原始研究的文章

前面。神经。,18May 2023
秒。睡眠障碍
卷14 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fneur.2023.1160028

缺铁饮食睡眠发作和脊髓反射的影响在啮齿动物模型的不宁腿综合症

悉尼森林 ^__,

约瑟夫正在^__和

斯蒂芬·克莱门斯 ^*

布罗迪医学院生理学系,东卡罗莱纳大学格林维尔,数控、美国

不宁腿综合征(RLS)是一种常见的感觉运动和睡眠障碍影响2.5欧洲和北美人口的-10%。RLS在睡眠中也常与周期性腿部运动(plm)。尽管充分证据的遗传贡献,引起感觉和运动症状的潜在机制仍不明。临床上,RLS已经与中央铁代谢的改变,尤其是在大脑。同时开发了几个动物模型来确定改变铁稳态的结果对大脑功能,改变铁稳态的潜在作用在睡眠和感觉运动回路尚未研究。这里,我们利用小鼠模型来评估一个缺铁的影响(ID),但non-anemic状态睡眠时间和事件,和感觉运动反射在雄性和雌性老鼠。我们发现动物ID饮食显示增加表达转铁蛋白受体在脊髓,证实了以前的研究结果,只关注ID在大脑的影响。我们也证明ID饮食减少血细胞比容水平控制相比,但不是贫血范围,和动物ID饮食表现出RLS-like发病症状对睡眠和脊髓反射兴奋性。有趣的是,对脊髓的影响在女性比男性强,和ID食源性行为获救返回的动物控制饮食。总的来说,这些结果说明食源性ID改变中枢神经系统功能都是诱导和可逆的,他们模仿睡眠和感觉运动RLS症状在诊所的经验。 We therefore propose replacing the commonly used phrase “brain iron deficiency” (BID) hypothesis in the RLS research field with the term “iron deficiency in the central nervous system” (ID-CNS), to include possible effects of altered iron levels on spinal cord function.

1。介绍

不宁腿综合症(RLS)是感觉运动和睡眠障碍的特点是不舒服感觉腿深处(“冲动”)。这些感觉症状在睡眠中往往伴随着周期性腿部运动(plm)。RLS的患病率在-10%至2.5之间在欧洲和北美,根据严重程度(1,2)和RLS症状的特点是有一个昼夜组件和通常在晚上高峰和晚上(3- - - - - -6)。RLS可以体现为特发性或二级RLS,和这两个版本都表达了相同的症状。然而,尽管二级RLS一般决议后解决潜在的触发,特发性RLS的原因是未知的或不明显,症状通常不解决,通常导致终身的症状。

在大约50%的患者(RLS家族7),全基因组关联研究(GWAS)基因组中涉及20多个风险位点,增加发展中特发性RLS(的可能性8- - - - - -15)。全基因组关联研究,针对一些转基因动物模型已经开发对RLS审问这些基因的影响。比较这些不同的基因敲除模型BTBD9, MEIS1, MAP2K5, triple-opioid受体和多巴胺(DA) D3受体识别几个重叠的表型,对应于诊所RLS(例如,增加整体活动,坐立不安,和运动)(16)。然而,睡眠方面的评估没有统一解决,依靠车轮运行(17)、运动行为(18),或者电极脑电图和肌电图,拴在动物(19)。

RLS能够很好地响应初始多巴胺能治疗目标抑制D2-like受体家族[(例如,20.- - - - - -23),这表明多巴胺(DA)系统的功能作用的障碍(24)。同时,长期治疗这些多巴胺也经常与逐步恶化的症状(增大;(25- - - - - -29日),这表明D2-like受体系统可能与其他机制(30.- - - - - -33)。

有强有力的证据表明RLS颅内铁与改变相关的可用性是由于铁稳态机制(未定义的缺陷25,34- - - - - -38)。基于这些发现,一些动物模型已经开发,评估改变系统性或brain-specific铁水平改变行为和/或与临床症状(总结;(16)]。具体地说,研究重组小鼠近交BXD展示了独特的与性有关的差异和不同的生物节律调节铁含量(39,40),也会影响DA系统(41),符合临床症状的变化(42)。此外,脑缺铁的表型也一直由暴露在缺铁对断奶饮食(42- - - - - -45)。

然而,这些研究探索的行为影响改变铁水平脊髓反射或睡眠发作等特点,集,或持续时间。因此,我们在这里使用这个食源性铁不足(ID)模型(43)来探测这种诱导RLS动物模型的影响这些睡眠参数和热脊髓疼痛戒断反应。

