Compoziția dietei are consecințe structurale în hipotalamus
Michael Rosenbaum
1 Departamentul de Pediatrie, Divizia de Genetică Moleculară, Universitatea Columbia, Colegiul Medicilor și Chirurgilor, New York, NY 10032, SUA
Yann Ravussin
2 National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892, SUA
Rudolph L. Leibel
1 Departamentul de Pediatrie, Divizia de Genetică Moleculară, Universitatea Columbia, Colegiul Medicilor și Chirurgilor, New York, NY 10032, SUA
Susținerea pierderii în greutate prin restricție calorică invocă schimbări metabolice (scăderea energiei), autonomă (scăderea tonusului sistemului nervos simpatic și parasimpatic), neuroendocrină (scăderea hormonilor tiroidieni și a leptinei) și schimbări comportamentale (creșterea foametei) care conspiră pentru a favoriza recâștigarea pierderii greutate [1]. Asemănările dintre acest „fenotip cu greutate redusă” și stările de deficit congenital de leptină, și remedierea acestor stări ca răspuns la repletia leptinei, sugerează că opoziția metabolică față de pierderea în greutate susținută este integrată parțial prin căile de semnalizare a leptinei [1]. O întrebare cheie este dacă circuitele neuronale ale hipotalamusului și ale altor regiuni ale creierului care mediază aceste răspunsuri pot fi influențate de aspecte specifice dietei. În acest număr al Metabolismului Molecular, McNay și Speakman [2] sugerează că conținutul de macronutrienți al dietei afectează atât anatomia, cât și funcția acestui circuit.
Într-o lucrare anterioară [3], McNay și colab. a constatat că a existat o rotație semnificativă postnatală a celulelor nucleului arcuat (ARC) și că generarea de celule noi (denumite neuroni bazate pe imunoreactivitate) în ARC a fost inhibată de o dietă bogată în grăsimi (HFD) și de stări de deficit de leptină. Ei au raportat, de asemenea, că, ca răspuns la un HFD, a existat o scădere a apoptozei celulelor mai vechi, marcate anterior, BrdU +, o creștere a ratei de apoptoză a celulelor mai noi (BrdU +) și o scădere a proliferării „ nou-născut ”celule BrdU +. Efectul net al HFD a fost o proporție mai mare de celule ARC mai vechi și acest efect a fost cel puțin parțial inversat prin inițierea unei diete restricționate caloric (CR).
În studiul prezent [2], McNay și Speakman au examinat dacă proliferarea celulară hipotalamică (definită ca numărul de celule BrdU + după 7 zile de administrare a BrdU printr-o minipompă omostică) în ARC și eminența mediană (ARC - ME) a fost semnificativă afectat de conținutul de macronutrienți și caloric al dietei și dacă compoziția macronutrienților a afectat pierderea în greutate în timpul restricției calorice (CR) și greutatea ulterioară recâștigă o dietă chow. Spre deosebire de studiul lor anterior, celulele BrdU + proliferante nu au fost identificate în mod specific ca neuroni, glie, astrocite etc., iar apoptoza nu a fost evaluată. Astfel, orice inferențe/implicații mecaniciste trebuie trasate cu prudență extremă.
Șoarecii masculi C57BL/6 de șaisprezece săptămâni au fost hrăniți cu diete diferite în compoziția macronutrienților și menținute la diferite greutăți corporale. Șoarecii DIO hrăniți cu HFD (45% calorii din grăsimi) timp de 10 săptămâni au fost repartizați fie unui regim ad libitum (AL), fie restricționat caloric (CR - 70% din valoarea inițială), constând dintr-un nivel ridicat de proteine (HPD - 42,6% din calorii) din proteine), conținut ridicat de carbohidrați (HCD - 70% din caloriile din carbohidrați), dietă ketogenică (KD - 93,4% din caloriile din grăsimi) sau HFD. Șoareci hrăniți cu dietă martor AL și CR (9,1% calorii din grăsimi) au fost folosiți ca martori. Incorporarea BrdU în celulele ARC-ME a fost evaluată după 4 săptămâni de expunere la dietele respective.
Așa cum era de așteptat [3], șoarecii DIO aveau mai puține celule BrdU + ARC - ME decât toate celelalte grupuri, un fenotip care a fost în mare parte, dar nu complet, inversat prin trecerea șoarecilor DIO la oricare dintre celelalte diete. În studiile privind hrănirea în perechi a HFD vs. Șoarecii HCD, declinul celulelor BrdU + în HFD a fost similar cu cel observat la șoarecii DIO, sugerând că proliferarea scăzută (definită ca proporții scăzute de celule BrdU +) s-a datorat mai degrabă dietei HFD decât creșterii grăsimii corporale sau creșterii dinamice a greutății . Regimul de hrănire o dată pe zi aplicat la animalele hrănite cu perechi de HCD a fost asociat cu un număr scăzut de celule BrdU + comparativ cu șoarecii HCD hrăniți ad libitum, sugerând că rata de apariție a celulelor noi în ARC - ME a fost sensibilă, nu numai la aportul caloric și la conținutul de macronutrienți, dar și la momentul mesei.