Effects of exposure to a cafeteria diet during gestation and after weaning on the metabolism and body weight of adult male offspring in rats

In the present study, we investigated whether maternal exposure to a cafeteria diet affects the metabolism and body composition of offspring and whether such an exposure has a cumulative effect during the lifetime of the offspring. Female rats were fed a control (CON) or a cafeteria (CAF) diet from their own weaning to the weaning of their offspring. At 21 d of age, male offspring were divided into four groups by diet during gestation and after weaning (CON-CON, CON-CAF, CAF-CON and CAF-CAF). Blood was collected from dams (after weaning) and pups (at 30 and 120 d of age) by decapitation. CAF dams had significantly greater body weight and adipose tissue weight and higher concentrations of total cholesterol, insulin and leptin than CON dams (Student’s t test). The energy intake of CAF rats was higher than that of CON rats regardless of the maternal diet (two-way ANOVA). Litters had similar body weights at weaning and at 30 d of age, but at 120 d, CON-CAF rats were heavier. At both ages, CAF rats had greater adipose tissue weight than CON rats regardless of the maternal diet, and the concentrations of TAG and cholesterol were similar between the two groups, as were blood glucose concentrations at 30 d of age. However, at 120 d of age, CAF rats were hyperglycaemic, hyperinsulinaemic and hyperleptinaemic regardless of the maternal diet. These findings suggest that maternal obesity does not modulate the metabolism of male offspring independently, modifying body weight only when associated with the intake of a cafeteria diet by the offspring

The dopamine D2/D3 receptor agonist quinpirole increases checking-like behaviour in an operant observing response task with uncertain reinforcement: a novel possible model of OCD.

Excessive checking is a common, debilitating symptom of obsessive-compulsive disorder (OCD). In an established rodent model of OCD checking behaviour, quinpirole (dopamine D2/3-receptor agonist) increased checking in open-field tests, indicating dopaminergic modulation of checking-like behaviours. We designed a novel operant paradigm for rats (observing response task (ORT)) to further examine cognitive processes underpinning checking behaviour and clarify how and why checking develops. We investigated i) how quinpirole increases checking, ii) dependence of these effects on D2/3 receptor function (following treatment with D2/3 receptor antagonist sulpiride) and iii) effects of reward uncertainty. In the ORT, rats pressed an 'observing' lever for information about the location of an 'active' lever that provided food reinforcement. High- and low-checkers (defined from baseline observing) received quinpirole (0.5mg/kg, 10 treatments) or vehicle. Parametric task manipulations assessed observing/checking under increasing task demands relating to reinforcement uncertainty (variable response requirement and active-lever location switching). Treatment with sulpiride further probed the pharmacological basis of long-term behavioural changes. Quinpirole selectively increased checking, both functional observing lever presses (OLPs) and non-functional extra OLPs (EOLPs). The increase in OLPs and EOLPs was long-lasting, without further quinpirole administration. Quinpirole did not affect the immediate ability to use information from checking. Vehicle and quinpirole-treated rats (VEH and QNP respectively) were selectively sensitive to different forms of uncertainty. Sulpiride reduced non-functional EOLPs in QNP rats but had no effect on functional OLPs. These data have implications for treatment of compulsive checking in OCD, particularly for serotonin-reuptake-inhibitor treatment-refractory cases, where supplementation with dopamine receptor antagonists may be beneficial

Efeitos sexo-específicos da manipulação neonatal em ratos : avaliação de diferentes tipos de memórias, relacionadas ou não ao consumo de alimento palatável, e de parâmetros neuroquímicos