2。方法

2.1。动物

实验过程都是东卡罗莱纳大学机构批准的动物保健和使用委员会和完全符合美国国立卫生研究院的指导的实验室动物保健和使用(NIH出版物80 - 23)。所有的努力都是尽量减少实验用动物的数量。总共有72 C57Bl / 6小鼠(男性和女性)是用于实验研究的部分。建立饮食表型,哺乳期C57Bl / 6大坝和他们的窝是来自查尔斯河(菌株026年罗利,NC)产后天10 - 12和安置在标准笼子里的食物和水随意,12 h光/暗周期和~ 20°c的温度在断奶(断奶后21天),后代与母亲分离,安置在男性和女性对,并提供与铁控制和铁缺乏饮食,分别。

2.2。饮食

先前建立的协议(43),断奶动物喂养与铁质控制饮食(控制,Envigo Teklad TD.99398, ~ 48 ppm铁;14雄性和雌性22日)或iron-reduced饮食(ID、Envigo Teklad TD.99397, 2 - 6 ppm铁;14雄性和雌性22日)。修改标准TD.80394饮食和TD.80396饮食,分别添加了维生素水平让饮食更适合辐照。经过10周的接触,雌性老鼠的子集ID饮食(N = 4)返回到控制饮食为7周评估的潜在恢复缺铁饮食(ID-R)。流程图所示的实验协议图1。

图1

图1。流程图的感应和逆转缺铁(ID)和实验布局。C57Bl / 6小鼠断奶后分离成军团控制铁(Ctrl ~ 48 ppm Fe 8雄性和雌性8日)和美联储军团iron-reduced饮食(ID、ppm Fe ~ 2 - 6 10男性和女性)。最后的睡眠研究中,一个ID队列(ID-R,n= 5)随后放在正常的饮食来评估潜在复苏ID作为评估表型在热疼痛反射延迟撤军。热疼痛反射延迟撤军是评估整个初始分离和ID-R复苏周期的末尾。持续2 - 3周的睡眠研究进行初步接触和复苏的最后一周。

2.3。系统性铁状态的评估

评估如果ID的饮食导致贫血的表型,血液样本取自动物牺牲时的一个子集来测量血清红细胞比容水平使用标准Readacrit Micro-Hematocrit离心机系统(Clay-Adams,正欲,迪金森& Co)日前,新泽西州),和收集的数据被转换为计算血红蛋白水平。

2.4。Plessey传感器为非侵入性的运动检测在家里笼子

四个商用电场(EF)传感器(普莱西半导体PS25251 1厘米2,+ /−5 V)提供给我们的肖恩·哈克曼(埃默里大学医学院)(46)。简而言之,这些EF传感器测量局部检测区域内电场的变化引起的运动,把它翻译成电压跟踪(+ /−5 V, 2048 Hz采样率)。当连接到笼子的外面,EF传感器检测到大大小小的鼠标动作具有高时间分辨率和记录电场干扰。相应的电压瞬变与运动的振幅(如抚养大瞬变,和小瞬变休息呼吸)(46)。一双EF传感器被安装在每个electrically-separated室测试的笼子里,允许同时两个动物的睡眠录音。EFs的信号通过一个低通滤波器过滤30 Hz,数字化Digidata 1440使用pClamp软件(分子器件、桑尼维尔CA)和离线存储的分析上升2(英国剑桥电子设计,剑桥)。

2.5。睡眠的观察

测试笼子装在一个黑暗的法拉第笼领导带红色背景光(光强度在法拉第笼:< 100勒克斯)。每个笼子舱包含水和食品分销商,以允许广告libidum喂养期间,喝5 h会话。摄像机(罗技C920高清Pro,罗技,纽瓦克,CA)成立在笼子前记录动物的活动和相关的EF录音。动物被放置在车厢在早上8点和EFs和行为被记录在时代的1 h 5 h。后的5小时录音、动物笼子回到他们的家,回到动物的房间。

