Expunerea cronică la o dietă bogată în grăsimi declanșează perturbarea mielinei și reglarea crescută a interleukinei-33 în
Hui-Ting Huang
1 Departamentul de Științe ale Vieții, Colegiul de Bioștiință și Biotehnologie, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Sheng-Feng Tsai
2 Departamentul de Biologie și Anatomie Celulară, Institutul de Științe Medicale de Bază, Colegiul de Medicină, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Hung-Tsung Wu
3 Departamentul de Medicină de Familie, Spitalul Național Cheng Kung, Colegiul de Medicină, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Hsin-Ying Huang
4 Institutul de Inginerie Biomedică și Nanomedicină, Institutele Naționale de Cercetare în Sănătate, Zhunan, Miaoli Taiwan
Han-Hsueh Hsieh
1 Departamentul de Științe ale Vieții, Colegiul de Bioștiință și Biotehnologie, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Yu-Ming Kuo
2 Departamentul de Biologie și Anatomie Celulară, Institutul de Științe Medicale de Bază, Colegiul de Medicină, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Po-Vezi Chen
5 Departamentul de Psihiatrie, Spitalul Național Cheng Kung, Colegiul de Medicină, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Chung-Shi Yang
4 Institutul de Inginerie Biomedică și Nanomedicină, Institutele Naționale de Cercetare în Sănătate, Zhunan, Miaoli Taiwan
Shun-Fen Tzeng
1 Departamentul de Științe ale Vieții, Colegiul de Bioștiință și Biotehnologie, Universitatea Națională Cheng Kung, Tainan, Taiwan
Date asociate
Seturile de date ale acestui studiu sunt disponibile la cerere de la autorul corespunzător.
Abstract
fundal
Inflamația hipotalamică, inclusiv astroglioză și activarea microgliei, apare după administrarea unei diete bogate în grăsimi (HFD) la modelele de rozătoare sau la persoanele obeze. Cu toate acestea, rămâne neclar efectul hrănirii HFD cronice asupra oligodendrocitelor (OLG), o populație glială producătoare de mielină din sistemul nervos central (SNC). În acest studiu, am folosit șoareci masculi C57BL/6 de 8 săptămâni hrăniți de HFD timp de 3-6 luni pentru a induce obezitatea cronică.
Rezultate
Analiza de imagistică prin microscopie electronică de transmisie a arătat că integritatea mielinei hipotalamice a fost întreruptă după alimentarea cu HFD timp de 4 și 6 luni. Mai mult, acumularea de Iba1 + -microglia cu o formă hipertrofică amoeboidă a fost observată continuu în nucleul arcuit al șoarecilor hrăniți cu HFD pe parcursul întregii perioade de timp de hrănire. Interleukina-33 (IL-33), o alarmină tisulară la rănirea SNC, a fost detectată cu un nivel crescut în hipotalamus după hrănirea cu HFD timp de 3 și 4 luni. Mai mult, studiul in vitro a indicat faptul că expunerea OLG-urilor mature la structura celulară OLG afectată de IL-33 împreună cu o scădere a expresiei proteinei bazice de mielină.
Concluzii
În total, constatările noastre demonstrează că hrănirea cronică cu HFD declanșează întreruperea hipotalamică a mielinei însoțită de reglarea în sus a IL-33 și activarea microgliană prelungită în hipotalamus. Având în vedere că adăugarea de IL-33 exogenă a fost dăunătoare pentru maturarea OLG-urilor, o creștere a IL-33 prin hrănirea cronică cu HFD ar putea contribui la inducerea întreruperii hipotalamice a mielinei.
Material suplimentar electronic
Versiunea online a acestui articol (10.1186/s12868-019-0516-6) conține materiale suplimentare, care sunt disponibile utilizatorilor autorizați.
fundal
Obezitatea cauzată de un aport alimentar excesiv și de o cheltuială insuficientă de energie a apărut ca un factor critic major pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare și a sindromului metabolic. Leziunile neuronilor din sistemul nervos central (SNC) induse de obezitate și integritatea barierei hematoencefalice (BBB) crește riscul de a induce accident vascular cerebral și boala Alzheimer [1, 2]. Având în vedere că hipotalamusul este responsabil pentru reglarea aportului de alimente și a consumului de energie prin acțiunea leptinei și insulinei [3], menținerea în homeostazie a funcțiilor neuronale și gliale hipotalamice este importantă pentru a preveni dezvoltarea bolilor asociate obezității.
O inflamație de grad scăzut în țesuturile periferice ale persoanelor obeze au fost bine abordate [4-7]. Inflamația hipotalamică apare și la modelele animale modificate genetic de obezitate sau animale cu hrană bogată în grăsimi (HFD) [5, 8-10]. S-a raportat că s-a observat o creștere a citokinelor și chemokinelor proinflamatorii (adică IL-1β, TNF-α și IL-6) în hipotalamus la punctele de timp acute (ore) și subacute (săptămâni) după alimentarea cu HFD [ 11, 12]. Activitatea microgliei și astrocitelor, denumită glioză, a fost cunoscută ca jucând un rol critic în reglarea rezistenței induse de HFD la leptină și insulină în companie cu perturbarea homeostaziei energetice [11-14]. Pierderea oligodendrocitelor (OLG), o populație glială producătoare de mielină în sistemul nervos central (SNC), a fost detectată în măduva spinării la 7 săptămâni după hrănirea cu HFD [15]. Cu toate acestea, se știe puțin despre răspunsul OLG hipotalamic la hrănirea cronică cu HFD.
Scopul acestui studiu a fost de a examina răspunsul OLG hipotalamice la hrănirea cronică HFD utilizând modelul nostru animal stabilit de tulburări metabolice prin hrănirea HFD pentru a induce rezistența la insulină și perturbarea metabolismului lipidic [16]. Studiul a arătat mai întâi întreruperea microstructurii mielinei în zona hipotalamică laterală posterioară la ultimele momente de timp ale alimentării cu HFD. Alternativ, interleukina-33 (IL-33) acționează ca o alarmină celulară [17] și sa raportat că IL-33 este un factor critic pentru dezvoltarea SM prin inhibarea mielinizării SNC [18]. Interesant, am constatat că IL-33 a fost crescută în OLG hipotalamice și astrocite după hrănirea cronică cu HFD. Împreună cu studiul nostru in vitro conform căruia expunerea OLG-urilor mature la IL-33 a indus leziuni ale morfologiei OLG, descoperirile sugerează că afectarea microstructurii mielinei în hipotalamus după hrănirea HFD ar putea fi cauzată parțial de acțiunea moleculelor IL-33 crescute cu hrănirea cronică HFD.