele au fost eutanasiate când pierderea în greutate corporală a depășit 25%.

Măsurători

Monitorizarea greutății corporale

Șobolanii au fost cântăriți zilnic între orele 08:00 și 09:00 Greutatea corporală și modificările greutății corporale au fost calculate pentru întreaga perioadă experimentală de 21 de zile (1 săptămână de ad libitum consum de alimente și 2 săptămâni de hrănire restricționată).

Monitorizarea aportului alimentar și a microstructurii consumului alimentar

Analiza microstructurală a comportamentului de hrănire a fost efectuată utilizând sistemul episodic de monitorizare a consumului alimentar BioDAQ pentru șobolani (BioDAQ, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ, SUA), care permite monitorizarea continuă a aportului de alimente solide chow la șobolani neperturbați, după cum sa raportat recent (Teuffel și colab., 2015). Sistemul conține o buncăr alimentar plasat pe o microbalanță electronică, ambele fiind montate pe o cușcă obișnuită cu o singură carcasă. Parametrii consumului de alimente sunt măsurați continuu și pot fi extrase din software (BioDAQ Monitoring Software 2.3.07); perioadele de interes pot fi alese liber ulterior pentru analiza datelor. Fiecare interacțiune a șobolanului cu buncărul alimentar este înregistrată ca un „atac”. O masă este definită ca un aport alimentar de cel puțin 0,01 g, atunci când se produc hrăniri după un interval de ≥ 15 min, aceasta este considerată o masă nouă. Parametrii meselor extrase din software includ dimensiunea mesei, mărimea mesei, frecvența mesei, frecvența mesei, durata mesei, timpul petrecut în mese și rata de consum. Microstructura de aport alimentar a fost analizată începând cu 4 zile după restricționarea alimentelor pe o perioadă de 4 zile (exprimată ca valoare medie de 4 zile/animal).

Monitorizarea activității fizice

Activitatea fizică a roții de rulare a fost evaluată electronic utilizând software-ul furnizat de producător (Campden Instruments Ltd., Loughborough, Marea Britanie) și exprimată ca rotații ale roții pe zi, așa cum a fost descris anterior (Wu și colab., 2014). Aici, sistemul de activitate a fost combinat cu cuștile pentru monitorizarea automată a consumului de alimente. Studiile pilot nu au indicat nicio interferență dăunătoare între cele două măsurători (datele nu sunt prezentate).

Estimarea consumului de energie s-a bazat pe un studiu anterior care a determinat consumul de oxigen al șobolanilor care rulează cu o viteză constantă (Shepherd și Gollnick, 1976). S-a presupus un raport de schimb respirator de 1,0 pe baza carbohidraților ca fiind cea mai mare componentă în șobolanul standard utilizat (58% din caloriile din carbohidrați, informațiile producătorului).

c-Fos Imunohistochimie

Într-un experiment separat, specificitatea anticorpului cFos a fost evaluată prin pre-absorbție cu SGFNADYEASSSRC sintetic (aminoacizii 4-17 ai șobolanului c-Fos, JPT Peptide Technologies GmbH, Berlin, Germania). Peptida (5 μg/ml) a fost incubată cu anticorpul anti-c-Fos diluat la 1: 20.000 (Merck Millipore, raport antigen: anticorp de 100: 1) timp de 2 ore la temperatura camerei urmată de 22 ore la 4 ° C . Soluția a fost centrifugată timp de 15 minute la 13.000 × g și supernatantul utilizat pentru imunocolorare așa cum s-a descris mai sus.

Imunoreactivitatea secțiunilor cerebrale a fost examinată folosind un microscop cu lumină (Axiophot, Zeiss, Jena, Germania), iar imaginile au fost obținute folosind o cameră conectată (AxioCam HRc, Zeiss). Densitatea celulelor Fos pozitive în fiecare secțiune cerebrală a fost determinată semi-cantitativ folosind un obiectiv de 10x și descrisă ca -, nu; +, scăzut (

1-10 celule); ++, mediu (

10–20 celule); și +++, densitate de expresie ridicată (> 20 celule Fos pozitive într-o zonă de 100 μm × 100 μm a unei rețele oculare cu un obiectiv de 10x). Coordonatele nucleelor ​​creierului au fost identificate în conformitate cu atlasul cerebral al șobolanilor (Paxinos și Watson, 2007). Anchetatorul a fost orbit de grupul experimental. Densitatea medie a celulelor imunoreactive Fos derivată din numărul total de secțiuni analizate pentru fiecare nucleu a fost determinată pentru fiecare animal și utilizată pentru a calcula densitatea medie a expresiei pe grup.