2.6。睡眠分析

数据采集后,睡眠与pClamp时代记录导入到高峰2软件(剑桥大学电子设计,剑桥,英国)和转换在超声波扫描模式(46)。最高分贝值被设定为38岁,在33分贝值范围,和块大小是4096,汉宁配置。睡眠是由60年代的视频分析连续静止的动物没有可辨别的运动(47)和缺乏大规模刺激远足在EF录音(补充材料,视频# 1)。60年代后没有视觉运动视频和EF传感器上没有大的波动,我们认为动物睡着了,开始记录睡眠时间。动物运动在睡眠中被大型游览EF信号识别和验证平行的录像。区分从其他运动,而且运动在睡眠中如抓挠或调整在鸟巢,我们设置了时间限制在1 s运动在睡眠中。这显然让我们区分这些而且持续运动(“阵痛”)(即从所有其他行为。头部动作,全身调整、修饰或其他non-twitch行为,补充材料,视频# 2)。睡眠行为的量化差异,我们绘制数据每天个人小时,从第一到第五个小时。每个动物的行为被记录随后2 - 5天,和数据从这些天平均每动物来计算每小时以下参数:睡眠时间,每小时睡眠发作,睡眠发作持续时间每小时。

2.7。热疼痛反射测试撤军

哈格里夫斯IITC足底镇痛仪(IITC Inc .,林地,CA)被用来评估热疼痛反射撤军延迟的函数的一个子集的饮食动物如前所述32,33,48)。简而言之,动物体重和放入个人丙烯酸玻璃围墙上高架平台。这些实验在光线暗的条件下一个专门的房间里进行。经过一个适应阶段1 h,动物被测试了5次会议,为每个动物试验间隔5 - 7分钟。测试通常是每周3 - 5次执行之间的小时的8点到11点,昼夜波动的潜在影响降到最低。一旦启动,录音5试验持续不超过60到90分钟在任何一天。

2.8。组织收集和蛋白质量化

行为实验后,动物人道与异氟烷麻醉和斩首。脊髓仔细解剖出来,立即放置在RNAlater(热费希尔科学、沃尔瑟姆,MA),并存储在−20°C到处理。评估蛋白质浓度、组织均质在1毫升里帕缓冲与蛋白酶和磷酸酶抑制剂(0.12毫升/毫升里帕缓冲区,Sigma-Aldrich # P2714,和0.012 mL /毫升里帕缓冲区,Sigma-Aldrich, # P5726,圣路易斯,密苏里州,分别)。均质组织离心机(13000转4°C, 15分钟),和上层的整除和存储在−20°C .均质化后,分别建立了标准蛋白质浓度与BCA蛋白质化验(BCA蛋白质化验设备,热费希尔# 23227),和盘子是读一个时代微型板块分光光度计(BioTek Winooski, VT) 562海里使用Gen5.1软件包(BioTek Winooski, VT)。

2.9。西方的屁股

西方的屁股,20μg每个腰椎脊髓的蛋白质样本变性使用2 xβ-mercapto-ethanol Laemmli缓冲区包含5%和1% SDS在95°C 10分钟,装上12%的标准™TGX没有污点™蛋白质凝胶(# 5678045,Bio-Rad大力神,CA),并运行在200 V ~ 45分钟(Bio-Rad PAC 200年掌权,大力神,CA)。蛋白质凝胶转移至低荧光成像PVDF膜使用Trans-Blot®涡轮™等Midi低频PVDF传输设备(# 170 - 4275,Bio-Rad大力神,CA)。探讨了膜与主要的抗体和二次抗体(LI-COR、林肯、NE)在一个iBind™Flex西方设备(SLF2000,热费舍尔,沃尔瑟姆,MA)。膜的奥德赛成像检测系统(奥德赛Clx LI-COR,林肯,NE)和相关软件(形象工作室,LI-COR),并与ImageJ软件分析。

2.10。抗体

主要用于免疫印迹检测转铁蛋白抗体针对受体蛋白表达在脊髓anti-transferrin受体(1:50 0剑桥Abcam 84036年,MA)。二级抗体是一只山羊anti-rabbit IRDye 800连续波(926 - 32211,1:8,000 LI-COR生物科学,林肯,NE)。转铁蛋白受体蛋白表达乐队被归一化蛋白表达在整个膜的长度。

2.11。统计分析

实验后,行为数据传输和存储在Excel格式,然后离线分析和绘制SigmaPlot (SPSS版本11日科学,圣何塞,加利福尼亚州)。进行统计比较,我们使用参数或非参数比较合适当比较多个组(RM单向方差分析,方差分析或方差分析排名)与合适的事后比较;t测试或配对t用于比较两组数据(治疗对各自控制车辆)。重要性水平组p< 0.05。

