Вразливість, зумовлена дієтою та травмою головного мозку при тривожному фенотипі: наслідки для посттравматичних стресових розладів

Етика Тягі

1 Кафедра інтегративної біології та фізіології Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, Лос-Анджелес, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки,

Рахул Агравал

Юмей Чжуан

Каталіна Абад

3 Інститут нейронауки та поведінки людини Семеля, кафедра психіатрії, Медичний факультет Девіда Геффена при Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі, Лос-Анджелес, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки,

Джеймс А. Вашек

Фернандо Гомес-Пінілла

2 Кафедра нейрохірургії, Університет Каліфорнії, Лос-Анджелес, Центр дослідження травм мозку, Лос-Анджелес, Каліфорнія, Сполучені Штати Америки,

Внесок у експерименти з імунною системою: CA JAW. Задумав та спроектував експерименти: ET RA FGP. Виконував експерименти: ET YZ RA. Проаналізовано дані: ET YZ. Внесені реагенти/матеріали/інструменти аналізу: ET FGP. Написав папір: ET FGP RA.

Анотація

Вступ

Баланс між здоров’ям мозку та захворюваннями часто є непередбачуваним і, ймовірно, залежить від недостатньо зрозумілих факторів вразливості, набутих особливо в ранньому віці [1], [2]. Зміни способу життя та умов життя, пов’язані з глобалізацією, накладають безпрецедентні нові проблеми для етіології неврологічних розладів. Дієтичні фактори виявляються як сильні модулятори пластичності мозку [3], [4], здатні змінювати перебіг мозкових розладів. Ми взялися за дослідження, щоб зрозуміти, як дієтична омега-3 жирна кислота під час дозрівання мозку впливає на здатність мозку справлятися з пізнішими проблемами. Серед проблем прийняття нездорових дієтичних звичок стає все більш поширеним у сучасному суспільстві, і цей перехід може виступати фактором вразливості для неврологічних розладів.

Зокрема, посттравматичний стресовий розлад (ПТСР) виявився таємничим станом, при якому у осіб, які зазнали травми, розвивається високий рівень тривожності та нездатність справлятися з рутинними умовами життя [5]. Зараз серед небагатьох підказок ми знаємо, що у великої кількості жертв, які зазнали епізодів травм мозку, розвивається ПТСР, на який, ймовірно, впливають деякі вже існуючі стани. У поточному дослідженні ми представляємо докази того, що перехід від дефіциту омега-3 жирних кислот під час формування мозку до дієти з високим вмістом калорій у дорослому житті послаблює основи для пластичності мозку та схиляє мозок до підвищеної тривожної поведінки.

Докозогексаєнова кислота омега-3 жирних кислот (DHA) структурована в мембранах нейрональної плазми і має вирішальне значення для нейрональної сигналізації. Дієта є єдиним джерелом DHA для головного мозку, і ненормальний вміст DHA асоціюється з розладами настрою у людей [6], тобто підвищеним ризиком самогубств у популяції, яка зазнає травм [7]. Показано, що дієтичний DHA захищає від когнітивних порушень після травми мозку у гризунів [8], [9]. Споживання DHA нижче рекомендованих рівнів, тоді як у західному суспільстві споживання жиру з високим вмістом цукру зростає [10], і ці труднощі пояснюються збільшенням частоти психічних розладів [11], [12]. Тому ми приступили до досліджень, щоб дослідити, як дієтичний DHA під час формування мозку може допомогти протистояти виклику, накладеному переходом на західну дієту (WD) у зрілому віці та результатам мозкової травми.

Враховуючи, що ЧМТ є фактором ризику розвитку ПТСР, ми прагнули дослідити наслідки переключення дієти на ключові механізми, що лежать в основі розвитку тривожноподібних розладів у тварин, які зазнали струсу мозку. Раніше було показано, що цей тип струсу мозку пошкоджує схильність до занепокоєння та страху із певною подібністю до стану, подібного до ПТСР [13]. Особи, які постраждали від ПТСР, виявляють змінену експресію молекул, які беруть участь в імунній активації [14], тоді як травма мозку змінює вивільнення цитокінів, таких як інтерлейкін-1β (IL-1β) та IL-10 [15]. Враховуючи, що n-3 жирні кислоти мають імуномодулюючу здатність [16], ми вивчали їх вплив на ключові параметри периферичної та центральної імунної функції в нашій парадигмі. Ми також оцінили похідний від мозку нейротрофічний фактор (BDNF), виходячи з його визнаної ролі у тривозі та депресії [17] та того факту, що він знижується у плазмі жертв ПТСР [18].

Матеріали і методи

Тварини та дієти

Самки щурів Спрег – Доулі (250–280 г) були отримані з лабораторій Чарльз-Рівер (Вілмінгтон, Массачусетс) на 2-й день вагітності та утримувались у стандартних умовах утримання (22–24 ° C) з 12-годинним циклом світло/темрява в дві дієтичні групи. Одну групу вагітних жінок годували адекватною дієтою для жирних кислот омега-3 (дієта n-3), а іншу групу годували дієтою з дефіцитом жирних кислот омега-3 (n-3 def) через вагітність та лактацію. Дієти забезпечувались порошком у мисці, а тварини мали вільний доступ до їжі та води. Спеціальні дієти базувались на складі Американського інституту дієтичного харчування та готувались комерційно (Dyets Inc. Bethlehem, PA), як описано раніше [19]. Обидві дієти мали однакові базальні макроелементи, вітаміни, мінерали та базальні жири (гідрогенізовані кокосові та сафлорові олії) (Таблиця 1). Загальний вміст жиру в обох дієтах становив ~ 10% (мас./Мас.), Але єдиною різницею між двома дієтами була кількість n-3 жирних кислот, що було досягнуто додаванням 0,5% лляного насіння (джерело 18: 3n-3; ALA) та 1,2% докозагексаєнової кислоти (закуповується у Nordic Naturals, Inc., Ватсонвілл, Каліфорнія, як капсула ProDHA) до дієти n-3.

Вразливість, зумовлена ​​дієтою та травмою головного мозку при тривожному фенотипі: наслідки для посттравматичних стресових розладів