Xu Hu

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

Tao Wang

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

Jia Luo

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

2 Universitatea Academiei Chineze de Științe, Beijing, China

Shan Liang

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

2 Universitatea Academiei Chineze de Științe, Beijing, China

Wei Li

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

2 Universitatea Academiei de Științe din China, Beijing, China

Xiaoli Wu

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

2 Universitatea Academiei Chineze de Științe, Beijing, China

Feng Jin

1 Laborator cheie de sănătate mintală, Institutul de Psihologie, Academia Chineză de Științe, Beijing, China

Li Wang

3 Spitalul afiliat, Școala de Medicină, Universitatea normală Hangzhou, Zhejiang, China

Abstract

fundal

Colesterolul este o componentă esențială a creierului și a celulelor nervoase și este esențială pentru menținerea funcției sistemului nervos. Studiile epidemiologice au arătat că pacienții care suferă de tulburări de anxietate au niveluri mai ridicate de colesterol seric. În acest studiu, am investigat influența dietei cu colesterol ridicat asupra comportamentului asemănător anxietății în labirintul ridicat plus în modelul animal și am explorat relația dintre colesterol și comportamentul asemănător anxietății sub aspectul modificărilor neurochimice centrale.

Metode

Șobolanilor tineri (3 săptămâni) și adulților (20 săptămâni) li s-a administrat o dietă bogată în colesterol timp de 8 săptămâni. S-au măsurat comportamentul asemănător anxietății la testul cu labirint crescut și modificările neurochimice centrale implicate în anxietate.

Rezultate

La șobolanii tineri, dieta cu nivel ridicat de colesterol a indus un comportament asemănător anxioliticului, scăderea corticosteronului seric (CORT), creșterea factorului neurotrofic derivat din creier hipocampic (BDNF), creșterea receptorului hipocampal mineralocorticoid (MR) și scăderea receptorului glucocorticoid (GR). La șobolanii adulți, dieta cu nivel ridicat de colesterol a indus un comportament asemănător anxietății și creșterea CORT seric și scăderea BDNF hipocampic în comparație cu grupul lor de control respectiv care a alimentat dieta obișnuită.

Discuţie

Dieta cu colesterol ridicat a indus efecte dependente de vârstă asupra comportamentului asemănător anxietății și a modificărilor neurochimice centrale. Dieta cu nivel ridicat de colesterol ar putea afecta sistemul nervos central (SNC) funcționează diferit și poate avea ca rezultat comportamentul diferit al anxietății în diferite perioade de vârstă.

Introducere

Colesterolul este o componentă esențială a tuturor membranelor celulare și joacă un rol important în menținerea structurii și funcției fiecărui sistem al corpului, inclusiv al sistemului nervos [1-3]. Nivelurile crescute de colesterol seric sunt, în general, considerate a fi cel mai important factor de risc pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare (BCV). Recent, din ce în ce mai multe studii au atras atenții crescânde asupra co-morbidității ridicate dintre tulburările psihiatrice și BCV [4,5]. Anomalii ale nivelului colesterolului seric la pacienții cu tulburări ale dispoziției au fost, de asemenea, identificate în studii epidemiologice. Nivelurile ridicate de colesterol la pacienții cu tulburări de anxietate au fost investigate în multe studii. Studiile au demonstrat că pacienții cu tulburări de panică au niveluri semnificativ mai ridicate ale colesterolului seric, comparativ cu vârsta și subiecții sănătoși martori de sex [6]. Pacienții care suferă de tulburare de anxietate generalizată (GAD), tulburare obsesiv-compulsivă (TOC) și tulburare de stres posttraumatic (PTSD), s-au dovedit, de asemenea, să aibă niveluri mai ridicate de colesterol seric [7-10]. Cu toate acestea, au existat dovezi slabe pentru o influență a dietei cu nivel ridicat de colesterol asupra modelelor animale comportamentale asemănătoare anxietății. Relația neurochimică centrală dintre colesterol și tulburările de anxietate este slab înțeleasă.

La toate animalele, cea mai mare creștere și diferențiere a SNC are loc în primele câteva săptămâni sau ani după naștere, iar colesterolul este necesar pentru aceste procese [11]. Studiile au arătat că au existat diferențe profunde în ceea ce privește nivelul colesterolului circulant în diferite stadii de dezvoltare [12,13]. Între timp, efectul dependent de vârstă al dietelor bogate în grăsimi asupra metabolismului lipidic și a acumulării de lipide s-a găsit la șobolani [14]. Dufour și colab. a examinat efectul unei diete bogate în colesterol asupra performanței de învățare a șobolanilor și a constatat că efectul stimulant al colesterolului asupra păstrării memoriei depindea de vârstă [15]. În acest studiu, am investigat efectele dietelor cu un nivel ridicat de colesterol asupra comportamentului asemănător anxietății testat la labirint crescut plus la șobolanii Sprague-Dawley tineri (3 săptămâni) și adulți (20 săptămâni) și am explorat relația dintre colesterol și anxietate- precum comportamentul sub aspectul modificărilor neurochimice centrale.