3所示。结果

3.1。ID饮食对血红蛋白水平的影响

确认铁不足(ID)饮食不诱发贫血表型,我们第一次测量血液中血细胞比容水平的一个子集的动物喂食了ID饮食时牺牲。我们选择使用血球容积计,因为它是一种方便和常用的测量人体贫血(图2)。动物美联储控制饮食表示比容水平52.7 + /−2.8%,而动物ID的饮食水平略低比容44.6 + /−2.5%。这些血球容积计数据转化为血红蛋白水平的17.6 + /−0.4 g / dL在控制动物和14.9 + /−0.9 g / dL ID上的动物的饮食。血红蛋白水平在身份证上的动物饮食的水平低于对照组(p= 0.023,t以及,力量:0.637,N= 5 /组),他们仍高于水平被认为代表一个贫血小鼠的表型(13.9 g / dL 13.6,男性和女性,分别为(49)]。

图2

图2。比较计算的血红蛋白水平在动物饮食控制和ID。我们没有观察到任何两组之间的显著差异。灰色框显示范围的贫血。

3.2。ID饮食的影响在脊髓的转铁蛋白表达水平

之前表明暴露于一个ID饮食导致upregulation转铁蛋白水平在皮层和纹状体(43)。为了测试低铁饮食的影响效应影响脊髓,我们探索脊髓(转铁蛋白水平图3)。我们发现动物ID饮食显示的比例明显高于转铁蛋白受体在脊髓比动物控制饮食(控制饮食:0.043 + /−0.01;ID饮食;0.088 + /−0.01,p= 0.002,力量:0.956,t以及,N= 6)。这些数据表明,脊髓在类似的方式影响到大脑。

图3

图3。蛋白表达水平的转铁蛋白受体在腰椎脊髓动物饮食控制和ID,归一化总蛋白表达。(一)转铁蛋白受体(TF)表达在动物控制饮食(顶面板),和各自的总蛋白表达(下半部分)。车道1 - 6代表腰椎脊髓从动物控制饮食,而7 - 12车道代表腰椎脊髓组织的动物喂食了ID的饮食。(B)量化的蛋白表达数据。TF受体蛋白表达规范化总体蛋白表达显著增加动物脊髓的ID饮食的控制饮食。

3.3。ID饮食对睡眠的整体性能的影响

ID的饮食是否可以修改动物睡眠的睡眠模式和腿部运动RLS患者中观察到,我们测试了ID饮食的影响这些行为在最初5 h(动物的睡眠阶段,从08年h00点。13 h00点。,based on a light-ON/light-OFF schedule from 07 h45 a.m. to 19 h45 p.m. This approach allowed us to capture the animals’ activities in the early phase of their sleep cycles. The initial sonography analysis of the recordings provided a visual overview of rest and activity stages in animals on either control or ID diets (图4)。这些动物控制饮食的代表色,ID的饮食,或从ID返回后的饮食(ID-R)获得第二天每个动物的录音。颜色强度的力量(黑蓝)表示各自的频率出现在EF的连续记录电压跟踪传感器在一段4 h。在第一次~ 30分钟的第一个小时,EF记录从所有3动物显示广泛的频率,但只有动物控制和ID-R饮食也呈现出减少的阶段的活动和睡眠(S)在第一个小时,在此期间breathing-associated ~ 4 - 5赫兹频段(50,51)能被探测到的背景下(箭头)。睡眠/休息阶段打断了很短的腿部运动(持续时间少于1 s)或稍长一些的阶段与修饰或再度调整相关动物的巢。二小时的录音,动物在所有三个饮食显示时间的睡眠,但这些往往更经常发生和/或持续时间更长在Ex-ID动物控制饮食或饮食(顶部和底部面板)比动物ID饮食(中间面板)。从第三个小时,EF和录像显示通常类似行为表型在所有动物,不管他们的饮食状况。

图4

图4。EF-derived活动声音从动物控制饮食,ID的饮食,或从ID返回后的饮食(ID-R) / 4 h的录音。活动在每个块绘制频率(0 30 Hz)随着时间的推移,和每个块代表一个1 h-segment四健会连续记录会话。(一)代表动物的记录控制饮食。四健会期间,动物显示共有11个睡眠发作(S),而这些睡眠发作开始早在第二部分的第一个1小时段。(B)代表动物的记录ID饮食。四健会期间,总共9显示的动物睡眠发作(S),但这些睡眠事件发生在第一次1小时段。(C)代表动物ID-R饮食记录。总共12显示的动物睡眠发作(S), 4 - h记录会话期间,,与动物在控制饮食,这些睡眠发作开始早在第二部分的第一个1小时段。黄色箭头指向4 - 5赫兹呼吸能被探测到的乐队当动物在笼子里不绕过。规模:10分钟。

