Matige Hoë Vet Dieet Verhoog Sukrose Self-Administrasie In Jong Rotte (2013)

Aptyt. Skrywer manuskrip; beskikbaar in PMC 2014 Feb 1.

Gepubliseer in finale geredigeerde vorm as:

Aptyt. 2013 Feb; 61 (1): 19-29.

Gepubliseer aanlyn 2012 Sep 27. doi: 10.1016 / j.appet.2012.09.021

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Dianne P. Figlewicz,^1,² Jennifer L. Jay,² Molly A. Acheson, Irwin J. Magrisso,⁴ Constance H. Wes,¹ Aryana Zavosh,² Stephen C. Benoit,³ en Jon F. Davis³

Abstract

Ons het voorheen berig dat 'n matig hoë vet dieet motivering vir sukrose in volwasse rote verhoog. In hierdie studie het ons die motiverende, neurochemiese en metaboliese effekte van die hoë vet dieet in manlike rotte getoets tydens puberteit tydens 5-8 weke oud. Ons het opgemerk dat die hoë vet dieet verhoogde gemotiveerde reaksie op sukrose, wat onafhanklik was van metaboliese veranderinge of veranderinge in katekolamien neurotransmitter metaboliete in die kern accumbens. Die AGRP mRNA vlakke in die hipotalamus was egter aansienlik verhef. Ons het getoon dat verhoogde aktivering van AGRP-neurone geassosieer word met gemotiveerde gedrag, en dat eksogene (derde serebroventrikulêre) AGRP-administrasie 'n aansienlike toename in motivering vir sukrose tot gevolg gehad het. Hierdie waarnemings dui daarop dat verhoogde uitdrukking en aktiwiteit van AGRP in die mediale hipotalamus kan lei tot die verhoogde reaksie op sukrose wat veroorsaak word deur die hoë vet dieetintervensie. Laastens het ons die motivering vir sukrose in puberteit teen volwasse rotte vergelyk en die motivering vir sukrose in die pubertalrotte vergelyk. Dit is in ooreenstemming met vorige verslae dat jong diere en mense 'n groter voorkeur vir soet smaak het, in vergelyking met volwassenes. Saam, ons studies dui daarop dat die agtergrond dieet 'n sterk modulerende rol speel in motivering vir soet smaak in adolessente diere.

sleutelwoorde: Motivering, voedselbeloning, hoë vet dieet, jeug

Inleiding

Ons het voorheen berig dat 'n kort blootstelling aan 'n matig hoë vet (31.8%) dieet lei tot verhoogde motivering vir sukrose by volwasse rotte (Figlewicz et al., 2006). Die omgewing versus biologiese invloede, of hul sinergie, op voedselvoorkeure en motivering vir energie-digte kosse, het die afgelope dekade op prys gestel. Dit het relevansie in die jonger toegeneem, aangesien pediatriese vetsug dramaties toegeneem het oor die afgelope dekade (Ogden & Carroll, 2010). Toenemende voorkeur vir soet smaak is gedokumenteer in beide jong diere en die menslike pediatriese bevolking (Coldwell, Oswald & Reed, 2009; Desor & Beauchamp, 1987; Desor, Greene, & Maller, 1975; Mennella, Pepino, & Reed, 2005; Meyers & Sclafani, 2006)), en is die veronderstelde basis vir die voedselbedryf om voedsel en drank met 'n hoë suikerinhoud vir kinders te ontwerp en te verpak. Die impak van omgewingsinvloede, soos agtergronddieet, op motivering vir sukrose by jong rotte, is egter nie sistematies geëvalueer nie.

Huidige skattings dui daarop dat 10-20% van kinders en adolessente in die VSA as oorgewig beskou word (Ogden & Carroll, 2010). Op gemiddelde verbruik die Amerikaanse bevolking daagliks 336 kcal van toegevoegde suiker (National Cancer Institute Applied Research Program). Wanneer die bevolking geskei word in volwassenes (19 + jaar oud) en die pediatriese bevolking (2-18 jaar oud), is hierdie getal effens hoër vir kinders / adolessente en effens laer vir volwassenes. Vir adolessente kom die meeste toegevoegde suikers uit soda, energie drankies en sportdrankies (National Cancer Institute Applied Research Program). 'N Uitgebreide sistematiese oorsig en meta-analise het getoon dat koeldrankinname geassosieer word met verhoogde energie-inname en liggaamsgewig (Vartanian, Schwartz & Brownell, 2007). Die adolessente bevolking (14-18 jaar oud) verbruik daagliks 444 kcal toegevoegde suiker en kinders tussen die ouderdom van 9 en 13 jaar verbruik daagliks 381 kcal toegevoegde suiker (National Cancer Institute Applied Research Program). Hierdie bykomende verbruik kan deels toegeskryf word aan 'n verhoogde soet voorkeur by jonger individue as volwassenes (Coldwell, Oswald & Reed, 2009; Desor & Beauchamp, 1987; Desor, Greene, & Maller, 1975; Mennella, Pepino, & Reed, 2005). Studies het getoon dat kinders tussen die ouderdomme van 9 en 15 ouderdom verkies om suikeroplossings by hoër konsentrasies as die voorkeur konsentrasie van 'n volwasse monster te verkies (Desor, Greene, & Maller, 1975). Langdurige studies het die lieflike voorkeur van hierdie kinders 'n dekade later in die lewe getoets, en hul voorkeur het afgeneem en was nie beduidend anders as volwasse voorkeur nie (Desor & Beauchamp, 1987). Studies het ook 'n voorkeur getoon vir hoër sukrose konsentrasies by kinders in vergelyking met hul moeders (Mennella, Pepino, & Reed, 2005). Dit dui daarop dat die verhoogde kinderjare voorkeur nie deur genetika veroorsaak word nie, maar eerder 'n ontwikkelingsverskynsel kan weerspieël. Studies het ook hierdie verhoogde sukrose-voorkeur in rotte getoon (Meyers & Sclafani, 2006).

Baie CNS-stelsels en verbindings is plastiek tydens adolessensie by mense en knaagdiere, insluitend die mesokortikolimbiese stelsel en dopaminerge aktiwiteit in die nucleus accumbens, 'n belangrike plek vir die bemiddeling van beloning en motivering (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002) (sien Andersen & Teicher [2008] vir onlangse hersiening). Die funksionele betekenis van hierdie anatomiese en neurochemiese veranderinge word nou toegelig. Onlangse navorsing van Bolaños en kollegas, en ander, ondersoek die nabehandelingseffekte van die dopamien-heropname-transportantagonist methylphendate (Ritalin) in die na-speen, jong knaagdier. Daar is berigte van veranderde neurochemie en gedrag in die volwasse lewe as 'n funksie van peri-adolessente behandeling met metielfenidaat (Bolaños et al., 2003; Bolaños, Glatt, & Jackson, 1998; Brandon, Marinelli, Baker & White, 2001; Brandon, Marinelli, & White, 2003). Alhoewel die bevindinge nie heeltemal konsekwent is nie, beklemtoon hierdie studie onder andere dat die adolessentydperk 'n ontwikkelingsvenster is vir die verandering van dopamienfunksie. Voedsel is 'n natuurlike stimulus vir die vrylating van dopamien vanaf die ventrale tegmentale area (VTA) projeksies aan die kernklemme, en die operatiewe inname van sukrose deur rotte lei tot 'n baie akute vrystelling van dopamien (Roitman et al., 2004). Ons vermoed dat motivering vir sukrose geassosieer word met toenames van nukleus dopamien, en modulasie deur omgewingsinvloede kan tydens hierdie adolessente, peri-pubertalstadium in die rat uniek sensitief wees.

