Beyin kaynaklı nörotrofik faktör (BDNF) heterozigot farede yüksek kolesterollü diyetin davranış ve nörokimyasal etkileri

Abstract

Amaç: Kolesterol, hücre fonksiyonu için önemli ve beyinde de-novo sentezlenen bir moleküldür. Yüksek kolesterollü diyetin, nöroinflamasyonu ve oksidatif stresi artırarak nörodejenerasyonu tetiklediği önerilmektedir. Bireysel genotipik farklılıklar, beyindeki bu değişikliklere diyetin etkisinin belirlenmesinde önemli olabilir. Çalışmanın amacı, yüksek kolesterollü beslenmenin beyinde yol açtığı hasarlara karşı BDNF’nin koruyucu bir etkisinin olup olmadığının davranışsal, biyokimyasal ve elektrofizyolojik yöntemlerle araştırılmasıdır. Çalışmanın bulguları, BDNF-Trk-B yolağına ilişkin tedavi amaçlı çalışmalara yol gösterici niteliktedir. Gereç ve Yöntem: 20-25 g erkek C57BL/6 cinsi fareler, kontrol diyetiyle beslenen doğal fenotip (CD:WT), kontrol diyetiyle beslenen BDNF heterozigot (CD:HT), yüksek kolesterol diyetiyle beslenen doğal fenotip (HCD:WT) ve yüksek kolesterol diyetiyle beslenen BDNF heterozigot (HCD:HT) olmak üzere dört gruba ayrıldı. 16 hafta süreyle ad libitum diyet uygulandıktan sonra, kortikal duyu-motor fonksiyonlarını test etmek için silindir testi, tel asılı kalma testi, yapışkan çıkarma testi yapıldı. Ayrıca gruplara ait korteks homojenatlarında sinaptofizin, PSD-95, tümör nekroz faktörü-alfa, interlökin-6 seviyeleri ile MDA, SOD ve CAT oksidatif stres parametreleri ölçüldü. Buna ek olarak, 6 hafta boyunca aynı diyet protokolü uygulanarak elektrokortikografi kayıtları alındı. Bulgular: Yüksek kolesterol diyeti, CD:WT ve HCD:WT grupları arasında oksidatif stresi, CD:HT ve HCD:HT grupları arasında nöroinflamasyonu önemli ölçüde etkiledi. Ayrıca, genotip farklılıklar davranışsal performans değişiklikleri sağlamıştır. Hem diyet hem de genotip, HCD:WT ve CD:HT grupları arasında sinaptofizin miktarlarını azalttı. Elektrofizyolojik kayıtlarda heterozigotluk normal diyetle beslenen hayvanlarda gücü düşürmüştür. İlginç bir şekilde WT hayvanların aksine HT hayvanlarında yüksek kolesterol ile beslenme mutlak gücü artırma eğilimindedir. Sonuç: Endojen BDNF seviyeleri, beyinde yüksek kolesterollü diyetin neden olduğu inflamasyon ve sonrasında beklenen fonksiyon kaybında belirleyici olabilir.

Objective: Cholesterol is an molecule molecule for cellular functioning, which is synthesized de-novo in the brain. A high cholesterol diet has been suggested to trigger neurodegeneration by increasing neuroinflammation and oxidative stress. In addition, individual genotypic differences may be important in determining the effect of diet on these changes in the brain. The aim of the study is to investigate the possible protective effects of BDNF against high cholesterol diet-induced damages by behavioral, biochemical and electrophysiological methods. The findings of the study have the potential to lead future therapeutic studies on the BDNF-Trk-B pathway. Material and Methods: 20-25 g male C57BL/6 mice were divided into four groups as control diet fed wild type (CD:WT), control diet fed BDNF heterozygous (CD:HT), high cholesterol diet fed wild type (HCD:WT) and high cholesterol diet fed BDNF heterozygous (HCD:HT). After the ad libitum diet procedure applied for 16 weeks, cylinder test, hang wire test and adhesive removal test were performed to test cortical sensory-motor functions. In addition, synaptophysin, PSD-95, tumor necrosis factor-alpha, interleukin-6 levels together with the oxidative stress parameters of MDA, SOD and CAT were measured from the cortical homogenates. Furthermore, same diet procedure was applied for 6 weeks and electrocorticography recordings were taken. Results: High cholesterol diet significantly affected oxidative stress among CD:WT and HCD:WT groups, and neuroinflammation among CD:HT and HCD:HT groups. In addition, genotype differences resulted in behavioral performance changes. Both diet and genotype reduced synaptophysin amounts among the HCD:WT and CD:HT groups. In electrophysiological recordings, heterozygosity decreased the potency in the animals fed with xvi a normal diet. Interestingly, feeding with high cholesterol tends to increase absolute potency in HT animals in contrast to WT animals. Conclusion: Endogenous BDNF levels may be indicative of the inflammation and subsequent loss of function in the brain caused by high cholesterol diet.