اثر دریافت پنج هفته ای رژیم غذایی کافه تریا پس از پایان شیرخوارگی بر تراکم خارهای دندریتی در هیپوکمپ و استریاتوم رت‌های جوان

محورهای موضوعی : مجله پلاسما و نشانگرهای زیستی

سحر مولایی ¹ , مهسا جعفری نژاد ² , فرزانه گنجی ^{3 *} , حمید سپهری ⁴ , زهرا نظری ⁵

1 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران.
2 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران.
3 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران.
4 - گروه فیزیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی گلستان، گرگان، ایران.
5 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/08/20 تاریخ پذیرش : 1401/09/23 تاریخ انتشار : 1401/10/01

کلید واژه: رژیم غذایی کافه تریا, هیپوکمپ, خارهای دندریتیک, جسم مخطط,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: تغذیه با رژیم غذایی کافه تریا منجر به افزایش بافت چربی و چاقی می‌شودهدف از این تحقیق بررسی تأثیر رژیم کافه تریا بر تراکم خارهای دندریتیک نورون‌های هیپوکمپ و استریاتوم از پایان دوران نوزادی تا ابتدای بلوغ می باشد.مواد و روش ها: رت های نر و ماده 22 روزه نژاد ویستار که دوران شیرخوارگی را گذرانده بودند، به طور تصادفی به دو گروه شش تایی کنترل و کافه تریا تقسیم شدند. گروه کنترل به غذای استاندارد موش دسترسی داشت، اما گروه کافه تریا علاوه بر غذای استاندارد، رژیم غذایی کافه تریا را به مدت پنج هفته دریافت کرد. در طول درمان، رت های هر دو گروه هر هفته وزن گیری می شدند. پس از گذشت پنج هفته، مغز حیوانات استخراج شده و برای رنگ آمیزی گلژی استفاده شدند.نتایج: وزن بدن در گروه کافه تریا نسبت به گروه کنترل به صورت معنی داری افزایش یافته است (P<0/01). علاوه بر این، رژیم غذایی کافه تریا به طور قابل توجهی تراکم خارهای دندریتیک را در هیپوکمپ (P<0/01) و استریاتوم (P<0/05) نسبت به گروه شاهد کاهش داده است.نتیجه گیری: بر اساس نتایج تحقیق حاضر، احتمالاً کاهش خارهای دندریتی در هیپوکمپ و استریاتوم که نقش مهمی در رفتارهای شناختی دارند، باعث ایجاد اختلال حافظه و یادگیری در افراد مصرف کننده رژیم غذایی پرچرب می شود.

چکیده انگلیسی:

Introduction & Objective:  Feeding with a cafeteria diet resulted in increased total body weight and obesity. This research aims to evaluate the effect of a cafeteria diet on the density of dendritic spines of hippocampal and striatum neurons from the end of infancy to the beginning of puberty. Materials & Methods: 22-day-old male and female Wistar rats that passed through infancy were randomly divided into two control and cafeteria groups (n=6). The control group had access to standard rat food, but the cafeteria group received a cafeteria diet in addition to standard food for up to 30 days. During the treatment, the rats of both groups were weighed every week. After five weeks after the start of the treatments, the brains of the mice were extracted and prepared for Golgi staining by the Rapid Golgi method. Results: Our results showed that the body weight increased significantly in the cafeteria group compared to the control group (P<0/01). In addition, the results showed that the cafeteria diet significantly reduces the density of dendritic spines in the hippocampus (P<0/01) and striatum (P<0/05) compared to controls. Conclusion: According to the results of the present study, the reduction of dendritic spines in the hippocampus and striatum, two important structures in cognitive behaviors, may cause memory and learning disorders observed in people consuming a high-fat diet.

منابع و مأخذ:

1. Mitchell N, Catenacci V, Wyatt HR, et al. OBESITY: OVERVIEW OF AN EPIDEMIC. Psychiatr Clin North Am 2011;34(4):717–732.


2. Kennedy AJ, Ellacott KLJ, King VL, et al. Mouse models of the metabolic syndrome. Disease Models & Mechanisms 2010;3(3–4):156–166.

3.Kenny PJ. Reward Mechanisms in Obesity: New Insights and Future Directions. Neuron 2011;69(4):664–679.

4. Sampey BP, Vanhoose AM, Winfield HM, et al. Cafeteria Diet Is a Robust Model of Human Metabolic Syndrome With Liver and Adipose Inflammation: Comparison to High-Fat Diet. Obesity (Silver Spring) 2011;19(6):1109–1117.


5. Ferreira A, Castro JP, Andrade JP, et al. Cafeteria-diet effects on cognitive functions, anxiety, fear response and neurogenesis in the juvenile rat. Neurobiol Learn Mem 2018;155:197–207.


6. Kanoski SE, Davidson TL. Western diet consumption and cognitive impairment: links to hippocampal dysfunction and obesity. Physiol Behav 2011;103(1):59–68.


7. Elias MF, Elias PK, Sullivan LM, et al. Obesity, diabetes and cognitive deficit: The Framingham Heart Study. Neurobiology of Aging 2005;26(1):11–16.


8. Shield J, Summerbell C. Obesity in Childhood. In: Obesity. (Williams G, Frhbeck G. eds) John Wiley & Sons, Ltd: Chichester, UK; 2009; pp. 509–539.


9. Temple J, Cordero P, Li J, et al. A Guide to Non-Alcoholic Fatty Liver Disease in Childhood and Adolescence. IJMS 2016;17(6):947.


10. Li Y, Dai Q, Jackson JC, et al. Overweight Is Associated With Decreased Cognitive Functioning Among School-age Children and Adolescents. Obesity 2008;16(8):1809–1815.


11. Freeman LR, Granholm A-CE. Vascular changes in rat hippocampus following a high saturated fat and cholesterol diet. J Cereb Blood Flow Metab 2012;32(4):643–653.


12. Vindas-Smith R, Quesada D, Hernández-Solano MI, et al. Fat Intake and Obesity-related Parameters Predict Striatal BDNF Gene Expression and Dopamine Metabolite Levels in Cafeteria Diet-fed Rats. Neuroscience 2022;491:225–239.


13. Del Olmo N, Ruiz-Gayo M. Influence of High-Fat Diets Consumed During the Juvenile Period on Hippocampal Morphology and Function. Front Cell Neurosci 2018;12.


14. Altman J. Are new neurons formed in the brains of adult mammals? Science 1962;135(3509):1127–1128.


15. Hwang IK, Kim IY, Kim DW, et al. Strain-specific differences in cell proliferation and differentiation in the dentate gyrus of C57BL/6N and C3H/HeN mice fed a high fat diet. Brain Research 2008;1241.


16. Perez-Cruz C, Nolte MW, van Gaalen MM, et al. Reduced Spine Density in Specific Regions of CA1 Pyramidal Neurons in Two Transgenic Mouse Models of Alzheimer’s Disease. Journal of Neuroscience 2011;31(10):3926–3934.


17. Valladolid-Acebes I, Stucchi P, Cano V, et al. High-fat diets impair spatial learning in the radial-arm maze in mice. Neurobiol Learn Mem 2011;95(1):80–85.


18. Furlong TM, Jayaweera HK, Balleine BW, et al. Binge-Like Consumption of a Palatable Food Accelerates Habitual Control of Behavior and Is Dependent on Activation of the Dorsolateral Striatum. J Neurosci 2014;34(14):5012–5022.


19. Balleine BW. Neural bases of food-seeking: affect, arousal and reward in corticostriatolimbic circuits. Physiol Behav 2005;86(5):717–730.


20. Palmiter RD. Dopamine Signaling in the Dorsal Striatum Is Essential for Motivated Behaviors. Annals of the New York Academy of Sciences 2008;1129(1):35–46.


21. Fritz BM, Muñoz B, Yin F, et al. A high-fat, high-sugar ‘western’ diet alters dorsal striatal glutamate, opioid, and dopamine transmission in mice. Neuroscience 2018;372:1–15.


22. Witzig VS, Komnig D, Falkenburger BH. Changes in Striatal Medium Spiny Neuron Morphology Resulting from Dopamine Depletion Are Reversible. Cells 2020;9(11):2441.

23.Sa-Nguanmoo P, Tanajak P, Kerdphoo S, et al. FGF21 improves cognition by restored synaptic plasticity, dendritic spine density, brain mitochondrial function and cell apoptosis in obese-insulin resistant male rats. Horm Behav 2016;85:86–95.

24. Molteni R, Barnard RJ, Ying Z, et al. A high-fat, refined sugar diet reduces hippocampal brain-derived neurotrophic factor, neuronal plasticity, and learning. Neuroscience 2002;112(4):803–814.


25. Goldbart AD, Row BW, Kheirandish-Gozal L, et al. High fat/refined carbohydrate diet enhances the susceptibility to spatial learning deficits in rats exposed to intermittent hypoxia. Brain Research 2006;1090(1):190–196.


26. Pathan AR, Gaikwad AB, Viswanad B, et al. Rosiglitazone attenuates the cognitive deficits induced by high fat diet feeding in rats. European Journal of Pharmacology 2008;589(1–3):176–179.


27. Ullrich C, Pirchl M, Humpel C. Hypercholesterolemia in rats impairs the cholinergic system and leads to memory deficits. Molecular and Cellular Neuroscience 2010;45(4):408–417.


28. Pancani T, Anderson KL, Brewer LD, et al. Effect of high-fat diet on metabolic indices, cognition, and neuronal physiology in aging F344 rats. Neurobiology of Aging 2013;34(8):1977–1987; 2013.02.019.


29. Runge K, Cardoso C, de Chevigny A. Dendritic Spine Plasticity: Function and Mechanisms. Front Synaptic Neurosci 2020;12:36.


30. Engert F, Bonhoeffer T. Dendritic spine changes associated with hippocampal long-term synaptic plasticity. Nature 1999;399(6731):66–70.


31. Fadó R, Molins A, Rojas R, et al. Feeding the Brain: Effect of Nutrients on Cognition, Synaptic Function, and AMPA Receptors. Nutrients 2022;14(19):4137.


32. Beilharz JE, Maniam J, Morris MJ. Diet-Induced Cognitive Deficits: The Role of Fat and Sugar, Potential Mechanisms and Nutritional Interventions. Nutrients 2015;7(8):6719–6738.


33. Virtuoso A, Tveden-Nyborg P, Schou-Pedersen AMV, et al. A Long-Term Energy-Rich Diet Increases Prefrontal BDNF in Sprague-Dawley Rats. Nutrients 2021;14(1):126.


34. Baran SE, Campbell AM, Kleen JK, et al. Combination of high fat diet and chronic stress retracts hippocampal dendrites. Neuroreport 2005;16(1):39–43.