Efecto protector de nicotidamina sobre la integridad de la barrera hematoencefálica y el déficit cognitivo en ratas alimentadas con una dieta hipercalórica Público Deposited
Oxidative stress and inflammation caused by the intake of high-calorie foods are linked to blood-brain barrier (BBB) dysfunction, cognitive impairment, and increased activity of cholinesterases (ChEs), enzymes that hydrolyze the neurotransmitter acetylcholine (ACh), affecting cholinergic signaling, including the anti-inflammatory cholinergic pathway. Nicotinamide (NAM), a form of vitamin B3 and precursor of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), is essential in electron transfer through a series of oxidation-reduction reactions involved in cellular metabolism. Additionally, NAD+ is used as a cofactor in gene expression, DNA repair, and the restoration of antioxidant systems. Due to its properties, NAM could mitigate the alterations caused by the intake of hypercaloric diets. The aim of this study was to evaluate the effect of NAM on BBB impairment and cognitive function, as well as its effect on cholinergic signaling. For this purpose, forty male rats were divided into five groups: one group was fed a standard diet, another group was fed a high-fat diet plus drinking water with 40% sucrose (HFS group). The remaining three groups were fed an HFS diet, and the sucrose drink was replaced for 5 hours in the morning, 5 days a week, with drinking water containing NAM at 5, 10, and 15 mM (HFS-NAM5, HFS-NAM10, and HFS- NAM15 groups). All treatments were administered for 12 weeks ad libitum. Subsequently, the biochemical profile, oxidative stress markers, inflammation, ChEs activities, BBB permeability by administering tracers that do not cross an intact barrier, and cognitive ability using the Morris Water Maze (MWM) test were evaluated in the study groups. The results showed that the HFS diet altered carbohydrate and lipid metabolism, causing insulin resistance. Simultaneously, serum ChEs activities, pro-inflammatory cytokine levels, protein oxidation, and lipid peroxidation increased, along with a decrease in antioxidant capacity. In the hippocampus, increased ChEs activity, lipid peroxidation, and carbonylated proteins were observed, along with a decrease in antioxidant capacity. The systemic and hippocampal changes were reflected in increased BBB permeability and cognitive impairment. On the other hand, NAM attenuated the alterations caused by the HFS diet by reducing oxidative stress, inflammation, ChEs activity, and BBB permeability while improving cognitive ability. NAM could be a potential systemic and hippocampal protector to attenuate cognitive damage induced by hypercaloric diets. KEYWORDS: Hypercaloric diet, Cholinesterases, Nicotinamide, Blood-brain barrier, Hippocampus, Cognitive function.
El estrés oxidante y la inflamación provocados por la ingesta de alimentos con un alto contenido calórico están vinculados con la disfunción de la barrera hematoencefálica (BBB), el deterioro cognitivo y el aumento en la actividad de las colinesterasas (ChEs), enzimas que hidrolizan al neurotransmisor acetilcolina (ACh), afectando la señalización colinérgica, incluyendo la vía colinérgica anti-inflamatoria. La nicotinamida (NAM), es una forma de vitamina B3 y precursora de nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+), es esencial en la transferencia de electrones a través de una serie de reacciones de oxidación-reducción implicadas en el metabolismo celular. Además, NAD+ es utilizado como cofactor en la expresión génica, la reparación del ADN y la restauración de los sistemas antioxidantes. Por sus propiedades, NAM podría mitigar las alteraciones que se producen debido a la ingesta de dietas hipercalóricas. El objetivo del presente estudio consistió en evaluar el efecto de la NAM sobre el deterioro de la BBB y la función cognitiva, además de su efecto sobre la señalización colinérgica. Para ello, cuarenta ratas macho fueron distribuidas en cinco grupos: un grupo fue alimentado con una dieta estándar, otro grupo fue alimentado con una dieta alta en grasas, más agua de beber con sacarosa el 40 % (grupo HFS). Los 3 grupos restantes fueron alimentados con una dieta HFS y la bebida con sacarosa fue sustituida 5 horas por la mañana, durante 5 días a la semana por agua de beber que contenía NAM a 5, 10 y 15 Mm (grupos HFS-NAM5, HFS-NAM10 y HFS-NAM15). Todos los tratamientos fueron administrados durante 12 semanas a libre acceso. Posteriormente, en los grupos de estudio se evaluó el perfil bioquímico, los marcadores de estrés oxidante, inflamación, las actividades de las ChEs, la permeabilidad de la BBB administrando trazadores que no cruzan una barrera íntegra y la capacidad cognitiva mediante la prueba del laberinto acuático de Morris (MWM). Los resultados mostraron que la dieta HFS alteró el metabolismo de los carbohidratos y los lípidos, provocando resistencia a la insulina. Simultáneamente, en suero aumentaron las actividades ChEs, los niveles de citocinas proinflamatorias, la oxidación de proteínas y la lipoperoxidación, junto con un decremento de la capacidad antioxidante. En el hipocampo se observó un aumento en la actividad de las ChEs, la lipoperoxidación y las proteínas carboniladas, junto con una disminución de la capacidad antioxidante. Los cambios sistémicos y del hipocampo se reflejaron en un aumento de la permeabilidad de la BBB y en un deterioro cognitivo. Por otra parte, la NAM atenuó las alteraciones ocasionadas por la dieta HFS reduciendo el estrés oxidante, la inflamación, la actividad de las ChEs y la permeabilidad de la BBB, mientras que mejoró la capacidad cognitiva. NAM podría ser un potencial protector sistémico y del hipocampo para atenuar el daño cognitivo inducido por las dietas hipercalóricas. PALABRAS CLAVE: Dieta hipercalórica, Colinesterasas, nicotinamida, barrera hematoencefálica, hipocampo, función cognitiva.
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