SENSACIÓN DE HAMBRE PROTEGE DE ALZHEIMER

ABSTRACTO

Se ha demostrado que la restricción calórica (CR) retrasa el envejecimiento y, posiblemente, retrasa el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer (AD). Se conjetura que el mecanismo puede implicar señales interoceptive, en lugar de consumo reducido de energía per se. Se determinó que el hambre solo, inducida por un agonista de grelina, reduce la patología de la EA y mejora la cognición en el modelo de ratón APP-SwDI de AD. Tratamiento a largo plazo con un agonista de grelina fue suficiente para mejorar el desempeño en el laberinto de agua. El tratamiento también redujo los niveles de beta amiloide (Aß) y la inflamación (activación microglial) a los 6 meses de edad en comparación con el grupo de control, similar al efecto de CR. Por lo tanto, un fármaco que induce el hambre atenúa la patología AD, en ausencia de CR, y los aspectos neuroendocrinos de hambre también prevenir relacionada con la edad deterioro cognitivo.

Cita: Dhurandhar EJ, DB Allison, van Groen T, Kadish I (2013) Hambre en ausencia de restricción calórica mejora la cognición y atenúa la enfermedad de Alzheimer patología en un modelo de ratón. PLoS ONE 8 (4): e60437. doi: 10.1371/journal.pone.0060437

Editor: José El Khoury, Massachusetts General Hospital y de la Harvard Medical School, Estados Unidos de América

Recibido: 08 de noviembre 2012, Aceptado: 26 de febrero 2013, Publicado: 02 de abril 2013

Copyright: © 2013 Dhurandhar et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y se acredite la fuente.

Financiación: Este trabajo fue financiado por el Alzheimer of Central Alabama y parte de la obra fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud P30 NS47466 y T32DK062710.Además, el agonista de grelina fue donado por el estudio de Eli Lilly. Los financiadores no participó en el diseño del estudio, recogida de datos y análisis, la decisión de publicar, o la preparación del manuscrito.

Conflicto de intereses: David B. Allison, Ph.D. se ha desempeñado como consultor de Medifast. Dr. Allison tiene, anticipa, o ha tenido intereses financieros con Vivus, Inc. y Kraft Foods, Paul Weiss, Wharton y Garrison LLP, y Sage Publications. El agonista de ghrelin fue donado por el estudio realizado por Eli Lilly. No hay otras patentes, productos en desarrollo o los productos comercializados para declarar. Esto no altera la adherencia de los autores a todos los PLOS ONE políticas de intercambio de datos y materiales en línea, como se detalla en la guía para los autores.

 

