Lae beheer oor 'n aangename voedsel inname in rotte word geassosieer met die wesenlike gedrag en terugvalkwesbaarheid: Individuele verskille () 2013

Johannes W. de Jong,¹ Karin E. Meijboom,¹ Louk JMJ Vanderschuren,^1,2 en Roger AH Adan^1,*

Die wêreldwye vetsug-epidemie vorm 'n enorme en groeiende bedreiging vir die volksgezondheid. Die neurobehaviorale meganismes van ooreet en vetsug word egter onvolledig verstaan. Daar is voorgestel dat verslawing-agtige prosesse sekere vorms van vetsug, veral dié wat verband hou met binge-eetstoornis, kan onderliggend wees. Om die rol van verslawing-agtige prosesse in vetsug te ondersoek, het ons 'n model van kokaïenverslawing-agtige gedrag aangepas by rotte wat reageer op hoogs smaaklike kos. Hier het ons getoets of rotte reageer op hoogs smaaklike sjokolade. Verseker dat daar drie kriteria van verslawingagtige gedrag sal verskyn, dws hoë motivering, voortgesette soek ten spyte van die gebrek aan beskikbaarheid en volharding om te soek ten spyte van aversiewe gevolge. Ons het ook ondersoek ingestel na die blootstelling aan 'n binge-model ('n dieet wat bestaan ​​uit alternatiewe periodes van beperkte voedsel toegang en toegang tot hoogs smaaklike voedsel), bevorder die voorkoms van voedselverslawing-agtige gedrag. Ons data toon aansienlike individuele verskille in beheer oor lekker kos soek en neem, maar geen duidelike subgroep diere wat verslawingagtige gedrag toon nie, kan geïdentifiseer word. In plaas daarvan het ons 'n wye verskeidenheid waargeneem wat strek van lae tot baie hoë beheer oor smaaklike voedselinname. Blootstelling aan die binge-model het geen invloed op beheer oor lekker kos soek en neem nie. Diere wat lae beheer oor smaaklike voedselinname (dws hoog op die drie kriteria vir verslawing-agtige gedrag) getoon het, was minder sensitief vir die devaluasie van die voedselbeloning en meer geneig tot voedselgeïnduceerde herinstelling van blussende reaksie, wat daarop dui dat beheer oor smaaklike voedselinname word geassosieer met gewone voedselinname en kwesbaarheid om terug te val. Ten slotte bied ons 'n diermodel aan om beheer oor voedselaanvaarding en -aanvaarding te bepaal. Aangesien verminderde beheer oor voedselinname 'n belangrike faktor is in die ontwikkeling van vetsug, die begrip van sy gedrags- en neurale onderbou kan verbeterde bestuur van die vetsugepidemie vergemaklik.

Etiekverklaring

Eksperimente is goedgekeur deur die Dieretiekkomitee van die Universiteit Utrecht en is in ooreenstemming met die Nederlandse wetgewing (Wet op die Dierproewe, 1996) en Europese regulasies (Riglyn 86 / 609 / EEC).

diere

Wistar-rotte van 6 weke oue (Charles River, Sulzfeld, Duitsland) wat aan die begin van die eksperiment 150-200 gram weeg, is onder beheerde toestande in Macrolon-hokke (L = 40 cm, W = 25 cm, H = 18 cm) gehuisves. temperatuur 20–21 ° C, 55 ± 15% relatiewe humiditeit) en onder 'n omgekeerde 12 uur lig-donker siklus (brand om 19.00 uur aan). Chow en water was vrylik beskikbaar. Al die eksperimente is gedurende die donker fase van die dag-nag-siklus uitgevoer.

