Межі в неврології

Нейроендокринна наука

Ця стаття є частиною Теми дослідження

Нейроендокринний контроль поведінки годування Переглянути всі 34 статті

Редаговано

Юбер Водрі

Університет Руана, Франція

Переглянуто

Жак Епельбаум

Інститут Національного де-ла-де-Санте і де-ла-Річерче Медикале (INSERM), Франція

Бруно Боназ

Центр лікарні Університету Гренобля, Франція

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони не можуть відображати їх ситуацію на момент огляду.

Завантажити статтю
- Завантажте PDF
- ReadCube
- EPUB
- XML (NLM)
- Додаткові
  Матеріал
Експортне посилання
- EndNote
- Довідковий менеджер
- Простий текстовий файл
- BibTex

ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

1 Відділ психосоматичної медицини, Центр внутрішньої медицини та дерматології Шаріте, Charité-Universitätsmedizin Берлін, Берлін, Німеччина
2 Відділ внутрішніх хвороб та Інститут нейрогастроентерології, Мартін-Лютер-Кранкенхаус, Берлін, Берлін, Німеччина

Вступ

Нервова анорексія (АН) - це розлад харчової поведінки, що характеризується прагненням схуднути або підтримати масу тіла на рівні, нижчому за нормальний для віку та зросту. Більше того, пацієнти страждають від сильного страху набрати вагу та порушити образ тіла (Американська психіатрична асоціація, 2013). АН має високу поширеність серед дівчат-підлітків та молодих жінок (Nagl et al., 2016); повідомлялося, що загальна поширеність АН серед європейських жінок становила 0,9% (Preti et al., 2009), аналогічні рівні були зареєстровані в США (Hudson et al., 2007). Лікування АН є складним завданням і здебільшого складається із структурованої допомоги та психотерапії (Zipfel et al., 2014); однак лікування заважає високий рівень рецидивів (Herzog et al., 1997; Zipfel et al., 2015). Хоча лише приблизно половина пацієнтів одужує, одна третина покращується, але продовжує мати симптоми, і 20% залишаються важкими хронічними хворими (Steinhausen, 2002). Нарешті, АН має значну зважену смертність (смертність на 1000 людино-років) 5,1 (Arcelus et al., 2011). Слід зазначити, що, хоча АН клінічно добре характеризується, патогенез, що лежить в основі захворювання, все ще недостатньо встановлений. Більше того, спеціального фармакологічного лікування немає. Тому необхідні додаткові дослідження для кращої характеристики захворювання та визначення можливих нових цілей лікування.

Прогрес у медичних дослідженнях часто досягається шляхом встановлення тваринного зразка захворювання, який може допомогти дослідити основну патофізіологію. Це було вже в 1967 році, коли Руттенберг і Кузнесоф помітили, що гризуни схильні до самоголодування, коли піддаються обмеженому в часі режиму годівлі і дають можливість добровільної фізичної активності на біговому колесі (Routtenberg and Kuznesof, 1967). Оскільки гіперактивність можна спостерігати у значної частини (від 31 до 80%) пацієнтів з АН (Davis et al., 1997), тваринні моделі, що використовують фізичну активність, імітують цей стан. Поєднання обмеженого графіка годування та доступу до фізичних вправ за допомогою бігового колеса було використано для імітації особливостей АН людини; модель була названа анорексією на основі діяльності (Casper et al., 2008).

