Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł badawczy
Całościowa magnetyczna stymulacja ciała (WB-MS) została zastosowana w modelu pokarmu przypominającym objadanie się, obejmującym przerywany dostęp do smacznej diety. WB-MS przejściowo zmniejszała spożycie podczas symulacji bez zmiany spożycia pokarmu. Mimo to, efekty nie były trwałe, ponieważ zachowanie przypominające objadanie się ponownie pojawiło się po leczeniu, bez zmian w wadze, tkankach tłuszczowych lub ekspresji c-Fos w jądrze nagromadzenia.
Całocielowa stymulacja magnetyczna (WB-MS) była stosowana w modelu karmienia przypominającego zachłanność, obejmującym okresowy dostęp do smacznego jadłospisu. WB-MS tymczasowo zmniejszała spożycie podczas symulacji bez zmiany spożycia paszy. Mimo to, efekty nie były trwałe, ponieważ zachowanie przypominające zachłanność ponownie pojawiło się po leczeniu, bez zmian w wadze, otyłości lub ekspresji c-Fos w jądrze accumbens.
Objadanie jest zaburzonym wzorcem jedzenia charakteryzującym się szybkim spożywaniem dużych ilości wysoce pobudzającej żywności bez fizjologicznego uczucia głodu. Jest to rdzenna cecha zaburzenia objadania się (BED), stan silnie związany z otyłością i dysfunkcją metaboliczną1,2. Rosnące dowody podkreślają rolę mezolimbicznych obwodów wzmocnienia w utracie kontroli nad zachowaniem jedzeniowym3,4. BED jest coraz częściej ujmowane jako zaburzenie z otoczenia sygnałowego korykosztycznego, w którym nieuregulowana komunikacja między systemami związanymi z wzmocnieniem a systemami kontroli wykonawczej promuje kompulsywne spożywanie żywności. Na poziomie neurobiologicznym, przekazywanie dopaminergiczne w obwodzie mezolimbicznym, wraz z wejściami glutamergicznymi, przyczynia się do zmiany motywacji do jedzenia smacznego5,6. Ponadto peryferyjne sygnały metaboliczne takie jak GLP-1, insulina i ghrelina wchodzą w interakcję z tymi obwodami, aby modulować wartość wzmocnienia i zachowanie jedzeniowe7. Najnowsze dowody wskazują ponadto, że zachowanie przypominające objadanie się jest związane ze zmianami w dynamice neuronowej w obrębie NAc, w tym oscylacjami o niskiej częstotliwości w zakresie delta i theta (2–8 Hz), które zostały powiązane z przewidywaniem wzmocnienia i stanami pożądania poprzedzającymi utratę kontroli8.
NAc działa jako centrum integracyjne łączące układy limbiczne, kortykalne i ruchowe, przekształcające sygnały motywacyjne w zachowanie ukierunkowane na cel. Zakłócenie tego systemu, szczególnie w przypadku wielokrotnego narażenia na smaczną żywność, promuje kompulsywne i przyzwyczajonalne wzorce spożycia9,10. Eksperymentalne modele z przerywanym dostępem do smacznej żywności niezawodnie indukujące zachowanie przypominające objadanie się są związane ze zwiększoną aktywnością NAc, co potwierdza jego rolę w kompulsywnym zachowaniu jedzeniowym11–14. Nieinwazyjna neuromodulacja odnosi się do technik, które zmieniają aktywność mózgu bez interwencji chirurgicznej, w tym do podejść opartych na polu magnetycznym, takich jak transkranialna stymulacja magnetyczna15. Te strategie zyskały na znaczeniu klinicznym ze względu na ich zdolność do modyfikacji pobudliwości neuronowej i aktywności sieci w zaburzeniach neuropsychiatrycznych16,17. U ludzi neuromodulacja okazała się zmniejszać objawy objadania się i poprawiać kontrolę behawioralną, a także wpływać na regulację metaboliczną18,19.
Na podstawie tych dowodów, całościowa magnetyczna stymulacja ciała (WB-MS) może reprezentować nieinwazyjne podejście terapeutyczne zdolne do modyfikacji obwodów zaangażowanych w kompulsywne zachowanie jedzeniowe. W przeciwieństwie do technik skupionych, pola magnetyczne o niskiej częstotliwości mogą wpływać na pobudliwość neuronową i rozproszone sieci mózgu, co sugeruje potencjalny wpływ na struktury podkorowych, takich jak NAc8. Badania eksperymentalne wykazały, że takie pola modulują neurotransmisję dopaminergiczną i glutamergiczną6,7,8,19, zapewniając prawdopodobny mechanizm wpływu na obwody związane z wzmocnieniem. Jednakże, jego wpływ na zachowanie przypominające objadanie się pozostaje nieznany. Dlatego niniejsze badanie oceniło wpływ niskoczęstotliwościowej WM-MS w modelu mysim przypominającego objadanie się, indukowanym przez przerywany dostęp do smacznej żywności, oceniając spożycie żywności, masę ciała, tłuszczowość i ekspresję c-Fos w NAc.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie procedury przeprowadzono zgodnie z Meksykańskim Oficjalnym Standardem dotyczącym Opieki i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych (NOM-062-ZOO-199) i zostały zatwierdzone przez Komitet Instytucjonalny ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Laboratoryjnych (CICUAL) na Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), zgodnie z protokołem numer 035-CIC-2023. Wszystkie materiały użyte w badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.