Gegewe die hoë voorkeur vir soet smaak by kinders en jong knaagdiere, het ons dit belangrik gevind om ook parameters van motivering vir sukrose in adolessente knaagdiere vas te stel. In hierdie reeks studies het ons die effek van 'n hoë vet dieet ingryping geëvalueer op motivering vir sukrose in rotte soos hulle gegroei het van die post-speen deur puberteit. Ons het vervolgens metaboliese en CNS evaluasies uitgevoer om metaboliese, endokriene of neurale veranderinge wat verband hou met die dieetintervensie te onderskei. Vergelykbaar met wat ons by volwasse rotte gerapporteer het, was 'n gematigde hoë vet (31.8%) dieet effektief in die verhoging van sukrose selfadministrasie. Ons het ook getoets of daar 'n nadoodse behandelingseffek op sukrose-motivering in die rotte was as jong volwassenes, vergelykbaar met die tipes later-lewensgevolge wat vir ander gedrag gerapporteer is. Ons studies toon dat jong rotte verhoogde motivering vir sukrose toon wanneer hulle 'n matig hoë vet dieet gee wat deur die orexigeniese, hipotalamiese peptied AGRP bemiddel kan word; dat daar geen oorblywende effek van die vroeë dieetintervensie blyk te wees in die post-pubertal volwassenheid nie; en dat die gedrag manifesteer alhoewel die rotte metabolies normaal is, en pre-obese. Ten slotte toon peripubertal rotte verhoogde motivering vir sukrose in verhouding tot jong volwasse rotte.

Materiaal en metodes

onderwerpe

Onderwerpe was manlike Albino-rotte van Simonsen (Gilroy, CA). Rotte is op chow gehandhaaf (Laboratorium Knaagdier Dieet 5001, LabDiet) of matige hoë vet dieet (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Die diëte word ooreenstem met die totale koolhidraatinhoud (58% kcal vs 51% kcal vir onderskeidelik lae vet en hoë vet). Die lae vet chow het 6.23 gm% vry suikers en die hoë vet dieet het 29 gm% sukrose. Hulle is gehandhaaf op 'n 12: 12 h lig-donker siklus met ligte aan by 6 AM. Tensy anders aangedui, is rotte op 3 weke ouderdom ingebring, onmiddellik na speen, en is gehuisves vir akklimasie tot 5 weke oud. Op hierdie ouderdom is dieet en / of gedragsopleiding en -toetsing begin. Spesifieke protokolle word hieronder volledig beskryf, en opgesom in Tabel 1. Omdat manlike rotte op die 6 deur puberteit gaan^th-7^th Week van ouderdom, die tydsberekening van studies is ontwerp om rats te studeer aangesien hulle hierdie ontwikkelingsfase oorskry. Alle prosedures wat op die rotte uitgevoer is, het die NIH-riglyne vir diereversorging gevolg en is goedgekeur deur die Dieresorg- en Gebruiksubkomitee van die Navorsings- en Ontwikkelingskomitee by die VA Puget Sound Health Care System.

Eksperimentele Protokolle

Sukrose self-administrasie

Algemene protokol. Prosedures is gebaseer op ons gepubliseerde metodologie (Figlewicz et al., 2008; Figlewicz et al., 2006). Alle opleidings- en toetsprosedures is uitgevoer tussen 0700 en 1200 uur. Die eksperiment het 2-3 fases ingesluit: outoshaping en fixed ratio (FR) opleiding; chirurgie en herstel in gespesifiseerde kohorte (sien Tabel 1); en progressiewe verhoudings (PR) opleiding met behulp van die PR-algoritme van Richardson en Roberts (Richardson & Roberts, 1996). Die PR-algoritme vereis 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575, 759 ens.) hefdrukke vir geslaagde aflewerings binne 'n sessie, en is 'n streng toets vir motivering en beloning (999). Rotte is opgelei om 999% sukrose (27 ml-beloning) wat in 'n vloeibare druppelhouer gelewer word, te administreer. Die operante bokse, wat deur 'n Med Associates (Georgia, VT) stelsel beheer word, het twee hefbome gehad, maar slegs een hefboom ('n aktiewe, intrekbare hefboom) het die infusiepomp geaktiveer. Perse aan die ander hefboom ('n onaktiewe, stilstaande hefboom) is ook aangeteken. Die sukrose-oplossing is in 'n vloeibare druppelhouer vir mondelinge gebruik (Med Associates) gelewer. Aanvanklike opleiding is gedurende een-uur sessies vir 5 dae onder 'n deurlopende versterkingskedule uitgevoer (FR0.5: elke hefboomdruk is versterk), met 'n maksimum moontlike 10-sukrose-beloning wat per sessie gelewer word. Elke sessie het begin met die invoeging van die aktiewe hefboom en die verligting van 'n wit huislig wat vir die hele sessie oorgebly het. 'N 1-toon (50 Hz, 5 dB bokant agtergrond) + lig (2900 W witlig bokant die aktiewe hefboom), 'n diskrete saamgestelde kuier vergesel elke beloning, gevolg deur 'n 20 sekonde-tyd na elke sukrose-aflewering. PR-opleiding is vir tien dae vir 'n maksimum moontlike 7.5 h / dag uitgevoer. Daaglikse sessies het geëindig nadat 20 min of geen aktiewe hefboomdruk gereageer het nie. Op daardie stadium het die huislig afgeskakel en die aktiewe hefboom teruggetrek.

Effek van AGRP op sukrose self-toediening

Aangesien ons resultate 'n toename van AGRP-mRNA-uitdrukking in pubertalrotte met die hoë vet dieet getoon het, wou ons bevestig dat AGRP sukrose-selfadministrasie kan verhoog. 5-wk ou chow-fed rotte is geneem deur FR opleiding, dan ontvang cannulas in die derde serebrale ventrikel (ICV). Na 'n week van herstel, bevestiging van plasing met 'n angiotensien II drinkreaksie toets (sien Figlewicz et al., [2006]), en een sessie van FR-heropleiding, is rotte begin op die PR-selfadministrasieparadigma. Na PR Dag 1 is rotte toegeken aan een van twee groepe, wat beteken dat PR Day 1 prestasie nie verskil tussen die twee groepe (kunsmatige CSF voertuig, aCSF, of AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Hulle het inspuitings van aCSF (n = 8) of AGRP (n = 7) op PR dae 2, 5 en 8 ontvang. Totale daaglikse voedselinname is gedurende die PR-opleidingstyd gekwantifiseer.

Effek van ouderdom op sukrose self-toediening

Ons vergelyk selfadministrasie gedrag tussen die puberteit rotte en jong volwassenes, gevoed chow of die 31.8% vet dieet. Rotte het twee weke van akklimasie by die VAPSHCS vivarium (3-5wk of 8-10 wk) gehad. Hulle het dan die dieet gedurende die hele toets / opleidingsperiode (4 wk) ontvang. So, soos in die aanvanklike eksperiment, is pubertalrotte by 5-8 wk ouderdom bestudeer. Jong volwassenes is by 10-13 wk ouderdom bestudeer.

Liggaamsamestelling bepaling

Liggaamsamestelling is gemeet met behulp van kwantitatiewe magnetiese resonansspektroskopie (QMR [Nixon et al., 2010]) om die liggaamswaterinhoud van individuele rotte te bepaal, waaruit relatiewe liggaamsvet bereken word. Die diere is in sindiese houers geplaas, en dan word die houers in die QMR-masjien geplaas vir 'n 2-minuut-skandering wat drie-drie-eenhede verrig. Data word gestoor op 'n geïntegreerde rekenaar (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX) vir die onmiddellike berekening van die hele liggaam water, vet en maer massa.

Intraveneuse glukosetoleransie toetsing (IVGTT)

Bewuste IVGTTs is uitgevoer in rotte met kronies ingeplantte IV-kannasse, wat oornag voor studie gevas is, met behulp van metodologie gebaseer op Frangioudakis, Gyte, Loxham, & Poucher (2008). Bilaterale intraveneuse kanna's is twee weke voor studie ingeplant, soos per ons gevestigde metodologie (Figlewicz et al., 2009). Basislyn monsters is geteken by t-10 min (0.5 ml vir die bepaling van insulien en glukose, ten alle tye) en t0 min. Rotte het 'n infusie van 1 gm glukose / 2ml / kg oor 15-20 sekondes gevolg, gevolg deur 0.5 ml spoel sout. Bloedmonsters is geneem by 5, 15, 30, 60, 90 en 120 min. As gevolg van die staking van 'n kateter tydens die prosedure (gevolglik onvermoë om bloedmonsters te verkry), is die finale 'n's vir die basislyn / IVGTT-data aangebied 7-8 vir chow-fed rotte en 8 vir rotte gevoed 31.8% vet dieetTabel 3). Plasma insulien is bepaal met behulp van Linco rat insulien RIA kits (# RI-13K en SRI-13K, Linco) en plasma glukose is bepaal op 'n YSI Glucose Analyzer). Gebied onder die kromme (AUC) vir die reaksie vanaf basislyn is bereken teen 5 min en 120 min. Die HOMA indeks is bereken as vas (glukose [mM] × insulien [U / L]) / 22.5 en is bereken deur gebruik te maak van terminaal vasgestelde monsters gemeet vir insulien en glukose.