Згодом модель була в значній мірі охарактеризована, і спостерігалося кілька змін, таких як підвищення γ-аміномасляної кислоти мозку (GABA) (Aoki et al., 2012) та передача сигналів про ендоканабіноїди (Casteels et al., 2014), порушення в допаміну, що передбачає харчування і вивільнення серотоніну (Verhagen et al., 2009) разом із залученням кількох регулюючих гормонів споживання їжі, наприклад, греліну (Legrand et al., 2016) та лептину (Hillebrand et al., 2005b) і, нарешті, активації осі гіпоталамус-гіпофіз-наднирники (Burden et al., 1993), зміни, які можуть відігравати роль і в АН людини. Ці зміни, ймовірно, будуть пов’язані з декількома спостережуваними змінами: крім зменшення споживання їжі та маси тіла, також порушується функція кишкового бар’єру (Jésus et al., 2014), порушення нервового розвитку в гіпокампі (Chowdhury et al., 2014 ) та порушення функції пам'яті (Paulukat et al., 2016), підвищена тривожність (Kinzig and Hargrave, 2010) та розвиток стресових виразок (Doerries et al., 1991), особливості також спостерігаються (Kline, 1979; Ghadirian et al., 1993; Swinbourne and Touyz, 2007; Huber et al., 2015; Kjaersdam Telleus et al., 2015) або підозри у пацієнтів з АН. У сукупності анорексія, заснована на діяльності, - незважаючи на основне обмеження бути твариною моделлю, просто імітуючи особливості захворювання, - ймовірно, є підходящим інструментом для вивчення аспектів патогенезу АН людини.

Метою цього дослідження було вперше встановити модель активності на основі анорексії в нашій лабораторії, що вивчає споживання їжі, активність бігових коліс та масу тіла у самок щурів. Використовувались лише самки щурів через більшу поширеність анорексії серед самок у порівнянні з самцями (Steinhausen and Jensen, 2015). Далі ми дослідили мікроструктуру споживання їжі, яка лежить в основі зменшення споживання їжі у цій моделі тварин, використовуючи автоматизовану систему контролю споживання їжі, нещодавно створену для використання у щурів (Teuffel et al., 2015). Для подальшої характеристики можливих основних змін у мозковій діяльності ми використовували маркер експресії нейронів Fos та проводили картографування мозку у щурів, які зазнали анорексії на основі активності.

Матеріали і методи

Тварини

Самки щурів Спраг-Доулі (Harlan-Winkelmann Co., Борхен, Німеччина) вагою 150–180 г після їх прибуття розміщувались у групах в умовах контрольованого освітлення (цикл 12:12 год світло/темрява, ввімкнення/вимкнення світла: 06: 00:00/06: 00 pm) та температура (21–23 ° C). Щурів годували стандартним щурячим чау (ssniff Spezialdiäten GmbH, Соест, Німеччина) та водопровідною водою ad libitum якщо не вказано інше. Це дослідження було проведено відповідно до рекомендацій інституційних керівних принципів; протокол затверджено державним органом з досліджень тварин (#G 0117/14).

Анорексія на основі діяльності

Після початкового періоду акліматизації 7 днів щури (загальна n = 44) були випадковим чином віднесені до однієї з чотирьох груп: (а) ad libitum група: відсутність зайвої активності + ad libitum графік годування, (b) група занять: добровільна діяльність на біговому колесі + ad libitum графік годування, (c) обмежена група годівлі: відсутність зайвої активності + обмежений графік годування, і (d) група, яка базується на активності: добровільна активність на біговому колесі + обмежений графік годування.

Протягом першого тижня експерименту всіх щурів годували ad libitum і розділені в одинарні клітини, які розміщувались поруч одна з одною для забезпечення зорового, звукового та запашного контакту. Щури групи активності та групової анорексії мали доступ до бігового колеса всередині клітини протягом 24 год/добу, тоді як сидячі групи (ad libitum та обмежена група годівлі) були розміщені без ходового колеса за інших ідентичних умов. Усі клітини містили збагачений для навколишнього середовища матеріал для підстилки. Щурів привчали до нових клітин протягом 1 тижня і обробляли щодня, щоб вони звикли до взаємодії зі слідчим. Сюди входило щоденне вилучення щура з клітки для вимірювання маси тіла. Розпорядок дня виконувався з 08:00 до 09:00.

