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Combined brain Fe, Cu, Zn and neurometabolite analysis – a new methodology for unraveling the efficacy of transcranial direct current stimulation (tDCS) in appetite control†
Metallomics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2018-01-10 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7mt00329c Agata Ziomber 1, 2, 3, 4, 5 , Artur Dawid Surowka 5, 6, 7, 8 , Lucyna Antkiewicz-Michaluk 5, 9, 10, 11 , Irena Romanska 5, 9, 10, 11 , Pawel Wrobel 5, 6, 7, 8 , Magdalena Szczerbowska-Boruchowska 5, 6, 7, 8
Metallomics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2018-01-10 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7mt00329c Agata Ziomber 1, 2, 3, 4, 5 , Artur Dawid Surowka 5, 6, 7, 8 , Lucyna Antkiewicz-Michaluk 5, 9, 10, 11 , Irena Romanska 5, 9, 10, 11 , Pawel Wrobel 5, 6, 7, 8 , Magdalena Szczerbowska-Boruchowska 5, 6, 7, 8
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Obesity is a chronic, multifactorial origin disease that has recently become one of the most frequent lifestyle disorders. Unfortunately, current obesity treatments seem to be ineffective. At present, transcranial direct current brain stimulation (tDCS) represents a promising novel treatment methodology that seems to be efficient, well-tolerated and safe for a patient. Unfortunately, the biochemical action of tDCS remains unknown, which prevents its widespread use in the clinical arena, although neurobiochemical changes in brain signaling and metal metabolism are frequently reported. Therefore, our research aimed at exploring the biochemical response to tDCS in situ, in the brain areas triggering feeding behavior in obese animals. The objective was to propose a novel neurochemical (serotoninergic and dopaminergic signaling) and trace metal analysis of Fe, Cu and Zn. In doing so, we used energy-dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) and high-performance liquid chromatography (HPLC). Anodal-type stimulation (atDCS) of the right frontal cortex was utilized to down-regulate food intake and body weight gain in obese rats. EDXRF was coupled with the external standard method in order to quantify the chemical elements within appetite-triggering brain areas. Major dopamine metabolites were assessed in the brains, based on the HPLC assay utilizing the external standard assay. Our study confirms that elemental analysis by EDXRF and brain metabolite assay by HPLC can be considered as a useful tool for the in situ investigation of the interplay between neurochemical and Fe/Cu/Zn metabolism in the brain upon atDCS. With this methodology, an increase in both Cu and Zn in the satiety center of the stimulated group could be reported. In turn, the most significant neurochemical changes involved dopaminergic and serotoninergic signaling in the brain reward system.
中文翻译：
结合大脑中的铁，铜，锌和神经代谢物分析–揭示经颅直流电刺激（tDCS）在食欲控制中的新方法†
肥胖是一种慢性，多因素起源的疾病，最近已成为最常见的生活方式障碍之一。不幸的是，目前的肥胖治疗似乎无效。目前，经颅直流电脑刺激（tDCS）代表了一种有前途的新颖治疗方法，对于患者而言似乎是有效，耐受性良好且安全的。不幸的是，tDCS的生化作用仍然是未知的，尽管经常报道大脑信号传导和金属代谢中的神经生化改变，但它阻止了它在临床上的广泛应用。因此，我们的研究旨在探索对tDCS的生化反应。，在大脑区域触发肥胖动物的进食行为。目的是提出一种新型的神经化学（5-羟色胺能和多巴胺能信号）和铁，铜和锌的痕量金属分析。为此，我们使用了能量分散X射线荧光（EDXRF）和高效液相色谱（HPLC）。右侧额叶皮质的阳极型刺激（atDCS）用于下调肥胖大鼠的食物摄入和体重增加。EDXRF与外标法结合使用，以量化刺激食欲的大脑区域内的化学元素。根据利用外标法进行的HPLC测定，对大脑中的主要多巴胺代谢产物进行了评估。我们的研究证实，通过EDXRF进行元素分析和通过HPLC进行脑代谢产物测定可被认为是治疗癌症的有用工具。atDCS时大脑中神经化学物质与Fe / Cu / Zn代谢之间相互作用的原位研究。用这种方法，可以报道受刺激组饱腹中心的铜和锌都增加。反过来，最重要的神经化学变化涉及大脑奖励系统中的多巴胺能和5-羟色胺能信号传导。
更新日期：2018-01-10
中文翻译：
结合大脑中的铁，铜，锌和神经代谢物分析–揭示经颅直流电刺激（tDCS）在食欲控制中的新方法†
肥胖是一种慢性，多因素起源的疾病，最近已成为最常见的生活方式障碍之一。不幸的是，目前的肥胖治疗似乎无效。目前，经颅直流电脑刺激（tDCS）代表了一种有前途的新颖治疗方法，对于患者而言似乎是有效，耐受性良好且安全的。不幸的是，tDCS的生化作用仍然是未知的，尽管经常报道大脑信号传导和金属代谢中的神经生化改变，但它阻止了它在临床上的广泛应用。因此，我们的研究旨在探索对tDCS的生化反应。，在大脑区域触发肥胖动物的进食行为。目的是提出一种新型的神经化学（5-羟色胺能和多巴胺能信号）和铁，铜和锌的痕量金属分析。为此，我们使用了能量分散X射线荧光（EDXRF）和高效液相色谱（HPLC）。右侧额叶皮质的阳极型刺激（atDCS）用于下调肥胖大鼠的食物摄入和体重增加。EDXRF与外标法结合使用，以量化刺激食欲的大脑区域内的化学元素。根据利用外标法进行的HPLC测定，对大脑中的主要多巴胺代谢产物进行了评估。我们的研究证实，通过EDXRF进行元素分析和通过HPLC进行脑代谢产物测定可被认为是治疗癌症的有用工具。atDCS时大脑中神经化学物质与Fe / Cu / Zn代谢之间相互作用的原位研究。用这种方法，可以报道受刺激组饱腹中心的铜和锌都增加。反过来，最重要的神经化学变化涉及大脑奖励系统中的多巴胺能和5-羟色胺能信号传导。
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