INTRODUCCIÓN

La restricción calórica (CR), una reducción en la ingesta de alimentos sin desnutrición, aumenta la longevidad en muchos invertebrados y vertebrados [1] . Además, CR se asocia con la atenuación de la enfermedad de Alzheimer (AD) patología en monos [2] y roedores [3] . Por lo tanto, CR puede preservar la función cognitiva durante el envejecimiento a través de un mecanismo hasta ahora desconocido. Dilucidar este mecanismo es vital para entender el proceso de envejecimiento y mejorar nuestra capacidad de manipular estas vías de utilidad clínica. Mucho se ha aprendido del estudio del envejecimiento en gusanos y moscas, pero es importante para poner a prueba los conocimientos derivados de estos organismos inferiores en una especie de mamífero. El ratón es ideal para este propósito y es el mamífero más prácticos para establecer si los genes homólogos y procesos pueden extender la vida saludable.Muchas de las mutaciones que se extienden duración de la vida de nutrientes disminución de actividad de las vías de señalización, tales como el IGF (similar a la insulina factor de crecimiento) / insulina y el mTOR (diana de la rapamicina en mamíferos) las vías, lo que sugiere que puede inducir un estado fisiológico similar al la que resulta de los períodos de escasez de alimentos [4] , [5] . Además, se ha sugerido que Sirt1 (un miembro de mamífero de la familia de genes sirtuin) contribuye a los efectos beneficiosos de la restricción calórica, que puede estar mediada, en parte, a través de mecanismos que implican la regulación del metabolismo celular, y las respuestas inflamatorias y antioxidantes [ 6] . Otro mecanismo mediante el cual SIRT1 puede mejorar AD es mediante el aumento de α-secretasa producción y la actividad a través de la activación del gen de la α-secretasa ADAM10. Debido α-secretasa es la enzima responsable de la escisión no amiloidogénico de APP, upregulation disminuiría los niveles de Aß [5] . Además, se ha demostrado que una alta ingesta calórica a base de grasa saturada promueve tipo AD Beta-amiloidosis, por el contrario, se ha demostrado que la restricción dietética sobre la base de la ingesta de hidratos de carbono reducida es capaz de impedir que [7] . Esta evidencia es consistente con los actuales estudios epidemiológicos que sugieren que la obesidad y la diabetes están asociadas con un riesgo> 4-veces mayor de desarrollar Alzheimer. Finalmente, los estudios han mostrado resultados controvertidos cuando se trata de la relación entre la adherencia a una dieta mediterránea y / o actividad física y la incidencia de la AD. Muchos estudios poblacionales han reportado una asociación positiva entre la ingesta de grasas poliinsaturadas y rendimiento cognitivo [8] , [9] . De manera similar, se ha demostrado que las dietas altas en colesterol incrementan las probabilidades de desarrollar AD, y, además, que los alelos ApoE afectan el metabolismo del colesterol y el riesgo de desarrollar AD [10] – [12] . La evidencia epidemiológica ha indicado que algunas estatinas disminuyen el riesgo de desarrollar AD, y varios estudios preclínicos del uso de estatinas y AD se han realizado, hasta ahora con resultados mixtos (pero véase [13] ). Nuestro trabajo, así como la de otros, recientemente ha dado lugar al desarrollo de regímenes dietéticos experimentales que podrían promover, atenuar o incluso revertir el envejecimiento y las características de la EA. La aclaración de los mecanismos mediante los cuales la restricción dietética puede influir beneficiosamente AD neuropatología y el eventual descubrimiento de futuros “miméticos”, capaces de anti-beta-amiloidogénica actividad ayudará en el desarrollo de “estrategias de estilo de vida terapéuticos” en el envejecimiento, AD, y otras neurodegenerativas trastornos.

La teoría hormesis puede ayudar a determinar el mecanismo de la CR. Se describe cómo los agentes estresantes, normalmente considerados, puede ser beneficioso en dosis bajas [14] ,[15] . Esta teoría implica miméticos CR, que inducen señales de corriente abajo CR tales como el hambre, incluso en ausencia de CR, puede ser suficiente para mejorar relacionada con la edad deterioro cognitivo. Otros autores han sugerido que los efectos de la CR puede ser causada por señales interoceptive tales como el hambre, en lugar de la ingesta de calorías reducido per se [16] .

La grelina es un péptido producido por el estómago que provoca el hambre, y su administración aumenta la ingesta de alimentos [17] . Interoceptive señales causadas por la grelina son muy similares a los producidos por CR [18] . Por lo tanto, utiliza el agonista de grelina LY444711[19] para probar la hipótesis de que el hambre, en ausencia de CR, es suficiente para prevenir la patología AD y para prevenir el deterioro cognitivo en un modelo de ratón de AD. El compuesto LY que utilizamos es un agonista de la grelina. Hemos elegido utilizar el compuesto LY en vez de la grelina, ya que nos permitió controlar la dosis fue expuesto a cada ratón. Este medicamento puede ser administrado por vía oral y es capaz de soportar el sistema digestivo y ser absorbido en el torrente sanguíneo a dosis que producen el hambre. El estudio de la grelina en sí sería más difícil, ya que la administración oral no es una opción y no se puede administrar por vía intravenosa durante un largo período de tiempo, y por lo que sería difícil de controlar la dosis fisiológica a través de medios distintos de la administración. Usando LY nos permitió asegurar que los animales fueron consistentemente hambre, como lo estarían durante la restricción calórica. Esto es crucial porque nuestro objetivo era examinar el impacto de la sensación de hambre sí mismo en AD, en lugar de ghrelin en sí.

MATERIALES Y MÉTODOS

DECLARACIÓN DE ÉTICA

Todos los animales protocolos fueron aprobados por la Universidad de Alabama en Birmingham IACUC, y los protocolos aprobados se adhiere estrictamente a.

