Влияние HFD на здоровье

Предыдущие исследования на животных показали, что ожирение, вызванное HFD, усиливает нейровоспаление и поведение, связанное с тревогой. Хотя основные механизмы, ответственные за влияние HFD на защитные поведенческие реакции, связанные с тревогой, до конца не поняты, была установлена тесная связь с сигнализацией по оси модифицированный микробиом-кишечник-мозг (MGB).

HFD изменяет микробное разнообразие, состав и обилие кишечного микробиома. Эти изменения неизменно влияют на врожденный иммунитет человека, когнитивные функции и состояние воспаления, тем самым увеличивая риск заболевания.

Несбалансированный кишечный микробиом, который также называют дисбактериозом кишечника, изменяет серотонинергическую сигнализацию мозга. Серотонинергическая система регулирует эмоциональное состояние человека и способствует тревожным защитным поведенческим реакциям. В головном мозге дорсальное рафное ядро (DR) является ключевым источником серотонина.

Предыдущие исследования показали, что активация серотонинергических нейронов в каудальной области дорсального ядра шва (DRC) и дорсальной части дорсального ядра шва (DRD) вызывает тревожные реакции. Каудальная часть ядра DRD (cDRD) тесно связана с регуляцией защитных поведенческих реакций, связанных с тревогой, у грызунов.

Повышенная экспрессия триптофангидроксилазы 2 (TPH2) мессенджерной рибонуклеиновой кислоты (мРНК), которая кодирует нейрональную изоформу TPH, была обнаружена у лиц с депрессией, совершивших самоубийство. Повышенная экспрессия мРНК генов htr1a и slc6a4 также была связана с защитными поведенческими реакциями, связанными с тревогой, у грызунов.

Об исследовании

В текущем исследовании была выдвинута гипотеза, что HFD изменяет разнообразие и состав кишечного микробиома, тем самым увеличивая экспрессию серотонинергического гена в cDRD, который запускает связанные с тревогой защитные поведенческие реакции у самцов грызунов.

С этой целью грызунов подвергали HFD или контрольной диете (CD) в течение девяти недель, после чего оценивали микробный состав и разнообразие их кишечника. Дополнительно оценивали экспрессию генов tph2, htr1a и slc6a4 в ядрах ствола головного мозга, а также защитные поведенческие реакции крыс.

Крыс содержали в условиях контролируемого шума (60-80 дБ) и температуры (23 ± 1 ºC) при свободном доступе к пище и воде в течение девяти недель. Фекальные шарики собирали для микробиологического анализа.

В конце исследования всех крыс подвергли эвтаназии с использованием быстрой декапитации, а мозг проанализировали с использованием гистохимии гибридизации in situ для измерения экспрессии мРНК tph2, htr1a и slc6a4, понтомезенцефальной ретикулярной формации, срединного ядра шва и уровней серотонинергических клеток B9. Также были собраны жировые ткани для определения влияния HFD на ожирение.

Результаты исследования

По сравнению с CD, потребление HFD влияло на экспрессию серотонинергических генов в ядрах головного мозга и среднем мозге, о чем свидетельствует повышенная экспрессия мРНК tph2, htr1a и slc6a4 в субрегионах DR. В предыдущих исследованиях повышенная экспрессия этих генов была связана с тревожноподобными реакциями в cDRD или дорсомедиальном DR. Более того, повышенная экспрессия серотонинергических генов может приводить к серотонинергическим проекциям на тревожные цепи переднего мозга.

Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что HFD вызывает поведенческие симптомы, подобные тревоге, у крыс. Более того, по сравнению с CD, HFD вызывал ожирение, которое было связано со снижением альфа-разнообразия в кишечном микробиоме.

Хотя у HFD-крыс наблюдался неодинаковый состав кишечного микробиома по сравнению с CD-крысами, значительные изменения в разнообразии кишечных микробов также наблюдались у CD-крыс на разных этапах жизни. Это наблюдение подразумевает важность этапов жизни в структуре сообщества микробиома.

Относительно более низкое содержание Prevotella и Lactobacillus, а также более высокие уровни Blautia, наблюдались в профиле кишечного микробиома крыс с HFD по сравнению с крысами с CD. Диета с HFD также увеличивала соотношение Firmicutes / Bacteroidetes (F / B) по отношению к CD, что было связано с ожирением. Кроме того, наблюдалась положительная корреляция между соотношением F / B, жировым индексом и конечным весом у крыс с HFD.

Превотелла — полезная бактерия, которая присутствует в высоких концентрациях после употребления богатой клетчаткой пищи. Ранее высокая численность Prevotella отрицательно коррелировала с экспрессией мРНК slc6a4 в cDRD. Следовательно, более низкое содержание превотеллы может способствовать возникновению стрессовых состояний из-за повышенной экспрессии мРНК slc6a4.

Выводы

В текущем исследовании подчеркивается, что девять недель воздействия HFD повлияли на разнообразие и состав кишечного микробиома, что повлияло на экспрессию серотонинергического гена в головном мозге и вызвало поведенческие реакции, подобные тревоге, у крыс. В совокупности эти результаты дают новое представление о возможности разработки основанных на микробиоме вмешательств для предотвращения связанных со стрессом психических расстройств, таких как тревога.