Metaboliese Parameters¹

Vaste metaboliese parameters

Rotte van Experiment 1 is oornag gevas voor genadedood, 'n paar dae na voltooiing van die IVGTT. Rotte was diep narkoseer met isofluraan inaseming en verdwyn. Brein is vinnig verwyder en bevries in vloeibare stikstof vir die meting van hipotalamiese peptied mRNA en nucleus accumbens catecholamines. Terminale plasma of serum is gebruik vir die meting van vasliggende insulien, glukose, leptien en trigliseriede. Vir trigliseriede, Point Scientific Triglyceride GPO Kit # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) en standaarde KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) is aangewend, en 3 μl serum is in tweevoud geassesseer. Plasma leptien is gemeet met Millipore Linco RIA Kit # RL 83K.

Katecholamine HPLC Metodes [Davis et al., 2008]

Rotte is genadedood met isoflurane-narkose, en die brein is vinnig verwyder, gevries, en gestoor by -80 ° C. Bilaterale mikro-stampe van die nucleus accumbens (NAcc) is van elke dier geïsoleer. Alhoewel aansienlike sorg gedoen is om besoedeling deur naburige breinstreke te verminder, weens die aard en grootte van elke mikro-punch, het ons metode ons nie toegelaat om subregio's (dws NAcc-kern vs. dop) binne die NAcc te onderskei nie. Vir hoëprestasie-vloeistofchromatografie (HPLC) -analise is 'n anti-oksidantoplossing (0.4 N perchloraat, 1.343 mM-etileendiamien-meta-ediksuursuur (EDTA) en 0.526 mM natriummetabisulfiet by die monsters gevolg deur homogenisasie bygevoeg met behulp van 'n ultrasoniese weefselhomogenisator (Biologics; Gainesville, VA ) 'N Klein gedeelte van die weefselhomogenaat is opgelos in 2% natriumdodecielsulfaat (SDS) (w / v) vir proteïenbepaling (Pierce BCA Protein Reagent Kit, Rockford, IL). Die oorblywende suspensie is gesny by 14,000 g vir 20 min in 'n verkoelde sentrifuge. Die supernatant is gereserveer vir HPLC.

Monsters is geskei op DA, 18-dihydroxyfenylacetic suur (DOPAC) en homovanillien suur (HVA), wat albei merkers is, wat geskei is op 'n Microsorb MV C-5 kolom (4.6 Am, 250_3,4 mm, Varian; Walnut Creek, CA). van dopamien degradasie, 5-HT en 5-HIAA. Verbindings is opgespoor met behulp van 'n 12-kanaal-coulometriese skikkingdetector (CoulArray 5200, ESA, Chelmsford, MA) wat aan die Waters 2695 Solvent Delivery System (Waters, Milford, MA) geheg is onder die volgende toestande: vloeitempo 1 ml / min; opsporing potensiale van 50, 175, 350, 400 en 525 mV, en; skroppotensiaal van 650 mV. Die mobiele fase het bestaan uit 'n 10% methanol-oplossing in gedistilleerde H₂O met 21 M-sitroensuur, 0.1g / l (10.65 M) Na0.075HPO2, 4 mg / l (176 M) heptansulfonsuur en 0.8 mg / l (36 mM) EDTA teen 'n pH van 0.097. Onbekende monsters is gekwantifiseer teen 'n 4.1-punt standaardkromme met 'n minimum R² van 0.97. Kwaliteitskontrole monsters is met elke lopie gesny om HPLC-kalibrasie te verseker.

Orexigeniese peptiede mRNA qPCR

Ons het die uitdrukking van hipotalamiese peptiede gemeet wat voeding stimuleer en is betrokke by motivering en beloning gedrag (Figlewicz & Sipols, 2010): neuropeptide Y (NPY [ Hahn, Breininger, Baskin, & Schwartz, 1998; Jewett et al., 1995; Kelley, Nannini, Bratt, & Hodge, 2001]); agouti-verwante peptied (AGRP [Aponte, Atasoy, & Sternson, 2011; Barnes, Argyropoulos, & Bray, 2010; Broberger et al., 1998; Hagan et al., 2000; Hahn, Breininger, Baskin, & Schwartz, 1998; Kaushik et al., 2011; Kras et al., 2011; Rossi et al., 1998; Tracy et al., 2008]); en oreksien (Cason et al., 2010; Choi, Davis, Fitzgerald, & Benoit, 2010). Rotte is doodgemaak met isofluraan-narkose, en die brein is vinnig verwyder, gevries en by -80 ° C gestoor totdat dit verwerk is. Die mediale en laterale hipotalamus is as een blok gedissekteer met behulp van 'n AHP-1200CPV-vriesvlak (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il) wat 'n konstante temperatuur van 12 ° C gedurende die disseksieproses gehandhaaf het. Totale RNA uit mikro-gedissekteerde weefsel is geïsoleer deur Trizol-reagens (Invitrogen, Carlsbad, CA) en volgens die vervaardiger se instruksies gesuiwer met behulp van die RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA). Die totale RNA is behandel om potensiële genomiese DNA-besmetting te verwyder met behulp van RNase-vrye DNase (Promega, Madison, WI) en is gekwantifiseer met behulp van 'n NanoVue-spektrofotometer (GE Healthcare, Cambridge, UK). RNA-gehalte is bevestig deur standaard agarose-gel-elektroforese. Aanvullende DNA (cDNA) is dan hertranskribeer (RT) vanaf 1-2 μg totale RNA deur 'n mengsel van ewekansige heksameren en oligo DT-priming met behulp van die iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Nie-hertranskribeerde (geen RT) reaksies is ook van elke monster voorberei om te kontroleer vir moontlike genomiese DNA-kontaminasie. Die cDNA- en geen-RT-kontroles is verdun en 5-10 ng sjabloon-cDNA van elke monster is gebruik om mRNA-uitdrukking van geselekteerde gene te meet deur kwantitatiewe PCR in realtime te gebruik met behulp van die MyIQ Real-Time PCR Detection System (Bio-Rad, Hercules Drievoudige metings vir elke monster is op standaard iCycler 96-putplate uitgevoer, tesame met geen sjabloonkontroles (NTC) om potensiële kruisbesmetting op te spoor, in 20 μl reaksievolumes bestaande uit 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl van 0.2-0.5 μM elke onderlaag, 3 μL DEPC water en 5 μl sjabloon. Alle qPCR-reaksies het 'n smeltkurweanalise ingesluit om die spesifisiteit van die sein te verseker. Relatiewe uitdrukking vir elke geen van belang is bereken deur ekstrapolasie na 'n standaardkurwe wat individueel op elke plaat uitgevoer word en afgelei is van reeksverdunnings van 'n saamgestelde monster van verwysings-cDNA, en genormaliseer tot relatiewe uitdrukking van verwysingsgene (suur ribosomale fosfoproteïen 36B4 vir geenuitdrukking in hipotalamusweefsel, en mitochondriale ribosomale proteïen L32 vir uitdrukking in die nucleus accumbens). Die volgende primerreekse (IDT, San Diego, CA) is gebruik om prepro-orexine, NPY en AGRP van rot te versterk: Prepro-orexin, Forward: 5'-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ', 5'-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3'; NPY: vorentoe, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 '; Agter: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ′; AGRP, Voorspeler: 5'-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 '; Agter: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ′.