Consideráveis evidências demonstram que a qualidade do ambiente no início da vida influencia padrões de desenvolvimento que determinam a saúde e a produtividade do indivíduo ao longo da vida. Para estudar essa interação utilizamos o protocolo da manipulação neonatal que consiste em uma breve separação dos filhotes de sua mãe. Estudos demonstram que ratos submetidos a este procedimento apresentam quando adultos um aumento no consumo de alimento palatável, quando este é oferecido por um curto período de tempo, sem alterar o consumo de ração. Uma possibilidade para explicar este efeito seria que os ratos manipulados no período neonatal teriam alterações na memória relacionada ao consumo de alimento palatável. Desta forma, o objetivo desta tese foi avaliar os efeitos da manipulação neonatal sobre diferentes tipos de memória, relacionadas ou não ao alimento palatável, bem como parâmetros neuroquímicos que podem estar associados a alterações cognitivas, entre eles a atividade das enzimas Na+/K+-ATPase e acetilcolinesterase e os parâmetros do estresse oxidativo, considerando a possibilidade de diferenças sexo-específicas. Além disso, como o consumo aumentado de alimento palatável pelos animais manipulados no período neonatal é observado apenas após a puberdade, também avaliamos possíveis interações entre a manipulação neonatal e a remoção dos ovários antes da puberdade sobre a memória e sobre parâmetros neuroquímicos na idade adulta. Ninhadas de ratos Wistar foram manipuladas (10 min/dia, do 1o ao 10o dia após o nascimento) ou não. Na idade adulta foram avaliados os seguintes parâmetros: memória espacial, memória de hábito (associado ao alimento palatável) e aprendizado reverso (associado ou não ao alimento), assim como parâmetros neuroquímicos em machos e fêmeas. Ratas fêmeas manipuladas ou não no período neonatal também foram submetidas à cirurgia de remoção dos ovários ou apenas à cirurgia (sem remoção dos ovários) ou, ainda, não foram submetidas ao procedimento cirúrgico antes da puberdade e, quando adultas, foram avaliadas com relação à memória olfatória (associada ao alimento palatável) e à parâmetros neuroquímicos. Os mesmos parâmetros neuroquímicos também foram avaliados antes da puberdade em ratos jovens machos e fêmeas manipulados ou não no período neonatal. A manipulação neonatal (considerando ratos adultos) provocou um prejuízo na memória espacial em fêmeas mas não em machos, uma melhora na memória de hábito em fêmeas, um prejuízo no aprendizado reverso relacionado a este tipo de memória em machos e não alterou a memória olfatória em fêmeas. Além disso, no hipocampo de ratos adultos, aumentou o índice de quebras ao ADN em machos e em fêmeas reduziu a produção de óxido nítrico e aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase. A manipulação neonatal também reduziu a relação superóxido dismutase/catalase no córtex pré-frontal e aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase no bulbo olfatório de fêmeas adultas. Em ratos jovens, ela aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase no bulbo olfatório e diminuiu a atividade da acetilcolinesterase no hipocampo de ratos machos. Nas fêmeas jovens, essa intervenção precoce diminuiu a atividade da glutationa peroxidase e também reduziu o conteúdo total de tióis no hipocampo. Conclui-se que a manipulação neonatal afetou os parâmetros avaliados nesta tese de forma sexoespecífica, sendo a memória espacial prejudicada em fêmeas manipuladas e a memória de hábito facilitada; nos machos, por sua vez, a manipulação neonatal parece levar a uma menor flexibilidade comportamental. Os efeitos neuroquímicos dependem do período da vida e da estrutura cerebral avaliada. Esta tese reforça a importância de considerar o gênero quando se avaliam os efeitos da manipulação neonatal, e contribui para o melhor entendimento de como intervenções precoces afetam a memória e parâmetros neuroquímicos ao longo da vida.Considerable evidences show that the quality of the early life environment influences patterns of development that determine the health and productivity of the individual throughout life. To study this interaction we used the neonatal handling protocol that consists of a brief separation of pups from their mother. Studies show that rats submitted to this procedure show when adults an increased consumption of palatable food, when this is offered during a brief period of time, without changing the consumption of chow. One possibility to explain this effect would be that neonatal handled rats would have memory changes related to the consumption of palatable food. Thus, the aim of this thesis was to evaluate the effects of neonatal handling on different types of memory, related or not to palatable food, as well as neurochemical parameters that may be related to cognitive changes, as Na+/K+-ATPase and acetylcholinesterase enzyme activities and oxidative stress parameters, considering the possibility of sex-specific differences. In addition, since the increased consumption of palatable food by neonatal handled animals is observed only after puberty, we also evaluated possible interactions between the neonatal handling and the ovaries removal before puberty on memory and on neurochemical parameters in adulthood. Wistar rats’ litters were handled (10min/day, from the 1st to the 10th day after birth) or not. The following parameters were evaluated in adulthood: spatial memory, habit memory (related to palatable food) and reversal learning (related or not to food), as well as neurochemical parameters in males and females. Female rats handled or not in the neonatal period were also submitted to the ovaries removal surgery or only to the surgery (without removal of ovaries) or, still, were not submitted to the surgical procedure before puberty and, when adults, were evaluated in relation to the olfactory memory (related to palatable food) and to neurochemical parameters. The same neurochemical parameters were also evaluated before puberty in neonatal handled or not female and male juvenile rats. Neonatal handling (considering adult rats) led to impairment in females’ spatial memory but not in males, improvement in habit memory in females, impairment in reversal learning related to this type of memory in males and did not change olfactory memory in females. In addition, in the hippocampus of adult rats, increased the DNA breaks index in males and in females reduced the nitric oxide production and increased the Na+/K+-ATPase activity. Neonatal handling also reduced the superoxide dismutase/catalase ratio in the prefrontal cortex and increased Na+/K+-ATPase activity in the olfactory bulb of adult females. In juvenile rats, it increased the Na+/K+-ATPase activity in the olfactory bulb and decreased the acetylcholinesterase activity in the hippocampus of male rats. In juvenile females, this early intervention decreased glutathione peroxidase activity and also decreased the total thiol content in the hippocampus. In conclusion, neonatal handling affected the parameters evaluated on this thesis in a sex-specific manner, with impairment in females’ neonatal handled spatial memory and improvement in habit memory; on the other hand, in males, neonatal handling seems to lead to a lower behavioral flexibility. The neurochemical effects depend on the period of life and on the cerebral structure evaluated. This thesis reinforces the importance of considering the gender when evaluating neonatal handling effects, and contributes to a better understanding of how early interventions affect memory and neurochemical parameters throughout life

