W niniejszym eksperymencie badano hipotezę, według której egzogenna suplementacja ketonami, podawana przewlekle (w diecie przez 83 dni) lub podostro (doustnie przez gavage przez 7 dni), wykazuje działanie przeciwlękowe u dwumiesięcznych samców szczurów Sprague-Dawley (SPD) (250 - 350 g). Przewlekłe podawanie obejmowało następujące suplementy ketonowe: ester ketonów w niskiej dawce (LKE; diester 1,3-butanodiolu i acetooctanu, ~10 g/kg/day, LKE), ester ketonów w wysokiej dawce (HKE; ~25 g/kg/day, HKE), sól mineralna beta-hydroksymaślanu (bHB-S; ~25 g/kg/day, KS) oraz bHB-S + triglicerydy średniołańcuchowe (MCT; ~25 g/kg/day, KSMCT). W eksperymentach podostrych zastosowano następujące grupy terapeutyczne: KE, KS oraz KSMCT (5 g/kg/day). Grupy kontrolne obejmowały SD lub SD z podawaniem wody przez gavage (kontrola). Wszystkie dane przedstawiono jako średnią ± błąd standardowy średniej (SEM). Wyniki uznano za istotne statystycznie przy p < 0.05. Istotność określono za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA) z testem LSD Fishera.
Po chronicznym podawaniu paszy, szczury w grupie KSMCT spędzały znacznie więcej czasu w otwartych ramionach (p = 0.0094) w porównaniu z grupą kontrolną. Czas spędzony w zamkniętych ramionach był znacznie krótszy w grupach LKE, KS i KSMCT (p = 0.0389, 0.0077 i 0.0019 odpowiednio), podczas gdy grupa KS spędzała znacznie więcej czasu w centrum (p = 0.0239) w porównaniu z grupą kontrolną (SD) (Rysunek 7A)18.
Szczury w grupach KS i KSMCT pokonały znacząco dłuższe dystanse w otwartych ramionach (p = 0,036 i 0,0165), natomiast szczury w grupach LKE, KS i KSMCT pokonały znacząco mniejszy dystans w ramionach zamkniętych (p = odpowiednio 0,0252, 0,00041 i 0,0032) w porównaniu z grupą kontrolną (SD) (Rysunek 7B). W porównaniu z grupą kontrolną, w grupach KS i KSMCT odnotowano większy dystans pokonany w strefie centralnej (p = odpowiednio 0,0206 i 0,0482), natomiast w grupie KSMCT czas do pierwszego wejścia do ramion zamkniętych był znacząco dłuższy po przewlekłym podawaniu pokarmu (p = 0,0038)18 (Rysunek 7C).
Czas spędzony w otwartych ramionach był większy w grupie KE (p = 0,0281) po 7 dniach podawania doustnego, natomiast w grupach KE, KS i KSMCT czas spędzony w centrum uległ skróceniu (p = 0,0005, < 0,0001 i = 0,023, odpowiednio), w porównaniu z grupą kontrolną (Rycina 8A)18. W grupach KE i KS liczba wejść do zamkniętych ramion była znacząco niższa (p = 0,0436 i 0,0234, odpowiednio) po 7 dniach podawania (Rycina 8B), natomiast szczury w grupie KS rzadziej wchodziły również do centrum (p = 0,0193), w porównaniu z grupą kontrolną (SD).