Eksperimentele oorsig

By die aanpassing van die Deroche-Gamonet-model vir die verlies van beheer van kokaïen wat smaaklike voedsel soek soek, het ons in 'n loodsstudie bevind dat selfs ligte elektriese voetspore alle voedsel soek onderdruk het. Ons het dus besluit om te meet 'voortgesette soek ten spyte van straf' deur gebruik te maak van kinienvervolging van die lekker kos [49]. Hierdie proef eksperiment vergelyk 4 dieet (hieronder beskryf) vir hul potensiaal om voedselverslawing-agtige gedrag op te roep. In hierdie geval is 24-diere (n = 6 per groep) opgelei en getoets op die drie gedrag soos beskryf deur [37]. Interessant genoeg, toe die diere vir die derde maatstaf getoets is (weerstand teen sagte elektriese voetskok), is 'n volledige onderdrukking van sjokolade soek gevind, selfs wanneer die skokintensiteit na 0.35 mA verlaag is. Geen verskil in reaksie onder die skokparadigma is gevind tussen die verskillende dieetgroepe nie (ANOVA p = 0.1146 F = 2.243 df = 23). Daarbenewens het ons nie 'n beduidende verskil in reageer onder 'n progressiewe verhoudingskedule van versterking tussen die vier dieetgroepe nie (data nie getoon nie). Ons het egter 'n neiging getoon na 'n toename in verslawingagtige gedrag by diere wat aan die binge-model blootgestel is toe ons al drie die kriteria in ag geneem het. Aangesien elektriese voetskok alle beloningstoeke onderdruk het, het ons gekies om die kriterium van weerstand teen teenspoed op 'n ander manier te meet, dws deur die diere bloot te stel aan die lekker kos wat met 2 mM kinien vervul is. In die hoofeksperiment wat in die huidige studie beskryf is, vergelyk ons ​​'n groep wat aan die binge-model (n = 36) blootgestel is aan 'n chow-fed beheer groep (n = 12). Vir hierdie eksperiment is die diere vooraf opgelei op die drie kriteria vir 5 weke gevolg deur 8 weke toegang tot die dieet. Ons het nie 'n verskil in operante reaksie tussen die dieetgroepe voor die dieet waargeneem nie. Ons het toe voortgegaan met heropleiding en toetsing op die drie kriteria wat gevolg is deur 10 uitwissing sessies en twee herinstellings (cue- en sjokolade-geïnduseerde) sessies.

Diets

Vier verskillende diëte is in hierdie studie gebruik, en diere is blootgestel aan die onderskeie diëte vir 8 weke. Die beheer dieet bestaan ​​uit ad libitum chow (SDS, 3.3 kcal / g, 77.0% koolhidraat, 2.8% vet, 17.3% proteïen). Die beperkte toegangsdieet bestaan ​​uit ad libitum chow aangevul met 3h toegang tot sjokolade Verseker^TM (Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, VSA), vir 5 dae per week (van 12.00-15.00h). Die hoë vet suurrosseet-dieet bestaan ​​uit ad libitum chow in kombinasie met ad libitum versadigde vet (Ossewit / Blanc de Boeuf), Vande Moor Tele, België, 9.1 kcal / g) en 'n 30% sukrose oplossing (kommersiële graad sukrose in kraanwater, 1.2 kcal / ml). Die binge-dieet bestaan ​​uit 4 dae van 15.0-15.5g chow / dag afgewissel met 3 dae van ad libitum chow aangevul met ad libitum Oreo koekies (Nabisco, Oos Hanover, NJ, VSA, 4.7 kcal / g, 74% koolhidrate, 21% vet , 3% proteïen). In hierdie geval was die Oreo-koekies vir drie dae beskikbaar vir 24h / dag. Die 15g chow / dag was gebaseer op vorige werk deur Hagan et al. waar diere beperk is tot 66% van ad-lib chow. Hierdie model is 'n gewysigde weergawe van Hagan et al. sonder die streskomponent van die binge-model [39,50]. Kraanwater was te alle tye beskikbaar, behalwe tydens toetsing. 'N Loodsstudie het al vier diëte vergelyk. Diere is getoets voor en na 8 weke toegang tot die dieet. Die hoofeksperiment van hierdie artikel vergelyk 8 weke binge dieet na 8 weke van ad-lib chow. Ons het voortgegaan met die binge dieet, omdat data uit die literatuur, sowel as ons eie vlieënier data voorgestel dat 'n binge dieet soos hierbo beskryf is waarskynlik die verslawing van voedselverslawing [39].

