A rövid távú étrendi omega-3 zsírsav-kiegészítés befolyásolja-e az agy Hippocampus gén expresszióját a cink transzporter-3-ban?

Absztrakt

1. Bemutatkozás

A cink elengedhetetlen tápanyag, és fontos szerepet játszik a genetikai rendszerek működésének szabályozásában, különös tekintettel a neurotranszmisszióra [9] és a jelátvitelre az agy hippocampusában [10]. Bár a cink kritikus fontosságú számos fiziológiai folyamatban, túlzott mennyiségben erősen neurotoxikus, általános generalizált sejthalált vagy cink homeosztázist okozva [11]. E felesleges funkciók elkerülése érdekében a cink megfelelő sejtkoncentrációját fenn kell tartani. Ez magában foglalja a cink transzportját a sejtbe és a sejtből, valamint a cink transzporterek által a különféle organellákba [12]. A ZnT3, a cinktranszporter család tagja, feltételezhetően transzportálja a cinket az idegsejtek szinaptikus vezikulumaiba, és rengeteg olyan agyterületen található meg, mint a hippocampus és a kéreg [13]. Korábbi tanulmányok arról számoltak be, hogy a ZnT3 túlzott expressziója kóros cink anyagcserét okozott az agyban, ami hozzájárulhat az idegsejtek sérüléséhez és apoptózisához [14]. Ezért a sejtcink-koncentrációkat szorosan ellenőrizni kell, mivel a megváltozott cink-anyagcsere vagy a dyshomeostatis hozzájárulhat a memóriavesztéssel és az amiloid plakkok képződésével járó neurodegeneratív folyamatokhoz, mint például az Alzheimer-kórban (AD).

rövid

Az elmúlt három évtizedben az omega-3 zsírsavakat elismerték a központi idegrendszer energiaforrásainak és szerkezeti összetevőinek alapvető tápanyagaként. Az agy kognitív funkciójában betöltött szerepüket jól dokumentálták. Például nemrégiben kimutattuk, hogy az omega-3 zsírsavhiányos étrend által okozott kognitív károsodás a harmadik generációs egerekben megelőzhető az omega-3 zsírsavak étrend általi feltöltésével [15]. Valójában ennek az étrendnek a megfelelősége sok más sejtes eseményt befolyásolt, például a génszabályozást és a transzkripciót. Azonban következetlen eredményeket figyeltek meg az omega-3 zsírsav és az agy kognitív funkciójával összefüggő cink anyagcsere közötti analitikai kölcsönhatásról. Ezért a jelenlegi vizsgálat célja annak meghatározása volt, hogy a rövid távú étrendi omega-3 zsírsav-kiegészítés befolyásolja-e a cink transzporter-3 agygén-expressziói és az egerek kognitív funkciója közötti molekuláris kölcsönhatást.

2. Eredmények

2.1. Testtömeg, élelmiszer- és vízbevitel

A négy táplálkozási csoport közötti átlagos testtömeg, étel- és vízfogyasztás közötti különbségek nem voltak szignifikánsak.

2.2. Y-labirintus teljesítmény

a, b Ugyanabban a sorban különböző ábécék jelzik a szignifikáns különbséget p 2. ábrán. Valójában a PUFA-ból származó DHA a csökkent ZnT3 expresszió és a cink felvétel révén csökkentette az idegsejtek pusztulását [14]. Korábbi tanulmányok arról számoltak be, hogy az agyban a kóros cinkanyagcsere hozzájárult a kognitív károsodáshoz és a béta-amiloid képződéshez az AD egerekben [31]. Valójában a szinaptikus cink magas szintje toxicitáshoz vezet az agyi idegsejtekben, következésképpen idegsejtes sérülésekhez [32] és apoptotikus sejtek halálához vezet [33,34]. Így a ZnT3 étrendi omega-3 zsírsavhiány miatti felszabályozása kognitív károsodást okozott a BT egerekben.

Az a potenciális molekuláris mechanizmus, amely révén az omega-3 zsírsav kölcsönhatásba léphet a cink transzporterével az agy kognitív funkciójában.