Materiale și metode

Animale

Șobolani Sprague - Dawley masculi, de clasă clasică pentru animale curate, cu vârsta de 3 săptămâni (șobolani tineri, n = 20) sau cu vârsta de 20 de săptămâni (șobolani adulți, n = 20), au fost achiziționați de la Vital River Laboratory Animal Ltd. (Beijing, China). Au fost adăpostite individual în cuști și menținute la o temperatură constantă (23 ± 2 ° C) și umiditate (55 ± 5%) și expuse la un ciclu de lumină/întuneric de 12 ore (luminile aprinse la 7:00 a.m.). Hrana și apa au fost furnizate ad libitum. Toate animalele au fost îngrijite în conformitate cu Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Toate experimentele au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor al Institutului de Psihologie, Academia Chineză de Științe.

Proiectare experimentală

După o perioadă de adaptare de o săptămână pe o dietă obișnuită conținând 32% (greutate/greutate) proteine, 5% grăsimi, 2% fibre, 1,8% calciu, 1,2% fosfor și un extract fără azot ca rest, șobolani tineri și adulți au fost alocați aleatoriu la două grupuri de câte 10 șobolani fiecare. Grupurile experimentale au fost după cum urmează:

1) Young-Control (n = 10): șobolani tineri de 3 săptămâni, hrăniți cu o dietă regulată timp de 8 săptămâni;

2) Young-HCD (n = 10): șobolani tineri de 3 săptămâni, hrăniți cu o dietă bogată în colesterol timp de 8 săptămâni;

3) Adult-Control (n = 10): șobolani adulți cu vârsta de 20 de săptămâni, hrăniți cu o dietă regulată timp de 8 săptămâni;

4) Adult-HCD (n = 10): șobolani adulți cu vârsta de 20 de săptămâni, hrăniți cu o dietă bogată în colesterol timp de 8 săptămâni.

Dieta bogată în colesterol (HCD) conținea 2% (greutate/greutate) colesterol, 10% untură de porc, 0,3% colat de sodiu și 87,7% dietă obișnuită. După perioada de hrănire, comportamentul asemănător anxietății a fost testat în labirint crescut plus (EPM). La douăzeci și patru de ore după testul comportamental, șobolanii au fost anesteziați cu o injecție intraperitoneală de pentobarbital de sodiu (50 mg/kg) după lipsa alimentelor timp de 12 ore și probele de sânge de la fiecare șobolan au fost colectate în tuburi folosind puncție cardiacă. După recoltarea sângelui, creierele au fost îndepărtate rapid după decapitare și regiunile hipocampului au fost excizate în gheață imediat și spălate cu soluție salină tampon fosfat rece ca gheața și apoi depozitate la -80 ° C până la utilizare.

Test ridicat plus labirint

Labirintul ridicat plus (EPM) este un test de comportament asemănător anxietății pe scară largă pentru rozătoare. Labirintul era compus din două brațe deschise (50 × 10 cm) și două brațe închise de aceeași dimensiune cu pereți înalți de 30 cm. Întregul labirint avea o înălțime de 50 cm de la podea. Aparatul a fost iluminat indirect de două lămpi și intensitatea luminii a fost de aproximativ 50 lx în brațele deschise. Testele au fost efectuate între orele 9: 00-11: 00 Șobolanii au fost așezați individual în zona centrală a labirintului, cu fața către un braț deschis și au permis 5 minute de explorare liberă. Toți șobolanii au fost testați o singură dată. După fiecare test, arena a fost curățată cu 70% etanol. Timpul petrecut și distanța parcursă în brațele deschise și închise au fost înregistrate video și înregistrările video au fost analizate de către ANYmaze softmaze. O înregistrare a fost marcată atunci când toate cele patru labe erau într-un braț al labirintului. S-a calculat procentul de timp petrecut și distanța parcursă în brațele deschise și brațele închise ale labirintului. Activitatea locomotorie a fost indexată prin distanța totală parcursă și numărul total de intrări de brațe în întregul labirint în timpul perioadei de testare.