cFos Immunocytochemistry (ICC) en Quantitation

Fluorescentie-ICC is gebruik om Fos-positiewe en AGRP-positiewe neuronale selliggame in die mediale hipotalamus te identifiseer volgens ons gevestigde metodologie (Figlewicz et al., 2011). Op die laaste dag (PR Dag 10) is rotte soos gewoonlik vir 90 minute in hul kamers toegedien. Onmiddellik na die laaste 90 minute sessie is rotte diep verdoof met inaseming van isofluraan en geperfuseer met 0.9% NaCl gevolg deur koue 4% paraformaldehiedoplossing. Die tydsberekening vir narkose en genadedood was gebaseer op die bekende tydsberekening van piekuitdrukking van cFos-proteïene tydens 90-120 minute na die gebeurtenis. Dus sou die cFos-uitdrukking die aktivering van die SSS weerspieël by die aanvang van die gedragstaak, eerder as die resultaat van die diere wat die taak ervaar het. Breine is verwyder en 'n paar dae in paraformaldehied geplaas, daarna in 20% sukrose-PBS, daarna 30% sukrose-PBS-oplossing geplaas. Breine is op 'n krioostaat (Leica CM 3050S kryostaat) gesny vir immunohistochemie. Ons het ons gevestigde metodiek gebruik om immunoreaktiewe cFos-proteïene in breinseksies te kwantifiseer (Figlewicz et al., 2011). Skyfies 12 μm hele brein koronale afdelings is drie keer gewas in fosfaatgebufferde sout (PBS, OXOID, Hampshire, Engeland). Artikels is gewas vir 20 min met 100% etanol / DI water (50%, v / v) gevolg deur 'n PBS was, dan geblokkeer vir 1 uur by kamertemperatuur in PBS wat normale bok- of donkerserum 5% bevat. Artikels is dan verskeie keer in PBS gewas en oornag by 4 ° C in primêre teenliggaamprokies wat in PBS bestaan het, geïnkubeer. Artikels is drie keer in PBS gewas en dan in die donker by kamertemperatuur geïnkubeer in sekondêre antiliggaamoplossing wat in PBS vir 1 uur bestaan. Afdelings is dan weer in PBS gewas, en gemonteer en omhulsel in Vectashield harde stel montage medium (Vector; Burlingame, CA). Digitale beelde van afdelings is verkry met behulp van 'n Nikon Eclipse E-800 fluorescentiemikroskoop gekoppel aan 'n digitale digitale kamera van Qimaging Retiga met die NIS Elements-sagteware (Nikon).

Gebaseer op PCR studies wat verhoogde AGRP mRNA vlakke toon, het ons gefokus op mediale hipotalamiese streke, veral die ventromediale kern en die geboë kerne (LNR)). Atlasgekoppelde 12 μm afdelings is geëvalueer vir cFos uitdrukking en kwantitasie in ooreenstemmende afdelings en streke, gebaseer op die atlas van Paxinos en Watson [2005]. Vir kwantitasie (by 40 × vergroting) is atlasgebaseerde streke gekies. NIS Elements-sagteware (Nikon) is gebruik om 'n beeld van die gewenste gebied vas te lê. 'N Gebied is afgebaken vir tel en drempel vir positiewe seltellings is vasgestel. Die identiese area en agtergrond (drempel) is gebruik vir afdelings uit die onderskeie eksperimentele groepe, en sagteware-telling van positiewe selle (kwantitasie) is in dieselfde sessie uitgevoer vir alle eksperimentele groepe om tussen-sessie veranderinge in agtergrondinstellings te voorkom. Vir statistiese analise is slegs uit 'n individuele rot geneem as daar ooreenstemmende of volledige afdelings deur elke area beskikbaar was; data vir 'n spesifieke gebied is nie van 'n rot geneem nie indien daar onvolledige bilaterale verteenwoordiging vir daardie gebied was.

Benewens cFos-kwantifisering, is kwantitatiewe immunokhistochemie met dubbele etikette vir cFos en AGRP uitgevoer. Omdat ons nie die gedrag van die diere wou versteur nie, is hulle nie vooraf behandel met colchicine om die visualisering van AGRP te optimaliseer nie. Daarom kan visualisering van AGRP-positiewe neurone onderskat word. Die dubbele kleuringprosedure vir AGRP was vergelykbaar met die toets van cFos-immunoreaktiwiteit op sy eie, behalwe dat gedeeltes vir 'n uur by kamertemperatuur in PBS-5% donkieserum geblokkeer is. Daarna is 'n mengsel van fos-Ab en AGRP primêre teenliggaampies gebruik vir oornag inkubasie by 4 ° C; ook was beide sekondêre teenliggaampies in dieselfde oplossing en gedurende kamertemperatuur een uur in die donker geïnkubeer. Aanvanklike optimaliseringsbepalings is uitgevoer om 'n toepaslike verdunning van die primêre teenliggaampies te bepaal. Primêre teenliggaampies wat gebruik is, was konyn-anti-cFos (1: 500) (sc-52) en bok-anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Sekondêre teenliggaampies wat gebruik is, was Cy3-gekonjugeerde donkie-anti-konyn (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA), en Alexa fluor 488 donkie-anti-bok IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); alle sekondêre teenliggaampies is teen 1: 500 verdun.

Statistiese ontledings

Groepdata word as gemiddeld ± standaardfout van die gemiddelde (SEM) in die teks, tabelle en figure aangebied. Betekenis word gedefinieer as p ≤ 0.05. Statistiese vergelykings word getref tussen eksperimentele groepe, soos aangebied onder 'Resultate' met behulp van 'n ongepaarde student se toets (bv. Dieet, ouderdom of behandelingsvergelyking). 'Normalisering' van data word gedefinieer soos dit gebruik word.

Results

Effek van matige hoë vet dieet op peri-pubertal motivering vir sukrose

Ratte wat die 31.8% -dieet dieet tydens wks 5-8 gevoer het, het tydens selfadministrasie sessies 'n beduidende verhoogde motivering vir sukrose gehad, in vergelyking met chow-fed rotte. Soos aangedui in Figuur 1a, was daar geen verskil in prestasie tydens die aanvanklike FR-opleiding nie (gemiddeld FRDays 1-10 aktiewe hefboompersone, 38 ± 5 vs. 39 ± 2 vir chow vs. 31.8% vetdieet, onderskeidelik). Toe die rotte egter oorgeskakel is na die strenger PR-taak, was daar 'n aansienlike toename in die aantal aktiewe hefboompersone, en die aantal sukrose-belonings wat geneem is, maar nie in die totale sessielengte nie (Figuur 1b). Daar was geen effek van die chroniese dieetbehandeling op die aantal onaktiewe hefboomdrukke nie. Toe die rats die hoë vet dieet gedurende wks 5-8 gevoed het, maar daarna teruggekeer het na 'n chow-dieet wat deur FR en PR-oefening gedurende weke 9-12 geneem is, was daar 'n neiging, maar geen beduidende verskil in aktiewe hefdrukdrukke nie. Daar blyk dus geen gedragsoorsprong-effek te wees van 'n matig hoë vet dieet wat gedurende die peri-puberteit-tydraamwerk verteer is nie. PR parameter data vir hierdie kohorte is opgesom in Tabel 2. Om die bydraende meganisme (e) tot die dieet-geïnduseerde toename in sukrose-motivering te begin verduidelik, het ons 'n aantal metaboliese en CNS-metings uitgevoer.

Figuur 1

PR gemotiveerd reageer op sukrose belonings word verhoog in peripubertal rotte gevoed 'n 31.8% vet dieet (n = 8). 1a. In die FR-sessies was daar geen effek van dieet nie, maar die dieet-effek is duidelik wanneer rotte na die PR-paradigma oorgeskakel word. 1b. Data is ...

Effek van Peri-Pubertal Hoë-vet Dieet op Progressiewe Verhoudings Prestasie vir Sukrose

Effek van matige hoë vet dieet op metaboliese parameters

Onmiddellik na die afloop van gedragstoetsing is liggaamsvetsamestelling bepaal op rotte wat die dieetintervensie en gedragsparadigma gedurende wks 5-8 gehad het. Rotte het dan chroniese intraveneuse kannules vir (bewuste) IV glukosetoleransie toetse (IVGTTs) ontvang. Daarna is terminale vastende plasma en serum verkry vir addisionele metaboliese maatreëls. Soos aangedui in Tabel 3, was daar geen verskille in liggaamsamestelling, liggaamsgewig, insulien- of glukose-maatreëls, insulien sensitiwiteit (HOMA berekening) of respons op die IVGTT, tussen die chow-fed en hoë vet dieet gevoed rotte. Terminale vastende leptien- en trigliseriedmetings het nie tussen die twee groepe verskil nie. Alhoewel die dieetbehandeling 'n beduidende effek op motivering vir sukrose gehad het, weerspieël dit 'n gedragsreaksie in hoë vetvoedende rotte wat pre-obese is.

