Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс
Показано, что длительное содержание крыс (от 15- до 24-месячного возраста, 36 недель) на пищевом рационе, обогащенном насыщенными жирами, сопровождается увеличением уровней свободных жирных кислот и меченого ([14C]) церамида в печени, мышцах и мозгу по сравнению с соответствующими уровнями у контрол...
Saved in:
| Published in: | Нейрофизиология |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68302 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс / Н.А. Бабенко, Я.А. Семенова, В.С. Харченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 309-315. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860267779306815488 |
|---|---|
| author | Бабенко, Н.А. Семенова, Я.А. Харченко, В.С. |
| author_facet | Бабенко, Н.А. Семенова, Я.А. Харченко, В.С. |
| citation_txt | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс / Н.А. Бабенко, Я.А. Семенова, В.С. Харченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 309-315. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Нейрофизиология |
| description | Показано, что длительное содержание крыс (от 15- до 24-месячного возраста, 36 недель) на пищевом рационе, обогащенном насыщенными жирами, сопровождается увеличением уровней свободных жирных кислот и меченого ([14C]) церамида в печени, мышцах и мозгу по сравнению с соответствующими уровнями у контрольных старых животных этого же возраста (24 месяца). Диета с высоким содержанием насыщенных жиров обусловливает повышенное содержание синтезированных de novo сфинголипидов в неокортексе и гиппокампе 24-месячных крыс. Высокие уровни церамида и сфингозина в неокортексе и гиппокампе старых крыс, обеспечиваемые влиянием упомянутой диеты, коррелируют со значительным ухудшением условнорефлекторной деятельности животных (рефлекс активного избегания в челночной камере).
Показано, що тривале утримування щурів (від 15- до 24-місячного віку, 36 тижнів) на харчовому раціоні, збагаченому насиченими жирами, супроводжується збільшенням рівнів вільних жирних кислот і міченого ([14C]) цераміду в печінці, м’язах і мозку порівняно з відповідними рівнями у контрольних старих тварин того ж самого віку (24 місяці). Дієта з високим вмістом насичених жирів зумовлює підвищений вміст синтезованих de novo сфінголіпідов у неокортексі й гіпокампі 24-місячних щурів. Високі рівні цераміду й сфінгозину в неокортексі та гіпокампі старих щурів, забезпечені впливом згаданої дієти, корелюють зі значним погіршенням умовнорефлекторної діяльності тварин (рефлекс активного уникання в човниковій камері).
It was demonstrated that levels of free fatty acids and radioactively labeled ([14C]) ceramide in the liver, muscles, and brain of rats fed a saturated fat-enriched diet for 36 weeks (from 15 to 24 months) increased, as compared with the corresponding levels in control animals of the same age (24 months old). A high-saturated fat diet resulted in a rise in the content of sphingolipids synthesized de novo in the neocortex and hippocampus of 24-month-old rats. High levels of ceramide and sphingosine in the neocortex and hippocampus induced in these rats by the above diet correlated with considerable worsening of the conditioned reflex activity of animals (reflex of active avoidance in the shuttle chamber).
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:03:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4 309
УДК 577.115.3:612.66:612.821.3
Н. А. БАБЕНКО1, Я. А. СЕМЕНОВА1, В. С. ХАРЧЕНКО1
ВЛИЯНИЕ ОБОГАЩЕННОЙ ЖИРАМИ ДИЕТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ
СФИНГОЛИПИДОВ В МОЗГУ И КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ У СТАРЫХ КРЫС
Поступила 08.06.09
Показано, что длительное содержание крыс (от 15- до 24-месячного возраста, 36 недель)
на пищевом рационе, обогащенном насыщенными жирами, сопровождается увеличени-
ем уровней свободных жирных кислот и меченого ([14C]) церамида в печени, мышцах
и мозгу по сравнению с соответствующими уровнями у контрольных старых животных
этого же возраста (24 месяца). Диета с высоким содержанием насыщенных жиров обу-
словливает повышенное содержание синтезированных de novo сфинголипидов в нео-
кортексе и гиппокампе 24-месячных крыс. Высокие уровни церамида и сфингозина в
неокортексе и гиппокампе старых крыс, обеспечиваемые влиянием упомянутой диеты,
коррелируют со значительным ухудшением условнорефлекторной деятельности живот-
ных (рефлекс активного избегания в челночной камере).
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: алиментарные факторы, насыщенные жиры, старение,
сфинголипиды, когнитивные функции.
1 НИИ биологии Харьковского национального университета им. В. Н. Кара -
зина (Украина).
Эл. почта: babenko@univer.kharkov.ua (Н. А. Бабенко);
yaroslava2611@yandex.ru (Я. А. Семенова);
vitalina8@ukr.net (В. С. Харченко).
ВВЕДЕНИЕ
Алиментарные факторы, в заметной степени мо-
дулирующие обмен липидов, существенно влияют
на функциональную активность различных тканей,
органов и систем организма. Среди многочислен-
ных компонентов пищевого рациона особое зна-
чение имеют жиры (триглицериды). Показано, что
чрезмерное содержание жиров в пищевом рационе
заметно увеличивает вероятность возникновения
нейродегенеративных заболеваний. Высокая сте-
пень насыщенности жирных кислот, поступающих
с пищей, является одним из критических факторов
риска развития болезни Альцгеймера [1, 2]. Повы-
шение уровня насыщенных жирных кислот в плаз-
ме крови и тканях в процессе развития ожирения,
диабета и при травматическом повреждении мозга
коррелирует c увеличением вероятности возникно-
вения нейродегенеративных заболеваний [3, 4].
