Влияние фруктозо-жировой диеты на возрастные морфологические изменения зрительной зоны коры головного мозга крыс

Целью исследования являлось изучение морфологических изменений зрительной зоны коры головного мозга у молодых и старых крыс при применении фруктозо-жировой диеты (ФЖД). Материал и методы. Исследование проводили на крысах-самцах линии Вистар, распределенных на следующие группы: 1-я (n=14) – интактные 6-месячные крысы, содержавшиеся на стандартном рационе; 2-я (n=14) – 6-месячные крысы, содержавшиеся на фруктозо-жировой диете (ФЖД) в течение 90 суток (с 3-месячного возраста); 3-я (n=14) – интактные 18-месячные крысы, содержавшиеся на стандартном рационе; 4-я (n=14) – 18-месячные крысы, содержавшиеся на ФЖД в течение 90 суток (с 15-месячного возраста). Гистологические срезы окрашивали по Нисслю. Иммуногистохимическую реакцию проводили для обнаружения экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). Во II, IV и V слоях первичной зрительной коры подсчитывали долю нормохромных и измененных нейронов, количество глиоцитов в 1 мм2 среза. Различия между группами определяли с помощью теста для множественных сравнений Краскела–Уоллиса. Результаты. Морфологические изменения зрительной коры у 18-месячных крыс были наиболее выражены в IV и V слоях и, помимо обратимых нарушений нейронов, характеризовались тотальным хроматолизом и вакуолизацией цитоплазмы. У 6-месячных крыс, находившихся на ФЖД, наиболее выраженное увеличение гиперхромных нейронов со сморщиванием отмечалось в IV слое. У 18-месячных животных патологические изменения нейроцитов встречались во всех изучаемых слоях первичной зрительной коры, отмечались выраженные признаки нейронофагии и глиоза. У 18-месячных интактных крыс, а также у 6- и 18-месячных крыс, находившихся на ФЖД, выявлялись застойные явления в сосудах и периваскулярные отеки, выраженная экспрессия VEGF. Заключение. Употребление ФЖД усиливает возрастные изменения зрительной зоны коры мозга крыс, проявляющиеся сосудистыми нарушениями, дегенеративными изменениями нейронов и гиперреактивностью нейроглии.

1. Боголепов Н.Н. Ультраструктура мозга при гипоксии. М.: Медицина; 1979. 167.

2. Грибанов А.В., Джос Ю.С., Дерябина И.Н., и др. Старение головного мозга человека: морфофункциональные аспекты. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. Спецвыпуски. 2017;117(1-2):3-7. doi: 10.17116/jnevro2017117123-7.

3. Логвинов С.В., Мустафина Л.Р., Курбатов Б.К., и др. Влияние высокоуглеводной высокожировой диеты на сетчатку молодых и старых крыс. Бюллетень сибирской медицины. 2022;21(4):98-104. doi: 10.20538/1682-0363-2022-4-98-104.

4. Магнаева А.С., Гулевская Т.С., Ануфриев П.Л. Морфологическая характеристика нервной ткани головного мозга при старении. Архив патологии. 2022; 84(4):20-28. doi: 10.17116/patol20228404120.

5. Макарьева Л.М., Акулинин В.А., Степанов С.С., и др. Морфологическое и морфометрическое описание нейронов сенсомоторной коры головного мозга крыс после перевязки общих сонных артерий. Журнал анатомии и гистопатологии. 2022;11(1):49-58. doi: 10.18499/2225-7357-2022-11-1-49-58.

6. Надей ОВ, Иванова ТИ, Суфиева ДА, Агалакова НИ. Морфологические изменения нейронов гиппокампа крыс как результат избыточного потребления фтора. Журнал анатомии и гистопатологии. 2020;9(2):53-60. doi: 10.18499/2225-7357-2020-9-2-53-60.

7. Романова О.Л., Голубев А.М., Чурилов А.А., Сундуков Д.В., Кислов М.А., Ершов А.В. Повреждения нейронов коры головного мозга при острых отравлениях баклофеном и его cочетанием с этиловым спиртом. Судебная медицина. 2022;8(4):15-24. doi: 10.17816/fm431.

8. Bianco L, Arrigo A, Aragona E, et al. Neuroinflammation and neurodegeneration in diabetic retinopathy. Front Aging Neurosci. 2022;14:937999. doi: 10.3389/fnagi.2022.937999.

9. Buchanan J, da Costa NM, Cheadle L. Emerging roles of oligodendrocyte precursor cells in neural circuit development and remodeling. Trends Neurosci. 2023;46(8):628-639. doi: 10.1016/j.tins.2023.05.007.

10. Calvo PM, Hernández RG, Pastor AM, de la Cruz RR. VEGF and Neuronal Survival. Neuroscientist. 2024;30(1):71-86. doi: 10.1177/10738584221120803.

11. Chen F, Yi WM, Wang SY, Yuan MH, Wen J, Li HY, Zou Q, Liu S, Cai ZY. A long-term high-fat diet influences brain damage and is linked to the activation of HIF-1α/AMPK/mTOR/p70S6K signalling. Front. Neurosci. 2022;16:978431. doi: 10.3389/fnins.2022.978431.

12. Damisah EC, Hill RA, Rai A, Chen F, Rothlin CV, Ghosh S, Grutzendler J. Astrocytes and microglia play orchestrated roles and respect phagocytic territories during neuronal corpse removal in vivo. Sci Adv. 2020 Jun 26;6(26):eaba3239. doi: 10.1126/sciadv.aba3239.

13. Hamanaka G, Hernández IC, Takase H, Ishikawa H, Benboujja F, Kimura S, Fukuda N, Guo S, Lok J, Lo EH, Arai K. Myelination- and migration-associated genes are downregulated after phagocytosis in cultured oligodendrocyte precursor cells. J Neurochem. 2023 Nov;167(4):571-581. doi: 10.1111/jnc.15994.