Efeitos sexo-específicos da manipulação neonatal em ratos : avaliação de diferentes tipos de memórias, relacionadas ou não ao consumo de alimento palatável, e de parâmetros neuroquímicos

Consideráveis evidências demonstram que a qualidade do ambiente no início da vida influencia padrões de desenvolvimento que determinam a saúde e a produtividade do indivíduo ao longo da vida. Para estudar essa interação utilizamos o protocolo da manipulação neonatal que consiste em uma breve separação dos filhotes de sua mãe. Estudos demonstram que ratos submetidos a este procedimento apresentam quando adultos um aumento no consumo de alimento palatável, quando este é oferecido por um curto período de tempo, sem alterar o consumo de ração. Uma possibilidade para explicar este efeito seria que os ratos manipulados no período neonatal teriam alterações na memória relacionada ao consumo de alimento palatável. Desta forma, o objetivo desta tese foi avaliar os efeitos da manipulação neonatal sobre diferentes tipos de memória, relacionadas ou não ao alimento palatável, bem como parâmetros neuroquímicos que podem estar associados a alterações cognitivas, entre eles a atividade das enzimas Na+/K+-ATPase e acetilcolinesterase e os parâmetros do estresse oxidativo, considerando a possibilidade de diferenças sexo-específicas. Além disso, como o consumo aumentado de alimento palatável pelos animais manipulados no período neonatal é observado apenas após a puberdade, também avaliamos possíveis interações entre a manipulação neonatal e a remoção dos ovários antes da puberdade sobre a memória e sobre parâmetros neuroquímicos na idade adulta. Ninhadas de ratos Wistar foram manipuladas (10 min/dia, do 1o ao 10o dia após o nascimento) ou não. Na idade adulta foram avaliados os seguintes parâmetros: memória espacial, memória de hábito (associado ao alimento palatável) e aprendizado reverso (associado ou não ao alimento), assim como parâmetros neuroquímicos em machos e fêmeas. Ratas fêmeas manipuladas ou não no período neonatal também foram submetidas à cirurgia de remoção dos ovários ou apenas à cirurgia (sem remoção dos ovários) ou, ainda, não foram submetidas ao procedimento cirúrgico antes da puberdade e, quando adultas, foram avaliadas com relação à memória olfatória (associada ao alimento palatável) e à parâmetros neuroquímicos. Os mesmos parâmetros neuroquímicos também foram avaliados antes da puberdade em ratos jovens machos e fêmeas manipulados ou não no período neonatal. A manipulação neonatal (considerando ratos adultos) provocou um prejuízo na memória espacial em fêmeas mas não em machos, uma melhora na memória de hábito em fêmeas, um prejuízo no aprendizado reverso relacionado a este tipo de memória em machos e não alterou a memória olfatória em fêmeas. Além disso, no hipocampo de ratos adultos, aumentou o índice de quebras ao ADN em machos e em fêmeas reduziu a produção de óxido nítrico e aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase. A manipulação neonatal também reduziu a relação superóxido dismutase/catalase no córtex pré-frontal e aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase no bulbo olfatório de fêmeas adultas. Em ratos jovens, ela aumentou a atividade da Na+/K+-ATPase no bulbo olfatório e diminuiu a atividade da acetilcolinesterase no hipocampo de ratos machos. Nas fêmeas jovens, essa intervenção precoce diminuiu a atividade da glutationa peroxidase e também reduziu o conteúdo total de tióis no hipocampo. Conclui-se que a manipulação neonatal afetou os parâmetros avaliados nesta tese de forma sexoespecífica, sendo a memória espacial prejudicada em fêmeas manipuladas e a memória de hábito facilitada; nos machos, por sua vez, a manipulação neonatal parece levar a uma menor flexibilidade comportamental. Os efeitos neuroquímicos dependem do período da vida e da estrutura cerebral avaliada. Esta tese reforça a