Результаты исследований, проведенных на экспе-
риментальных животных, показали, что рационы,
обогащенные жирами (21–40 %) и/или холестери-
ном (0.15–1 %), обусловливают развитие патофи-
зиологических изменений мозга, подобных нару-
шениям, возникающим при болезни Альцгеймера
[5, 6]. Кормление крыс в течение трех месяцев пи-
щей, содержащей в себе значительные количества
насыщенных жиров, сопровождается ухудшением
процессов обучения и формирования памяти, при-
чем такие изменения наиболее выражены у старых
животных [5]. Таким образом, существует опреде-
ленная информация об индуцированных алимен-
тарными факторами структурно-функциональных
изменениях мозга, однако физиологические меха-
низмы, лежащие в основе подобных сдвигов, оста-
ются во многом не ясными.
Установлено, что добавление в среду культиви-
рования кортикальных нейронов крыс насыщен-
ных жирных кислот (пальмитиновой и стеарино-
вой) сопровождается усилением амилоидогенеза
[7, 8]. Пальмитиновая кислота значительно усили-
вает в клетках астроглии de novo-синтез сфинголи-
пида церамида; увеличение же уровня последнего
индуцирует образование бета-амилоида и гипер-
фосфорилирование белка tau, что способствует
формированию альцгеймерподобных изменений в
нейронах [7].
Сфинголипиды представляют собой класс биоак-
тивных молекул, который начал привлекать особый
интерес. Эти соединения являются компонентами
биологических мембран и участвуют в регуляции
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4310
процессов роста и апоптоза клеток [9]. Эндоген-
ный активный пул церамида образуется главным
образом в результате синтеза данного липида в
ходе реакции конденсации пальмитоил-коэнзима А
(CoA) и серина или гидролиза сфингомиелина при
участии сфингомиелиназ. Наиболее важные функ-
ции церамида связаны с его способностью регу-
лировать терминальную дифференцировку нейро-
нов, старение клеток, их пролиферацию и смерть.
Воздействие экзогенного церамида вызывает экс-
прессию маркера старения клеток – β-галактози-
дазы, индуцирует дефосфорилирование pRb и его
активацию, ингибирует регулятор клеточного цик-
ла Cdk2, увеличивает концентрацию ингибиторов
Cdk (p21/Sdi и p27/Kip1). Эти изменения индуци-
руют «арест» клеточного цикла и приводят к раз-
витию морфологических изменений, характерных
для старой клетки [10].
Внутриклеточное содержание церамида повы-
шается в процессе старения клеток; соответству-
ющие сдвиги выявляются и в отдельных органах в
процессе старения организма [11–13]. Содержание
церамида в головном мозгу возрастает в процессе
нормального старения человека; при развитии бо-
лезни Альцгеймера данные изменения более интен-
сивны [11]. Уровни эндогенного церамида в гип-
покампе и неокортексе 24-месячных крыс заметно
увеличиваются по сравнению с соответствующим
показателем у месячных животных. Это происхо-
дит на фоне значительного повышения в указанных
структурах мозга содержания предшественников
сфинголипидов – свободных жирных кислот [13].
Экспрессия синтазы церамида в мозгу значитель-
но выше, чем в других тканях. Ген LAG1Hs, кодиру-
ющий этот фермент, является гомологом гена LAG1,
обеспечивающего длительность жизни дрожжевых
клеток (Saccharomyces cerevisiae) [14]. Установле-
но, что ингибитор синтеза эндогенного церамида
фумонизин В1 снижает накопление амилоидного
бета-белка в кортикальных нейронах в результате
стабилизации бета-секретазы ВАСЕ1. Экзогенный
С6-церамид, легко проникающий в клетку, увели-
чивает в клетках содержание таких сфинголипидов
и предотвращает подавление амилоидогенеза, ин-
дуцированное фумонизином В1 [15].
С учетом важной роли церамида в процессе ста-
рения клеток и индукции альцгеймерподобных из-
менений в нейронах мы в настоящей работе изу-
чали влияние длительного воздействия пищевого
рациона, обогащенного насыщенными жирами, на
содержание сфинголипидов в гиппокампе и нео-
кортексе старых крыс, а также изменения когни-
тивных функций у таких животных.
МЕТОДИКА
Все исследования на животных проводили с со-
блюдением международных принципов Европей-
ской конвенции о защите позвоночных животных,
которые используются для экспериментов и других
научных целей (Страсбург, 1985), и национальных
Общих этических принципов экспериментов на жи-
вотных (Киев, 2001). В экспериментах использова-
ли 15-месячных крыс-самцов линии Вистар массой
400–420 г. Контрольные крысы (n = 12) вплоть до
24-месячного возраста содержались на стандарт-
ном рационе вивария (количество белков по кало-
рийности – 12 %, жиров – 14 % и углеводов – 75 %).
