Modulation der frühen Gentranskription in mesolimbischen Gehirnarealen nach einer zuckerreichen Diät

Abstract

Übergewicht und Adipositas sind globale Probleme, für die bis heute keine flächendeckenden Interventionen existieren. Deshalb ist es wichtig zu untersuchen, welche ernährungsbedingten zentralnervösen Veränderungen Übergewicht und Adipositas auslösen oder begünstigen, und die ihnen zu Grunde liegenden Störungen zellulärer Mechanismen zu verstehen, so dass sie im zweiten Schritt behoben werden können. Die vorliegende Studie befasste sich aus diesem Grund mit der Wirkung einer zuckerreichen Ernährung auf das Gehirn. Dazu wurden männliche Lewis-Ratten acht Wochen lang mit einer Standarddiät und entweder 30% Saccharoselösung (n=32) oder Wasser (n=32) ad libitum gefüttert. Die Gehirnaktivität wurde anhand der zellulären Aktivität in verschiedenen Gehirnarealen gemessen. Zu diesem Zweck wurden Neurone mit dem neuronenspezifischen Antikörper NeuN und aktivierte Zellen mit Hilfe des Transkriptionsfaktors cFOS, als Marker der frühen Genexpression in den Bregma-Ebenen +2.54, +1.44 und -1.80 markiert und gezählt. Die Auswahl der Regionen fußte auf Aktivitätsmustern, die im Vorfeld der Studie durch eine PET/fMRT-Analyse detektiert worden waren. Die immunhistochemische Quantifizierung von c-Fos und NeuN ergab in der mit zuckerreicher Diät gefütterten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe eine Erhöhung der aktiven Zellen in Bregma +1.44 und -1.80 im medialen parvozellulären paraventrikulären Nucleus des Hypothalamus (links und rechts), in paraventrikulären hypothalamischen Regionen (links und rechts) und in der linken basolateralen Amygdala. In Bregma +1.44 zeigte das Tuberkel 1-3 eine erhöhte Zellaktivität in der mit Saccharose gefütterten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe. Keine signifikante Änderung der Zellaktivität wurde in Bregma +2.54 gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass zuckerreiche im Vergleich zu Kontrolldiät spezifische Veränderungen auf zellulärer Ebene induziert, wobei nicht alle Regionen gleichermaßen betroffen sind. Die untersuchten Areale wurden aufgrund ihrer Aktivität ausgewählt durch die bildgebenden Verfahren. Dabei gab es Areale mit erhöhter Aktivität und auch Areale mit reduzierter Aktivität im Vergleich zu den Ratten gefüttert mit einer Kontrolldiät. In der Tabelle haben wir gezeigt, es gab Areale mit erhöhter bzw. mit reduzierter Aktivität, die meisten Areale hatten jedoch eine unveränderte Aktivität. Dies deutet darauf hin, dass ein erhöhter Zuckerkonsum sehr spezifische Auswirkungen in speziellen Gehirnstrukturen hat. Weitere Studien sind nötig, um die funktionale Relevanz der beobachteten Veränderungen der Zellaktivität nach zuckerreicher Diät in spezifischen Gehirnarealen besser zu verstehen.