ANIMALES

36 hombres APPSwDI Tg (APP humano con el sueco, holandés y las mutaciones de Iowa en un fondo C57BL / 6) ratones [20] a las 7 semanas de edad fueron aclimatados durante 1 semana para el cambio en la dieta, durante esa semana se recibieron comida ad libitum y una pellet de 100 mg / día de chocolate. Los ratones fueron asignados al azar a uno de tres grupos de peso combinado de alimentación experimental: control, el hambre inducido por LY444711 (LY), o calorically restringido (CR). El período de alimentación se inició a las 8 semanas de edad y se continuó durante 16 semanas. Durante una semana del período de alimentación, CR y LY grupos recibieron una cantidad igual de los alimentos como el grupo de control. En la segunda semana (y las semanas siguientes), los animales LY recibieron la misma cantidad de alimentos consumidos como los controles durante la semana anterior, y el grupo CR recibido el 80% de esa cantidad (es decir, el 20% de restricción calórica). El grupo LY recibió 30 mg / kg / día del agonista de grelina LY444711 (Eli Lilly) (previamente demostrado para inducir el hambre en ratones C57BL/6J [21] ) en una pastilla de chocolate, mientras que los animales de control y CR recibió una pastilla de chocolate con placebo. La pastilla de chocolate se utiliza para ocultar el sabor del fármaco y para controlar la cantidad de fármaco cada animal recibió.Los animales fueron alimentados al final del día (alrededor de las 4:00 pm) para imitar el patrón “normal” de alimentación. Pesos de los animales se midieron dos veces por semana, y, de manera similar, la ingesta de alimentos se midió dos veces por semana. Los animales fueron probados en el campo abierto y en el laberinto en cruz elevado después de 14 semanas y en el laberinto de agua después de 15 semanas de tratamiento. Tras la evaluación de la conducta, los animales se midieron para la masa de grasa utilizando la resonancia magnética cuantitativa (QMR) en la Diabetes UAB y Formación Centro de Investigación Animal Core Fisiología. En resumen, en vivo composición corporal (tejido corporal total y grasa magra) de los ratones se determinó utilizando un EchoMRI ™ 3-en-1 de resonancia magnética cuantitativa (QMR) máquina (Echo Medical Systems, Houston, TX). Un sistema de prueba se realizó con un estándar conocido grasa antes de las mediciones que se están adoptando. Los ratones se pesaron y se colocaron entonces en un tubo de retención claro tapado con un tapón de que el movimiento vertical limitado pero permite el flujo de aire constante. El tubo se inserta en la máquina y el ratón escaneados utilizando el modo de precisión normal.

EVALUACIÓN CONDUCTUAL Y COGNITIVO

La prueba de campo abierto. El laberinto consta de un terreno de 42 por 42 cm cuadrados con lados transparentes (20 cm de alto). El animal se coloca en la arena y se observaron durante 4 minutos con un sistema de cámara impulsada por seguidor, es decir, Ethovision (Noldus, Países Bajos). El escenario se divide en dos zonas, la zona de centro abierto y los lados (cría y pellets fecales se registran). El sistema registra la posición del animal en la arena de 5 fotogramas / segundo, y los datos se analizaron como, por ejemplo, el tiempo transcurrido en cada zona, la velocidad de locomoción, crianza, defecación, etc Esta prueba mide la actividad y el miedo, es decir, , el tiempo pasado en la “abierta” centro versus los “seguros” lados.

La prueba del laberinto elevado Plus. El laberinto compuesto por cuatro brazos (31 x 5 cm) que se crían 40 cm por encima de la mesa; tiene dos brazos 15 cm lados altos de material opaco.El animal se coloca en la arena y se observaron durante 4 minutos con un sistema de cámara impulsada por seguidor, es decir, Ethovision (Noldus, Países Bajos). La arena se divide en las cuatro brazos, dos brazos abiertos y dos brazos cerrados, y el área central, donde los brazos se encuentran. El sistema registra la posición del animal en la arena a 5 cuadros / segundo, y los datos se analizaron como, por ejemplo, el tiempo pasado en cada área, las entradas en las zonas, y la velocidad de locomoción. La prueba mide la ansiedad en el animal, es decir, el tiempo dedicado a la intemperie frente a los cerrados, “seguros” de armas.