Definicja i pozyskanie populacji
W badaniu wykorzystano łącznie 30 myszy C57BL/6 (9 samic i 21 samców) w 30 dniu po urodzeniu (P30), o początkowej masie ciała 15–18 g. Myszy były hodowane indywidualnie w klatkach domowych w kontrolowanych warunkach środowiskowych: cykl 12:12 h światło-ciemność (światło włączone o 6:00), temperatura otoczenia 23 ± 2 °C i wilgotność względna 70 ± 10%.
Przyzwyczajenie
W dniu P30 zwierzęta były indywidualnie hodowane w klatkach domowych z dostępem ad libitum do wody i standardowej karmy. Wszystkie klatki były wzbogacone środowiskowo za pomocą kartonowych rurek, a jako podłoże używano trocin drzewnych. W ciągu 7-dniowego okresu przyzwyczajania rejestrowano masę ciała, spożycie pokarmu i zużycie wody co 24 h.
Napady zachłanności
Eksperymentalny model stosowany w tym badaniu opierał się na intermitującym paradygmacie napadów zachłanności opisanym przez badaczy14. Przed przydziałem do grup, wszystkie zwierzęta zostały doprowadzone do porównywalnej średniej masy ciała (17 g), aby zmniejszyć zmienność początkową. Zwierzęta (N = 30) zostały następnie losowo przydzielone do grup eksperymentalnych za pomocą cyfrowego narzędzia “obróć-kołem”, w którym pojedyncze osobniki były wymieniane i sekwencyjnie przydzielane do jednej z trzech grup. Grupa standardowa obejmowała samice (standardowa grupa samic, SFG; n = 3) i samce (standardowa grupa samców, SMG; n = 7), które miały ciągły dostęp do standardowej karmy i wody. Grupa z ciągłym dostępem obejmowała samice (ciągła grupa samic, CFG; n = 3) i samce (ciągła grupa samców, CMG; n =7) z ciągłym dostępem ad libitum do standardowej karmy, wody i smacznego pokarmu (M&M´s). Grupa z intermitującym dostępem obejmowała samice (intermitująca grupa samic, IFG; n =3) i samce (intermitująca grupa samców, IMG; n = 7), które miały dostęp ad libitum do standardowej karmy i wody, oraz były dostarczane smaczny pokarm trzy razy w tygodniu (poniedziałek, środa i piątek) przez 2 h (16:00 do 18:00). Te warunki karmienia były utrzymywane przez 35 dni.
Całociała stymulacja magnetyczna (WB-MS)
Paradygmat stymulacji został wybrany na podstawie poprzednich badań, w których stosowano niskoobrotowe pola elektromagnetyczne (50 Hz, 1 mT) u myszy C57BL/6 w podobnych warunkach eksperymentalnych20,21. WB-MS przeprowadzano za pomocą pulsowanego urządzenia do magnetoterapii (Dhan 1000, jednostka do magnetoterapii), które generowało sinusoidalne zmieniające się pole magnetyczne o sile 10 Gaussów (1 mT) przy 50 Hz. Podczas sesji stymulacji myszy pozostawały indywidualnie zamknięte w swoich klatkach domowych, które były umieszczone między dwoma elektromagnetycznymi płytami po przeciwnych stronach każdej klatki. Aby uniknąć interferencji pola magnetycznego, metalowe komponenty, w tym druciana klatka, rusztowanie i butelka z wodą, były tymczasowo usuwane podczas stymulacji. To ustawienie pozwalało zwierzętom swobodnie poruszać się w trakcie procedury bez ograniczeń czy dodatkowego stresu.
Aby zapewnić spójność eksperymentalną, identyczne warunki obsługi i środowiskowe były utrzymywane zarówno podczas sesji stymulacji, jak i bez stymulacji. Podczas sesji kontrolnych (dni 15–21), płyty magnetyczne były pozycjonowane identycznie, ale pozostawały nieaktywne, kontrolując potencjalne efekty obsługi, manipulacji klatką, hałasu środowiskowego lub pozycji płyt elektromagnetycznych.
WB-MS składało się z codziennych 20-minutowych ekspozycji od 15:40 do 16:00 przez siedem kolejnych dni (dni 22–28 protokołu eksperymentalnego), natychmiast przed okresem oceny napadów zachłanności (16:00–18:00). Od dnia 29 do 35 myszy ponownie były poddawane sesjom bez stymulacji, po których oceniono ich spożycie pokarmu.