Apparaat

Rotte is opgelei in operatiewe kondisioneringskamers (30.5 x 24.1 x 21.0 cm; Med Associates Inc, St. Albans, VT, VSA). Elke kamer het twee intrekbare hefbome (4.8 x 1.9 cm). Bo elke hefboom was 'n aanwysingslig (ENV-221M stimuluslig vir rotte, 28V, 100mA; Med Associates Inc) en 'n huislig (ENV-215M huislig vir rotskamers, 28 V, 100mA; Med Associates Inc) geplaas. aan die oorkantste muur. Die kamer se vloer was bedek met 'n metaalrooster met stawe wat 1 cm geskei is. Die kamer is in 'n geluiddempende hokkie geplaas wat toegerus is met 'n ventilasieventilator om eksterne geraas te minimaliseer. Chocolate Ensure is by 'n voedselhouer, tussen die twee hefbome, afgelewer via nylonbuis wat aan 'n spoedpomp (PHM-100-3.33; Med Associates Inc) buite die kamer geplaas is. Die operatorkamer is beheer deur MED-PC (weergawe IV) sagteware vir navorsingskontrole en dataverkrygingstelsel.

Verkryging van sjokolade Verseker selfadministrasie

Diere is opgelei om te reageer op kos soos voorheen beskryf [51,52]. Die rotte het eers 10 operante opleidingsessies ontvang wat 1 h behou. Tydens hierdie sessies was twee hefbome teenwoordig, waarvan een as aktief aangewys is. Die posisie van die aktiewe en onaktiewe hefbome is teen mekaar gebalanseer tussen diere. 'N Sessie het begin met die invoeging van beide hefbome en verligting van die huislig. Tydens die eerste sessie is 'n vaste verhouding (FR) 1 skedule van versterking gebruik, wat beteken dat elke aktiewe hefboomdruk gelei het tot die lewering van 0.2 ml sjokolade. Verseker, terugtrekking van beide hefbome vir 20 sek en verligting van die kakligte bo die aktiewe hef vir 10 sec waartydens die huislig afgeskakel is. Die reaksievereiste is verhoog na 'n FR2 skedule van versterking gedurende die tweede en derde sessie. Vanaf die vierde sessie is 'n FR5 skedule van versterking afgedwing.

Time-out reageer

Die time-out-prosedure is gebaseer op [37], hoewel 'n korter sessie duur gebruik is om te verhoed dat die effek van versadiging op reageer. Sessies het bestaan ​​uit 5 blokke van 10 min sjokolade. Maak seker dat beskikbaarheid met 4 blokke van 5 min verruil is, waartydens sjokolade Verseker was nie beskikbaar nie. Tydens die beskikbaarheid blokke is die reaksie-kontingente teenwoordigheid van die beloning aan die diere aangedui deur die huislig te verlig. Die selfadministrasieprosedure tydens beskikbaarheidblokke was dieselfde as hierbo beskryf, dws 'n FR5 skedule van versterking is gebruik. Tydens 'n onbeskikbaarheidsblok was die huislig af en reaksies op beide hefbome was sonder beplande gevolge. Reageer het meer veranderlik geword gedurende die laaste blokke in die sessie, waarskynlik as gevolg van versadiging. Ons het dus die hoeveelheid antwoorde wat tydens die eerste 5 min onbeskikbaarheidblok gemaak is, gebruik as die kritieke parameter omdat hierdie blok deur twee beskikbaarheidblokke gevlieg is, waarin diere altyd die maksimum hoeveelheid belonings binne die beskikbare tyd verkry het. Die diere het 10 sessies voor die dieet en 15 sessies ontvang. Die gemiddelde aantal antwoorde tydens die eerste onbeskikbaarheidblok van die laaste 4-sessies is gebruik as die tyd-uit-telling van die dier.