El aparato de laberinto de agua y el procedimiento se han descrito en detalle antes (Liu et al., 2002). En pocas palabras, se utiliza una piscina de plástico azul, 120 cm de diámetro, y una ver-a través de la plataforma redondo, 10 cm de diámetro, situado a 0,5 cm por debajo de la superficie del agua. Durante el día 1 hasta el día 5 del período de prueba, los ratones son entrenados para encontrar una plataforma escondida que se mantiene en una posición constante a lo largo de estos 5 días. Tres ensayos un día se ejecuten; todas las posiciones de partida son igualmente utilizados (en un orden pseudo-aleatorio). Los ratones se les da 60 segundos para encontrar los segundos plataforma y 10 para alojarse en la plataforma. Si el ratón no encontrar la plataforma, se coloca en la plataforma. El intervalo entre ensayos es aproximadamente 1 minuto. Aprendizaje de la tarea se evalúa mediante el registro de la velocidad de natación, la latencia para encontrar la plataforma, longitud de la trayectoria, y el porcentaje de ensayos cada animal que se encuentra la plataforma. Después del final de los cuatro ensayos en el día 5 del período de prueba, los ratones se ponen a prueba en un ensayo de sonda de 60-segundos (es decir, el juicio 21), es decir, sin presencia plataforma de escape.Los ratones que han aprendido la posición de la plataforma buscará predominantemente en la forma “correcta” en el sector de la piscina de la sonda de prueba.

LA INMUNOHISTOQUÍMICA

Los animales fueron sacrificados después de 16 semanas del período de alimentación para el análisis inmunohistoquímico y ELISA. Los ratones fueron anestesiados con ketamina / xilazina (100/10 mg / kg) y se perfundieron con solución salina fría. Los cerebros fueron removidos y cortar por la mitad sagital, y el hemisferio derecho del cerebro se colocó en el 4% paraformaldehido durante la noche, mientras que el hemisferio izquierdo se diseccionó en cuatro piezas (corteza rostral, caudal corteza, el hipocampo y el cerebro medio / tronco cerebral) y se congeló almacenado a -80 º C para análisis ELISA. La mitad derecha se puso en 30% de sacarosa para la crioprotección, y 30 micras secciones coronales de espesor fueron cortadas en un microtomo de congelación de deslizamiento. Una serie de (1 en 6) secciones se tiñeron para Aß con el anticuerpo W0-2 (humano Aß 4-10 ; 1:2000; La Genetics Company, Schlieren, Suiza), mientras que la mitad de la segunda serie se tiñó para IBA -1 (1:1000; Wako, Richmond, VA), la otra mitad de esta serie se tiñen con el GFAP (1:1000, Sigma). Para las secciones de tinción Aß se pretrataron durante 30 minutos en 85 ° C una solución de citrato de sodio (pH = 6,5). Tras la incubación con el anticuerpo primario en TBS-T durante la noche a temperatura ambiente, los tejidos se lavaron 3 × y se incubaron con el anticuerpo secundario biotinilado apropiado durante 2 horas a temperatura ambiente. Las secciones fueron lavadas 3 × y poner durante 2 horas con el anticuerpo terciario, extra avidina-peroxidasa, y, después de otra × 3 enjuague, metal mejorada tinción DAB se utiliza para la visualización. Para cada anticuerpo, todas las secciones se procesaron en la bandeja de tinción uno. Todas las diapositivas fueron secadas al aire, despejado en xileno, y cubrieron con DPX.

NIH programa Scion Image se utilizó para analizar el área ocupada por la reactividad Aß y glial en oriens estrato del hipocampo dorsal y en el giro dentado dorsal (para Aß). Las imágenes de las áreas cerebrales apropiadas fueron adquiridas con una cámara Olympus DP70 digital.Todas las imágenes fueron adquiridas en una sesión para evitar cambios en los niveles de luz.