Analize statistice

Distribuția datelor a fost determinată de testul Kolmogorov-Smirnov. Datele sunt exprimate ca medie ± SEM și analizate prin analiza unică a varianței (ANOVA) urmată de Tukey post-hoc test sau analiză bidiară sau triplă a varianței urmată de metoda Holm-Sidak. Diferențele au fost considerate semnificative atunci când p # p ### p 0,05; Figura 3).

Figura 2. Anorexia bazată pe activitate și grupul de hrănire restricționată arată o reducere similară a aportului de alimente pe întreaga perioadă de observație. Animalele au avut acces la o roată de rulare timp de 24 de ore pe zi (grup de anorexie bazată pe activitate și activitate) sau au fost adăpostite fără acces la roată în condiții similare (ad libitum și grup de hrănire restricționat). În ziua a 8-a, consumul de alimente a fost limitat la 1,5 ore pe zi în grupul restricționat de hrănire și anorexie bazată pe activitate, în timp ce activitatea și ad libitum grupul a păstrat accesul la alimente timp de 24 de ore pe zi. Aportul alimentar este calculat ca g/200 g greutate corporală; toate datele sunt exprimate ca medie ± SEM. *p # p ### p ### p 0,05; Figura 4).

Figura 4. Anorexia bazată pe activitate și grupul de activitate alimentat ad libitum prezintă niveluri similare de activitate fizică. Animalele au avut acces la o roată de rulare timp de 24 de ore pe zi. În ziua a opta, consumul de alimente a fost limitat la 1,5 ore pe zi în grupul cu anorexie bazată pe activitate, în timp ce grupul de activitate a păstrat accesul la alimente timp de 24 de ore pe zi. Activitatea fizică a fost monitorizată prin măsurarea rotațiilor roții pe zi. Datele sunt exprimate ca medie ± SEM. p > 0,05.

Cheltuielile zilnice de energie, inclusiv cheltuielile de energie de repaus calculate și cheltuielile de energie în timpul funcționării au fost

35 kcal/200 g greutate corporală la începutul perioadei de observație (datele nu sunt prezentate). Această valoare a crescut ușor în timpul perioadei de restricție a alimentelor atât în ​​grupul de activitate, cât și în grupul de anorexie bazată pe activitate

38 kcal/200 g greutate corporală (datele nu sunt prezentate). ANOVA bidirecțional a indicat un impact semnificativ al timpului [F(20, 377) = 3,6, p 0,05; Figurile 5A - G). În mod similar, cele două ad libitum grupurile hrănite nu au prezentat o diferență, cu excepția dimensiunii luptei, care a fost mai mică în activitate comparativ cu ad libitum grup (p # p ### p 0,05; Figurile 6A - G). În timp ce ambele grupuri de hrănire restricționate au prezentat niveluri mai mari în ceea ce privește mărimea lupteip ### p Cuvinte cheie: anorexia nervoasă, greutatea corporală, axa creier-intestin, tulburare de alimentație, Fos, psihosomatic, rulare

Citare: Scharner S, Prinz P, Goebel-Stengel M, Kobelt P, Hofmann T, Rose M și Stengel A (2016) Anorexia bazată pe activitate reduce greutatea corporală fără a induce o microstructură de administrare a alimentelor separată sau un fenotip de activitate la șobolani femele - Mediere prin o activare a nucleelor ​​cerebrale distincte. Față. Neuroști. 10: 475. doi: 10.3389/fnins.2016.00475

Primit: 30 august 2016; Acceptat: 04 octombrie 2016;
Publicat: 25 octombrie 2016.

Hubert Vaudry, Universitatea din Rouen, Franța

Jacques Epelbaum, Institutul francez de sănătate și cercetare medicală (INSERM), Franța
Bruno Bonaz, Centre Hospitalier Universitaire de Grenoble, Franța