Progressiewe verhoudingskedule van versterking

Onder die progressiewe verhoudingskedule van versterking moes die diere 'n reaksievereiste op die aktiewe hefboom ontmoet wat progressief toegeneem het na elke verdiende sjokolade. Verseker beloning (1, 2, 4, 6, 9, 12, 15, 20, 25, ens [53]). Die sessie het begin met die verligting van die huislig (sein beskikbaarheid van die beloning) en die invoeging van beide die aktiewe en die onaktiewe hefboom. Om aan die reaksievereiste op die aktiewe hefboom te voldoen, het beide hefbome, die verligting van die brandlamp bo die aktiewe hefboom vir 10 sek en die lewering van 0.2 ml sjokolade verseker. Na 'n 20 sek time-out, het 'n nuwe siklus begin. Die sessie het geëindig toe die diere nie 'n beloning binne 60 min verdien het nie. Diere het 4 PR sessies voor en 4 PR sessies na die dieet ontvang. In albei gevalle is die gemiddelde van die aktiewe hefboomreaksies oor die 4 sessies gebruik as die PR-telling van die dier.

Gestraf reageer

Die prosedure is aangepas by Deroche-Gamonet et al. (2004). Tydens hierdie prosedure is die diere getoets in operante kondisioneringskamers wat verskil van dié wat tydens die oefening, tyd-uit- en PR-sessies gebruik is. Die sessie het begin met die verligting van die huislig en die aanbieding van beide hefbome. Tydens hierdie sessies het diere gereageer onder 'n FR5 skedule van versterking, waarin elke 1st hefboom druk gelei het tot die aanbieding van 'n toon en elke 4^th en 5^th hendel druk het gelei tot die aanbieding van 'n elektriese voet skok (0.35mA, 2sec), geadministreer via die rooster vloer. Elke 5^th hefdruk het gelei tot die lewering van 0.2 ml sjokolade. Verseker. Die toon is afgeskakel na die 4^th hefdruk of wanneer die diere nie 4-response binne 1-minuut laat maak nie, in welke geval 'n nuwe FR5-siklus begin het. Die uitkoms maatstaf was die hoeveelheid hefdrukkers wat diere tydens 'n sessie gemaak het as 'n persentasie van die basislyn reageer (die gemiddelde van 4 FR5 sessies die vorige dae). Ons het geoordeel om onder hierdie paradigma te reageer in 'n loodsstudie (hierbo beskryf), waarin elektriese voetskok amper heeltemal onderdruk word om op alle diere te reageer.

Quinine vervalsing

Diere het vrye toegang tot onvervalste of vervalsde (met behulp van 2 mM kinien; Sigma, Nederland) sjokolade gegee. Verseker op verskillende dae 30 minute in die hok. 'N Loodsexperiment het getoon dat 'n konsentrasie van 2 mM kinien groot individuele veranderlikes tot gevolg gehad het, terwyl hoër konsentrasies die inname by byna alle diere onderdruk het, en laer konsentrasies baie min effek op sjokolade gehad het. Die onderdrukkingsverhouding is soos volg bereken: ((onvervalste verbruik - vervalsde verbruik) / onvervalste verbruik) * 100, sodat 'n onderdrukkingsverhouding van 100 die volle onderdrukking van inname behels, en 'n verhouding van 0 beteken glad nie onderdrukking nie .

Beloon devaluasie

Diere het 2 h vrye toegang tot sjokolade ontvang. Verseker onmiddellik voor 'n operante sessie van 20 min, waar die huislig verlig is en albei hefbome gedurende die sessie teenwoordig was. Beide aktiewe en onaktiewe hefboomreaksies was sonder beplande gevolge. Die devaluasie telling is bereken as die hoeveelheid aktiewe hefboompers wat deur die dier gemaak is na devaluasie. Resultate is in vergelyking met die hoeveelheid hefdrukkers gedurende 'n normale 20 min-nie-gedevalueerde FR5 sessie die vorige dag.

Uitwissing en herinstelling

Diere ontvang 12 daaglikse 1 h operant sessies waartydens hefdrukke sonder beplande gevolge was. Die huislig (wat voorheen die beskikbaarheid van beloning aangedui het) is gedurende die sessie aangeskakel. Op dag 13 is cue-induced reinstatement soos volg getoets. Die sessie het begin met die verligting van die cue light bo die aktiewe hefboom vir 10 sek. Tydens hierdie sessie het voldoening aan die FR5-vereiste op die aktiewe hefboom gelei tot die terugtrekking van beide hefbome en verligting van die cue light vir 10 sek, maar geen beloning is afgelewer nie. Diere het normale uitwissingsessies op dag 14 en 15 ontvang. Op dag 16 is sjokolade Verseker-geïnduseerde herinstelling getoets. Die sessie het begin met die lewering van 0.6 ml sjokolade Verseker. Leverpresse gedurende hierdie sessie was sonder beplande gevolge.