ELISA

El hipocampo izquierdo se homogeneizó en 0,5 ml de TBS con inhibidor de proteasa completa más 20 ug / ml de pepstatina A (Roche Diagnostics GmbH, Alemania) y 50 mM de SDS y luego se centrifugó a 30.000 rpm durante 60 minutos a 4 ° C. El sobrenadante (fracción soluble de Aß) se transfirió a un tubo limpio de 1,5 ml y se almacenó a -80 ° C. Los gránulos (fracción insoluble de Aß) se homogeneizaron con 400 l de 5 M de guanidina HCl y se incubaron con agitación a temperatura ambiente durante 4 horas. Los niveles de Aß fracción SDS y la fracción de guanidina HCl se cuantificó con un kit ELISA Aß (Covance) de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El análisis ELISA de las citoquinas IL6 y IL10 (kit ELISA) se realizaron de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

Por ELISA, dos técnicos repeticiones fueron probados. Por inmunohistoquímica, las secciones 3-4 de cada cerebro se examinaron, y 3 equivalentes (secciones a lo largo del eje anterior-posterior del hipocampo) fueron seleccionados para ser cuantificado, y la media de las tres secciones se calculó para cada animal. Entre los grupos ANOVA y post-hoc de Tukey-Kramer HSD se utiliza para hacer comparaciones múltiples de grupo, y alfa se fijó a 0,05. Todos los grupos fueron examinadas usando parcelas cuantiles normales para la normalidad, y el test de Levene se utilizó para la prueba de homocedasticidad.

RESULTADOS

Tanto el grupo control y LY-tratamiento fueron alimentados ad libitum (es decir, los animales LY recibieron la misma cantidad de alimento que los controles consumidos durante la semana anterior), y la restricción calórica (CR) grupo fue alimentado con 20% menos que la de control grupo. Como era de esperar, al final del estudio, los animales CR tenían un peso corporal significativamente menor después del período de alimentación (p = 0,0001), mientras que los animales LY mantuvieron su peso corporal similar a los controles ( Figura 1 ). Al final del estudio, todos los animales se analizaron para la masa de grasa utilizando la resonancia magnética cuantitativa (QMR), y los datos muestran que los ratones CR tenía una masa significativamente (p <0,001) menor de grasa en comparación con los otros dos grupos ( Figura 1 ).

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Figura 1. Izquierda: Cambio en el peso corporal durante el período de tratamiento.

Tenga en cuenta que los animales de control y LY ganar peso igual durante el periodo de tratamiento, pero los animales de CR son significativamente más ligero; además, los ratones CR tenía una significativa (p <0,001) menor masa grasa en comparación con los otros dos grupos. Derecha: Gráfico de barras que muestra el porcentaje de grasa del peso corporal total determinado por QMR. Tenga en cuenta la reducción del contenido de grasa de los ratones CR.

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g001

Clínicamente, la EA se caracteriza por demencia; por lo tanto, los ratones fueron conductualmente y cognitivamente a prueba en las dos últimas semanas de tratamiento, es decir, en la primera semana en el campo abierto y de laberinto en cruz elevado (para la actividad / locomoción y la ansiedad), seguido el laberinto de agua en la segunda semana (cognición). No hubo diferencias significativas entre los grupos en la locomoción (caminar tiempo y velocidad) o el tiempo transcurrido en el centro en el campo abierto, de manera similar, el tiempo de permanencia en los brazos abiertos versus cerrada en el laberinto en cruz elevado no fue significativamente diferente entre los grupos ( Figura 2 ). Por lo tanto, todos los animales tenían niveles similares de actividad motora y niveles similares de ansiedad. Por el contrario, en las pruebas cognitivas, mientras que los tres grupos aprendieron la tarea, el grupo LY mostraron una mejora significativamente mayor en su rendimiento laberinto de agua en comparación con el grupo control (p = 0,023). El grupo de CR también mejoró pero no fue significativamente diferente del grupo control (p = 0,08, Figura 3 ). No hubo diferencia significativa en la velocidad de nado de los ratones (control: 16,1 ± 1,2 cm / s, Cr: 15,7 ± 1,4 cm / s, y LY: 15,6 ± 1,0 cm / s, respectivamente). Los resultados de la prueba de exploración no fueron significativamente diferentes entre los grupos CR y LY; ambos grupos pasaron significativamente más tiempo en el cuadrante correcto de la piscina ( figura 3 ).

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Figura 2. Dos gráficos de barras que muestran el tiempo de permanencia en las diferentes partes del campo abierto y de laberinto en cruz elevado, respectivamente, de los tres grupos de ratones.

No se observaron diferencias significativas entre los grupos estaban presentes.

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g002

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Figura 3. dos gráficos que muestran las curvas de aprendizaje de los tres grupos de ratones.