Крысы экспериментальной группы (n = 12) допол-
нительно получали в течение этого же периода го-
вяжий жир. Рацион данной группы включал в себя
9 % белков, 32 % жиров и 59 % углеводов (по кало-
рийности); общая калорийность такой диеты пре-
вышала таковую у контрольной группы животных
на 17 %.
Содержание липидов. Животных умерщвляли
после наркотизации диэтиловым эфиром. Мозг и
мышечную ткань диафрагмы быстро извлекали, об-
ласти неокортекса и гиппокампа выделяли на льду.
Печень перфузировали охлажденным 0.9 %-ным
раствором NaCl. Кусочки изучаемых тканей инку-
бировали в буфере Кребса–Хензеляйта (pH 7.5) в
присутствии 14CH3COONa (10 мкКи/мл) в течение
90 мин. Экстракцию липидов из гомогенатов тканей
проводили по методу Блая и Дайера [16]. Экстрак-
ты липидов, предназначенные для анализа сфинго-
липидов, выпаривали в вакууме и инкубировали 60
мин при 37 °C в среде хлороформ – метанол (объ-
емное соотношение – ОС 1:1), к которой добавляли
0.1 М KOH для гидролиза ацилглицеролов. Липиды
снова экстрагировали и разделяли на классы (сфин-
гомиелин – СФМ, церамид и сфингозин) с исполь-
зованием тонкослойной хроматографии на коммер-
ческих пластинках Sorbfil («Сорбполимер», РФ) в
системе растворителей хлороформ – этилацетат –
изопропиловый спирт – метанол – 0.25 % KCl (ОС
25:25:25:10:9). Свободные жирные кислоты (СЖК)
растворяли в системе растворителей гексан – ди-
этиловый эфир – уксусная кислота – вода (ОС
130:20:30:100). Пятна СЖК, СФМ и церамида про-
являли в парах йода. Пятна сфингозина проявляли
Н. А. БАБЕНКО, Я. А. СЕМЕНОВА, В. С. ХАРЧЕНКО
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4 311
путем обработки хроматограмм 3 %-ным раство-
ром нингидрина в насыщенном водой бутаноле и
идентифицировали путем сравнения со стандарта-
ми. Для количественного определения содержания
церамидов в исследованных тканях пятна липи-
дов переносили в пробирки и элюировали смесью
xлороформа с метанолом (ОС 1:1) с последующим
элюированием метанолом. Объединенные элюаты
выпаривали в вакууме и подвергали гидролизу в
растворе 0.5 М НСl в метаноле при 65 °С в течение
15 ч. Массу церамидов определяли по высвобожде-
нию длинноцепочечных оснований в ходе гидроли-
за липидов по методу Лаутера – Трамса [17]. Для
установления содержания СЖК применяли метод
Марча – Венстейна [18]. Радиоактивность мече-
ных липидов измеряли в сцинтилляционной жид-
кости с помощью счетчика радиоактивности БЕТА.
Содержание общего белка определяли по методу
Лоури [19].
Поведенческие характеристики. Условный ре-
флекс активного избегания болевого раздражения
вырабатывали в челночной камере с двумя отделе-
ниями и электрифицированным полом. Условным
стимулом был световой (включение электрической
лампы 30 Вт); его предъявляли за 5 с до нанесе-
ния безусловного электроболевого раздражения ко-
нечностей (ток 0.8–1 мА, подаваемый через элек-
тродный пол поочередно то в одном, то в другом
отделении). Условнорефлекторными реакциями
считали вызванные включением света переходы из
одного отделения в другое, если их латентный пе-
риод составлял менее 5 с.
Ежедневный сеанс обучения для каждого живот-
ного состоял из 30 предъявлений условного сигна-
ла с интервалами 30–90 с. Обучение продолжалось
до такой степени воспроизводимости условного ре-
флекса активного избегания, когда животное вы-
полняло девять условнорефлекторных переходов
на 10 предъявлений условного сигнала. Ежедневно
регистрировали количество условнорефлекторных
реакций избегания и реакций избавления в преде-
лах сеанса обучения и задержки выполнения этих ре-
флексов (с), а также общую продолжительность об-
учения до достижения выбранного критерия [20].
Для статистического анализа влияния диеты с
повышенным содержанием насыщенных жиров на
содержание липидов в мозгу, печени и диафрагме
старых животных использовали дисперсионный
анализ (критерий Ньюмена – Кейлса); при оценке
выработки условного рефлекса активного избега-
ния в челночной камере применяли непараметриче-
ский критерий Манна – Уитни. Критическое значе-
ние уровня значимости принималось равным 5 %.
Анализ данных производился с помощью пакета
программ «STATISTICA 6.0».
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Показано, что увеличение калорийности рациона и
повышение количества жирных кислот, поступаю-
щих в организм, сопровождаются увеличением со-
держания насыщенных СЖК, нейтральных липидов
и церамидов в сыворотке крови, печени и скелет-
ных мышцах животных и человека [21, 22]. Хро-
ническое накопление СЖК и их метаболитов – ди-
ацилглицеролов и церамидов – в периферических
тканях приводит к ингибированию фосфатидил-
инозит-3-киназы и протеинкиназы В; эти сдвиги
лежат в основе развития состояния инсулинорези-
стентности. Полагают, что эффекты избыточного
поступления насыщенных жиров в организм (раз-
витие диабета типа 2 и ожирения) ассоциированы с
когнитивной дисфункцией и значительным увели-
чением риска возникновения болезни Альцгеймера
[5, 23–25].