Data-analise

Op grond van die drie kriteria is 'n 'verslawing telling' volgens Belin et al bereken. [54]. Normalisering is gedoen deur die gemiddelde van alle diere van elke individuele dier af te trek en te verdeel deur die standaardafwyking van die hele groep. Dit het gelei tot 'n kriterium telling met 'n gemiddelde van 0 en 'n standaardafwyking van 1 vir elke kriterium. Die verslawing telling is dan bereken as die som van drie genormaliseerde tellings. Ons het ook die diere volgens Deroche-Gamonet et al. Gekategoriseer, wat beteken dat ons die aantal kriteria waarvoor die dier tussen die 66 behaal het getel het.^th en 99^th persentiel van die verspreiding [37]. Die twee dieetgroepe is met mekaar se t-toetse vergelyk. Die kriteria groepe is vergelyk deur gebruik te maak van eenrigting-ANOVA's, gevolg deur Turkye se veelvuldige vergelyking post-hoc toetse, waar toepaslik. Rou data stelle is op aanvraag beskikbaar.

'N Binge-model beïnvloed nie beheer oor voedselsoektogte nie

Ons het nie 'n effek van die binge-model op enige van die drie kriteria vir verslawingagtige gedrag waargeneem nie (Syfers 1 en and2) .2). Ons het egter 'n toename in liggaamsgewigstoename na die blootstelling aan die binge-model waargeneem. Die huidige dieet is gebaseer op 'n studie deur Hagan et al., Wat 'n toenemende bespotting op smaaklike kos van diere gehad het wat aan 'n vergelykbare dieet blootgestel is, selfs nadat hulle van XVIUMX dae uit hierdie dieet onttrek is [50]. In teenstelling met Hagan et al., Het ons manlike rotte gebruik. Ons kan dus nie uitsluit dat ons meer uitgesproke effekte van die binge-dieet verkry het as ons vroulike rotte gebruik het nie. Inderdaad, BED is meer algemeen in menslike vrouens dan by mans [55]. Aan die ander kant is dit herhaaldelik bewys dat, gegewe die regte omstandighede, beide manlike en vroulike rotte sal bederf op smaaklike kos [56-58]. Nog 'n algemeen gebruikte binge-model, wat veroorsaak dat bingeing in albei geslagte van rotte, gebruik alternatiewe 12h / 12h periodes van voedsel ontneming gekombineer met toegang tot 'n 10% sukrose oplossing [59,60]. Vorige navorsing het ook getoon dat die konstante toegang tot 'n hoë vet-hoë sukrose dieet reageer onder 'n PR skedule en reageer onder 'n PR skedule voordat toegang tot die dieet positief korreleer met abdominale vet stoor na 4weeks van toegang tot 'n hoë vet hoë- suiker dieet in manlike rotte [51]. Dus, blootstelling aan sekere soorte obesogene diëte kan lei tot bingeing en verhoogde motivering vir voedsel. Ons data dui egter daarop dat langdurige blootstelling aan 'n binge-dieet op sigself nie voldoende is om verslawende verslawingagtige gedrag op te roep nie.

Geen bewyse vir 'voedselverslawing' nie, maar hoë individuele veranderlikheid in beheer oor lekker inname van voedsel

In teenstelling met wat vir kokaïen gevind is, was die subgroep van rotte wat in albei drie kriteria in die boonste tertile uitgevoer is, nie groter as wat verwag is nie (3,6%). Daarom is dit redelik om te besluit dat geen duidelike tekens van verslawing-agtige gedrag gerig op sjokolade Verseker ontwikkel in ons studie. Selfs in die afwesigheid van so 'n verslaafde subgroep, is die omvang van beheer oor voedselsoektog waargeneem in die huidige studie baie relevant. Dit is 'n vermindering van beheer oor voedsel inname by mense, selfs as daar geen duidelike verslawing-agtige gedrag is nie, kan dit veroorsaak dat ooreet en langdurige sagte ooreet lei tot vetsug by sommige individue. In die huidige studie het verminderde beheer oor smaaklike voedselinname nie liggaamsgewigstoename voorspel nie. Dit is waarskynlik weens die feit dat rotte (in teenstelling met die mens) nie probeer om liggaamsgewigstoename te voorkom nie. Dus, die neurale meganismes agter hierdie kontinuum van beheer oor kos soek en neem is belangrik om te ondersoek en ons huidige model bied die gedragsinstrumente om dit te doen.

