Neue Studie zeigt, dass intermittierendes Fasten fettleibige Gehirnentzündungen und kognitiven Verfall reduziert

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Nährstoffe, Forscher untersuchten die langfristigen positiven Auswirkungen des intermittierenden Fastens (IF) auf Neuroinflammation, kognitive Beeinträchtigung und Gedächtnisdefizite bei Mäusen, die mit fettreicher Diät (HFD) gefüttert wurden.

Darüber hinaus verwendeten sie HFD-gefütterte Mäuse mit einer Verletzung der Blut-Hirn-Schranke (BBB), um die Auswirkungen von IF auf die Wechselwirkung zwischen Makrophagenansammlung im Zusammenhang mit dem Absterben von Adipozyten und Entzündungen im Hippocampus bei diabetischer Enzephalopathie zu untersuchen.

Studie: Intermittierendes Fasten reduziert Neuroinflammation und kognitive Beeinträchtigung bei Mäusen, die mit fettreicher Ernährung gefüttert werden, indem es Lipocalin-2 und Galectin-3 herunterreguliert. Bildnachweis: vetre/Shutterstock.com

Hintergrund

Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes (T2D) sind bekanntermaßen schädliche Auswirkungen auf die Wahrnehmung und das Gedächtnis. Darüber hinaus erhöhen diese Stoffwechselstörungen die Durchlässigkeit der BHS, was die Neuroinflammation und Gedächtnisdefizite weiter verschlimmert.

Daher gilt eine Störung der BHS im Hippocampus als früher Biomarker für diabetesbedingte Gedächtnisdefizite und kognitive Beeinträchtigungen.

Studien haben gezeigt, dass zwei Proteine, Lipocalin-2 (LCN2) und Galectin-3 (GAL3), an diesen neurologischen Manifestationen beteiligt sein könnten.

Ersteres, ein Gelatinase-verwandtes Lipocalin, wird von Adipozyten, einschließlich Neutrophilen und Makrophagen, sezerniert, während verschiedene Zellen GAL-3 zur Immunregulation exprimieren.

Mehrere frühere Studien haben berichtet, dass erhöhte Konzentrationen proinflammatorischer Mediatoren wie LCN2 und GAL-3 die Neuroinflammation fördern, indem sie über BBB-Leckage eine schädliche Aktivierung von Neutrophilen/Mikroglia im diabetischen Gehirn auslösen.

Mit anderen Worten: Diese Proteine ​​könnten eine funktionelle Beziehung zum Fettgewebe haben.

Daher postulieren Forscher, dass LCN2 und GAL3 mit Fettleibigkeit und T2D-bedingten chronischen Entzündungen verbunden sind. Bei der Induktion durch HFD dringen zirkulierendes LCN2 und GAL3 in die undichte BHS ein und aktivieren Mikrogliazellen, was zu einer lokalen Neuroinflammation führt.

Anschließend scheiden diese Zellen hohe Mengen an Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) aus, der die Neuroinflammation verschlimmert und die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke weiter beeinträchtigt, was wiederum die Wahrnehmung und das Gedächtnis beeinträchtigt.

Kürzlich hat IF, eine Ernährungsumstellung, wegen seines Potenzials, neuroprotektive Wirkungen bei Patienten mit Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit auszuüben, Aufmerksamkeit erregt.

Über die Studie

In der vorliegenden Studie verwendeten Forscher mit HFD gefütterte Mäuse, um die genauen Mechanismen zu untersuchen, durch die chronischer IF neuroprotektive Wirkungen auf LCN2- und GAL3-vermittelte Neuroinflammation und Makrophageninfiltration im Fettgewebe ausübt.

Das Team teilte alle Testmäuse in die Gruppen mit normaler Ernährung (ND), HFD und HFD + IF (HIF) ein, wobei jede Gruppe aus 10, 10 bzw. 12 drei Wochen alten männlichen C57BL/6-Mäusen bestand. Die HFD-Mäuse bezogen 60 % ihrer Gesamtenergie (gemessen in Kilokalorien). [kcal]) aus Fett.

Für die Mäuse in den ND- und HFD-Gruppen sah das Studienprotokoll vor, dass den Mäusen 30 Wochen lang ein ND/HFD verabreicht wurde, und die Mäuse der HIF-Gruppe erhielten zunächst acht Wochen lang ein HFD und wechselten dann zum IF-Protokoll, bei dem sie abwechselnd gefüttert und behandelt wurden 22 Wochen lang 24 Stunden fasten.

Nach Abschluss der IF-Therapie maß das Team 16 Wochen lang jeden zweiten Tag die Nahrungs- und Energieaufnahme. Sie opferten alle Mäuse im Alter von 34 Wochen.