14. Hayden MR. The Brain Endothelial Cell Glycocalyx Plays a Crucial Role in the Development of Enlarged Perivascular Spaces in Obesity, Metabolic Syndrome, and Type 2 Diabetes Mellitus. Life (Basel). 2023;13(10):1955. doi: 10.3390/life13101955.

15. Kalaria R, Ferrer I, Love S. Vascular disease, hypoxia and related conditions In: Love S, Budka H, Ironside JW, Perry A, eds. Greenfield's neuropathology. Vol 1 9th ed. Boca Raton, USA: CRC Press; 2015:87–88.

16. Keeling E, Lynn SA, Koh YM, et al. A High Fat "Western-style" Diet Induces AMD-Like Features in Wildtype Mice. Mol. Nutr. Food Res. 2022;66(11):e2100823. doi: 10.1002/mnfr.202100823.

17. Kullmann S, Schweizer F, Veit R, Fritsche A, Preissl H. Compromised white matter integrity in obesity. Obes Rev. 2015 Apr;16(4):273-81. doi: 10.1111/obr.12248.

18. Langley MR, Yoon H, Kim HN, Choi CI, Simon W, Kleppe L, Lanza IR, LeBrasseur NK, Matveyenko A, Scarisbrick IA. High fat diet consumption results in mitochondrial dysfunction, oxidative stress, and oligodendrocyte loss in the central nervous system. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2020 Mar 1;1866(3):165630. doi: 10.1016/j.bbadis.2019.165630.

19. Lizarbe B, Soares AF, Larsson S, Duarte JMN. Neurochemical Modifications in the Hippocampus, Cortex and Hypothalamus of Mice Exposed to Long-Term High-Fat Diet. Front Neurosci. 2019;12:985. doi: 10.3389/fnins.2018.00985.

20. Martinelli I, Tayebati SK, Roy P, Micioni Di Bonaventura MV, Moruzzi M, Cifani C, Amenta F, Tomassoni D. Obesity-Related Brain Cholinergic System Impairment in High-Fat-Diet-Fed Rats. Nutrients. 2022 Mar 15;14(6):1243. doi: 10.3390/nu14061243.

21. Okabe K, Fukada H, Tai-Nagara I, Ando T, Honda T, Nakajima K, Takeda N, Fong GH, Ema M, Kubota Y. Neuron-derived VEGF contributes to cortical and hippocampal development independently of VEGFR1/2-mediated neurotrophism. Dev Biol. 2020 Mar 15;459(2):65-71. doi: 10.1016/j.ydbio.2019.11.016.

22. Onyango AN Cellular Stresses and Stress Responses in the Pathogenesis of Insulin Resistance. Oxid. Med. Cell. Longev. 2018;2018:4321714. doi: 10.1155/2018/4321714.

23. Paz MC, Barcelona PF, Subirada PV, Ridano ME, Chiabrando GA, Castro C, Sánchez MC. Metabolic Syndrome Triggered by Fructose Diet Impairs Neuronal Function and Vascular Integrity in ApoE-KO Mouse Retinas: Implications of Autophagy Deficient Activation. Front Cell Dev Biol. 2020 Oct 8;8:573987. doi: 10.3389/fcell.2020.573987.

24. Rattner A, Williams J, Nathans J. Roles of HIFs and VEGF in angiogenesis in the retina and brain. J. Clin. Invest. 2019;129(9):3807-3820. doi: 10.1172/JCI126655.

25. Rojas-Gutierrez E, Muñoz-Arenas G, Treviño S, Alzheimer’s disease and metabolic syndrome: A link from oxidative stress and inflammation to neurodegeneration. Synapse. 2017;71(10):e21990. doi: 10.1002/syn.21990.

26. Rossino MG, Dal Monte M, Casini G. Relationships Between Neurodegeneration and Vascular Damage in Diabetic Retinopathy. Front Neurosci. 2019;13:1172. doi: 10.3389/fnins.2019.01172.

27. Seabrook LT, Peterson CS, Noble D, Sobey M, Tayyab T, Kenney T, Judge AK, Armstrong M, Lin S, Borgland SL. Short- and Long-Term High-Fat Diet Exposure Differentially Alters Phasic and Tonic GABAergic Signaling onto Lateral Orbitofrontal Pyramidal Neurons. J Neurosci. 2023 Dec 13;43(50):8582-8595. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0831-23.2023.

28. Valcarcel-Ares MN, Tucsek Z, Kiss T, Giles CB, Tarantini S, Yabluchanskiy A, Balasubramanian P, Gautam T, Galvan V, Ballabh P, Richardson A, Freeman WM, Wren JD, Deak F, Ungvari Z, Csiszar A. Obesity in Aging Exacerbates Neuroinflammation, Dysregulating Synaptic Function-Related Genes and Altering Eicosanoid Synthesis in the Mouse Hippocampus: Potential Role in Impaired Synaptic Plasticity and Cognitive Decline. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2019 Feb 15;74(3):290-298. doi: 10.1093/gerona/gly127.

29. Vidal E, Lalarme E, Maire MA, Febvret V, Grégoire S, Gambert S, Acar N, Bretillon L. Early impairments in the retina of rats fed with high fructose/high fat diet are associated with glucose metabolism deregulation but not dyslipidaemia. Sci Rep. 2019 Apr 12;9(1):5997. doi: 10.1038/s41598-019-42528-9.

30. Wang XL, Li L. Microglia Regulate Neuronal Circuits in Homeostatic and High-Fat Diet-Induced Inflammatory Conditions. Front. Cell. Neurosci. 2021;15:722028. doi: 10.3389/fncel.2021.722028.