Izquierda: El rendimiento medio diario en el laberinto de agua. Derecha: el rendimiento de sonda de prueba de los tres grupos de ratones. Tenga en cuenta que la mejora en el tiempo de prueba fue significativamente más LY en comparación con el control (p = 0,023) y casi significativamente más en CR en comparación con el control (p = 0,08).Tanto LY y grupos de CR tenía una preferencia significativa por el cuadrante correcto en la sonda de prueba (p <0,05).

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g003

Patología de la EA se caracteriza por beta amiloide (Aß) las placas y la neuroinflamación. El modelo APPSwDI de la EA comienza a desarrollar esta patología, a los cuatro meses de edad[20] y fue examinado después de 16 semanas de alimentación experimental, es decir, a los 6 meses de edad. Medición de la carga Aß en el hipocampo dorsal, indicó una reducción no significativa en la acumulación de Aß en el hipocampo dorsal en el área CA1 (estrato oriens) en el CR y animales LY (control, 0,95 ± 0,02; LY, 0,89 ± 0,02 y CR, 0,85 ± 0,02%, respectivamente; Wilcoxon p = 0,08), sin embargo, una reducción significativa en la deposición de Aß estaba presente en la circunvolución dentada en ambos CR y ratones Ly (control, 3,95 ± 0,83; LY, 2,05 ± 0,26 y CR, 1,28 ± 0,17%, respectivamente; Wilcoxon p = 0,04), como se mide en el material marcado inmunohistoquímico (usando el anticuerpo W0-2; Figura 4 ). Para el análisis de ELISA insolubles Aß-40 niveles, un ANOVA de una vía se llevó a cabo y fue significativo (F (2,36) = 3.16, p = 0,05). Para la comparación de insolubles Aß-42 niveles, el ANOVA de una vía fue significativa (F (2,36) = 5,29, p = 0,01). Tanto LY y grupos de CR tenían niveles significativamente más bajos de Aβ40 insoluble y Aß42 ( Figura 4 ).

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Figura 4. Dos series de secciones coronales del hipocampo dorsal tiñeron para Aß.

Un descenso no significativo en la tinción de Aß en el estrato oriens y una reducción significativa en la tinción de Aß en el giro dentado en tanto LY y LC en comparación con los ratones del control se muestra. Panel inferior, los niveles de Aß medidos por ELISA.Insolubles Aß-40 niveles se redujeron significativamente en CR y grupos LY comparación con el control (* estudiante t-test, p = 0,03 para ambas comparaciones).Insolubles Aß-42 se reducen los niveles de CR y LY comparación con el control (** de Tukey-Kramer HSD p = 0,02 para ambas comparaciones). Por lo tanto – estrato oriens; sp – estrato pyramidale.

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g004

En comparación con el grupo de control, los animales LY y CR tenían niveles significativamente más bajos de inflamación microglial como se indica por molécula de unión al calcio ionizado adaptador 1 (Iba-1) inmunohistoquímica en el hipocampo dorsal (estrato oriens; Tukey-Kramer HSD p = 0,0042, Figuras 5 y 6 ). En contraste, no hubo ningún cambio significativo en la densidad de tinción GFAP entre los grupos (p = 0,78, las Figuras 5 y 6 ). El análisis ELISA de los niveles de citoquinas de IL6 y IL10 no reveló una diferencia significativa entre los tres grupos de ratones ( Figura 6 ).

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Figura 5. Seis de alta potencia fotomicrografías de área CA1 del hipocampo dorsal tiñeron para Iba1 (fila superior) y GFAP (fila inferior), respectivamente, de los tres grupos de ratones.

cc – cuerpo calloso, así que – estrato oriens; sp – estrato pyramidale. Tenga en cuenta la significativa (Tukey-Kramer HSD p = 0,0042) en la reducción de Iba1 tinción en el CR y grupos LY.

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g005

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Figura 6. Cuatro gráficos de barras que muestran los datos de las mediciones de la inflamación, fila superior, las mediciones de densidad de Iba1 y tinción GFAP en oriens estrato del hipocampo, respectivamente (p = 0,0042 para IBA-1).

