Early Exposure to a High-Fat Diet Impacts on Hippocampal Plasticity: Implication of Microglia-Derived Exosome-like Extracellular Vesicles

Autor: Maria Marta Bonaventura, Michela Matteoli, Gaston Diego Calfa, Juan Beauquis, Melisa Bentivegna, Carlos Pomilio, Flavia Saravia, Fabia Filipello, Jessica Presa, Victoria Lux-Lantos, Angeles Vinuesa, Amal Gregosa, Maria Eugenia Matzkin
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Molecular Neurobiology. 56:5075-5094
ISSN: 1559-1182
0893-7648
DOI: 10.1007/s12035-018-1435-8
Popis: Adolescence is a transitional period from childhood to adulthood characterized by puberty and brain maturation involving behavioral changes and environmental vulnerability. Diet is one of the factors affecting brain health, potentially leading to long-lasting effects. Hence, we studied the impact of early exposure (P21-60) to a high-fat diet (HFD) on mouse hippocampus, analyzing inflammation, adult neurogenesis, dendritic spine plasticity, and spatial memory. Glycemia and seric pro-inflammatory IL1β were higher in HFD mice without differences on body weight. In the HFD hippocampus, neuroinflammation was evidenced by Iba1+ cells reactivity together with a higher expression of TNFα and IL1β while the neurogenic capability in the dentate gyrus was strongly reduced. We found a predominance of immature Dil-labeled dendritic spines from CA1 neurons along with diminished levels of the scaffold protein Shank2, suggesting a defective connectivity. Moreover, the HFD group exhibited spatial memory alterations. To elucidate whether microglia could be mediating HFD-associated neuronal changes, the lipotoxic context was emulated by incubating primary microglia with palmitate, a saturated fatty acid present in HFD. Palmitate induced a pro-inflammatory profile as shown by secreted cytokine levels. The isolated exosome fraction from palmitate-stimulated microglia induced an immature dendritic spine phenotype in primary GFP+ hippocampal neurons, in line with the in vivo findings. These results provide novel data concerning microglia to neuron communication and highlight that fat excess during a short and early period of life could negatively impact on cognition and synaptic plasticity in a neuroinflammatory context, where microglia-derived exosomes could be implicated. Fil: Vinuesa, María Angeles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina Fil: Bentivegna, Melisa Inés María. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Calfa, Gaston Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; Argentina Fil: Filipello, Fabia. Centro de Investigación y Clínica Humanitas; Italia Fil: Pomilio, Carlos Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina Fil: Bonaventura, Maria Marta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Lux, Victoria Adela R.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Matzkin, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Gregosa Merlino, Amal Patricio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Presa, Jessica Lorena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina Fil: Matteoli, Michela. Centro de Investigación y Clínica Humanitas; Italia Fil: Beauquis, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina Fil: Saravia, Flavia Eugenia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentina
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