Умови обмеження їжі розпочалися на восьмий день експерименту. Щури обмеженого годування, а також групи анорексії на основі активності отримували їжу з 09:00 до 10:30 ранку (90-хвилинний період годівлі під час легкої фази базувався на Luyten et al., 2009; Wu et al., 2014), тоді як інші дві групи (ad libitum та група активності) продовжували мати доступ до їжі протягом 24 годин на добу. Вага тіла, споживання їжі та активність контролювали протягом 21 дня. Експеримент було припинено, а тварини евтаназовані, коли втрата маси тіла перевищила 25%.

Вимірювання

Моніторинг маси тіла

Щурів зважували щодня між 08:00 і 09:00. Маса тіла та зміна маси тіла розраховувались протягом усього 21-денного експериментального періоду (1 тиждень ad libitum споживання їжі та 2 тижні обмеженого годування).

Моніторинг споживання їжі та мікроструктури споживання їжі

Мікроструктурний аналіз поведінки годування був проведений за допомогою епізодичної системи моніторингу споживання їжі для щурів BioDAQ (BioDAQ, Research Diets, Inc., Нью-Брансвік, Нью-Джерсі, США), що дозволяє здійснювати постійний моніторинг споживання твердої їжі чау у непорушених щурів, як нещодавно повідомлялося (Teuffel et al., 2015). Система містить бункер для їжі, розміщений на електронному мікровесі, обидва вони встановлені на звичайній клітці з одним корпусом для щурів. Параметри споживання їжі вимірюються постійно і можуть бути вилучені із програмного забезпечення (програмне забезпечення для моніторингу BioDAQ 2.3.07); пізніше періоди інтересів можна вільно вибирати для аналізу даних. Будь-яка взаємодія щура з продуктовим бункером реєструється як "напад". Їжа визначається як споживання їжі щонайменше 0,01 г, коли напади годування трапляються через інтервал ≥15 хв, це вважається новим прийомом їжі. Параметри їжі, вилучені з програмного забезпечення, включають розмір приступу, розмір їжі, частоту прийомів, частоту прийому їжі, тривалість їжі, час перебування в їжі та норму прийому їжі. Мікроструктуру споживання їжі аналізували, починаючи з 4 днів після обмеження їжі протягом 4 днів (виражається як середнє значення 4 днів на тварину).

Моніторинг фізичної активності

Фізичну активність на робочому колесі оцінювали в електронному вигляді за допомогою програмного забезпечення, наданого виробником (Campden Instruments Ltd., Лафборо, Великобританія), і виражали як обертання колеса на день, як описано раніше (Wu et al., 2014). Тут система активності поєднувалася з клітками для автоматизованого контролю споживання їжі. Пілотні дослідження не показали жодних шкідливих перешкод між двома вимірами (дані не наведені).

Оцінка споживання енергії базувалася на попередньому дослідженні, яке визначало споживання кисню щурами, що бігали з постійною швидкістю (Shepherd and Gollnick, 1976). Коефіцієнт дихального обміну 1,0 передбачався на основі вуглеводів як найбільшого компонента у стандартній чау-чау (58% калорій з вуглеводів, інформація виробника).

c-Fos Імуногістохімія

В окремому експерименті специфічність антитіла до cFos оцінювали шляхом попереднього поглинання синтетичним SGFNADYEASSSRC (амінокислоти 4–17 щурячого c-Fos, JPT Peptide Technologies GmbH, Берлін, Німеччина). Пептид (5 мкг/мл) інкубували з антитілом проти c-Fos, розведеним при 1: 20 000 (Merck Millipore, співвідношення антиген: антитіло 100: 1), протягом 2 годин при кімнатній температурі, після чого 22 години при 4 ° C . Розчин центрифугували протягом 15 хв при 13000 × g і супернатант використовували для імунозабарвлення, як описано вище.