Effek van matige hoë vet dieet op CNS homeostatiese en beloning neurochemie

Bykomend tot terminale metaboliese metings, is die brein van die kohort wat beide dieetintervensie en gedragsopleiding gedurende weke 5-8 gehad het, gemeet vir kernkerns amienprofiele (n = 4 per dieetgroep) of mRNA-vlakke van hipotalamiese orexigeniese peptiede. Soos aangedui in Tabel 4, was daar geen noemenswaardige effek van die hoë vet dieet op dopamien-, norepinefrien- of serotonienmetaboliete in die nucleus accumbens, 'n sentrale terrein van beloning en motiveringsaktiwiteit (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002) waarin elkeen van hierdie neuro-oordragstelsels 'n belangrike regulerende rol speel. Binne hipotalamiese ekstrakte is mRNA-vlakke van die orexigeniese peptiede, NPY, AGRP en orexin gemeet. 'N Sterk, maar nie-betekenisvolle neiging vir verhoogde AGRP by die vetgevoerde rotte is in hierdie kohort waargeneem (n = 8 vir een van die diëte); daarom het ons die dieet / gedragsopleidingsparadigma in 'n addisionele groep herhaal en NPY-, AGRP- en orexien-mRNA in die hipotalamus gemeet. In die gekombineerde groepe het ons 'n beduidende toename (p <0.05) in AGRP mRNA waargeneem by rotte wat die dieet met 'n hoë vet teenoor chow-kontroles (Figuur 2), maar geen beduidende verandering in NPY of orexin uitdrukking. Om moontlike konneksies tussen AGRP uitdrukking en selfadministrasie gedrag te evalueer, het ons cFos en AGRP immunopositiewe neurone gemeet in die mediobasale hipotalamus. Groepe rotte is gevoed met die Chow- of 31.8% -dieet dieet; Sommige is deur die selfadministrasieprotokol (weke 5-8) geneem en ander is as gedragskontroles hanteer. Figuur 3a toon 'n voorbeeld van mede-lokalisering van cFos en AGRP in 'n gebogen nucleus neuron. Soos opgesom in Tabel 5, aktivering van AGRP neurone (mede-uitdrukking van cFos-ICC en AGRP-ICC binne dieselfde selle) is geassosieer met selfadministrasie-aktiwiteit. Dit word gedemonstreer in Figuur 3b, waar die aantal geaktiveerde (cFos-positiewe) neurone getoon word as die neuronale seltelling, of as persentasie van die totale AGRP-positiewe neurone: daar is beduidende aktivering van AGRP neurone in die rotte self-administrerende sukrose, vs. die hanteringskontroles , in die gekombineerde dieetgroepe. 'N binne-dieet behandeling vergelyking vir die aantal geaktiveerde AGRP neurone in die self-administrasie groep versus hantering kontroles vertoon 'n tendens wat nie statistiese betekenisvolheid bereik het nie (chow, p =. 078; 31.8% vet dieet, p =. 073) . Dit is belangrik dat nie net hierdie data skakel AGRP neuronale aktivering met selfadministrasie gedrag nie, maar as gevolg van die tydsberekening vir die cFos meting (90 minute nadat die rotte in hul selfadministrasie kamers geplaas is), reflekteer cFos uitdrukking aktiwiteit van AGRP neurone in afwagting van, of aan die begin van, selfadministrasie-aktiwiteit. Daar was 'n nie-betekenisvolle tendens vir verhoogde totale AGRP-positiewe neurone in die selfadministrasiegroep (vs. hanteringskontroles, p = 0.16). In die rotte, waar hendel-druk tussen die dieetgroepe ooreenstem, is die aantal AGRP-positiewe neurone ook ooreenstem. Daar was geen effek van die dieetbehandeling alleen op die aantal AGRP-positiewe neurone in die gedragsbeheerde rotte nie.

Figuur 2

Effek van 31.8% vetdieet op mediale hipotalamus peptied mRNA-uitdrukking. Data word genormaliseer vir rotte met 'n hoë vetwaarde (n = 17) teenoor die van chow-kontroles (n = 16). AGRP mRNA is aansienlik verhoog (p <0.05).

Figuur 3

Aktivering van AGRP neurone by die aanvang van sukrose self-toediening. 3a. Co-lokalisering van cFos en AGRP in gebogen nucleus neuron, 60x vergroting. 3b. Aantal geaktiveerde (cFos-immunopositiewe) AGRP-immunopositiewe neurone in die mediobasale hipotalamus ...

Nucleus Accumbens Amine Metabolites

Agrp Neuronaktivering: Dieet- en Gedragsbehandeling

Effek van AGRP toediening op sukrose motivering

Ons interpretasie van hierdie bevinding is dat AGRP-uitdrukking in die pubertalrotte 'n belangrike meganisme is wat onderliggend is aan die verbeterde sukrose-selfadministrasie van die hoë vet dieet gevoed rotte. Om te bevestig dat AGRP doeltreffend is om motivering vir sukrose te verhoog, is AGRP via die derde ventrikel toegedien aan chirurgie-gevoerde peri-pubertal rotte gedurende die PR-gedeelte van die gedragsparadigma. Hierdie dosis regime van AGRP was subdrempel vir die stimulering van chow inname oor die twee weke van PR paradigma, maar het gelei tot aansienlik verhoogde sukrose self-administrasie, soos aangetoon in Figuur 4. (Let daarop dat elke sukrose-beloning 'n kalorie-inhoud van 0.1 kcal het, daarom dra die sukrose-selfadministrasie-aktiwiteit onbeduidende kalorieë tot die totale daaglikse inname.) Tabel 6 toon data vir selfadministrasie parameters oor die 9-dag PR-paradigma, met AGRP of aCSF ingespuit ICV op Dae 2, 5 en 8. In AGRP-behandelde rotte is die aantal aktiewe hefboompersoneel oor die algemeen oor PR-dae 2-10 (p = 0.03) aansienlik toegeneem en op nie-inspuitingsdae (p = 0.048) met 'n neiging tot 'n toename op die (gemiddeld) inspuiting dae. Daarbenewens is Stop Time (wat die totale tyd wat aan die selfadministrasie taak bestee is) aansienlik toegeneem op nie-inspuitingsdae (p = 0.02) met neigings tot 'n toename in die algemeen en op inspuitingsdae. Die aantal sukrose-belonings is oor die algemeen oor PR-dae 2-10 (p = 0.03) verhoog. Daar was geen effek van AGRP behandeling op inaktiewe hefboom druk, in vergelyking met 'n BEVS-behandelde kontrole, of tussen inspuit- en nie-inspuitingsdae. Die resultate ondersteun 'n interpretasie van 'n volgehoue effek van AGRP om sukrose selfadministrasie te verhoog: rotte druk meer op die beloonende hefboom, ontvang meer sukrose-belonings, en spandeer meer tyd betrokke by die taak.

Derde ventrikulêre (ICV) AGRP (0.01 nmol) stimuleer sukrose selfadministrasie in die PR-paradigma, maar het geen invloed op die daaglikse voedselinname oor die studietydperk nie (PR Days 2-10, met inspuitings op Dae 2, 5 en 8) . AGRP (n = 9) data word uitgedruk ...