В ранее проведенных исследованиях было уста-
новлено, что содержание СЖК и церамида в гип-
покампе, коре мозга и клетках печени старых
(24-месячных) крыс значительно повышается по
0
50
100
150
200
%
* *
* * *
*
Р и с. 1. Влияние длительного потребления пищи, обогащенной
насыщенными жирами, на содержание свободных жирных
кислот (белые столбцы) и церамида (черные столбцы) в печени
(А), мышцах диафрагмы (Б) и мозгу (В) 24-месячных крыс.
Представлены нормированные значения; за 100 % принято
содержание указанных соединений в тканях контрольных
крыс. Звездочками отмечены случаи статистически значимых
различий при сравнении крыс опытной и контрольной групп;
P < 0.05.
Р и с. 1. Вплив тривалого споживання їжі, збагаченої насиченими
жирами, на вміст вільних жирних кислот (білі стовпчики) і
цераміду (чорні стовпчики) у печінці (А), м’язах діафрагми (Б)
і мозку (В) 24-місячних щурів.
А Б В
ВЛИЯНИЕ ОБОГАЩЕННОЙ ЖИРАМИ ДИЕТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ СФИНГОЛИПИДОВ В МОЗГУ
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4312
сравнению с соответствующими показателями у
трехмесячных животных [12, 13]. Наши же наблю-
дения показывают, что длительное (в течение 36
недель) содержание животных на пищевом раци-
оне, обогащенном насыщенными жирами, сопро-
вождается еще более значительным увеличением
уровней СЖК и церамида в печени, мышцах и моз-
гу 24-месячных крыс по сравнению с аналогичны-
ми индексами у контрольных животных этого же
возраста (рис. 1).
Одна из СЖК – пальмитиновая кислота – пред-
шественник синтеза сфинголипидов в различных
тканях; доступность субстратов является лимити-
рующим фактором данного процесса. В условиях
культуры клеток введение в среду пальмитиновой
кислоты усиливает процессы синтеза сфинголи-
пидов и церамида [4]. Результаты наших экспе-
риментов показали, что содержание вновь синте-
зированного СФМ в гиппокампе и неокортексе
экспериментальных старых животных аналогично,
а содержание церамида и сфингозина – выше, чем
соответствующий показатель у контрольных крыс
(рис. 2).
Известно, что сфингозин образуется в клетках
исключительно в результате деградации церамида
при участии церамидаз; наряду с церамидом сфин-
гозин токсичен для клетки, и повышение его содер-
жания индуцирует процессы апоптоза или некроза
[9]. Можно полагать, что церамид, синтезирован-
ный de novo, в гиппокампе и коре мозга старых
крыс, содержавшихся на высококалорийном «жи-
ровом» рационе, подвергается воздействию цера-
мидаз и превращению в сфингозин. С таким пред-
положением согласуются данные об увеличении
экспрессии и активности кислой церамидазы в со-
мах нейронов головного мозга пациентов с когни-
тивной дисфункцией [26]. Экспрессия церамидазы
и накопление сфингозина несколько усиливаются в
мозгу и в процессе нормального старения организ-
ма [10].
В то же время результаты экспериментов на от-
носительно молодых (восьмимесячных) крысах,
потреблявших в течение 16 недель высокожировую
диету, показали, что содержание сфингозина в ске-
летных мышцах у таких животных мало отличает-
ся от уровня данного сфинголипида у контрольных
крыс. Это, очевидно, обеспечивалось компенсатор-
ным превращением сфингозина в его нетоксичный
пропролиферативный аналог – сфингозин1-фосфат
[27]. Cфингозин1-фосфат и сфингозинкиназа обна-
руживаются в самых различных отделах головного
мозга – мозжечке, коре, гиппокампе и стволе мозга
[28]. Наиболее интенсивное превращение сфинго-
зина в сфингозин1-фосфат происходит в мозжечке,
а наиболее низкая активность сфингозинкиназы об-
наружена в гиппокампе. Можно предположить, что
в условиях наших экспериментов активация цера-
мидаз под действием жиронасыщенного пищевого
рациона на фоне медленного превращения сфинго-
зина в сфингозин1-фосфат является основной при-
чиной накопления сфингозина в изученных струк-
турах мозга. В гиппокампе, где интенсивность
превращения сфингозина в сфингозин1-фосфат не-
высока [28], наблюдается более интенсивное, чем в
коре, накопление сфингозина под действием экспе-
риментальной диеты (рис. 2).
Следует отметить, что для различных отделов
головного мозга характерна разная интенсивность
метаболизма жирных кислот [29]. Гиппокамп и
кора мозга – структуры, вовлеченные в формиро-
вание памяти и наиболее интенсивно подвергаю-
щиеся структурно-функциональным изменениям в
процессе развития нейродегенеративных заболева-
ний, – отличаются особо интенсивным метаболиз-
мом данных кислот. Ввиду этого при анормально
высоком содержании пальмитиновой кислоты наи-
более интенсивное накопление церамида и альц-
геймерподобные структурно-функциональные
изменения астроглиальных клеток и нейронов от-
мечаются именно в гиппокампе и коре мозга [4].