Імунореактивність мозкових зрізів досліджували за допомогою світлового мікроскопа (Axiophot, Zeiss, Jena, Німеччина), а зображення отримували за допомогою підключеної камери (AxioCam HRc, Zeiss). Щільність Fos-позитивних клітин у кожному відділі мозку визначали напівкількісно з використанням 10-кратного об'єктива і описували як -, ні; +, низький (

1–10 клітин); ++, середній (

10–20 клітин); та +++, висока (> 20 Фос-позитивних клітин в області 100 мкм × 100 мкм очної сітки з 10-кратною ціллю) щільність експресії. Координати ядер головного мозку були визначені відповідно до атласу мозку щурів (Paxinos and Watson, 2007). Слідчий був засліплений для експериментальної групи. Середню щільність імунореактивних клітин Fos, отриману із загальної кількості зрізів, проаналізованих для кожного ядра, визначали для кожної тварини та використовували для обчислення середньої щільності експресії на групу.

Статистичний аналіз

Розподіл даних визначали за допомогою тесту Колмогорова-Смірнова. Дані виражаються як середнє значення ± SEM і аналізуються одностороннім дисперсійним аналізом (ANOVA) з подальшим використанням Тукі пост-хок тест або двосторонній або тристоронній дисперсійний аналіз з подальшим використанням методу Холма-Сідака. Відмінності вважалися суттєвими, коли стор # стор ### стор 0,05; Малюнок 3).

Рисунок 2. Анорексія на основі активності та обмежена група годування демонструють подібне зменшення споживання їжі протягом усього періоду спостереження. Тварини мали доступ до бігового колеса протягом 24 год/добу (група анорексії, що базується на активності та діяльності) або були розміщені без доступу колеса за інших подібних умов (ad libitum і обмежена група годування). На восьмий день споживання їжі було обмежено до 1,5 год/день у групі з обмеженим годуванням та анорексією на основі активності, тоді як активність та ad libitum група зберігала доступ до їжі протягом 24 год/добу. Споживання їжі розраховується як г/200 г маси тіла; всі дані виражаються як середнє значення ± SEM. *стор # стор ### стор ### стор 0,05; Малюнок 4).

Малюнок 4. Анорексія на основі активності та група активності, що годується ad libitum демонструють подібні рівні фізичної активності. Тварини мали доступ до бігового колеса протягом 24 год/добу. На восьмий день споживання їжі було обмежено до 1,5 год/добу в групі, що базується на анарексії, в той час як група активності зберігала доступ до їжі протягом 24 год/добу. Фізичну активність контролювали, вимірюючи оберти коліс на добу. Дані виражаються як середнє значення ± SEM. стор > 0,05.

Щоденні витрати енергії, включаючи розрахункові витрати енергії в спокої та витрати енергії під час бігу, були

35 ккал/200 г маси тіла на початку періоду спостереження (дані не наведені). Ця величина дещо зросла протягом періоду обмеження їжі як в групі активності, так і в групі анорексії на основі діяльності

38 ккал/200 г маси тіла (дані не наведені). Двостороння ANOVA вказувала на значний вплив часу [F(20, 377) = 3,6, стор 0,05; Рисунки 5A – G). Точно так само два ad libitum Годувані групи не виявляли різниці, за винятком розміру сутичок, який був меншим за активністю порівняно з ad libitum група (стор # стор ### стор 0,05; Рисунки 6A – G). У той час як обидві обмежені групи годування демонстрували більш високий рівень розміру сутичок (стор ### стор Ключові слова: нервова анорексія, маса тіла, вісь мозку та кишечника, розлад харчової поведінки, Фос, психосоматичний, біг на колесі

Цитата: Scharner S, Prinz P, Goebel-Stengel M, Kobelt P, Hofmann T, Rose M and Stengel A (2016) Анорексія, заснована на активності, зменшує масу тіла, не викликаючи окремої мікроструктури надходження їжі або фенотипу активності у самок щурів - посередництво через активація виразних мозкових ядер. Спереду. Невроски. 10: 475. doi: 10.3389/finins.2016.00475

Отримано: 30 серпня 2016 р .; Прийнято: 04 жовтня 2016 р .;
Опубліковано: 25 жовтня 2016 р.

Юбер Водрі, Університет Руана, Франція

Жак Епельбаум, Французький інститут охорони здоров’я та медичних досліджень (INSERM), Франція
Бруно Боназ, Центр госпітальєрського університету Гренобля, Франція