Rysunek 1: Podwyższony krzyżowy labirynt (EPM) wykorzystywany do testowania szczurów. Każdy ramion ma szerokość 10 cm i długość 50 cm, przy czym dwa przeciwległe ramiona są otwarte z podwyższoną krawędzią. Dwa przeciwległe ramiona zamknięte są wyposażone w ścianki o wysokości 30 cm. Wysokość pomostu nad podłogą wynosi 55 cm. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 2: Przykłady oświetlenia bezpośredniego i pośredniego. Należy upewnić się, że źródło światła jest skierowane w stronę sufitu, podczas gdy światło bezpośrednie nad obszarem eksperymentalnym jest zablokowane. Ważne jest stosowanie światła pośredniego podczas eksperymentów EPM, aby równomiernie oświetlić wszystkie cztery ramiona bez tworzenia cieni. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3: Pasek asystenta eksperymentowania w oprogramowaniu do śledzenia ruchu. Został on zaprojektowany w celu zapewnienia dostępu do głównych operacji. Przyciski odpowiadają zadaniom w typowym procesie eksperymentalnym, przy czym aktywne są jedynie zadania dozwolone w danej chwili. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Ścieżka obiektu jest zaznaczona czerwoną linią podążającą za ruchem zwierzęcia. Poprzez regulację progu można zredukować tło do momentu, aż zostanie wykryte tylko zwierzę i zacznie być śledzone przez czerwoną linię. Ścieżka podąża za środkiem masy obiektu, a współrzędne aktualnej pozycji są wskazane. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 5: Podwyższony krzyżowy labirynt (EPM) ze szczurem Sprague Dawley (SPD) w otwartym ramieniu. Przedstawiono przykład układu eksperymentalnego. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 6: Skumulowany tor ruchu zwierzęcia podczas próby. W ramach analizy danych można wyświetlić zebrany ślad trajektorii badanego obiektu w obszarze śledzenia. Aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

Rycina 7: Reakcje behawioralne szczurów SPD w teście EPM po 83 dniach chronicznego podawania egzogennych ciał ketonowych.** Panele te przedstawiają reprezentatywne wyniki uzyskane za pomocą EPM oraz systemu śledzenia ruchu18. (A) Grupa KSMCT spędziła większy procent czasu w ramionach otwartych, natomiast grupy LKE, KS i KSMCT spędziły mniej czasu w ramionach zamkniętych w porównaniu z grupą kontrolną (SD). (B) Grupy KS i KSMCT pokonały większy dystans w ramionach otwartych, podczas gdy grupy LKE, KS i KSMCT pokonały mniejszy dystans w ramionach zamkniętych, co wskazuje na zmniejszony lęk w porównaniu z grupą kontrolną (SD). (C) Grupa KSMCT weszła do ramion zamkniętych później, co wskazuje na zmniejszony lęk w porównaniu z grupą kontrolną (SD). Skróty: SD = standardowa karma dla gryzoni + woda (25 g/kg masy ciała (b.w.) wody/dobę); LKE = SD + LKE (diester 1,3-butanodiolu i acetooctanu, 10 g/kg b.w./dobę); HKE = SD + HKE (25 g/kg b.w./dobę); KS = SD + sól mineralna beta-hydroksymaślanu (bHB-S; 25 g/kg b.w./dobę); KSMCT = SD + bHB-S + triglicerydy średniołańcuchowe (MCT; 25 g/kg b.w./dobę); SPD = szczur Sprague-Dawley; EPM = wyniesiony labirynt krzyżowy (* p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001; **** p < 0.0001). Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Ari et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 8: Reakcje behawioralne szczurów SPD po 7 dniach doustnego podawania egzogennych suplementów ketonowych. Reprezentatywne wyniki zebrano za pomocą testu EPM, wykorzystując system oprogramowania do śledzenia ruchu18. (A) Grupa KE spędziła większy procent czasu w otwartych ramionach, natomiast grupy KE, KS i KSMCT spędziły mniej czasu w centrum (w porównaniu z grupą kontrolną [SD]), co wskazuje na zmniejszenie lęku. (B) W porównaniu z grupą kontrolną (SD), u szczurów z grup KE i KS odnotowano mniejszą liczbę wejść do ramion zamkniętych. Skróty: SD = standardowa karma dla gryzoni + woda (5 g/kg b.w. wody/dobę); KE = SD + ester ketonowy (diester 1,3-butanodiolu i acetoacetanu, 5 g/kg b.w./dobę); KS = SD + sól mineralna beta-hydroksymaślanu (bHB-S; 5 g/kg b.w./dobę); KSMCT = SD + bHB-S + MCT (5 g/kg b.w./dobę); SPD = szczur Sprague-Dawley; EPM = podwyższony labirynt krzyżowy (* p < 0,05; *** p < 0,001; **** p < 0,0001). Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Ari et al.18. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.