Weitere Tests, die an Mäusegeweben durchgeführt wurden, waren EchoMRT, das ihre Körperfettmasse quantifizierte, Insulintoleranztest (ITT) und Glukosetoleranztest (GTT), der zur Bestimmung ihres Blutzuckerspiegels beitrug.

Ebenso half ein Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay (ELISA) bei der Bestimmung der Serumproteinspiegel aller Mäuse, insbesondere von LCN2, GAL3 und Matrix-Metalloproteinase 9 (MMP9).

Darüber hinaus nutzten die Forscher den Tterminale Desoxynukleotidyltransferase Dutp Nick End Labeling (TUNEL) Assay zur Messung des Ausmaßes von vor Ort Apoptose im weißen Fettgewebe (WATs) von Mäusen.

Das Team zählte die Anzahl der kronenähnlichen Strukturen (CLSs), die WAT-Apoptose und Makrophageninfiltration charakterisieren, TUNEL-positive Zellen und extravaskuläres Albumin, einen Indikator für BHS-Leckagen in Hippocampus-Gewebeproben.

Sie traten auch auf Western-Blot-Analyse und Doppel-/Dreifach-Immunfluoreszenzen an gefrorenen WATs und Hippocampi-Proben von drei bis vier Mäusen pro Gruppe, und die Morris-Wasserlabyrinth (MWM) Testen Sie fünf Tage lang an sieben Mäusen pro Gruppe.

Schließlich ermittelten die Forscher gruppenweise Unterschiede mittels ANOVA und anschließendem Tukey-Test. Sie präsentierten die Ergebnisse als Standardfehler des Mittelwerts (SEM) unter Berücksichtigung von a P-Wert < 0,05 statistisch signifikant.

Ergebnisse

Mäuse in der HFD-Gruppe hatten ein höheres Körpergewicht (BW) und eine höhere Körperfettmasse; Darüber hinaus hatten sie eine beeinträchtigte Glukosetoleranz.

Die histologische Analyse ergab, dass diese Mäuse viele CLSs und TUNEL-positive Zellen in ihren WATs aufwiesen, was auf HFD-induzierten Adipozytentod und Makrophageninfiltration hinweist.

Darüber hinaus zeigte die dreifache Immunfluoreszenz das Vorhandensein von LCN2- und GAL3-positiven Neutrophilen und Makrophagen im WAT von HFD-Mäusen.

Die Unterbrechung des HFD-Regimes mit IF führte bei Mäusen der HIF-Gruppe zu einem dramatischen Gewichtsverlust und einem abgeschwächten IR- und Adipozytentod.

IF schwächte auch die HFD-induzierte IR signifikant ab, um eine beeinträchtigte Glukosetoleranz zu korrigieren, und reduzierte die hochregulierte MMP9-Expression im Hippocampus von Mäusen in der HIF-Gruppe. Eine Immunfluoreszenzanalyse ergab, dass IF auch die Makrophageninfiltration bei HFD-Mäusen schwächte, um die IR zu verbessern.

Darüber hinaus schwächte IF den HFD-induzierten Anstieg der LCN2-, zirkulierenden und Makrophagen-abgeleiteten GAL3-Proteinspiegel im Serum in WATs von HIF-Mäusen deutlich ab, was zu einem Rückgang der BHS-Leckage, Neuroinflammation und Gedächtnisdefiziten führte.

Es kehrte auch den HFD-induzierten Anstieg proinflammatorischer Zytokine wie TNF-α und Interleukin-6 (IL-6) um. Schließlich reduzierte IF im Hippocampus von HFD-Mäusen die Expression von astrozytischem LCN2 und mikroglialem GAL3.

Abschluss

Insgesamt deuten die Studienergebnisse darauf hin, dass IF, eine Alternative zur kontinuierlichen Kalorienrestriktion, die IR verbessern und die WAT-Entzündung reduzieren kann, indem es die Makrophageninfiltration und den Adipozytentod hemmt, um Stoffwechselstörungen bei HFD-Mäusen zu korrigieren.

Daher sollte sich die weitere Forschung auf die Prüfung und Validierung des Einsatzes von IF als Arzneimittelersatztherapie zur Verbesserung kognitiver Beeinträchtigungen aufgrund von HFD-induzierter Neuroinflammation und BHS-Störung bei chronischen, leicht entzündlichen Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes und Fettleibigkeit konzentrieren.

Weitere Studien könnten dazu beitragen, die genauen Mechanismen zu ermitteln, durch die IF präziser vor Fettleibigkeit und T2D-bedingten kognitiven Beeinträchtigungen und Gedächtnisdefiziten schützt.