睡眠研究进行8雄性动物控制饮食(Ctrl), 8个男2女动物ID饮食(ID),和4雄性动物从饮食> ID返回后7周控制饮食(ex-ID)。我们没有观察到任何显著区别的2 8雄性和雌性动物ID的饮食,他们的数据组合在一起在这个和随后的分析。

3.4。ID饮食对累计睡眠时间的影响

比较动物之间的总睡眠时间控制,ID饮食和ID-R饮食显示ID饮食导致显著但可逆减少每小时睡眠时间(图5)。具体来说,控制饮食动物睡在平均839 + /−160 s / h (S.E.) ID饮食动物睡在平均425 + /−65 s / h,和动物ex-ID饮食睡眠平均762 + /−115 s / h。在每小时睡眠时间减少动物ID饮食很重要(p= 0.012,单向方差分析)。在平行于每小时平均睡眠时间的减少,ID动物显示食源性和可逆的数量的减少每小时睡眠发作。睡眠的平均数的2.27 + /−0.32每小时Ctrl动物减少动物ID条件每小时1.59 + /−0.19和返回ex-ID 2.26 + /−0.29每小时(p= 0.075,力量:0.33,单向方差分析,数据未显示)。

图5

图5。整体动物控制每小时睡眠时间,ID和ID-R饮食。动物饮食ID显示明显比动物更少的时间在每小时睡眠阶段控制或ID-R饮食。

3.5。随着时间的推移ID饮食对睡眠的影响

RLS是临床相关的困难入睡而不是睡眠本身,因此我们接下来分析了动物的睡眠发作3组在实验课程(作为时间的函数图6)。我们发现每小时睡眠的数量逐渐增加动物控制饮食从0.8 + /−0.3睡眠发作在第一个小时3.8 + /−0.5集五小时。在动物ID的饮食,我们观察到0.4 + /−0.5第一个小时睡眠,增加到3.2 + /−0.3五小时睡眠发作。在动物回到控制饮食,睡眠的数量从1 + /−0.3事件在第一个小时3.8 + /−0.4五小时睡眠发作。有显著差异的数量Ctrl之间睡眠发作,ID和ID-R在第一次录音(1 2 h^圣小时:p= 0.009;2^nd小时:p= 0.042),但在随后的几个小时。因此,这些数据显示缺铁饮食导致睡眠时间差异的行为在可逆的ID群恢复正常饮食。

图6

图6。每小时睡眠的观察。动物ID饮食(红色标志)显示在第一和第二小时睡眠少于动物喂养控制(黑点)和ID-R饮食(灰色符号)。从第三个小时,所有军团同样数量的显示每小时睡眠发作。

3.6。ID饮食对热疼痛戒断反应延迟的影响

确定ID饮食对脊髓反射的影响延迟,男性和女性人群进行多次与哈格里夫斯系统随着时间的推移。早在1周开始进入不同的饮食习惯,我们观察到男性在表达的ID饮食稍低反射延迟比在控制饮食(图7)。3周后,反射延迟成为Ctrl和ID军团之间明显不同,与饮食的动物ID值在80%左右各自的控制(p< 0.001,RM方差分析方法之一,电力= 0.99,N = 6 /组)。在女性人群中,ID饮食反映趋势的影响雄性动物,和热疼痛撤军延迟下降到~中获得的值控制的80% (p < 0.001, RM方差分析,功率= 0.992,每组)(N = 6图7 b)。我们下一个直接的影响相比ID相互饮食在雄性和雌性(图7 c)。在整个测试周期,女性始终显示一个略大的ID的饮食对他们的影响热疼痛戒断反应。在星期3,反射延迟男性ID饮食范围在79 + / - 87 + /−−7.6% 5.3%的人从他们的同胞在同一时间点控制饮食。相比之下,在身份证上的雌性动物的饮食,相应的数据范围从68 + / 75.3 + /−−3.9% 4.7%的同窝出生仔畜控制。然而,尽管一致的,这些数据之间的差异不显著(p< 0.1,在RM方差分析方法,功率= 0.325,N对男性和= 5N女性= 4)。在一起,这些数据表明,暴露在ID饮食减少脊髓介导戒断反应延迟在雄性和雌性都相似的程度,但这种效果出现在女性比男性略强。

图7

图7。热疼痛动物控制延迟撤军,ID和ID-R饮食。(一)发展延迟撤军的男性群体美联储控制(黑点)和ID饮食(红色标志),分别。显著差异由星号表示。(B)发展延迟撤军的女性群体美联储控制(黑点)和ID饮食(红色标志),分别。显著差异由星号表示。(C)比较延迟撤军的男性(黑点)和女性(灰色符号)组ID饮食。每个ID队列数据归一化各自小组控制饮食。

3.7。恢复正常的饮食对热的影响疼痛反射延迟撤军

我们下一个使用ID饮食雌性动物的一个子集来测试如果恢复正常的饮食影响反射撤军延迟(图8)。后我们发现,动物被转回正常的饮食,反射撤军延迟这组显著增加7周后,从99.99 + / /−−3.5%至151.2 + 54% (p< 0.001,t以及功率= 1.0,N每组)= 5。这些数据支持睡眠研究,他们的发现也表明,ID的影响饮食对热疼痛反射延迟撤军也诱导和可逆的。

图8

图8。热疼痛评估在动物ID和延迟撤军回到ID-R饮食,规范化数据ID的饮食条件下获得的。反射在动物延迟ID-R饮食显著增加了ID的饮食。

4所示。讨论

本研究检测食源性缺铁的影响(ID)在睡眠和反射行为RLS的小鼠模型。我们的主要结论是,接触ID饮食导致总睡眠时间减少和睡眠的数量动物暴露在饮食。此外,ID饮食也导致热减少疼痛撤军延迟,从而表明感觉运动加剧脊髓兴奋性。重要的是,这些影响是可逆的后恢复正常的饮食。我们的数据表明,ID的饮食会影响大脑和脊髓回路和函数,并恢复正常的饮食铁含量可以恢复这些变化。

RLS是一个多方面的神经障碍,广泛的基因和非基因组件。这些不同因素之间的相互作用很难确定一个奇异动物模型相结合的表面效度和建构效度(52,53)。几个基因在全基因组关联研究已经被识别风险,以及这些风险的突变基因直接同源小鼠显示RLS表型相关,如铁代谢的改变,多巴胺功能、感官知觉,睡眠(如。,MEIS1:(33,54,55);BTBD9:(56- - - - - -58);PTPRD:(18);D3KO:(30.,33,59,60)]。然而,它是可能的,相关补偿机制可能是导致产生的表型。

4.1。饮食对外围ID铁含量的影响

RLS患者的常见病理生理特性是一个改变了大脑中的铁状态(20.,61年- - - - - -64年),这些改变铁稳态与改变多巴胺功能(36)。推测,改变铁管理网站的蛋白质在RLS血脑脑铁收购(接口构成根本性的差异65年)。如贫血RLS(可以是一个因素66年,67年),我们想评估如果饮食协议影响外围系统的老鼠。我们发现我们的ID协议导致了小动物的血红蛋白水平下降ID的饮食,但这些值仍高于那些认为贫血小鼠(49)。我们的研究结果也支持早期的发现从不同的实验室使用相似的动物模型(43,68年)。因此,我们假设,我们观察到的行为变化与我们的方法源自改变中枢神经系统,而不是从外围。

4.2。ID饮食的影响在脊髓的转铁蛋白受体的表达

食源性ID状态有关过去与转铁蛋白(TF)受体表达在纹状体(43),突显出这种蛋白质在铁体内平衡的重要性。然而,以前也没有试图调查潜在的变化在脊髓的TF受体蛋白表达。随着脊髓感觉输入和运动输出的终极网关在RLS扮演一个角色,我们测试了ID的影响饮食议定书TF在腰椎脊髓受体蛋白表达。我们的发现表明脊髓反应类似于ID饮食报道以前纹状体(43),从而造成测试功能的变化导致脊髓的ID的饮食。最近的研究提供了证据表明,脊柱屈肌反射撤军可能临床相关的发病机制plm所经历的RLS患者(69年,70年)。反射电路多突触的撤军,很难假设包括脊髓可能显示的优先效应ID饮食的影响,如果有的话。基于我们的研究结果,转铁蛋白比例增加动物脊髓的ID饮食和这些动物展览脊髓感觉运动应激性加剧,对于这个项目,我们的一个未来的发展方向是进行免疫组织化学的脊髓,以确定哪些饮食结构可能主要受ID。

4.3。ID饮食对睡眠的影响

RLS的一个标志性特征是病人的困难甚至无法入睡。先前的动物研究,评估了睡在一个动物ID饮食报道在快速眼动睡眠时间减少,睡眠破碎,增加和胫骨前肌电图破裂的发生类似于人类plm (71年- - - - - -73年)。虽然这些方法确定睡眠各自的RLS动物模型的变化,他们没有分析的初始时间休息阶段对应于入睡阶段。我们在这里使用了一个非侵入性的方法来记录运动,饲养,和呼吸自由活动动物行为在第一个4 - 5小时的睡眠阶段,利用电场(EF)传感器。这些EF录音反过来被证实和验证并行视频记录(46)。我们的数据表明,ID饮食的影响减少了睡眠的数量在第一2 h只剩下的阶段,但是,同胞之间的行为控制饮食,ID的饮食,或者ID-R饮食在之后的时间点是没有区别的。这表明食源性ID的影响有一个时间组件,在相当于asleep-phase下降最为明显。

4.4。ID饮食对脊髓反射的影响

RLS症状被定义为移动腿的冲动,这种冲动通常是陪同或由腿不舒服和不愉快的感觉。这个冲动的腿和腿运动意味着角色在调节和缓解脊髓回路RLS的症状。女性有更高的患病率为开发RLS (35,74年,75年),但当前遗传动物模型没有评估潜在的性别差异(16)。食源性ID可以修改增加急性和慢性疼痛的反应和雄性老鼠,可能通过改变急性疼痛阈值和敏感C-fiber-mediated在ID RLS患者(慢性疼痛76年),但是,饮食对女性的影响没有研究。在这里,我们表明,暴露在ID饮食导致女性比男性同窝出生的更大的影响。这表明这个简单的介入方法可能会提供一个可逆的工具来解读性别机制,调解的兴奋性脊髓作为自己的铁稳态的函数。我们正在进行药理实验,旨在解读这些电路的微分响应在雄性和雌性选择药物。

4.5。大脑缺铁与中枢神经系统缺铁

大量的工作之间的关系分析了铁和RLS(了:(16)和多个临床研究凸显了铁储存和之间的关联函数和RLS症状(例如,61年,75年,77年)]。关注大脑的铁状态变化导致一些动物模型发展的角色ID是评估在食源性ID模型(44,71年,78年- - - - - -81年),或通过选择育种BXD重组纯系小鼠(40,82年)。这种关注大脑相关缺铁导致“大脑缺铁”一词的出现(投标)在eliterature (42,45)。在这项研究中我们的数据表明,食源性ID的影响远远超出了大脑,它变化transferrrin rexeptor表达可逆地改变了兴奋性的脊髓和脊髓反射电路。我们因此提出更换投标的RLS文学这个词更合适的词“缺铁在中枢神经系统”(ID-CNS)。

数据可用性声明

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。

道德声明

动物研究回顾和批准东卡罗莱纳大学制度动物使用和保健委员会。

作者的贡献

西南、JB和SC导致研究的构思和设计,分析了数据,并写了部分的手稿。西南和简森-巴顿获得数据。西南和SC进行统计分析。SW写了初稿的手稿。所有作者导致修订手稿、阅读和批准提交的版本。

资金

这项工作是支持的生理和布罗迪东卡罗莱纳大学医学院(SC)。

确认

作者想表达我们的感激之情肖恩·哈克曼和他的团队在埃默里大学医学院(h . Kloefkorn和比尔Goolsby)给我们提供了第一次定制版本的非侵入性的电场感觉系统,培训我们的使用。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2023.1160028/full补充材料

引用

1。Garcia-Borreguero D Egatz, R,温克尔曼J,伯杰,k不宁腿综合征的流行病学:当前状态。睡眠医学牧师。(2006)10:153-7。doi: 10.1016 / j.smrv.2006.01.001

CrossRef全文|谷歌学术搜索

2。西尔柏、MH Buchfuhrer,乔丹,厄,CJ,古永锵,BB, Manconi, M,温克曼主持,JW, et al .管理不宁腿综合症:一个更新算法。梅奥中国Proc。(2021)96:1921-37。doi: 10.1016 / j.mayocp.2020.12.026