importância de considerar o gênero quando se avaliam os efeitos da manipulação neonatal, e contribui para o melhor entendimento de como intervenções precoces afetam a memória e parâmetros neuroquímicos ao longo da vida.Considerable evidences show that the quality of the early life environment influences patterns of development that determine the health and productivity of the individual throughout life. To study this interaction we used the neonatal handling protocol that consists of a brief separation of pups from their mother. Studies show that rats submitted to this procedure show when adults an increased consumption of palatable food, when this is offered during a brief period of time, without changing the consumption of chow. One possibility to explain this effect would be that neonatal handled rats would have memory changes related to the consumption of palatable food. Thus, the aim of this thesis was to evaluate the effects of neonatal handling on different types of memory, related or not to palatable food, as well as neurochemical parameters that may be related to cognitive changes, as Na+/K+-ATPase and acetylcholinesterase enzyme activities and oxidative stress parameters, considering the possibility of sex-specific differences. In addition, since the increased consumption of palatable food by neonatal handled animals is observed only after puberty, we also evaluated possible interactions between the neonatal handling and the ovaries removal before puberty on memory and on neurochemical parameters in adulthood. Wistar rats’ litters were handled (10min/day, from the 1st to the 10th day after birth) or not. The following parameters were evaluated in adulthood: spatial memory, habit memory (related to palatable food) and reversal learning (related or not to food), as well as neurochemical parameters in males and females. Female rats handled or not in the neonatal period were also submitted to the ovaries removal surgery or only to the surgery (without removal of ovaries) or, still, were not submitted to the surgical procedure before puberty and, when adults, were evaluated in relation to the olfactory memory (related to palatable food) and to neurochemical parameters. The same neurochemical parameters were also evaluated before puberty in neonatal handled or not female and male juvenile rats. Neonatal handling (considering adult rats) led to impairment in females’ spatial memory but not in males, improvement in habit memory in females, impairment in reversal learning related to this type of memory in males and did not change olfactory memory in females. In addition, in the hippocampus of adult rats, increased the DNA breaks index in males and in females reduced the nitric oxide production and increased the Na+/K+-ATPase activity. Neonatal handling also reduced the superoxide dismutase/catalase ratio in the prefrontal cortex and increased Na+/K+-ATPase activity in the olfactory bulb of adult females. In juvenile rats, it increased the Na+/K+-ATPase activity in the olfactory bulb and decreased the acetylcholinesterase activity in the hippocampus of male rats. In juvenile females, this early intervention decreased glutathione peroxidase activity and also decreased the total thiol content in the hippocampus. In conclusion, neonatal handling affected the parameters evaluated on this thesis in a sex-specific manner, with impairment in females’ neonatal handled spatial memory and improvement in habit memory; on the other hand, in males, neonatal handling seems to lead to a lower behavioral flexibility. The neurochemical effects depend on the period of life and on the cerebral structure evaluated. This thesis reinforces the importance of considering the gender when evaluating neonatal handling effects, and contributes to a better understanding of how early interventions affect memory and neurochemical parameters throughout life