Diere wat verminderde beheer oor voedselinname toon, is minder sensitief vir die devaluasie van beloning

Ons het 'n beduidende afname in reaksie na devaluasie op groepvlak waargeneem (Figuur 6a). Interessant genoeg was daar groot individuele verskille ten opsigte van die impak van devaluasie, wat korreleer met die verslawing telling (Figuur 6b). Daar is voorgestel dat die ontwikkeling van verslawing gefasiliteer word deur 'n oorskakeling van doelgerigte uitkomsgedrewe gedrag teenoor gewone stimulusgedrewe gedrag [46]. Die voormalige word vermoedelik bemiddel deur ventrale en mediale dele van die striatum, terwyl laasgenoemde afhang van die dorsolaterale striatum [61]. Inderdaad, is herhaaldelik gewys dat langdurige kokaïen selfadministrasie dorsolaterale striatale meganismes onderliggend aan dwelms soek [62-65] en dat letsels of inaktivering van die dorsolaterale striatum verminder gewone gedrag [66-69]. Aangesien diere wat minder beheer oor voedselinname toon, meer gereelde gedrag uitdruk, dui hierdie bevindings daarop dat verminderde beheer oor voedselinname geassosieer word met 'n groter dorsolaterale, striatale betrokkenheid by die beheer oor eet.

Lae beheersdiere is meer geneig om blusvoedsel te soek

'N Belangrike kenmerk van verslawing is die hoë risiko van terugval [70,71]. Dit kan ondersoek word deur gebruik te maak van diermodelle wat die geneigdheid van 'n dier bestudeer om dwelms te herstel wat die uitsterwing van die operante reaksie tot gevolg het. Drugs soek kan herstel word met behulp van 'n dwelm-geassosieerde cue, 'n klein 'priming' hoeveelheid van die dwelm of deur stres [38]. Om te bepaal of diere met minder beheer oor hul kos soek, meer geneig was om blusvoedsel te soek, het ons die diere getoets vir beide cue- en reward-induced reinstatement. Soos gesien in Figuur 7C, slegs die diere met die sjokolade-gegeurde beloning prikkelende beduidende verskil in herinstelling tussen die 4-kriteriagroepe veroorsaak. In hierdie geval het 2-kriteria diere gereageer aansienlik meer tydens herinstelling. Dit is waarskynlik dat die 3-kriteria diere ook meer geneig sal wees om te herstel, maar dit was moeilik om statisties te demonstreer weens die klein aantal diere in hierdie groep.

Ten slotte bied ons 'n model aan wat gebruik kan word om veranderinge in die beheer oor eetgedrag te meet. Die model lewer 'n kontinuum van gedrag wat wissel van baie hoë tot lae beheer, waarvan die uiterste voedselverslawing genoem kan word, maar ten minste in die huidige eksperiment kan geen duidelike grens tussen verslaafde en nieverslaafde diere getrek word nie. , en ook nie die subgroep diere wat moontlik geklassifiseer kan word as verslawingagtige gedrag wat groter is as wat toevallig verwag word nie. Aan die ander kant het ons bevind dat lae beheer oor voedselinname geassosieer word met 'n hoë geneigdheid van smaaklike voedselgeïnduceerde terugval en verhoogde gereelde reaksie op sjokolade, wat aandui dat gedragsveranderings geassosieer met verslawende gedrag gesien kan word by diere met lae beheer oor smaaklike voedselinname. Die model bied dus 'n waardevolle instrument om beheer oor eet en sy neurale onderbou te bestudeer. Dit is uiters relevant wanneer ons dink dat verminderde beheer oor eet, selfs sonder die streng klassifikasie van voedselverslawing, kan lei tot ernstige gesondheidsprobleme.