高脂饮食诱导雄性小鼠及后代出现抗焦虑样行为

发布时间：2018-03-02 16:48

本文选题：高脂饮食　切入点：抗焦虑　出处：《南方医科大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的发展和人们生活水平的提高,人们的生活方式也在改变,每天大量摄入高能量、低营养的食物,造成肥胖的发病率逐年增高。肥胖症是指由于遗传和环境等因素的共同作用,导致机体能量代谢失衡,热量摄入大于消耗,过剩的能量以脂肪的形式储存下来,导致体重增加,进而危害机体健康的一种疾病。肥胖已成为一个全球性问题,肥胖症患者在人群中的比例逐年增长。来自美国国家健康营养协会的调查,有69%的成年人处于肥胖或超重状态,食物摄入过剩和运动减少是造成它的风险因素。多项数据显示,高脂饮食导致的肥胖不仅仅威胁自身的健康,同时对下一代的影响也是不可估量的。在西方国家,大多数的婴儿都是在母亲营养过剩、肥胖或者孕产期大量高脂食物摄入的环境下出生。随着人们生活水平的提高,人们也渐渐意识到由高脂饮食造成的肥胖对下一代的影响,促进人们更加关注自身健康。当前已经有很多关于母亲高脂饮食对下一代影响的研究,但鲜有父亲高脂饮食对子代行为影响的研究。本实验的目的不仅在于研究高脂饮食对动物本身行为学的影响,而且会探讨父亲高脂饮食对子代行为学表现的影响。肥胖不仅是一种代谢异常疾病,还是高血压、糖尿病、心血管疾病、脑卒中、精神障碍等疾病的重要危险因素。国内外的多项研究已经证明对肥胖的预防,可以降低相关慢性疾病的发生。多年来,高脂饮食一直被用于肥胖、血脂异常和胰岛素抵抗等研究,动物高脂饮食造成的代谢异常可以被用来模拟人类机体代谢紊乱。大量的研究表明,高脂饮食及其导致的肥胖和中枢神经系统功能障碍有着紧密的联系。高脂饮食和许多精神系统疾病的发生有关,有数据显示,高脂饮食可以诱导神经炎症和突触可塑性损害,导致神经退行性变性和认知缺陷。大量的临床数据显示,高脂饮食及代谢障碍加速了人类老化的进程,改变大脑认知功能。有研究指出,高脂饮食可以增高淀粉样多肽Aβ水平,而Aβ与阿尔兹海默病的发生密切相关。更有证据指出,胰岛素代谢改变可能通过影响Aβ的合成和代谢来影响阿尔兹海默病的发生。还有研究者给予小鼠18周的高脂饮食(脂肪提供的能量占42%),水迷宫实验结果指出高脂组小鼠的空间学习记忆相较于对照组显著下降。高脂饮食除了损害动物的记忆认知外,还和抑郁症密切相关,超重和肥胖的个体很可能发展为抑郁。有研究显示,在实验中给予大鼠9周的高脂饮食,糖水偏好实验显示高脂组大鼠有抑郁样表现;另有研究者给予小鼠12周的高脂饮食(脂肪提供的能量占58%),在强迫游泳实验中高脂组小鼠的不动时间显著高于对照组,表现出抑郁样行为。而在高脂饮食与焦虑的研究中,目前仍然没有确切的结论。有研究结果显示,高脂饮食和焦虑之间是相反的关系,Prasad给予8周龄大鼠一周的高脂饮食(脂肪提供的能量占90%),大鼠表现出抗焦虑样行为。Cryan在实验中,给予3周龄的小鼠12周的高脂饮食(脂肪提供的能量占45%),之后继续给予小鼠慢性社交挫败的干预(chronic social defeat stress),明暗场的结果显示在慢性社交挫败的干预下,高脂组表现出抗焦虑样行为。然而还有科学家提出相反的结论,他们给予大鼠8周高脂饮食(脂肪提供的能量占35%),观察到小鼠焦虑样行为。Sharma在研究中,给予8周龄大的小鼠12周的高脂饮食(脂肪提供的能量占58%),旷场实验和高架十字迷宫均显示高脂组表现出焦虑样行为。这些研究中,高脂饮食的成分和来源不同,高脂持续时间不同,以及高脂饮食开始时间不同,可能造成研究结果各异。基于以上的研究结果,本实验会深入探讨不同时间高脂饮食和焦虑的关系。近年来的科学研究主要是通过给予动物高脂饮食来建立肥胖模型。为了探讨高脂饮食和焦虑的关系,我们设计了如下实验,选择3周龄C57/B6J雄性小鼠,随机分为两组,高脂组和对照组,在动物房适应一周之后,分别给予高脂饲料和对照饲料,经过两个月的高脂饮食,高脂组的体重明显高于对照组,累积能量摄入也显著高于对照组。此时测量小鼠胰岛素水平和空腹血糖值,结果显示高脂组小鼠血清中的胰岛素含量显著高于对照组;空腹血糖值也明显高于对照组,已达到糖尿病标准。接下来我们来对高脂饮食小鼠进行焦虑样行为的检测。主要用旷场实验(open field test)、高架十字迷宫实验(elevated plus maze)、明暗场实验(light-dark test)进行焦虑样行为的检测;在高架十字迷宫实验中,我们发现在开臂中,高脂组的停留时间显著高于对照组;同时在闭臂中,高脂组的停留时间明显少于对照组。在明暗场实验中,结果显示相较于对照组,高脂组更偏好于呆在明场中,它的明场停留时间显著高于对照组,暗场停留时间显著低于对照组。高架十字迷宫和明暗场实验均显示高脂组表现出抗焦虑样行为,提示高脂饮食两个月可能有抗焦虑作用。