Changes in the levels of miR-29c-3p and miR-let-7b-5p in the prefrontal cortex of female rats in a model of compulsive overeating


Cite item

Full Text

Abstract

Compulsive overeating is defined as an irresistible, intense internal urge to consume large amounts of food, regardless of the signals of hunger and satiety. The pathophysiology of compulsive overeating and food addiction is a complex interweaving of functional disorders of neurochemical systems, primarily the mesocorticolimbic dopamine pathway. Chronic consumption of highly unattractive foods rich in fats and refined carbohydrates leads not to an increase, but to a decrease in dopaminergic transmission, which is manifested by the formation of a state of reward deficiency. In recent years, the microRNA system has been considered as a regulator of these neurohumoral rearrangements. The aim of this work was to study changes in the expression levels of miR-29c-3p and miR-let-7b-5p in the prefrontal cortex of female rats in a model of compulsive overeating. The microRNA expression level was assessed by real-time PCR. As a result, a statistically significant multidirectional change in expression was revealed.: increase miR-let-7b-5p and decrease miR-29c-3p. The data obtained indicate a differentiated involvement of the studied microRNAs in the regulation of neuroplasticity in compulsive overeating: an increase in miR-let-7b-5p may reflect the activation of synaptic plasticity mechanisms characteristic of dependent conditions, while a decrease in miR-29c-3p is consistent with its supposed protective role in the development of food addiction.

Full Text

Введение. Ожирение и расстройства пищевого поведения демонстрируют нейробиологическое сходство с расстройствами, связанными с употреблением психоактивных веществ, проявляющееся в компульсивном потреблении пищи, аналогичном компульсивному употреблению наркотиков. В последние годы ключевая роль в координации сложных нейрогуморальных перестроек при различных патологических состояних отводится эпигенетическим механизмам, в частности системе микроРНК - коротким некодирующим РНК, осуществляющим посттранскрипционную регуляцию экспрессии генов. Имеющиеся данные указывают на то, что экспрессия микроРНК ассоциирована с модуляцией мотивационного поведения и пластичностью нейрональных сетей, вовлеченных в формирование зависимостей [1]. В частности, в работах последних лет изучается роль семейств микроРНК let-7 и miR-29 в развитии как пищевой, так и кокаиновой зависимости, а также их потенциальное влияние на метаболические нарушения, включая инсулинорезистентность и дисрегуляцию сигнализации грелина [2-4].

Цель работы. Изучить изменения уровня экспрессии miR-29c-3p и miR-let-7b-5p
в префронтальной коре самок крыс в модели компульсивного переедания.

Материалы и методы исследования. Материалы и методы

Выбор животных. В работе использовано 16 половозрелых крыс самок линии «Вистар» массой 220–240 г полученных из питомника лабораторных животных «Рапполово» (Ленинградская область). Экспериментальные группы получали в течение 1 ч доступ к диете с высоким содержанием углеводов (смесь на основе шоколадной пасты Nutella) 3 раза в неделю [5]. Контрольные животные потребляли только стандартный гранулированный корм для крыс. Через 15 дней после начала эксперимента с шоколадной диетой крыс рассаживали в одиночные клетки и продолжали ее подачу еще в течение 30 дней. По окончании эксперимента крыс декапитировали и производили забор префронтальной коры головного мозга. Образцы мозга немедленно замораживали и хранили при температуре -80°C. Выделение тотальной РНК выполняли реагентом ExtractRNA («Евроген», Россия) в полном соответствии с инструкцией производителя. Синтез кДНК проводили методом обратной транскрипции (ОТ) в 20 мкл с использованием набора реактивов MMLV RT kit («Евроген», Россия). Перед проведением ОТ для микро-РНК было выполнено полиаденилирование микроРНК с помощью поли(A)-полимеразы E.coli (New England Biolabs Inc., США). ОТ для микро-РНК проводили с использованием набора реактивов MMLV RT kit («Евроген», Россия) и специфического PolyT-адаптера. Полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с детекцией в режиме реального времени проводили в амплификаторе (Mx3005P, «Stratagene», США) в 10 мкл реакционной смеси, содержащей SYBR Green («Евроген», Россия) и смесь специфических прямых и обратных праймеров («Beagle», Россия). Полученные данные нормировались к уровню гена U6, рассчитывались в относительных единицах методом 2ΔΔСt.Для статистической обработки полученных количественных данных применяли программное обеспечение Graph Pad Prizm v.8. Все данные были представлены как среднее±стандартное отклонение. Статистическую значимость различий между группами определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA. Для сравнения между двумя группами применялся t-критерий Стьюдента для независимых выборок.

