Chronic hyperpalatable diet induces impairment of hippocampal‑dependent memories and alters glutamatergic and fractalkine axis signaling
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dieta hiperpalatável crônica induz comprometimento das memórias dependentes do hipocampo e altera a sinalização do eixo glutamatérgico e fractalcina
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Resumo
Chronic consumption of hyperpalatable and hypercaloric foods has been pointed out as a factor
associated with cognitive decline and memory impairment in obesity. In this context, the integration
between peripheral and central infammation may play a signifcant role in the negative efects of an
obesogenic environment on memory. However, little is known about how obesity-related peripheral
infammation afects specifc neurotransmission systems involved with memory regulation. Here, we
test the hypothesis that chronic exposure to a highly palatable diet may cause neuroinfammation,
glutamatergic dysfunction, and memory impairment. For that, we exposed C57BL/6J mice to a
high sugar and butter diet (HSB) for 12 weeks, and we investigated its efects on behavior, glial
reactivity, blood–brain barrier permeability, pro-infammatory features, glutamatergic alterations,
plasticity, and fractalkine-CX3CR1 axis. Our results revealed that HSB diet induced a decrease in
memory reconsolidation and extinction, as well as an increase in hippocampal glutamate levels.
Although our data indicated a peripheral pro-infammatory profle, we did not observe hippocampal
neuroinfammatory features. Furthermore, we also observed that the HSB diet increased hippocampal
fractalkine levels, a key chemokine associated with neuroprotection and infammatory regulation.
Then, we hypothesized that the elevation on glutamate levels may saturate synaptic communication,
partially limiting plasticity, whereas fractalkine levels increase as a strategy to decrease glutamatergic
damage.
Abstract
O consumo crônico de alimentos hiperpalatáveis e hipercalóricos foi apontado como um fator
associado ao declínio cognitivo e ao comprometimento da memória na obesidade. Nesse contexto, a integração
entre inflamação periférica e central pode desempenhar um papel significativo nos efeitos negativos de um
ambiente obesogênico na memória. No entanto, pouco se sabe sobre como a inflamação periférica
relacionada à obesidade afeta sistemas específicos de neurotransmissão envolvidos na regulação da memória. Aqui,
testamos a hipótese de que a exposição crônica a uma dieta altamente palatável pode causar neuroinflamação,
disfunção glutamatérgica e comprometimento da memória. Para isso, expusemos camundongos C57BL/6J a uma
dieta rica em açúcar e manteiga (HSB) por 12 semanas e investigamos seus efeitos no comportamento,
reatividade glial, permeabilidade da barreira hematoencefálica, características pró-inflamatórias, alterações glutamatérgicas,
plasticidade e eixo fractalkine-CX3CR1. Nossos resultados revelaram que a dieta HSB induziu uma diminuição na
reconsolidação e extinção da memória, bem como um aumento nos níveis de glutamato hipocampal.
Embora nossos dados indicassem um perfil pró-inflamatório periférico, não observamos características
neuroinflamatórias hipocampais. Além disso, também observamos que a dieta HSB aumentou os níveis
de fractalcina hipocampal, uma quimiocina-chave associada à neuroproteção e regulação inflamatória.
Então, levantamos a hipótese de que a elevação nos níveis de glutamato pode saturar a comunicação sináptica,
limitando parcialmente a plasticidade, enquanto os níveis de fractalcina aumentam como uma estratégia para diminuir o
dano glutamatérgico.
Assunto
Dietoterapia, Receptores de glutamato, Quimiocina
Palavras-chave
Diet Therapy, Excitatory Amino Acid Agents, Fractalkine Receptor
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https://www.nature.com/articles/s41598-023-42955-9