0
50
100
150
200
%
*
*
*
Р и с. 2. Влияние длительного потребления пищи, обогащенной
насыщенными жирами, на содержание синтезированных
de novo сфингомиелина, сфингозина и церамида (белые,
заштрихованные и черные столбцы соответственно) в
неокортексе (А) и гиппокампе (Б) 24-месячных крыс.
Обозначения те же, что и на рис. 1.
Р и с. 2. Вплив тривалого споживання їжі, збагаченої насиченими
жирами, на вміст синтезованих de novo сфінгомієліну, сфінгозіну
та цераміду (білі, заштриховані та чорні стовпчики відповідно)
у неокортексі (А) та гіпокампі (Б) 24-місячних щурів.
А Б
Н. А. БАБЕНКО, Я. А. СЕМЕНОВА, В. С. ХАРЧЕНКО
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4 313
В условиях потребления пищи, обогащенной жи-
рами, а также при развитии ожирения содержание
насыщенных жирных кислот в плазме крови уве-
личивается. Насыщенные жирные кислоты захва-
тываются астроглиальными клетками и использу-
ются в синтезе эндогенных церамидов. Церамиды,
индуцируя секрецию цитокинов [30] и/или NO [31]
клетками астроглии, могут обусловливать усиле-
ние образования реактивных форм кислорода, воз-
действующих на нейроны [27]. Индуцированный
действием церамида оксидативный стресс может
приводить к увеличению активности бета-секрета-
зы ВАСЕ1 и активации стрессрегулируемых киназ
(cdk5 и GSK-3) в нейронах, что в итоге приводит к
образованию бета-амилоида и гиперфосфорилиро-
ванию белка tau [4].
Учитывая то, что длительное содержание старых
крыс на рационе, обогащенном насыщенными жи-
рами, сопровождается накоплением насыщенных
СЖК и избыточным синтезом церамидов и сфин-
гозина в гиппокампе и неокортексе (рис. 1; 2), а
также данные об индукции в нейронах изменений,
характерных для болезни Альцгеймера, в результа-
те синтеза церамида в клетках астроглии [4], мож-
но было ожидать развития негативных изменений
функциональной активности изученных структур
мозга в условиях наших экспериментов.
Тестирование условнорефлекторной деятель-
ности показало, что спонтанная моторная актив-
ность исследуемых 24-месячных крыс в период их
адаптации к обстановке челночной камеры не де-
монстрировала существенных межгрупповых раз-
личий. Среднее количество спонтанных переходов
из отсека в отсек в пределах периода наблюде-
ния составляло 6.6 ± 0.51 и 5.6 ± 1.12 в контроль-
ной и опытной группах животных соответственно
(P > 0.05) [20].
Длительное потребление говяжьего жира старе-
ющими крысами приводило к выраженному сни-
жению их когнитивных функций. Число активных
условнорефлекторных избеганий в челночной ка-
мере у крыс экспериментальной группы на третий
день эксперимента было явно ниже, чем в контро-
ле (рис. 3, А). У животных, которые содержались
на рационе, обогащенном жиром, латентные пери-
оды реакции избегания на третий и четвертый день
тестирования превышали соответствующие пока-
затели у контрольных животных (Б). Кроме того,
длительное потребление говяжьего жира животны-
ми сопровождалось заметной тенденцией к увели-
чению количества сочетаний раздражителей, необ-
ходимого для формирования условного рефлекса
активного избегания (экспериментальная группа –
81.80 ± 3.51, контроль – 69.60 ± 3.30; P = 0.056).
Сообщалось, что при использовании различных
видов тестирования молодые животные, получав-
шие дополнительные количества насыщенных жи-
ров, также демонстрировали ухудшение когнитив-
ных показателей. Так, у половозрелых молодых
крыс, потреблявших в течение 12 недель говяжий
0
10
20
30
1 2 3 4
*
0
4
8
12
1 2 3 4
*
*
Р и с. 3. Влияние длительного потребления пищи, обогащенной насыщенными жирами, на число условнорефлекторных реакций
активного избегания (А) и их латентные периоды (Б) у 24-месячных крыс контрольной (белые столбцы) и экспериментальной
(черные столбцы) групп.
По оси абсцисс – число активных избеганий (А) и длительность латентного периода, с (Б); по оси ординат – дни тестирования.
Звездочками отмечены случаи статистически значимых различий при сравнении крыс опытной и контрольной групп, Р = 0.032.
Р и с. 3. Вплив тривалого споживання їжі, збагаченої насиченими жирами, на кількість умовнорефлекторних реакцій активного
уникання (А) та їх латентні періоди (Б) у 24-місячних щурів контрольної (білі стовпчики) та експериментальної (чорні стовпчики)
груп.
А Б
дни дни
с
ВЛИЯНИЕ ОБОГАЩЕННОЙ ЖИРАМИ ДИЕТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ СФИНГОЛИПИДОВ В МОЗГУ
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4314
жир в избыточном количестве, отмечалось значи-
тельное ухудшение таких показателей в тестирова-
нии VIDA (variable interval delayed alternation) [32].