Результаты исследования. В результате исследования было выявлено статистически значимое разнонаправленное изменение уровня исследуемых микроРНК в префронтальной коре головного мозга самок крыс. Выраженное увеличение экспрессии наблюдалось у miR-let-7b-5p (в 2,9 раза, p <0.0001), однако экспрессия miR-29c-3p уменьшалась в 1,2 раза (p = 0.04)

Рисунок 1. Изменение экспрессии miR-29c-3p и miR-let-7b-5p в модели компульсивного переедания у самок крыс.

 

Заключение. Проведенное исследование выявило статистически значимые разнонаправленные изменения экспрессии микроРНК в префронтальной коре головного мозга самок крыс. Обнаруженное повышение уровня miR-let-7b-5p согласуется с литературными данными о вовлеченности семейства let-7 в синаптическую пластичность и модуляцию мотивационных процессов, характерных для зависимых состояний [1, 6]. В то же время снижение экспрессии miR-29c-3p подтверждает ранее описанную протективную роль данной микроРНК: ее ингибирование в медиальной префронтальной коре ассоциировано с повышением уязвимости к развитию компульсивного потребления пищи [7]. Разнонаправленный характер изменений указывает на дифференцированное вовлечение исследуемых семейств микроРНК в регуляцию нейропластичности, при этом выявленные изменения экспрессии представленных микроРНК требуют дальнейшего изучения с учетом возможных половых различий.

×

About the authors

Sofiia Aleksandrovna Shamaeva

Institute of Experimental Medicine

Email: shamaevasofy@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-0584-4386
SPIN-code: 7778-5746

Research assistant at the S.V. Anichkov Department of Pharmacology

Russian Federation, 12, Akademika Pavlova str., 197022, Saint Petersburg, Russian Federation

Natalia Dmitrievna Nadbitova

Institute of Experimental Medicine

Email: natali_805@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2957-226X
SPIN-code: 4153-1270
Russian Federation, 12, Akademika Pavlova str., 197022, Saint Petersburg, Russian Federation

Petr Dmitrievich Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127

Doctor of Medicine, Professor, Director of the S.V. Anichkov Department of Pharmacology

Russian Federation, 12, Akademika Pavlova str., 197022, Saint Petersburg, Russian Federation

References

  1. Mercante, F. Epigenetic alterations and microbiota changes in the saliva of individuals with binge-eating spectrum disorders compared with normal weight healthy controls. / F. Mercante, A. Abbaspour, M. Pucci [и др.] // Life Sciences. – 2025. – Vol. 374. – P. 123695. doi: 10.1016/j.lfs.2025.123695.
  2. Sadakierska-Chudy, A. Prolonged Induction of miR-212/132 and REST Expression in Rat Striatum Following Cocaine Self-Administration / A. Sadakierska-Chudy, M. Frankowska, J. Miszkiel, K. Wydra, J. Jastrzębska, M. Filip // Molecular Neurobiology. – 2017. – Vol. 54, №3. – P. 2241–2254.
  3. Stuber, G.D. The neurobiology of overeating. / G.D. Stuber, V.M. Schwitzgebel, C. Lüscher // Neuron. – 2025. – Vol. 113, №11. – P. 1680-1693.
  4. Ma, Y. Neuronal miR-29a protects from obesity in adult mice. / Y. Ma, N. Murgia, Y. Liu [и др.] // Molecular Metabolism. – 2022. – Vol. 61. – P. 101507.
  5. Влияние анторекса, нового антагониста рецепторов орексина, на компульсивное переедание у крыс, вызванное отлучением от матери в раннем онтогенезе / А. А. Лебедев, С. С. Пюрвеев, Н. Д. Надбитова [и др.] // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. – 2024. – Т. 22, № 1. – С. 67-73. – doi: 10.17816/RCF622939. – EDN SGHFUH.
  6. Chandrasekar, V. Regulation of MiR-124, Let-7d, and MiR-181a in the Accumbens Affects the Expression, Extinction, and Reinstatement of Cocaine-Induced Conditioned Place Preference / V. Chandrasekar, J.-L. Dreyer // Neuropsychopharmacology. – 2011. – Vol. 36, №5. – P. 1149–1164.
  7. García-Blanco, A. miRNA signatures associated with vulnerability to food addiction in mice and humans. / A. García-Blanco, L. Domingo-Rodriguez, J. Cabana-Domínguez [и др.] // Journal of Clinical Investigation. – 2022. – Vol. 132, №10. – P. e156281.

Supplementary files

There are no supplementary files to display.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies