The effect of DHA and EPA fatty acids on the depressive phenotype and brain myelination processes in offspring – preclinical studies

Zgodnie z rozwojową koncepcją zdrowia i choroby (ang. Developmental Origins of Health and Disease; DOHaD) dieta matki może przyczyniać się do ryzyka rozwoju i nasilenia chorób w późniejszym życiu potomstwa. Integralność osłonki mielinowej zależy od prawidłowego rozwoju i funkcjonowania oligodendrocytów, które mogą zostać zaburzone w wyniku ekspozycji na dietę wysokotłuszczową (ang. high-fat-diet; HFD) we wczesnym okresie życia. Zmiany w populacjach oligodendrocytów oraz zmniejszone mielinizowanie mogą przyczyniać się do rozwoju zachowań depresyjnych. Wielonienasycone kwasy tłuszczowe omega-3, w szczególności kwas dokozaheksaenowy (ang. docosahexaenoic acid; DHA) i eikozapentaenowy (ang. eicosapentaenoic acid; EPA), są znane ze swoich właściwości neuroprotekcyjnych i przeciwzapalnych i mogą odwracać indukowane dietą matki zmiany u potomstwa. Celem pracy było zbadanie, czy suplementacja diety kwasami tłuszczowymi omega-3 (DHA i EPA) u potomstwa szczurów eksponowanych w okresie prenatalnym i wczesnoniemowlęcym na matczyne HFD może odwrócić fenotyp depresyjny i zmiany w mielinizacji w dorosłym mózgu. Badania oparto na dwufazowym modelu eksperymentalnym: w pierwszej fazie ciężarne szczury karmiono dietą standardową lub HFD, a w drugiej – po odsadzeniu – potomstwo otrzymywało dietę wzbogaconą w DHA, EPA lub kontynuowało dietę standardową aż do dorosłości.Analizowano aktywność lokomotoryczną i zachowania depresyjne, liczbę komórek oligodendrocytów oraz intensywność mieliny w korze przedczołowej u dorosłego potomstwa. Wyniki potwierdziły, że matczyna HFD zwiększa podatność potomstwa na zachowania przypominające depresję i prowadzi do obniżonej mielinizacji oraz zmniejszenia liczby oligodendrocytów w tej strukturze. Wyniki wykazały, że matczyna HFD istotnie indukowała zachowania depresyjne oraz obniżała liczbę prekursorów i dojrzałych oligodendrocytów w korze prelimbicznej, infralimbicznej i cingularnej, przy czym zmiany były bardziej nasilone u samców. Suplementacja dietą bogatą zarówno EPA jak i DHA skutecznie normalizowała liczebność oligodendrocytów w większości badanych regionów i redukowała fenotyp depresyjny u dorosłego potomstwa. Intensywność sygnału MBP była istotnie obniżona w korze cingularnej u obu płci, a u samic również w korze infralimbicznej; interwencja dietą wzbogaconą w omega-3 odwracała te zmiany u potomstwa.Uzyskane dane potwierdzają rolę plastyczności rozwojowej mózgu i wskazują na potencjał interwencji żywieniowych opartych na omega-3 w łagodzeniu negatywnych skutków wczesnej ekspozycji na HFD. Wyniki mogą stanowić podstawę do dalszych badań przedklinicznych i rozwoju strategii profilaktycznych w zaburzeniach depresyjnych o podłożu rozwojowym.

According to the developmental origins of health and disease (DOHaD), early-life environmental exposures including maternal diet can contribute to the risk and severity of later-life disease in offspring. Myelin integrity depends on the proper development and function of oligodendrocytes, which can be disrupted by early-life exposure to high-fat diets (HFD). Alterations in oligodendrocyte populations and reduced myelination may contribute to depressive-like behaviors. Omega-3 polyunsaturated fatty acids, particularly docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA), are known for their neuroprotective and anti-inflammatory properties and can reverse changes induced by maternal diet in offspring. The aim of this study was to investigate whether post-weaning dietary supplementation with omega-3 fatty acids (DHA and EPA) can reverse depressive-like phenotypes and alterations in myelination in adult offspring prenatally and perinatally exposed to a maternal HFD. The research was based on a two-phase experimental design. In the first phase, pregnant rats were fed either a standard diet or an HFD during gestation and lactation. In the second phase, after weaning, the offspring received either continued standard diet or diet enriched with DHA or EPA until adulthood.Behavioral analyses included assessment of locomotor activity and depressive-like behavior in the forced swim test. Additionally, confocal microscopy was used to quantify oligodendrocyte lineage cells and myelin intensity in the prefrontal cortex. The results demonstrated that maternal HFD increased vulnerability to depressive-like behaviors and induced reductions in both myelination and the number of oligodendrocytes in the adult offspring’s prefrontal cortex. The results showed that maternal HFD significantly increased depressive-like behaviors and reduced the number of oligodendrocyte precursors and mature cells in the prelimbic, infralimbic, and cingulate cortices, with more pronounced changes observed in males. EPA and DHA supplementation effectively normalized oligodendrocyte numbers in most examined regions and reduced the depressive phenotype. The intensity of MBP signal was significantly decreased in the cingulate cortex in both sexes and additionally in the infralimbic cortex in females; post-weaning omega-3-enriched diets reversed these alterations in offspring.These findings highlight the developmental plasticity of the brain and suggest that nutritional strategies based on omega-3 fatty acids may mitigate the long-term neurobiological consequences of early-life exposure to maternal metabolic disturbances. This research provides a preclinical basis for future studies and potential preventive approaches for mood disorders of developmental origin.