В работе Гринвуда и соавт. [33] было выявлено, что
форсированное скармливание крысам насыщенно-
го жира (свиного) приводило к заметному сниже-
нию показателей тестов прохождения различных
лабиринтов (Олтона, Хебба – Вильямса) по срав-
нению с таковыми у животных, в рацион которых
входило соевое масло [33]. Диета, обогащенная на-
сыщенными жирами, индуцировала воспалитель-
ную активацию микроглии в гиппокампе, ассоции-
рованную с ухудшением результатов тестирования
животных в восьмирукавном водном лабиринте
[24].
Учитывая тот факт, что накопление церамида и
сфингозина в тканях старых организмов связано с
развитием хронических воспалительных процессов
[11, 12], причем такое накопление ассоциировано с
морфологическими и функциональными наруше-
ниями в гиппокампе и коре мозга [7, 11, 24], можно
заключить, что повышение уровней сфинголипидов
в мозгу при длительном избыточном потреблении
насыщенных жиров (особенно стареющими орга-
низмами) является одним из важных факторов, об-
условливающих ухудшение условнорефлекторной
деятельности у таких животных.
Авторы выражают искреннюю благодарность проф.,
докт. биол. наук. Т. М. Воробьевой за помощь в обсуждении
полученных результатов.
Н. О. Бабенко1, Я. О. Семенова1, В. С. Харченко1
ВПЛИВ ЗБАГАЧЕНОЇ ЖИРАМИ ДІЄТИ НА ВМІСТ
СФІНГОЛІПІДІВ У МОЗКУ ТА КОГНІТИВНІ ФУНКЦІЇ
У СТАРИХ ЩУРІВ
1НДІ біології Харківського національного університету ім.
В. Н. Каразіна (Україна).
Р е з ю м е
Показано, що тривале утримування щурів (від 15- до 24-мі-
сячного віку, 36 тижнів) на харчовому раціоні, збагаченому
насиченими жирами, супроводжується збільшенням рівнів
вільних жирних кислот і міченого ([14C]) цераміду в печін-
ці, м’язах і мозку порівняно з відповідними рівнями у конт-
рольних старих тварин того ж самого віку (24 місяці). Дієта
з високим вмістом насичених жирів зумовлює підвищений
вміст синтезованих de novo сфінголіпідов у неокортексі й
гіпокампі 24-місячних щурів. Високі рівні цераміду й сфін-
гозину в неокортексі та гіпокампі старих щурів, забезпечені
впливом згаданої дієти, корелюють зі значним погіршенням
умовнорефлекторної діяльності тварин (ре флекс активного
уникання в човниковій камері).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. V. Solfrizzi, A. D’Intronto, A. M. Colacicco, et al., “Dietary
fatty acids intake: possible role in cognitive decline and
dementia,” Exp. Gerontol., 40, 257-270 (2005).
2. N. Scarmeas, Y. Stern, M. X. Tang, et al., “Mediterranean diet
and risk for Alzheimer’s disease,” Ann. Neurol., 59, No. 6,
912-921 (2006).
3. R. A. Whitmer, E. P. Gunderson, E. Barrett-Connor, et al.,
“Obesity in middle age and future risk of dementia: a 27 year
longitudinal population based study,” BMJ, 330, No. 7504,
1360 (2005).
4. S. Patil, J. Melrose, and C. Chan, “Involvement of astroglial
ceramide in palmitic acid-induced Alzheimer-like changes in
primary neurons,” Eur. J. Neurosci., 26, No. 8, 2131-2141
(2007).
5. G. Winocur and C. E. Greenwood, “Studies of the effects of
high fat diets on cognitive function in a rat model,” Neurobiol.
Aging, 26, Suppl. 1, 46-49 (2005).
6. M. Oksman, H. Iivonen, E. Hogyes, et al., “Impact of different
saturated fatty acid, polyunsaturated fatty acid and cholesterol
containing diets on beta-amyloid accumulation in APP/PS1
transgenic mice,” Neurobiol. Dis., 23, No. 3, 563-572 (2006).
7. S. Patil and C. Chan, “Palmitic and stearic fatty acids induce
Alzheimer-like hyperphosphorylation of tau in primary
rat cortical neurons,” Neurosci. Lett., 384, No. 3, 288-293
(2005).
8. S. Patil, L. Sheng, A. Masserang, et al., “Palmitic acid-treated
astrocytes induce BACE1 upregulation and accumulation of
C-terminal fragment of APP in primary cortical neurons,”
Neurosci. Lett., 406, Nos. 1/2, 55-59 (2006).
9. Y. A. Hannun and L. M. Obeid, “Principles of bioactive lipid
signalling: lessons from sphingolipids,” Nat. Rev. Mol. Cell.
Biol., 9, No. 2, 139-150 (2008).
10. L. M. Obeid and Y. A. Hannun, “Ceramide, stress, and a “LAG”
in aging,” Sci. Aging Knowledge Environ., 2003, No. 39, PE27
(2003).
