Сочетанное влияние высокожировой диеты и хронического недосыпания на нейрофизиологические показатели крыс Wistar

Обложка

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Эпидемиологические исследования выявили функциональную двунаправленную взаимосвязь между хроническим недосыпанием и развитием ожирения. Однако остается неясным, могут ли эти факторы усиливать повреждающее действие друг друга на нейрофизиологические функции. Целью данного исследования явилось изучение сочетанного влияния высокожировой диеты (ВЖД) и хронического недосыпания на характеристики сна и деструктивные изменения в голубом пятне у самцов крыс Wistar. Установлено, что употребление ВЖД в течение 10 недель не приводило к изменению в организации цикла “бодрствование–сон” по сравнению с контрольными животными, получавшими стандартный корм (СК). Однако при ограничении сна (ОС) в полифазном режиме 3 ч бодрствования и 1 ч возможности сна с помощью качающейся платформы в течение 5 дней у крыс на ВЖД во время одночасовых периодов отдыха компенсаторное повышение медленноволновой активности в ответ на потерянный сон было менее выраженным, чем у крыс на СК. В восстановительный период выявлено уменьшение представленности глубокого медленноволнового сна (МВС) в обеих группах, однако через 14 дней этот показатель достигал исходного уровня у крыс на СК, тогда как у крыс на ВЖД этого не происходило. Установлено, что ОС сопровождалось гибелью нейронов в голубом пятне, а сочетание ВЖД и ОС усиливало нейродегенерацию. Таким образом, нами впервые продемонстрировано, что хроническое ОС при ВЖД приводит к выраженным нарушениям в гомеостатических механизмах регуляции МВС и последующему ухудшению качества сна, что могло быть последствием прогрессирующей дисфункции норадренергической системы голубого пятна.

Об авторах

М. А. Гузеев

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: miguz85@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

К. В. Лапшина

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: miguz85@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

К. В. Деркач

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: miguz85@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

А. О. Шпаков

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Email: miguz85@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