Fila inferior, las mediciones de ELISA de IL-6 y IL-10, respectivamente, los niveles en la formación del hipocampo.

doi: 10.1371/journal.pone.0060437.g006

DISCUSIÓN

Estos hallazgos demuestran que el tratamiento con un agonista de grelina hambre inductor es suficiente para reducir relacionada con la AD déficits cognitivos y de la patología en ratones Tg AD modelo, similar al efecto de CR en el desarrollo de la patología de la EA.

Los ratones tratados con LY-(y no ratones CR) mejoró significativamente su desempeño en el laberinto de agua, sin embargo, debe señalarse que los ratones de control no se deterioraron muy en su rendimiento. Por lo tanto, la ausencia de cambios significativos en el grupo LC en comparación con el grupo de control puede ser en parte debido a un “piso” efecto. Además, los grupos Cr mostró un nivel más alto de variación en el aprendizaje de la tarea del laberinto de agua entre animales. Es de interés señalar que los ratones de control obtenido mejores resultados que otros grupos de estos ratones APPSwDI de edad similar que hemos probado (datos no publicados). Es posible que el aumento de la manipulación de los ratones, por dos veces semanalmente de pesaje y alimentación de chocolate pellet, reducido sus niveles de estrés y de ese modo mejorar su rendimiento.

De acuerdo con la hipótesis de la cascada amiloide, la patogénesis primaria en AD surge de la formación y deposición de Aß en el cerebro anterior, lo que conduce a una cascada de patología [22] . Considerando que previamente se ha demostrado que reduce significativamente CR deposición amiloide en ratones Tg modelo AD [23] , es probable que el cambio limitado en los niveles de beta (es decir, sólo en el giro dentado y no en el área CA1) en nuestros animales es CR relacionado con el nivel relativamente bajo de CR (es decir, sólo el 20%) utilizado en este estudio en comparación con los niveles más altos de Cr usada en la mayoría de los estudios (es decir, 40%). El espectáculo ELISA de datos, sin embargo, que hay una reducción en las cantidades de Aß insoluble tanto en LY y grupos de CR.

Placas en este modelo de ratón AD suelen ir acompañadas por la activación de células gliales, astrocitos y microglia ambos [24] . El papel de las células gliales activadas no está claro. Por un lado, se puede proteger el cerebro mediante la eliminación de Aß. Por otra parte, secretan citoquinas inflamatorias y generar óxido nítrico y por lo tanto se puede dañar y destruir las neuronas espectador [25] . El papel de las células microglia activadas en la captación de Aß se discute, con cierta evidencia que sugiere Aß se borra por microglia [26] , mientras que otras evidencias sugieren que la microglia no desaparecen Aß [27] . Placas en los animales de control en nuestro experimento estaban rodeados por la activación de células gliales, sin embargo, tanto en el LY y ratones CR, los depósitos amiloides densos β se asociaron con microglia activada mucho menor. Esto sugiere que ambos CR y la grelina en ausencia de hambre reducir la respuesta inflamatoria a Aß depositado, con lo que evoca una respuesta inflamatoria más pequeña de las células microgliales [28] , [29] , similar a lo que se ha informado en otros estudios.

Al final del estudio, los animales CR no mostraron un aumento significativo en el peso corporal, mientras que tanto en animales LY y control tuvieron un aumento similar (aproximadamente 8 gramos) en el peso corporal. De manera similar, los datos de QMR de masa grasa muestran que los ratones CR tenían una masa significativamente menor de grasa en comparación con los otros dos grupos. La pérdida de peso es un hallazgo característico de los pacientes con enfermedad de Alzheimer (AD) [30] – [32] . Parece que la precede deterioro cognitivo por algunos años, pero las causas subyacentes no se comprenden totalmente [33] . Tanto la grelina y la leptina están involucrados en la homeostasis de energía y puede estar implicada en la pérdida de peso observada en estos pacientes [34] . La alteración de la modulación normal de la secreción de grelina compensatorio en relación con la ingesta de alimentos podría contribuir a los cambios metabólicos observados en los pacientes con EA [35] . El modelo APPSwDI no muestra ninguna pérdida de peso con la aparición de la demencia similar a la mayoría de otros modelos de AD de ratón Tg. Los ratones LY no muestran un cambio en la masa grasa con el tratamiento, en comparación con los ratones de control, lo que indica que nuestro tratamiento con el agonista de grelina no cambió el metabolismo.

