В недавней статье, опубликованной в Nutrients исследователи оценили долгосрочное благотворное влияние периодического голодания (IF) на нейровоспаление, когнитивные нарушения и дефицит памяти у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров (HFD).

Кроме того, они использовали мышей, которых кормили HFD, с утечкой через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), чтобы изучить влияние IF на перекрестные помехи между накоплением макрофагов, связанным с гибелью адипоцитов, и воспалением гиппокампа при диабетической энцефалопатии.

Исследование: Периодическое голодание уменьшает нейровоспаление и когнитивные нарушения у мышей, получавших рацион с высоким содержанием жиров, за счет снижения уровня липокалина-2 и галектина-3. Фото предоставлено: vetre /Shutterstock.com

Общие сведения

Ожирение и сахарный диабет 2 типа (СД2) хорошо известны своим разрушительным воздействием на когнитивные способности и память. Кроме того, эти метаболические дисфункции повышают проницаемость ГЭБ, что еще больше усугубляет нейровоспаление и дефицит памяти.

Таким образом, нарушение ГЭБ в гиппокампе считается ранним биомаркером дефицита памяти и когнитивных нарушений, связанных с диабетом.

Исследования показали, что два белка, липокалин-2 (LCN2) и галектин-3 (GAL3), могут быть вовлечены в эти неврологические проявления.

Первый, липокалин, связанный с желатиназой, секретируется адипоцитами, включая нейтрофилы и макрофаги, тогда как различные клетки экспрессируют GAL-3 для иммунной регуляции.

В нескольких предыдущих исследованиях сообщалось, что повышенные уровни провоспалительных медиаторов, таких как LCN2 и GAL-3, способствуют нейровоспалению, вызывая вредную активацию нейтрофилов / микроглии в мозге диабетиков через утечку ГЭБ.

Другими словами, эти белки могут иметь функциональную связь с жировой тканью.

Таким образом, исследователи постулируют, что LCN2 и GAL3 связаны с ожирением и хроническим воспалением, связанным с СД2. При индукции с помощью HFD циркулирующие LCN2 и GAL3 проникают в непроницаемый ГЭБ и активируют клетки микроглии, что приводит к местному нейровоспалению.

Впоследствии эти клетки выделяют высокие уровни фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α), который усугубляет нейровоспаление, еще больше снижая проницаемость ГЭБ, что еще больше ухудшает когнитивные способности и память.

Недавно IF, модификация рациона питания, привлекла внимание своим потенциалом оказывать нейропротекторный эффект у пациентов с СД2 и ожирением.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали мышей, которых кормили HFD, для изучения точных механизмов, с помощью которых хронический IF оказывает нейропротекторное действие в отношении нейровоспаления, опосредованного LCN2 и GAL3, и инфильтрации жировой ткани макрофагами.

Команда разделила всех подопытных мышей на группы с нормальной диетой (ND), HFD и HFD + IF (HIF), причем в каждой группе было 10, 10 и 12 мышей-самцов C57BL / 6 трехнедельного возраста соответственно. Мыши с HFD получали 60% своей общей энергии (измеряемой в килокалориях [ккал]) из жира.

Для мышей в группах ND и HFD протокол исследования предписывал, чтобы мышей кормили ND / HFD в течение 30 недель, а мышей группы HIF сначала кормили HFD в течение восьми недель, а затем переключили на протокол IF, в котором их попеременно кормили и подвергали голоданию в течение 24 часов в течение 22 недель.

Команда измеряла потребление пищи и энергии каждый день в течение 16 недель после завершения режима IF. Они забили всех мышей в возрасте 34 недель.

Другими тестами, выполненными на тканях мышей, были эхокардиография, которая количественно определяла жировую массу их тела, тест на толерантность к инсулину (ITT) и тест на толерантность к глюкозе (GTT), которые помогли определить уровень глюкозы в крови.

Аналогичным образом, иммуноферментный анализ (ELISA) помог оценить уровни сывороточного белка у всех мышей, в частности LCN2, GAL3 и матриксной металлопротеиназы 9 (MMP9).

Кроме того, исследователи использовали Т-ферментативную дезоксинуклеотидилтрансферазу Dutp с конечной маркировкой (TUNEL) для измерения степени апоптоза in situ в белой жировой ткани мышей (WATs).

Команда подсчитала количество короноподобных структур (CLSs), характеризующих апоптоз WAT и инфильтрацию макрофагами, TUNEL-позитивные клетки и внесосудистый альбумин, индикатор утечки ГЭБ в образцах ткани гиппокампа.

Они также проводили вестерн-блоттинг-анализ и двойную / тройную иммунофлуоресценцию на замороженных образцах WATS и гиппокампа трех-четырех мышей в каждой группе и Водный лабиринт Морриса (MWM) тест в течение пяти дней среди семи мышей в каждой группе.

Наконец, исследователи определили групповые различия с помощью ANOVA, за которым последовали тесты Тьюки. Они представили результаты в виде стандартной ошибки среднего значения (SEM), учитывая, что значение p < 0,05 статистически значимо.

Результаты

Мыши в группе HFD имели более высокую массу тела (BW) и жировую массу тела; кроме того, у них была нарушена толерантность к глюкозе.

Гистологический анализ показал, что у этих мышей в их WATS было много CLSs и TUNEL-позитивных клеток, что указывает на гибель адипоцитов, индуцированную HFD, и инфильтрацию макрофагами.

Кроме того, тройная иммунофлуоресценция показала наличие LCN2- и GAL3-позитивных нейтрофилов и макрофагов в WAT мышей с HFD.

Прерывание режима HFD с IF вызвало резкое снижение веса и уменьшило IR и гибель адипоцитов у мышей группы HIF.

IF также значительно ослаблял вызванный HFD IR для коррекции нарушенной толерантности к глюкозе и снижал повышенную экспрессию MMP9 в гиппокампе мышей в группе HIF. Иммунофлуоресцентный анализ показал, что IF также ослабляет инфильтрацию макрофагов у мышей с HFD для улучшения IR.

Кроме того, IF значительно ослабил индуцированное HFD повышение уровня сывороточного LCN2, циркулирующего белка GAL3 и макрофагального происхождения у WATS мышей HIF, что уменьшило утечку ГЭБ, нейровоспаление и дефицит памяти.

Оно также обратило вспять вызванное HFD повышение уровня провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α и интерлейкин-6 (IL-6). Наконец, в гиппокампе мышей с HFD, IF снижается экспрессия астроцитарного LCN2 и микроглиального GAL3.

Заключение

В совокупности результаты исследования предполагают, что IF, альтернатива постоянному ограничению калорийности, может улучшить IR и уменьшить воспаление WAT за счет ингибирования инфильтрации макрофагов и гибели адипоцитов для коррекции метаболических дисфункций у мышей с HFD.

Таким образом, дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на тестировании и обосновании использования IF в качестве заместительной терапии для улучшения когнитивных нарушений, вызванных HFD-индуцированным нейровоспалением, и нарушения ГЭБ при хронических воспалительных состояниях низкой степени тяжести, таких как СД2 и ожирение.

Дальнейшие исследования могут помочь с большей точностью установить точные механизмы, с помощью которых IF защищает от ожирения и связанных с СД2 когнитивных нарушений и дефицита памяти.