Zbieranie tkanki tłuszczowej
Pod koniec protokołu eksperymentalnego (dzień 36, 8:00), tkanka tłuszczowa została zbrana ze wszystkich grup eksperymentalnych. Grupa SG składała się z trzech samic i dwóch samców (n = 5), grupa CG z trzech
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przez cały okres ekscesu, osoby w grupach z przerywanym dostępem (IMG dla mężczyzn, IFG dla kobiet) wykazywały znacznie wyższe spożycie kalorii niż te w grupach standardowych (SFG i SMG) i ciągłych (CFG i CMG) w dniach 15, 17 i 19 (test Kruskal-Wallisa; p < 0,05; Rysunek 2A–B). WB-MS był stosowany z intensywnością 1 mT i częstotliwością 50 Hz przez 20 minut dziennie przez siedem kolejnych dni, co wskazano za pomocą szarego paska. Podczas tej fazy stymulacji wykryto ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecne wyniki sugerują, że WB-MS może przejściowo modulować zachowanie typu binge-like w modelu mysim wywołanym przez okresowy dostęp do smacznego jedzenia. Chociaż nie wykryto znaczących zmian w aktywności neuronalnej w NAc, spożycie smacznego jedzenia stopniowo zmniejszało się przez sesje z okresowym dostępem podczas okresu stymulacji, kończąc się znaczącym spadkiem podczas ostatniej sesji typu binge. Te obserwacje sugerują, że stymulacja magnetyczna może wpływać na procesy wzmacniające lub motywacyjne leżące u podstaw...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że nie mają żadnych konfliktów interesów ani przynależności, które mogłyby wpłynąć na treść tego rękopisu.
Autorzy dziękują Sandrze Teresie Flores García, M.Sc. Armando Muñoz-Comonfort, Dr. Francisco Estrada-Rojo i Dr. Fabiola Hernández-Vázquez za ich cenny wsparcie techniczne. Chcieliby również podziękować Dr. Gustavo López-Toledo za zaprojektowanie Figury 1. Sonia Ortega-Tinoco jest doktorantką w Programa de Posgrado en Ciencias Biomédicas, UNAM, wspierana przez stypendium CONACyT numer 1102522. Praca ta została sfinansowana z grantu UNAM-DGAPA-PAPIIT IN214826 przyznanego Dr. Julieta Garduño i IA301325 przyznanego Dr. Raúl Sampieri-Cabrera.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| ImageJ | imagej.net | Public Domain, BSD-2 | Software. Java-based image processing program. Developed at the National Institutes of Health and the Laboratory for Optical and Computational Instrumentation (LOCI, University of Wisconsin) |
| Coverslips | Corning | 2935 | Cover glass 24 x 50 mm (Thickness 0.13–0.17) |
| Secondary antibody | Jackson ImmunoResearch | AB_2340758 | Donkey polyclonal anti-mouse secondary antibody |
| Laboratory Rodent Diet 5001 | LabDiet | 1320 | Standard food. https://di.facmed.unam.mx/comisiones/Composici%C3%B3n%20del%20alimento%20Laboratory%20Rodent%20Diet%205001.pdf |
| Leica CM1510 S | Leica | CM1510 S | Cryostat for routine histology. |
| M&Ms 43.8g (Brown packaging) | M&M´s | NA | Palatable food. Nutritional content per 100 : 480 kcal, 19 g of fat, 70 g of carbohydrates, 5.1 g of protein, 0.13 g of saltIngredients: sugar, cocoa mass, skimmed milk powder, cocoa butter, lactose, starch, milk fat, palm fat, glucose syrup, shea fat, stabiliser (gum arabic), dextrin, glazing agents (beeswax, carnauba wax), colours (E100, carmine, E132, E133, E150a, E150c, E150d, E153, E160a, E160e, E162, E163, E170), beetroot concentrate, emulsifiers (soya lecithin, E445), salt, flavourings, palm kernel oil, antioxidant (E306). (May contain: peanut, hazelnut, almond). Milk chocolate contains milk solids 14% minimum. Milk chocolate contains vegetable fats in addition to cocoa butter. |
| Dhan 1000 | Magnetoterapia SA de CV | MAG1000 | Pulsed magnetotherapy device |
| PBS | MEYER | Monobasic 2415. Dibasic 2410. NaCl S3014 | Sodium Phsphate Monobasic monohydrate . Sodium Phospate Dibasic heptahydrate. Crystalline Sodium Chloride grade molecular biology. |
| Nikon Microscope | Nikon Instruments, Inc | A1R+ STORM | Confocal Microscope |
| Polycarbonate mice cage | Orchid Scientific | EM01 | Non ferromagnetic policarbonate cage used for WB-MS exposure, fully transparent and autovlave (373 x 190 x 138 mm). |
| Anesket | Pisa | 040.000.0226.00 | Ketamine injectable solution |
| Procin Equus | Pisa | Q-7833-111 | Xylazine injectable solution |
| c-Fos antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-166940 | Mouse monoclonal anti-c-Fos antibody |
| Laboratory balance | Sartorius | Analytical balance | |
| VECTASHIELD Mounting Medium | Vector Laboratories | H-1000-10 | Antifade mounting medium is specially formulated to preserve fluorescence signals in immunofluorescence (IF) microscopy by minimizing photobleaching. |
| Glass slides | VELAB | VE-P30 | Microscope glass slides Frosted on one side 26 x 76 mm (Thickness 0.8–1.1 mm) |
| Sodium azide | K 6048.0100 | 99% Sodium azide |