11. R. G. Cutler, J. Kelly, K. Storie, et al., “Involvement of oxidative
stress-induced abnormalities in ceramide and cholesterol
metabolism in brain aging and Alzheimer’s disease,” Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 101, No. 7, 2070-2075 (2004).
12. N. Babenko and E. Shachova, “Effects of Chamomilla recutita
flavonoids on age-related liver sphingolipid turnover in rats,”
Exp. Gerontol., 41, 32-39 (2005).
13. Л. Хассунех, Я. О. Семенова, О. А. Красільнікова та ін.,
“Вікові особливості вмісту сигнальних ліпідів у печінці та
мозку щурів”, Фізіол. журн., 52, № 6, 79-84 (2006).
14. J. C. Jiang, P. A. Kirchman, M. Zagulski, et al., “Homologs of
the yeast longevity gene LAG1 in Caenorhabditis elegans and
human,” Genome Res., 8, No. 12, 1259-1272 (1998).
15. L. Puglielli, B. C. Ellis, A. J. Saunders, et al., “Ceramide
stabilizes beta-site amyloid precursor protein-cleaving enzyme
1 and promotes amyloid beta-peptide biogenesis,” J. Biol.
Chem., 278, No. 22, 19777-19783 (2003).
16. E. G. Bligh and W. J. Dyer, “A rapid method of total lipid
extraction and purification,” Can. J. Biochem. Physiol., 37,
No. 8, 911-917 (1959).
Н. А. БАБЕНКО, Я. А. СЕМЕНОВА, В. С. ХАРЧЕНКО
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ / NEUROPHYSIOLOGY.—2009.—T. 41, № 4 315
17. C. J. Lauter and E. G. Trams, “On the isolation and
characterization of gangliosides,” J. Lipid. Res., 3, 135-138
(1962).
18. J. B. March and D. B. Weinstein, “Simple charring method
for determination of lipids,” J. Lipid. Res., 7, No. 4, 574-580
(1966).
19. O. N. Lowry, N. J. Rosebrough, A. L. Farr, et al., “Protein
measurement with the folin phenol reagent,” J. Lipid. Res.,
193, 365-375 (1951).
20. Я. Буреш, О. Бурешова, П. Хьюстон, Методики и основные
эксперименты по изучению мозга и поведения, Высш. шк.,
Москва (1991).
21. L. K. Pulawa and R. H. Eckel, “Overexpression of muscle
lipoprotein lipase and insulin sensitivity,” Current Opin. Clin.
Nutr. Metab. Care, 5, No. 5, 569-574 (2002).
22. M. Haag and N. G. Dippenaar, “Dietary fats, fatty acids and
insulin resistance: short review of a multifaceted connection,”
Med. Sci. Monit., 11, No. 12, 359-367 (2005).
23. M. D. Parrott and C. E. Greenwood, “Dietary influences on
cognitive function with aging: from high-fat diets to healthful
eating,” Ann. New York Acad. Sci., 1114, 389-397 (2007).
24. A. C. Granholm, H. A. Bimonte-Nelson, A. B. Moore, et al.,
“Effects of a saturated fat and high cholesterol diet on memory
and hippocampal morphology in the middle-aged rat,” J.
Alzheimers Dis., 14, No. 2, 133-145 (2008).
25. K. F. Neumann, L. Rojo, L. P. Navarrete, et al., “Insulin
resistance and Alzheimer’s disease: molecular links and
clinical implications,” Current Alzheimer Res., 5, No. 5, 438-
447 (2008).
26. Y. Huang, H. Tanimukai, F. Liu, et al., “Elevation of the level
and activity of acid ceramidase in Alzheimer’s disease brain,”
Eur. J. Neurosci., 20, No. 12, 3489-3497 (2004).
27. T. Wei, C. Chen, J. Hou, et al., “Nitric oxide induces oxidative
stress and apoptosis in neuronal cells,” Biochim. Biophys.
Acta, 1498, No. 1, 72-79 (2000).
28. N. Blondeau, Y. Lai, S. Tyndall, et al., “Distribution of
sphingosine kinase activity and mRNA in rodent brain,” J.
Neurochem., 103, No. 2, 509-517 (2007).
29. А. Szutowicz and W. Lysiak, “Regional and subcellular
distribution of ATP-citrate lyase and other enzymes of acetyl-
CoA metabolism in rat brain,” J. Neurochem., 35, No. 4, 775-
785 (1980).
30. K. Lieb, B. L. Fiebich, M. Hell, et al., “Potent inhibition of
interleukin-6 expression in a human astrocytoma cell line by
tenidap,” Cell. Tissue Res., 288, No. 2, 251-257 (1997).
31. K. Pahan, F. G. Sheikh, M. Khan, et al., “Sphingomyelinase
and ceramide stimulate the expression of inducible nitric-
oxide synthase in rat primary astrocytes,” J. Biol. Chem., 273,
No. 5, 2591-2600 (1998).
32. C. E. Greenwood and G. Winocur, “Glucose treatment reduces
memory deficits in young adult rats fed high-fat diets,”
Neurobiol. Learn. Mem., 75, No. 2, 179-189 (2001).
33. C. E. Greenwood and G. Winocur, “Learning and memory
impairment in rats fed a high saturated fat diet,” Behav. Neurol.