Varias hipótesis se han propuesto para la relación entre la ingesta calórica y AD, muchos de los cuales se centran en la cantidad de calorías como el principal jugador en la neurodegeneración. Los estudios epidemiológicos de la obesidad, un factor de riesgo conocido para la EA, apoyan la idea de que los factores dietéticos pueden influir en la gravedad de la demencia [36] , [37] . El consumo excesivo de calorías, especialmente grasas, se opone al envejecimiento saludable del cerebro, aunque los mecanismos precisos aún no se han dilucidado. La evidencia de estudios experimentales en ratones Tg [38] sugiere que el aumento de Aß patología en un modelo de ratón transgénico que se produce en asociación con enriquecidas en colesterol dietas. Por lo tanto, el hambre y la CR puede mitigar la formación de placas amiloides a través de rutas involucradas en la síntesis de colesterol. Otras hipótesis sobre los efectos de CR sobre el deterioro cognitivo hasta ahora han centrado en el impacto del consumo de calorías en las vías de señalización relacionadas con la función mitocondrial y el estrés oxidativo, sin embargo, nuestros resultados ponen de relieve la importancia que puede tener el efecto hormetic del hambre en el mecanismo de CR . En general, nuestros datos indican que la RC puede atenuar el desarrollo de la EA a través de una patología neuroendocrina “hambre” vía de señalización en lugar de una carga calórica reducida.

Varios autores previamente han considerado la idea de que las vías de señalización ‘hambre’ neuroendocrina pueden estar implicados en la mediación de los efectos de la restricción calórica [39] , [40] . Por ejemplo, Minor et al escribió “El hambre es una respuesta fundamental de CR que activa una multitud de alteraciones en el medio neuroendocrino, y CR modulación del perfil de neuropéptido puede mediar algunos de los cambios beneficiosos asociados con las dietas restrictivas. Señales como la grelina de la tripa y la leptina del tejido adiposo convergen en el núcleo arqueado del hipotálamo (ARC) donde se convierten en una matriz de neuropéptidos, tanto orexigénico (por ejemplo, el neuropéptido Y (NPY) y la proteína relacionada con agouti (AgRP) ) y anorexígeno (por ejemplo, la cocaína y la anfetamina regulado transcripción (CART) y proopiomelanocortina (POMC)). Estos neuropéptidos ejercen potentes efectos sobre el comportamiento de alimentación y otros procesos fisiológicos, incluyendo el metabolismo y los ritmos circadianos. Neuropéptido Y en particular se destaca como el principal candidato para detectar y responder a las señales de la homeostasis de la energía como los niveles de expresión de NPY responden tanto a condiciones de ayuno a corto plazo ya largo plazo “. [40] Del mismo modo, Hambly et al. [39] escribió “Cuando los ratones se privó de alimentos, desarrollan un gen característico perfil de expresión de neuropéptidos en el núcleo arqueado (ARC) del hipotálamo. Este perfil implica la regulación positiva de neuropéptidos orexigénicos llamadas (en particular, NPY y AgRP) que estimulan el consumo de alimentos, y regulación a la baja de los neuropéptidos anorexígenos que inhiben la ingesta de alimentos (POMC y CART). Estos patrones neuropéptido se cree para apoyar el impulso de comer y son un marcador molecular del fenómeno de ‘hambre’. Todos los factores antes mencionados son posibles causas, correlatos neuroendocrinos o representaciones de hambre y puede mediar el efecto de la RC en la longevidad.

Alternativamente, es posible que los LY444711 compuesto actúa a través de otros AD relacionados con las vías inducida por grelina [40] . Los estudios futuros se pruebe otros inductores de hambre compuestos y un LY444711 grupo tratado con alimentación ad libitum para distinguir los efectos del hambre de los de grelina. Además, son necesarios futuros estudios para comprender mejor cómo el “hambre”, sin reducción en el consumo de calorías puede retrasar la aparición de Aß patología y los déficits cognitivos en ratones APP o APP/PS1 y, posiblemente, bloquear o retrasar la aparición de la EA.

CONTRIBUCIONES DE LOS AUTORES

Concebido y diseñado los experimentos: DBA IK. Realiza los experimentos: IK TVG EJD.Analizados los datos: TvG EJD. Contribuido reactivos / materiales / herramientas de análisis: TVG IK. Escribió el documento: EJD DBA IK.

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