4. Kísérleti szakasz

4.1. Állatok és étrend

Három hetes hím BABL/c egereket (n = 24) a Malajziai Universiti Putra Malaysia Állatorvosi Kar Állatorvosi Karának állattani központjából vásároltunk. Az egereket véletlenszerűen négy csoportra osztottuk, és félszintetikus étrendet etettek, amelyek azonos mennyiségű fehérjét, szénhidrátot, zsírt, vitaminokat, ásványi anyagokat tartalmaztak, és kiegészítették 10% (w/w) halolajjal (FO, n = 6), 10 % (w/w) szójaolaj (SO, n = 6) és 10% (w/w) vaj (BT, n = 6). A standard pellet a kontroll étrendet képviselte (CTL, n = 6). A kezelési étrenden töltött 3 hét után az összes állat kognitív funkcióját Y-labirintus teszttel teszteltük. A kísérlet végén meghatároztuk az agy gén expresszióját és az agy zsírsavprofilját. Az állatgondozással és -kezeléssel kapcsolatos összes vizsgálatot a Malajziai Universiti Putra Malajziai Állatorvostudományi Kar Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottsága (IACUC) hagyta jóvá (UPM/IACUC/2014/084, 2014. január 10.).

4.2. Y-labirintus teszt

Az egerek kognitív funkcióját Y-labirintus teszt alkalmazásával teszteltük, a korábban leírtak szerint [15]. Az Y-labirintusnak három azonos méretű, azonos méretű karja volt: a kezdőkar, amelybe először az egeret helyezik (mindig nyitva); az ismert kar (mindig nyitva); és az új kar, amelyet az első próba során blokkoltak, de a második ösvényen nyitottak. Az útvesztő mindkét karjának végén különböző vizuális jelzéseket helyeztek el a falon. Az Y-labirintus teszt két kísérletből állt, amelyeket 1 óra intervallum választott el. Az első kísérlet 10 perces volt, és lehetővé tette az egér számára, hogy a labirintusnak csak két karját (a kezdő és az ismert karokat) fedezze fel, a harmadik kar (új kar) blokkolva. 1 óra elteltével a második vizsgálatot elvégeztük; az egereket ugyanabba a kiindulási karba helyeztük az 1. kísérletben, mindhárom karhoz 5 percig szabad hozzáféréssel. A próbákat mennyezetre szerelt kamerával rögzítették. Ezután a felvételeket figyeltük, hogy megszámoljuk a bejegyzések számát és az egyes karokban töltött időt. Az Y-labirintus teljesítménye kedvező volt, amikor a regény karjában a bejegyzések száma és az eltöltött idő nagyobb volt, mint a többi karban. Az új karban eltöltött karok teljes száma és másodpercekben eltöltött idő a térbeli munkamemória mutatója [35].

4.3. RNS extrakció és valós idejű RT-PCR

A 4 hét végén az állatokat eutanizálták, és a hippocampus szövetmintáit (

4.4. Agyzsírsav-elemzés

4.5. Statisztikai analízis

Egyirányú ANOVA-t, ismételt mérésekkel egy változón, majd post hoc legkevésbé szignifikáns különbségteszt alkalmazásával (Statistica 7, StatSoft, Tulsa, OK, USA) alkalmaztuk a csoportok közötti Y-labirintus teszt teljesítményének értékelésére. Az mRNS expresszióját nem párosított Student t-teszttel elemeztük. Az összes adatot átlag ± SEM-ként adják meg; a statisztikai szignifikanciát 0,05-nél kisebb p értékként határoztuk meg.

5. Következtetések

Összességében jelenlegi eredményeink azt sugallják, hogy a rövid távú étrendi omega-3 zsírsav-kiegészítés növelte az agy bizonyos gén-expresszióját és következésképpen javította az egerek agyi kognitív funkcióját. Itt bebizonyosodott, hogy egy rövid távú étrendi omega-3 zsírsavhiány növelte a ZnT3 gén expresszió szintjét, ami befolyásolta az egerek kognitív teljesítményét. Javasoljuk, hogy vizsgálja meg tovább, hogy a ZnT3 vagy más cink transzporterek felfelé történő szabályozása a cink kiáramlását és beáramlását eredményezné-e generalizált idegsejtkárosodást okozva. Így az étkezési omega-3 zsírsav által indukált számos gén bevonása a membrán foszfolipidjeinek molekuláris megváltoztatása révén releváns a szinaptikus mechanizmusok, például a szinaptogenezis és a szignál transzdukciós folyamatok szempontjából, amelyek közvetítik a tanulás és az emlékezet kialakulását.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát az Alapvető Kutatási Támogatási Rendszer (FRGS), a malajziai felsőoktatási minisztérium (5524416) támogatta.

Szerző közreműködései

Hafandi Ahmad tervezte a kísérleteket és elemezte az adatokat; Nur Farhana Ahmad Sopian, Nurul ’Izzati Shafie és Mehdi Ebrahimi végezte a kísérleteket; Hafandi Ahmad, Nur Farhana Ahmad Sopian, Mokrish Ajat, Mohd Hezmee Mohd Noor, Mohamed Ali Rajion és Goh Yong Meng írták a cikket.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.