Effek van ICV AGRP vs aCSF op Progressiewe Verhoudings Prestasie vir Sukrose

Effek van lewensfase op voorkeur en motivering vir sukrose

In die finale eksperiment het ons geëvalueer of motivering vir sukrose verskil tussen pubertal en volwasse rotte. Aanvanklik is 5- en 10-wk ou rotte 'n sukrose-voorkeurtoets gegee met keuses van oplossings wat wissel van 0 tot 20% sucrose, voor die begin van selfadministrasie toets en opleiding. Soos aangedui in Figuur 5a, en in ooreenstemming met bevindinge wat in die literatuur gerapporteer is, het die prepubertalrotte 'n soeter oplossing as die jong volwasse rotte voorgekom: meeste voorpopretale rotte het 'n piekinname van 20% sukrose-oplossing gehad, terwyl die volwasse rotte 'n piekinname toon van 15% sukrose. Daarna is albei ouderdomsgroepe verdeel tussen rotskou en hoë vet dieet tydens die self-administrasie opleiding en toetsing. Daar was 'n klein maar statisties beduidende toename in die aantal aktiewe hefboompersone deur die peri-puberteit vs. volwasse rotte (45 ± 3 vs. 37 ± 2, p = 0.05) gemiddeld oor die FR-sessies, met geen verskil in aantal sukrose belonings of aantal perse op die inaktiewe hefboom. Soos aangedui in Figuur 5b, was daar 'n baie belangrike algehele effek van ouderdom, oor die PR-sessies, met aansienlik verhoogde aktiewe hefboomdruk vir die pubertal (n = 15) teen jong volwasse (n = 14) rotte (2-manier ANOVA, PRDay × age; effek van ouderdom, p = 0.017, geen onafhanklike effek van PRDay, geen beduidende interaksie nie). Daar was dus 'n tendens vir 'n groter effek van ouderdom in die hoë vet dieet gevoed toestand, maar dit het nie statistiese betekenisvolheid bereik nie (p = .13). Tabel 7 noem PR-gedragsparameters: bykomend tot verhoogde aktiewe hefboompers, het peri-pubertalrotte aansienlik meer sukrose-belonings ontvang, en 'n neiging getoon na verhoogde Stop Time. Daarbenewens het die peri-puberteit-rotte 'n klein, maar beduidende toename in perse op die inaktiewe (dws nie-lonende) hefboom. Alhoewel dit vir beide peri-pubertale en volwasse rotte die aantal inaktiewe hefboompersens ongeveer 10% van die getal was van aktiewe hefboompers. Hierdie resultate dui daarop dat peri-puberteitrotte verkies en meer vindingryke soetmakende kosse sal soek, en die effek kan versterk word met 'n agtergrond van hoë vet dieet.

Figuur 5

Jong rotte het verhoogde motivering vir sukrose-belonings in vergelyking met volwasse rotte. 5a. Suksrose voorkeur toetse vir jong (peri-pubertal, n = 15) en jong volwasse (n = 14) rotte. Rotte het 30 min gehad om te drink uit die reeks konsentrasies (0-20% sucrose). ...

Effek van ouderdom op op Progressiewe Verhoudings Prestasie^a vir Sukrose

Bespreking

Die belangrikste bevinding van hierdie studie is dat 'n matig hoë vet dieet wat gedurende die peri-puberteitperiode verbruik is (net voor, gedurende en net na die ouderdom van oorgang na puberteit) aansienlik meer motivering vir sukrose-oplossings verhoog. Hierdie bevinding is in ooreenstemming met ons vorige soortgelyke waarneming in volwasse rotte (Figlewicz et al., 2006). By hierdie diere, en bykomende ouderdoms- en behandelingsgerigte kohorte, het ons deur middel van uitgebreide metaboliese karakterisering bepaal dat die rotte nie-vetsugtig of pre-obese was en nie perifere insulienbestand was nie. Ons kan nie die moontlikheid uitsluit dat die rotte CNS-gelokaliseerde weerstand teen die aksies van insulien of leptien het nie: beide van hierdie hormone dra by tot die CNS-spesifieke modulasie van voedselbeloning (Davis, Choi, & Benoit, 2010; Davis et al., 2011a; Figlewicz & Sipols, 2010).

In 'n deel van die rotte het ons amienneurotransmitters en verwante metaboliete in die nukleusbatterye gemeet, wat 'n swaar belegging van dopaminerge projeksies van die middellyn ontvang en word beskou as 'n sleutel- en sentrale CNS-perseel vir die bemiddeling van beloning en gemotiveerde gedrag (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002). Ons het geen verandering in absolute vlakke of verhoudings van enige van hierdie transmitter metaboliete waargeneem wat daarop dui dat veranderde katecholaminergiese of serotonergiese aktiwiteit binne die nucleus accumbens nie 'n primêre of groot CNS meganisme is wat onderliggend is aan die verhoogde sukrose motivering nie. Dit is in ooreenstemming met die onlangse verslag van Davis et al. [2011 b], wat in volwasse rotte gedemonstreer het dat ICV AGRP dopamienomset in die mediale prefrontale korteks verhoog, maar nie die nucleus accumbens nie. Verder het ons nie 'n gedragsbevordering effek van die dieet waargeneem wanneer dit op rotte dadelik na puberteit getoets word nie, as jong volwassenes. Dit is in teenstelling met die bevindings van Bolaños en ander, op beide gedrags- en kategolaminergiese parameters, by volwasse knaagdiere wat met metielfenidaat behandel word (Bolaños et al., 2003; Bolaños, Glatt, & Jackson, 1998; Brandon, Marinelli, Baker & White, 2001; Brandon, Marinelli, & White, 2003). Dit is waarskynlik as gevolg van die direkte teiken van dopaminerge neurone deur metfenididaat, en kan ook 'n funksie wees van tydsberekening van die dieetintervensie en tyd van toetsing van diere. Ten slotte, mag ons nie oorlewende effekte waargeneem het nie, want in hierdie studie blyk 'n primêre lokus van dieet-effek die mediale hipotalamus.

In hierdie studie ondersteun drie lyne van bewyse 'n sleutelrol vir die mediale hipotalamiese neuropeptied AGRP in die verhoogde selfadministrasie van sukrose in die hoë vet-dieet gevoed rotte. Eerstens het ons 'n toename van AGRP-uitdrukking (mRNA) in uittreksels van hele hipotalamus waargeneem in rotte wat die 31.8% -dieet-dieet in verhouding tot chow-kontroles gevoer het. Orexin mRNA en NPY mRNA vlakke is egter nie verander nie. Die effek van die hoë vet dieet / gedragsparadigma blyk dus spesifiek vir AGRP, en nie veralgemeen op orexigeniese neuropeptiede nie. Dit beklemtoon 'n rol vir AGRP in motivering vir, of op soek na voedsel, en is in ooreenstemming met 'n aantal onlangse verslae in die literatuur (hieronder bespreek). Ons onlangse werk het 'n sleutelrol getoon van mediale hipotalamiese aktivering in samewerking met PR-prestasie in ons motiveringsparadigma, met verhoogde cFos-uitdrukking in verskeie mediale hipotalamiese kerne (Figlewicz et al., 2011). Ons het ook die LNR geïdentifiseer as 'n sleutelstreek vir die effek van (eksogene) insulien om sukrose selfadministrasie te verminder (Figlewicz et al., 2008). Die LNR bevat AGRP / NPY neurone (Broberger et al., 1998; Hahn, Breininger, Baskin, & Schwartz, 1998) wat binne die mediale hipotalamus optree om voeding deur verskeie meganismes te stimuleer. In hierdie studie het immunokytochemiese kwantitasie van geaktiveerde AGRP neurone 'n toename van cFos / AGRP neurone in rotte getoon wat opgelei is om sukrose self te administreer, in vergelyking met nie-opgeleide gedragskontroles. Dit is 'n tweede benadering wat lei tot die interpretasie dat AGRP neuronale aktivering bydra tot (die aanvang van) sukrose selfadministrasie. Beide vroeër en meer onlangse studies wat verband hou met AGRP-uitdrukking en aksie met 'n voorkeur inname van vet, hetsy as 'n dieet (Hagan et al., 2000) of in die konteks van 'n motiveringsparadigma (Tracy et al., 2008); en by volwasse rotte het ICV AGRP voorkeurstoestande 'n plekvoorkeur vir vet (Davis et al., 2011b). Onlangse studies wat geteikende molekulêre tegnieke gebruik wat spesifieke aktivering van AGRP neurone in muise toelaat (Aponte, Atasoy, & Sternson, 2011; Kras et al., 2011) het bevestig dat AGRP robuuste voeding stimuleer, voedsel-soek verhoog en energieverbruik verminder. Dit is interessant om daarop te let dat in die eksperimentele groepe wat die hoë vet dieet gevoer het, die totale kalorie-inname aansienlik laer was in vergelyking met die beheer-gekweekte rotte (Tabel 8), wat ooreenstem met 'n endogene AGRP-effek om energieverbruik te verminder. Hierdie effekte stem ooreen met die vorige bevindings van Hagan et al. [2000], daardie eksogene AGRP-effekte op sommige aspekte van energiebalans kan redelik verleng word. Dus, as 'n derde benadering, toon ons resultate wat verhoogde sukrose-selfadministrasie deur (chow-fed) pubertal rotte gegee ICV AGRP ook 'n aksie wat volgehou word. Die spesifieke toename van AGRP mRNA uitdrukking in rotte wat die hoë vet dieet vir vier weke gevoed het, stem ooreen met die onlangse navorsing van Kaushik en kollegas [2011] wat eksogene vetsure, intrasellulêre gegenereerde vetsure verbind, en verhoogde AGRP-uitdrukking in hipotalamiese neurone. Aldus het toevoeging van olie- of palmitiensuur tot gekultiveerde hipotalamiese selle tot verhoogde AGRP-uitdrukking gelei. Terwyl die dieet wat ons gebruik het, steariese, palmitiese en oleïensuur verhoog het, is dit nie moontlik om te weet of hierdie vetsure in die in vivo hipotalamiese milieu, of hul gelokaliseerde konsentrasies ooreenstem met die dieetvetsuurprofiel, en of een of meer hiervan spesifiek sal lei tot verhoogde AGRP-uitdrukking. Nietemin is dit aanloklik om te spekuleer dat dieet subkomponente kan bydra tot verhoogde motivering vir lekkers deur middel van 'n primêre aksie by die mediale hipotalamus.