为了研究高脂饮食在造成小鼠抗焦虑样行为的同时,是否伴有小鼠抑郁样或抗抑郁样行为,我们进行了强迫游泳实验。两组小鼠的不动时间无明显差异,说明高脂喂养两个月且已有糖尿病表现的小鼠并未表现出抑郁样行为,提示高脂饮食两个月可能并未参与抑郁或抗抑郁样行为的调控,或者高脂饮食两个月时间还未达到造成抑郁样行为的标准。为了研究高脂饮食是否会对小鼠恐惧记忆造成影响,我们设计了恐惧实验。在条件性恐惧实验中,两组之间不动时间百分比并无显著差异,提示高脂饮食两个月可能并没有对小鼠的恐惧记忆造成影响。父亲高脂饮食是否对子代行为产生影响呢?为了探讨父亲高脂饮食对子代行为学的影响,本实验采用高脂喂养两个月的雄性小鼠与同龄的雌鼠进行交配(同龄的雌鼠用对照饲料喂养),得到子一代小鼠,给予子一代小鼠对照饲料,在它们两月龄大时,进行动物行为学检测。在高架十字迷宫实验中,我们发现在开臂中,父亲高脂饮食的子一代雄性小鼠的停留时间显著高于对照组;在明暗场实验中,结果显示父亲高脂饮食的子一代雄性小鼠进入明场的次数显著高于父亲对照饮食的子一代小鼠。这些结果提示我们父亲高脂饮食的子一代雄性小鼠同样表现出抗焦虑样行为。此外,我们还想知道父亲高脂饮食对子代抑郁样行为和恐惧记忆是否有影响,我们继续检测了强迫游泳实验和恐惧实验。在强迫游泳实验中,父亲高脂饮食的子一代小鼠的不动时间和对照组无明显差异,这个结果提示我们,父亲高脂饮食可能并未参与子代抑郁样行为的调控。在恐惧实验中,小鼠在经过条件性恐惧训练24小时后再次面对相同恐惧情景,此结果可以看出高脂组的不动时间有小于对照组的趋势,但还未构成统计学差异,它提示我们父亲高脂饮食可能对子一代恐惧记忆造成损害,但是需要扩大样本量,进一步重复试验;在给予听觉暗示刺激后,父亲高脂饮食的子一代小鼠的不动时间与对照组无显著差异。该结果提示,父亲高脂饮食可能对子一代小鼠的恐惧记忆功能具有损害作用,但是需要进一步重复实验。为了进一步探讨高脂饮食造成抗焦虑样行为的原因,我们设计了如下实验。急性分离小鼠全脑,取中央前额叶皮层、海马、杏仁核三个脑区,进行western-blot检测。有研究指出,抑郁症、焦虑症的发生可能与神经递质的异常调节有关。某些药物如5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRI)被用于抗焦虑的治疗。单胺氧化酶(MAO)是催化单胺类物质氧化脱氨反应的酶,MAOA的主要底物有5-羟色胺、多巴胺、去甲肾上腺素,在机体内催化它们氧化脱氨。5-羟色胺经MAOA的氧化脱氨后,生成产物5-羟吲哚乙酸。本实验中,高脂饮食2个月的小鼠表现出抗焦虑样行为。选取中央前额叶皮层、海马、杏仁核三个脑区进行MAOA蛋白水平的检测,发现高脂组小鼠杏仁核MAOA的表达量相较于对照组明显下降,中央前额叶皮层和海马无明显差异。以上结果提示,杏仁核的MAOA下调,其下调是否是高脂饮食抗焦虑的机制,值得进一步研究。为了探讨不同时间高脂饮食和焦虑的关系,我们将会继续针对多个时间点来探讨小鼠抗焦虑样行为,分别给予8周龄雄性小鼠高脂饮食一个月和三个月,用旷场实验、高架十字迷宫、明暗场实验检测小鼠焦虑样行为。结果显示,高脂一个月的小鼠已经有抗焦虑样表现,而等到高脂饮食三个月时,小鼠抗焦虑样表现消失。Sirtuinl(SIRT1)是依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸辅酶的去乙酰化酶,有研究指出,SIRT1通过激活MAOA基因转录来降低脑中5-HT的水平,从而来调节焦虑。我们在一个月高脂饮食的小鼠中发现,中央前额叶皮层SIRT1蛋白表达量下降,该结果提示高脂饮食小鼠抗焦虑样行为是否与大脑中央前额叶皮层SIRT1蛋白的表达量下降有关。为了研究SIRT1与抗焦虑样行为的关系,我们腹腔注射SIRT1的激动剂RSV,动物行为实验显示,高脂饮食一个月小鼠表现出抗焦虑样行为,RSV可以取消高脂组的抗焦虑样行为。该结果提示我们SIRT1可能参与高脂饮食抗焦虑样行为的调控。从以上的实验结果中可以得出以下结论:1.青少年雄性小鼠(4周龄)高脂饮食两个月表现出抗焦虑样行为,其子一代雄性小鼠出现抗焦虑样行为。高脂饮食两个月的小鼠杏仁核单胺氧化酶A减少。2.成年雄性小鼠(8周龄)高脂饮食一个月出现抗焦虑样行为表现;高脂饮食三个月小鼠抗焦虑样行为消失。3.高脂饮食一个月小鼠中央前额叶皮层SIRT1减少,腹腔注射SIRT1激动剂白藜芦醇可以取消高脂饮食诱导的抗焦虑样行为。高脂饮食三个月小鼠中央前额叶皮层SIRT1没有变化。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R589.2

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