Biol., 53, No. 1, 74-87 (1990).
ВЛИЯНИЕ ОБОГАЩЕННОЙ ЖИРАМИ ДИЕТЫ НА СОДЕРЖАНИЕ СФИНГОЛИПИДОВ В МОЗГУ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68302 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0028-2561 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:03:19Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бабенко, Н.А. Семенова, Я.А. Харченко, В.С. 2014-09-20T16:19:57Z 2014-09-20T16:19:57Z 2009 Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс / Н.А. Бабенко, Я.А. Семенова, В.С. Харченко // Нейрофизиология. — 2009. — Т. 41, № 4. — С. 309-315. — Бібліогр.: 33 назв. — рос. 0028-2561 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68302 577.115.3:612.66:612.821.3 Показано, что длительное содержание крыс (от 15- до 24-месячного возраста, 36 недель) на пищевом рационе, обогащенном насыщенными жирами, сопровождается увеличением уровней свободных жирных кислот и меченого ([14C]) церамида в печени, мышцах и мозгу по сравнению с соответствующими уровнями у контрольных старых животных этого же возраста (24 месяца). Диета с высоким содержанием насыщенных жиров обусловливает повышенное содержание синтезированных de novo сфинголипидов в неокортексе и гиппокампе 24-месячных крыс. Высокие уровни церамида и сфингозина в неокортексе и гиппокампе старых крыс, обеспечиваемые влиянием упомянутой диеты, коррелируют со значительным ухудшением условнорефлекторной деятельности животных (рефлекс активного избегания в челночной камере). Показано, що тривале утримування щурів (від 15- до 24-місячного віку, 36 тижнів) на харчовому раціоні, збагаченому насиченими жирами, супроводжується збільшенням рівнів вільних жирних кислот і міченого ([14C]) цераміду в печінці, м’язах і мозку порівняно з відповідними рівнями у контрольних старих тварин того ж самого віку (24 місяці). Дієта з високим вмістом насичених жирів зумовлює підвищений вміст синтезованих de novo сфінголіпідов у неокортексі й гіпокампі 24-місячних щурів. Високі рівні цераміду й сфінгозину в неокортексі та гіпокампі старих щурів, забезпечені впливом згаданої дієти, корелюють зі значним погіршенням умовнорефлекторної діяльності тварин (рефлекс активного уникання в човниковій камері). It was demonstrated that levels of free fatty acids and radioactively labeled ([14C]) ceramide in the liver, muscles, and brain of rats fed a saturated fat-enriched diet for 36 weeks (from 15 to 24 months) increased, as compared with the corresponding levels in control animals of the same age (24 months old). A high-saturated fat diet resulted in a rise in the content of sphingolipids synthesized de novo in the neocortex and hippocampus of 24-month-old rats. High levels of ceramide and sphingosine in the neocortex and hippocampus induced in these rats by the above diet correlated with considerable worsening of the conditioned reflex activity of animals (reflex of active avoidance in the shuttle chamber). Авторы выражают искреннюю благодарность проф., докт. биол. наук. Т. М. Воробьевой за помощь в обсуждении полученных результатов. ru Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України Нейрофизиология Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс Вплив збагаченої жирами дієти на вміст сфінголіпідів у мозку та когнітивні функції у старих щурів Effects of Fat-Enriched Diet on the Content of Sphingolipids in the Brain and on Cognitive Functions in Old Rats Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс Бабенко, Н.А. Семенова, Я.А. Харченко, В.С. |
| title | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| title_alt | Вплив збагаченої жирами дієти на вміст сфінголіпідів у мозку та когнітивні функції у старих щурів Effects of Fat-Enriched Diet on the Content of Sphingolipids in the Brain and on Cognitive Functions in Old Rats |
| title_full | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| title_fullStr | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| title_full_unstemmed | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| title_short | Влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| title_sort | влияние обогащенной жирами диеты на содержание сфинголипидов в мозгу и когнитивные функции у старых крыс |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68302 |
| work_keys_str_mv | AT babenkona vliânieobogaŝennoižiramidietynasoderžaniesfingolipidovvmozguikognitivnyefunkciiustaryhkrys AT semenovaâa vliânieobogaŝennoižiramidietynasoderžaniesfingolipidovvmozguikognitivnyefunkciiustaryhkrys AT harčenkovs vliânieobogaŝennoižiramidietynasoderžaniesfingolipidovvmozguikognitivnyefunkciiustaryhkrys AT babenkona vplivzbagačenoížiramidíêtinavmístsfíngolípídívumozkutakognítivnífunkcííustarihŝurív AT semenovaâa vplivzbagačenoížiramidíêtinavmístsfíngolípídívumozkutakognítivnífunkcííustarihŝurív AT harčenkovs vplivzbagačenoížiramidíêtinavmístsfíngolípídívumozkutakognítivnífunkcííustarihŝurív AT babenkona effectsoffatenricheddietonthecontentofsphingolipidsinthebrainandoncognitivefunctionsinoldrats AT semenovaâa effectsoffatenricheddietonthecontentofsphingolipidsinthebrainandoncognitivefunctionsinoldrats AT harčenkovs effectsoffatenricheddietonthecontentofsphingolipidsinthebrainandoncognitivefunctionsinoldrats |