Eksperimentele Protokolle: Kcal Verbruik

Ons studie toon dat jong rotte die motivering vir sukrose verhoog het in vergelyking met volwasse rotte. Dit was duidelik oor die hele tyd van PR selfadministrasie, en daar was 'n tendens vir die hoë vet dieet om die ouderdomseffek te verbeter. Dit is moontlik dat dit nie statistiese betekenis het as gevolg van die relatief klein groepgroottes nie; Die data dui daarop dat in puberteitdiere (en miskien mense) matig verhoogde vet in die dieet kan bydra tot verbeterde soekgedrag om versoete drankies of voedsel te verkry. Uit 'n samelewingsperspektief beklemtoon dit die noodsaaklikheid om aandag aan die vetkomponent van tweens- of tienerdieet te gee, nie net as gevolg van direkte negatiewe metaboliese gevolge van oortollige dieetvet nie, maar ook omdat dit kan bydra tot gedrag wat tot gevolg het in verhoogde inname van suikers. Soos onlangs hersien deur Stanhope [2012], mede-inname van suikers met vet kan aansienlike negatiewe metaboliese gevolge hê. Hoë vet / suikerkombinasies by mense is ook 'n relatief minder versadigende dieet (Drewnowski, 1998). Met die toename in voorkoms van diabetes (Cizza, Brown en Rother, 2012) en vetterige lewer (Kohli et al., 2010) wat in die pediatriese bevolking voorkom, is die belangrikheid van 'n gesonde en gebalanseerde dieet in die jeug duidelik. Ons het 'n aansienlike toename in perse op die onaktiewe hefboom in die pubertalrotte waargeneem (vs. volwasse rotte), alhoewel die aantal hefdrukkers nog baie laag was. Dit is moontlik, maar dit lyk onwaarskynlik dat die verhoogde aktiewe hefboomdruk as 'n 'nie-spesifieke' effek van algehele aktiwiteit beskou kan word, aangesien die meeste aktiwiteit gerig was op die aktiewe hefboom. Alhoewel die werklike aantal onaktiewe hefboom perse toegeneem het, was die verhouding relatief tot aktiewe hefboom perse vergelykbaar tussen peri-pubertale en volwasse rotte, en die verhoogde hefboom perse kan die langer aktiewe tyd in die selfadministrasie kamers reflekteer. In 'n ander paradigma ('n paar voedselbeperkings, die gebruik van voedselpellets eerder as 'n soete beloning, en 'n FR1-skedule) Sturman, Mandell en Moghaddam [2010] het onlangs gewysigde instrumentale prestasie in adolessent teen volwasse rotte gerapporteer. Hulle het geen verskil in neuspokke waargeneem wat voedselpellets tussen jong en volwasse rotte opgelewer het nie. Hulle het egter gedurig volgehoue gedrag tydens uitsterwing, in die jong rotte, waargeneem. Saam met die twee studies, beklemtoon 'n invloed van ouderdom en ontwikkelingsfase op motivering vir voedsel, in ooreenstemming met die vinnige groei van pubertalrotte. In hierdie studie het ons manlike, maar nie vroulike, rotte geëvalueer nie. Tans is daar beperkte studies wat manlike en vroulike rotte regstreeks vergelyk in voedselmotivasieparadigma, en die sistematiese evaluering gedurende die pubertalperiode is geregverdig. Daar moet kennis geneem word dat in die studie van (menslike) adolessente, Coldwell en kollegas (2009) waargeneem 'n verband tussen 'n merker van groei, en nie gonadale steroïede per se. Nietemin verdien geslagseffekte in hierdie ouderdomsgroep verdere ondersoek.

Ten slotte, ons studies toon toenemende motivering vir sukrose in puberteitrotte in vergelyking met volwassenes, en dit word versterk deur toegang tot 'n matig hoë vet dieet. Die effek van hoë vet dieet op sukrose motivering kan bemiddel word deur verhoogde AGRP aktiwiteit in die mediale hipotalamus. Dit is verdere bewys van die sterk intrinsieke CNS funksionele konnektiwiteit van stroombane wat energie homeostase reguleer met stroombane wat beloning en motivering reguleer. Die verbetering van motivering vir sukrose deur 'n matig hoë vet dieet voorafgaan metaboliese verwurgings en duidelike vetsug en dui daarop dat gedrag aanvanklik metaboliese veranderinge kan plaasvind, eerder as andersom. Die inname van hoë vet en vrugtige bevattende soetkosse sal gesamentlik bydra tot 'n metaboliese profiel wat 'n hoë risiko vir beide tipe2-diabetes en kardiovaskulêre siekte het. Hierdie bevindings beklemtoon die belangrikheid om op eetpatrone en dieet tydens puberteit te fokus, aangesien dit nie net beïnvloed word deur sosio-omgewingsinvloede nie, maar ook deur neurologiese en gedragsaanpassings van die SSS as 'n dier of menslike oorgang deur 'n tydperk van veelvoudige veranderinge vir die verkryging van voortplantingsbevoegdheid.

â € <

Matige hoë vet dieet verhoog motivering vir sukrose by volwasse rotte.
In hierdie studie verhoog die hoë vet dieet sukrose motivering in peri puberteit rotte.
Peri-pubertal rotte het verhoogde sukrose motivering in vergelyking met volwassenes.
Die verhoogde sukrose-motivering kan bemiddel word deur hipotalamiese AGRP.
Gevolgtrekking: Hoë vet dieet dryf motivering vir lekkers, onafhanklik van vetsug.

Erkennings

Hierdie navorsing is ondersteun deur NIH-toekenning DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann is 'n Senior Navorsingsloopbaan Scientist, Biomediese Laboratorium Navorsingsprogram, Departement van Veterane Sake Puget Sound Gesondheidsorgstelsel, Seattle, Washington. Stephen Benoit is ondersteun deur NIH DK066223 en Ethicon Endosurgery Inc. Die skrywers bedank dr. Tami Wolden-Hanson vir ondersteuning met liggaamsamestellingsmetings; Dr. William Banks en Lucy Dillman vir ondersteuning met die triglyceriedmetings; en Amalie Alver, en Samantha Thomas-Nadler vir hulp met die gedragstudies.