Test pentru parametrii biochimici serici

Serul a fost separat de probele de sânge prin centrifugare la 3500 rpm timp de 10 minute. Colesterolul total (TC), colesterolul cu lipoproteine ​​cu densitate ridicată (HDL-C), colesterolul cu lipoproteine ​​cu densitate mică (LDL-C), glucoza, alanina aminotransferaza (ALT) și aspartatul aminotransferaza (AST) au fost măsurate cu ajutorul analizorului chimic automat 7020 (Hitachi, Tokyo, Japonia).

Analiza neurochimică centrală

CORT seric, BDNF hipocampic, receptorul serotoninei 1A (5-HTR1A), receptorul N-metil-D-aspartat (NMDAR), nivelurile MR și GR și serotonina hipocampală (5-HT), dopamina (DA), noradrenalina (NA) și Nivelurile acidului γ-aminobutiric (GABA) au fost măsurate folosind kituri de test imunosorbent (ELISA) respective (Cusabio Biotech Co., Ltd., Wuhan, China) conform instrucțiunilor producătorului. Serul a fost separat de probele de sânge prin centrifugare la 3500 rpm timp de 10 minute și apoi utilizat pentru testul ELISA direct. Țesuturile hipocampice au fost omogenizate în PBS cu un omogenizator de sticlă pe gheață și suspensiile rezultate au fost supuse la două cicluri de îngheț-dezgheț pentru a rupe în continuare membranele celulare. După aceea, omogenizații au fost centrifugați timp de 5 minute la 5000 rpm și supernatanții au fost utilizați pentru testul ELISA.

Placa de microtitrare furnizată în fiecare kit ELISA a fost pre-acoperită cu un anticorp specific pentru CORT, BDNF, 5-HTR1A, NMDAR, MR, GR, 5-HT, DA, NA sau GABA. Standardele sau probele au fost adăugate la godeurile corespunzătoare ale plăcii de microtitrare și incubate timp de 2 ore la 37 ° C. După îndepărtarea lichidului din fiecare godeu, un anticorp conjugat cu biotină a fost adăugat la godeuri și incubat. Și apoi, avidina conjugată cu peroxidază de hrean (HRP) a fost adăugată în godeu și incubată. După adăugarea soluției de substrat TMB, godeurile ar prezenta schimbări de culoare. Reacția enzimă-substrat a fost încheiată prin adăugarea de soluție de acid sulfuric și modificările de culoare au fost măsurate spectrofotometric la o lungime de undă de 450 nm. Concentrația substanței care urmează să fie determinată în probe este apoi determinată prin compararea O.D. valoarea eșantioanelor la curba standard.

analize statistice

Control: dietă regulată; HC: dietă bogată în colesterol.

dependent

Neurotransmițători în hipocamp

Nu au existat modificări semnificative ale nivelurilor de 5-HT, DA, NA și GABA la șobolanii tineri după tratamentul cu HCD (Figura 3). La șobolanii adulți, nu au existat, de asemenea, diferențe semnificative în nivelurile DA, NA și GABA între grupurile de control și grupurile HCD. Nivelurile de 5-HT au fost evident reduse la șobolanii Adult-HCD comparativ cu șobolanii Adult-Control (Figura 3 A, p = 0,05).

Efectele dietei cu colesterol ridicat asupra neurotransmițătorilor din hipocamp la șobolanii tineri și adulți. (A) Nivelurile de hipocampal 5-HT; (B) Niveluri de hipocampal DA; (C) Nivelurile NA hipocampice; (D) Nivelurile GABA ale hipocampului. Datele sunt prezentate ca medie ± S.E.M. [n = 10 pentru fiecare grup; Control: dietă regulată; HCD: dieta bogata in colesterol; 5-HT: serotonină; DA: dopamină; NA: noradrenalină; GABA: acid γ-aminobutiric].

Modificări ale 5-HTR1A, NMDAR, MR, GR și hipocampus

La șobolanii tineri, nivelurile MR au crescut semnificativ (Figura 4 C, p = 0,020), iar nivelurile GR au fost semnificativ scăzute (Figura 4 D, p = 0,026) în grupul HCD comparativ cu grupul martor. Nivelurile 5-HTR1A și NMDAR nu au fost modificate la șobolanii tineri după tratamentul cu HCD (Figura 4 A și și 4B). 4 B). La șobolanii adulți, nu am observat modificări semnificative ale nivelurilor de hipocamp 5-HTR1A, NMDAR, MR și GR în grupul HCD comparativ cu grupul martor. De asemenea, am comparat modificările nivelurilor de 5-HTR1A, NMDAR, MR, GR între șobolanii Young-Control și Adult-Control. Nivelurile de hipocampal 5-HTR1A și GR la șobolanii de control adulți au fost semnificativ mai mici decât șobolanii Young-Control (5-HTR1A: p = 0,002; GR: p = 0,004) (Figura 4 A și și 4 4 D).