И. В. Екимова

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: miguz85@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Алфёрова В.И., Мустафина С.В. Распространенность ожирения во взрослой популяции Российской Федерации (обзор литературы). Ожирение и метаболизм. 2022. 19 (1): 96–105.
  2. Гузеев М.А., Курмазов Н.С., Екимова И.В. Хроническое ограничение сна у крыс приводит к ослаблению компенсаторных реакций в ответ на острую депривацию сна. Журнал неврологии и психиатрии им. CC Корсакова. 2023. 123 (5 вып. 2): 35–42.
  3. Гузеев М.А., Курмазов Н.С., Симонова В.В., Пастухов Ю.Ф., Екимова И.В. Создание модели хронического недосыпания для трансляционных исследований. Журнал неврологии и психиатрии им. CC Корсакова. 2021. 121 (4 вып. 2): 6–13.
  4. Andersen M.L., Pires G.N., Tufik S. The Impact of Sleep: From Ancient Rituals to Modern Challenges. Sleep Sci. 2024. 17 (2): e203-e207.
  5. Boutari C., Mantzoros C.S. A 2022 update on the epidemiology of obesity and a call to action: as its twin COVID-19 pandemic appears to be receding, the obesity and dysmetabolism pandemic continues to rage on. Metabolism. 2022. 133: 155217.
  6. Chi H., Chang H.Y., Sang T.K. Neuronal Cell Death Mechanisms in Major Neurodegenerative Diseases. Int J Mol Sci. 2018. 19 (10): 3082.
  7. Clemente-Suárez V.J., Beltrán-Velasco A.I., Redondo-Flórez L., Martín-Rodríguez A., Tornero-Aguilera J.F. Global Impacts of Western Diet and Its Effects on Metabolism and Health: A Narrative Review. Nutrients. 2023. 15 (12): 2749.
  8. Cooper C.B., Neufeld E.V., Dolezal B.A., Martin J.L. Sleep deprivation and obesity in adults: a brief narrative review. BMJ open sport & exercise medicine. 2018. 4 (1): e000392.
  9. Derkach K., Zakharova I., Zorina I., Bakhtyukov A., Romanova I., Bayunova L., Shpakov A. The evidence of metabolic-improving effect of metformin in Ay/a mice with genetically-induced melanocortin obesity and the contribution of hypothalamic mechanisms to this effect. PLoS One. 2019. 14 (3): e0213779.
  10. Derkach K.V., Pechalnova A.S., Sorokoumov V.N., Zorina I.I., Morina I.Y., Chernenko E.E. et al. Effect of a Low-Molecular-Weight Allosteric Agonist of the Thyroid-Stimulating Hormone Receptor on Basal and Thyroliberin-Stimulated Activity of Thyroid System in Diabetic Rats. Int J Mol Sci. 2025. 26 (2): 703.
  11. Engeda J., Mezuk B., Ratliff S., Ning Y. Association between duration and quality of sleep and the risk of pre-diabetes: evidence from NHANES. Diabet Med. 2013. 30 (6): 676–680.
  12. Fortin S.M., Chen J.C., Petticord M.C., Ragozzino F.J., Peters J.H., Hayes M.R. The locus coeruleus contributes to the anorectic, nausea, and autonomic physiological effects of glucagon-like peptide-1. Science Advances. 2023. 9 (38): eadh0980.
  13. Hauglund N.L., Andersen M., Tokarska K., Radovanovic T., Kjaerby C., Sørensen F.L. et al. Norepinephrine-mediated slow vasomotion drives glymphatic clearance during sleep. Cell. 2025. 188 (3): 606–622.
  14. Kim L., Alexandre C., Pho H., Latremoliere A., Polotsky V., Pham L. Diet-induced obesity leads to sleep fragmentation independently of the severity of sleep-disordered breathing. Journal of applied physiology. 2022. 133 (6): 1284–1294.
  15. Letra L., Sena C. Cerebrovascular Disease: Consequences of Obesity Induced Endothelial Dysfunction. Advances in Neurobiology. 2017. 19: 163–189.
  16. Luppi M., Cerri M., Martelli D., Tupone D., Del Vecchio F., Di Cristoforo A. et al. Waking and sleeping in the rat made obese through a high-fat hypercaloric diet. Behav Brain Res. 2014. 258: 145–152.
  17. Mahmoud R., Kimonis V., Butler M.G. Genetics of Obesity in Humans: A Clinical Review. Int J Mol Sci. 2022. 23 (19): 11005.
  18. Maness E.B., Burk J.A., McKenna J.T., Schiffino F.L., Strecker R.E., McCoy J.G. Role of the locus coeruleus and basal forebrain in arousal and attention. Brain Res Bull. 2022. 188: 47–58.
  19. Megirian D., Dmochowski J., Farkas G.A. Mechanism controlling sleep organization of the obese Zucker rats. J. Appl Physiol (1985). 1998. 84 (1): 253–256.
  20. Neto A., Fernandes A., Barateiro A. The complex relationship between obesity and neurodegenerative diseases: an updated review. Front Cell Neurosci. 2023. 17: 1294420.
  21. Pazi M.B., Ekimova I.V. Intranasal administration of GRP78 protein (HSPA5) counteracts the neurodegeneration in the locus coeruleus in a model of chronic sleep restriction in rats. J Evol Biochem Phys. 2024. 60: 1630–1641.
  22. Rodrigues G.D., Fiorelli E.M., Furlan L., Montano N., Tobaldini E. Obesity and sleep disturbances: The “chicken or the egg” question. Eur J Intern Med. 2021. 92: 11–16.
  23. Rogers E.M., Banks N.F., Jenkins N.D.M. The effects of sleep disruption on metabolism, hunger, and satiety, and the influence of psychosocial stress and exercise: A narrative review. Diabetes Metab Res Rev. 2024. 40 (2): e3667.
  24. Scharbarg E., Daenens M., Lemaître F., Geoffroy H., Guille-Collignon M., Gallopin T., Rancillac A. Astrocyte-derived adenosine is central to the hypnogenic effect of glucose. Scientific Reports. 2016. 6: 19107.
  25. Sherin J.E., Shiromani P.J., McCarley R.W., Saper C.B. Activation of ventrolateral preoptic neurons during sleep. Science. 1996. 271 (5246): 216–219.
  26. Spiegel K., Knutson K., Leproult R., Tasali E., Van Cauter E. Sleep loss: a novel risk factor for insulin resistance and Type 2 diabetes. J Appl Physiol (1985). 2005. 99 (5): 2008–2019.
  27. Versace S., Pellitteri G., Sperotto R., Tartaglia S., Da Porto A., Catena C. et al. A state-of-art review of the vicious circle of sleep disorders, diabetes and neurodegeneration involving metabolism and microbiota alterations. International Journal of Molecular Sciences. 2023. 24 (13): 10615.
  28. Xie L., Kang H., Xu Q., Chen M.J., Liao Y., Thiyagarajan M. et al. Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 2013. 342 (6156): 373–377.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025