Verwysings

Andersen SL, Teicher MH. Spanning, sensitiewe tydperke en volwassenheidsgebeure in adolessente depressie. Neigings in Neurowetenskap. 2008; 31: 183-191. [PubMed]
Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. AGRP neurone is voldoende om voedingsgedrag vinnig en sonder opleiding te orkestreer. Natuur Neurowetenskap. 2011; 14: 351-355. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Voorkeur vir 'n hoë vet dieet, maar nie hyperphagia volgende aktivering van mu opioïde reseptore is geblokkeer in AgRP knockout muise. Breinnavorsing. 2010; 1317: 100-107. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Metielfenidaatbehandeling tydens pre- en periadolese verander gedragsreaksies op emosionele stimuli by volwassenheid. Biologiese Psigiatrie. 2003; 54: 1317-1329. [PubMed]
Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Subensensitiwiteit vir dopaminerge middels in periadolessente rotte: 'n gedrags- en neurochemiese analise. Breinnavorsingsontwikkelingshiernavorsing. 1998; 111: 25-33. [PubMed]
Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, White FJ. Verbeterde reaktiwiteit en kwesbaarheid vir kokaïen na metielfenidaatbehandeling by adolessente rotte. Neuropsychopharmacology. 2001; 25: 651-61. [PubMed]
Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Adolessente blootstelling aan metielfenidaat verander die aktiwiteit van rat midbrein dopamienneurone. Biologiese Psigiatrie. 2003; 54: 1338-1344. [PubMed]
Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Die neuropeptide Y / agouti-geneverwante proteïen (AGRP) breinkringe in normale, anorektiese en monosodiumglutamaatbehandelde muise. Verrigtinge van die Nasionale Akademie vir Wetenskap. 1998; 95: 15043-15048. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Rol van orexien / hipokretien in beloning en verslawing: implikasies vir vetsug. Fisiologie en gedrag. 2010; 100: 419–428. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Die rol van orexin-A in voedselmotivering, beloningsgebaseerde voedingsgedrag en voedselgeïnduceerde neuronale aktivering by rotte. Neuroscience. 2010; 167: 11-20. [PubMed]
Cizza G, Bruin RJ, Rother KI. Toenemende voorkoms en uitdagings van kinderjare diabetes. 'N Mini-resensie. Tydskrif van Endokrinologiese Ondersoek. 2012 epub Mei 8, 2012. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Coldwell SE, Oswald TK, Reed DR. 'N Merker van groei verskil tussen adolessente met 'n hoë en lae suikervoorkeur. Fisiologie en gedrag. 2009; 96: 574–580. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulien, leptien en beloning. Neigings in Endokrinologie en Metabolisme. 2010; 21: 68-74. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptien reguleer energiebalans en motivering deur middel van aksie by duidelike neurale stroombane. Biologiese Psigiatrie. 2011a; 69: 668-674. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Sentrale melanokortiene moduleer mesokortikolimbiese aktiwiteit en voedsel soek gedrag by die rot. Fisiologie en gedrag. 2011b; 102: 491–495. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Blootstelling aan verhoogde vlakke van dieetvet verswak psigostimulerende beloning en mesolimbiese dopamienomset in die rot. Gedragswetenskappe. 2008; 122: 1257-1263. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Desor JA, Beauchamp GK. Longitudinale veranderinge in soet voorkeure by mense. Fisiologie en gedrag. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
Desor JA, Greene LS, Meter O. Voorkeure vir soet en sout in 9- tot 15-jarige en volwasse mense. Wetenskap. 1975; 190: 686-687. [PubMed]
Drewnowski A. Energiedigtheid, smaaklikheid en versadiging: implikasies vir gewigbeheer. Voeding Reviews. 1998; 56: 347-353. [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulienwerke by verskillende SSS-terreine om akute sukrose-voeding en sukrose selfadministrasie by rotte te verminder. Amerikaanse Tydskrif vir Fisiologie. 2008; 295: R388-R394. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Intraventrikulêre insulien en leptien verminder die toediening van sukrose by rotte. Fisiologie en gedrag. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Sukrose selfadministrasie en CNS-aktivering in die rot. Am J Physiol. 2011; 300: R876-R884. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Effek van matige inname van versoeters op die metaboliese gesondheid by die rot. Fisiologie en gedrag. 2009; 98: 618–624. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Figlewicz DP, Sipols AJ. Energie regulerende seine en voedselbeloning. Farmakologie, Biochemie en Gedrag. 2010; 97: 15-24. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Die intraveneuse glukosetoleransietoets in gekanaliseerde Wistar-rotte: 'n Robuuste metode vir die in vivo beoordeling van glukose-gestimuleerde insulienafskeiding. Tydskrif van Farmakologiese en Toksikologiese Metodes. 2008; 57: 106-113. [PubMed]
Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. Langtermyn orexigeniese effekte van AgRP- (83-132) behels ander meganismes as melanokortienreseptor blokkade. Amerikaanse Tydskrif vir Fisiologie. 2000; 279: R47-R52. [PubMed]
Hahn TM, Breininger JF, Baskin DG, Schwartz MW. Koepressie van Agrp en NPY in vas-geaktiveerde hipotalamiese neurone. Natuur Neurowetenskap. 1998; 1: 271-272. [PubMed]
Hodos W. Progressiewe verhouding as 'n mate van beloningsterkte. Wetenskap. 1961; 134: 943-944. [PubMed]
Ikemoto S, Panksepp J. Dissociations between appetitive and consummatory responses by pharmacological manipulations of reward-relevant brain regions. Gedragswetenskappe. 1996; 110: 331-345. [PubMed]
Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Effekte van neuropeptide Y, insulien, 2-deoksiglukose, en voedselontneming op voedselgemotiveerde gedrag. Psigofarmakologie. 1995; 120: 267-271. [PubMed]
Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autofagie in hipotalamiese AgRP neurone reguleer voedselinname en energiebalans. Selmetabolisme. 2011; 14: 173-183. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Kelley AE, Berridge KC. Die neurowetenskap van natuurlike belonings: relevansie vir verslawende dwelms. Blaar van Neurowetenskap. 2002; 22: 3306-3311. [PubMed]
Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neuropeptide-Y in die paraventrikulêre kern verhoog etanol selfadministrasie. Peptiede. 2001; 22: 515-522. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Kohli R, Boyd T, Lake K, Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. Vinnige vordering van NASH in die kinderjare. Tydskrif vir Kindergeneeskunde en Voeding. 2010; 50: 453-456. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Kras MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. Vinnige omkeerbare aktivering van AgRP neurone dryf voergedrag in muise. Tydskrif van Kliniese Ondersoek. 2011; 121: 1424-1428. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Genetiese en omgewingsdeterminante van bitter persepsie en soetvoorkeure. Pediatrics. 2005; 115: 216-222. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Myers KP, Sclafani A. Ontwikkeling van geleerde smaakvoorkeure. Ontwikkelingspsigologie. 2006; 48: 380-388. [PubMed]
Nasionale Kanker Instituut Toegepaste Navorsingsprogram. Bronne van kalorieë van bygevoegde suikers onder die Amerikaanse bevolking, 2005-06. Opgedateer 21 Desember 2010. [Toegang 21 September 2011]; 2010 Beskikbaar vanaf: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Evaluering van 'n kwantitatiewe magnetiese resonansie beeldstelsel vir die hele liggaam samestelling analise in knaagdiere. Vetsug. 2010; 18: 1652-1659. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Ogden CL, Carroll MD. Afdeling Gesondheid en Voeding Eksamenopnames. Voorkoms van vetsug onder kinders en adolessente: Verenigde State, tendense 1963-1965 deur 2007-2008. [Toegang 21 September 2011]; Gesondheid E-Stat. 2010 2010 Beskikbaar vanaf: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
Paxinos G, Watson C. Atlas van die rotbrein in stereotaksiese koördinate. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
Richardson NR, Roberts DC. Progressiewe verhouding skedules in dwelm self-administrasie studies in rotte: 'n metode om versterkende doeltreffendheid te evalueer. Blaar van Neurowetenschappen. 1996; 66: 1-11. [PubMed]
Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamien werk as 'n subkondensator van voedsel soek. Blaar van Neurowetenskap. 2004; 24: 1265-1271. [PubMed]
Rossi M, Kim M, Morgan D, Klein C, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. 'n C-terminale fragment van Agouti- verwante proteïen verhoog voeding en die effek van alfa-melanosietstimulerende hormoon in vivo teenwerk. Endokrinologie. 1998; 139: 4428-4431. [PubMed]
Stanhope KL. Rol van fruktose-bevattende suikers in die epidemies van vetsug en metaboliese sindroom. Jaarlikse resensies van medisyne. 2012; 63: 329-343. [PubMed]
Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Adolessente vertoon gedragsverskille van volwassenes tydens insturmetale leer en uitsterwing. Gedragswetenskappe. 2010; 124: 16-25. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Die melanokortien antagonis AgRP (83-132) verhoog die aptyt reageer op 'n vet, maar nie 'n koolhidraat, versterker nie. Farmakologie Biochemie, en Gedrag. 2008; 89: 263-271. [PMC gratis artikel] [PubMed]
Vartese LR, Schwartz MB, Brownell KD. Effekte van koeldrankverbruik op voeding en gesondheid: 'n sistematiese oorsig en meta-analise. Amerikaanse Tydskrif vir Openbare Gesondheid. 2007; 97: 667-75. [PMC gratis artikel] [PubMed]