Obesogene diëte kan differensieel verander dopamien beheer van sukrose en fruktose inname in rotte (2011)

Physiol Behav. 2011 Jul 25; 104 (1): 111-6. doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048.

Pritchett CE1, Hajnal A.

Abstract

Chroniese ooreet van obesogene diëte kan lei tot vetsug, verminderde dopamien sein, en verhoogde verbruik van toegevoegde suikers om te vergoed vir 'n stomp beloning. Die spesifieke rol van dieetsamestelling bly egter onbekend. Om dit te bestudeer, is Sprague-Dawley-manlike rotte gevoed met 'n hoë-energie dieet met hoë vet en lae koolhidraat inhoud (HFHE), 'n hoë-energie dieet-suiker kombinasie (FCHE) of standaard chow vir 24 weke. Ons het bevind dat albei hoë-energie-dieet 'n aansienlike liggaamsgewigstoename in vergelyking met chow-fed kontroles veroorsaak. Om dopamienbeheer oor kort (2-h) inname van smaaklike sukrose- of fruktoseoplossings te ondersoek, is rats perifere (IP) met ekwimolêre dosisse (0-600 nmol / kg) van die dopamien D1 (SCH23390) en D2 (raclopride) subtipe voorbehou. Spesifieke reseptor antagoniste.

Die resultate het 'n algehele toename in die effektiwiteit van D1- en D2-reseptorantagoniste op die onderdrukking van inname in vetsugtige rotte in vergelyking met maer rotte gehad, met effekte wat verskil op grond van dieet en toetsoplossings. Spesifiek, SCH23390 het potensieel beide sukrose en fruktose-inname in alle groepe verminder; Laer dosisse was egter meer effektief in HFHE-rotte. In teenstelling hiermee was raklopride die doeltreffendste om fruktose-inname in die vetsugtige FCHE-rotte te verminder.

Dit blyk dus dat vetsug weens die gebruik van kombinasies van dieetvet en suiker eerder as ekstra kalorieë uit dieetvet alleen kan lei tot verminderde D2-receptor sein. Daarbenewens blyk dit dat sulke tekorte die beheer van fruktose-inname verkieslik beïnvloed.

Hierdie bevindinge toon vir die eerste keer 'n waarskynlike interaksie tussen dieet samestelling en dopamien beheer van koolhidraat inname in dieet-geïnduceerde vetsugtige rotte. Dit verskaf ook addisionele bewyse dat sukrose en fruktose-inname differensiaal deur die dopamienstelsel gereguleer word.

PMID: 21549729

PMCID: PMC3119542

DOI: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048

1. Inleiding

Dekades van navorsing deur Hoebel en sy leerlinge het noodsaaklike inligting verskaf oor die rol van die brein se dopaminerge stelsel in die regulering van voeding, en sodoende is die konsep van 'voedselbeloning' ontwikkel [-]. Opvallend is dat Hoebel se vroeë eksperimente dopamien in die middelbrein gevestig het as 'n belangrike faktor in chroniese ooreet en gevolglike vetsug [-], lank voordat direkte bewyse beskikbaar gestel is van beeldvormingstudies [, ].

Die opvatting dat voedsel beheer uitoefen oor die eet, en op sy beurt dat volgehoue ​​of afwisselende toegang tot hoogs smaaklike maaltye (dws die wat baie suiker en vette bevat) kan blywende veranderinge in die voedingsreguleringsstelsels kan veroorsaak, staan ​​al lank sentraal in Hoebel se teorieë oor die ontwikkeling van binge-tipe gedrag. Vroeg in sy loopbaan het hy ook elemente van hierdie redenasie op vetsug toegepas. In 'n 1977-oorsig merk Hoebel op dat daar "verskillende soorte vetsug kan wees wat verskillende behandelings benodig" []. Sedertdien het 'n oorvloed van navorsing oor vetsug verskeie genetiese, metaboliese en omgewingsfaktore geïdentifiseer wat die variasie in die ontwikkeling, gevolge en behandeling van vetsug kan verduidelik [-]. Ons begrip van die spesifieke bydraes van makrovoedingstowwe tot veranderde funksies vir voedselbeloning is egter nog lank nie voltooi nie. Die huidige artikel bevat 'n samevatting van gegewens uit 'n studie wat geïnspireer is deur Bart se navorsing en wat bedoel is om hierdie leemte in ons kennis te verminder.

Binne die veelvuldige etiologie van vetsug bly dieet 'n belangrike faktor in vetsugontwikkeling. Obesogene diëte is diëte wat hoog is in kaloriewaarde, dikwels smaaklike kosse wat lei tot vetsug na langdurige blootstelling []. Die makronutriëntsamestelling van obesogene diëte kan egter verskil en hierdie variasie kan neurale stelsels verander wat in vetsug verander word, soos dopamien. Inderdaad, onderhoud aan 'n obesogene dieet het getoon dat dopamienvlakke in die pasiënte verminder word, asook om die reaktiwiteit van die mesokortikolimbiese stelsel te verskuif, sodat 'n meer smaaklike dieet benodig word om soortgelyke voedselgeïnduceerde toenames in ekstracellulêre dopamien te behaal, soos in chow gesien -fed kontroles []. Een potensiële meganisme is 'n aanpasbare afregulasie as gevolg van verhoogde en chroniese stimulasie deur smaaklike kosse []. Trouens, studies uit ons laboratorium het getoon dat selfs orosensoriese stimulasie deur óf sukrose of vet voldoende is om dopamien vrystelling in die nucleus accumbens te stimuleer [, ]. Van besondere belang lyk vet en suikers anders om beloningstelsels te beïnvloed, aangesien dit afgelei word van die groter sterkte van suikers om verslawende gedrag te produseer []. Ander onlangse ondersoeke het verskillende effekte op die neuro-endokriene stelsel getoon en later vatbaarheid vir gewigstoename gebaseer op die verhouding van vet en koolhidrate in obesogene diëte [, ]. Daarbenewens is meer aandag gegee aan moontlike besonderhede in die regulatoriese reaksies op 'n hoë-fruktose mieliesirup dieet en die beweerde gevolge van die oënskynlike gemak waarmee dit vetsug kan veroorsaak en die voedselregulering kan ontwrig. Spesifiek, onlangse studies deur Avena en Hoebel het getoon dat rotte met toegang tot hoëvrugs maïs siroop (HFCS) vir 12 uur elke dag vir 8 weke aansienlik meer liggaamsgewig behaal het as diere wat gelyke toegang tot 10% sucrose gegee het, alhoewel hulle die dieselfde aantal totale kalorieë, maar minder kalorieë van HFCS as sukrose []. Die toenemende voorkoms van vetsug en potensiaal vir die ontdekking van nuwe behandelings eis ondersoek na hoe die inname van algemene hoë-energie en smaaklike kosse, soos sukrose en fruktose, onder dieet vetsug toestande beheer word.

Daarom het die huidige studie ondersoek ingestel na dopamienregulering van sukrose en fruktose-inname by rotte wat vetsugtig geword het as gevolg van verlengde onderhoud op twee standaard hoë-energie-dieëtjies wat algemeen gebruik word om dieet vetsug by rotte te produseer, en wissel in vet- en koolhidraatinhoud. Spesifiek, ons het die betrokkenheid van die twee hoof klasse dopamienreseptore geëvalueer met behulp van perifere (interperitoneale, ip) toediening van die dopamien D1-reseptor (D1R) antagonis SCH23390 of die dopamien D2 recpetor (D2R) antagonist raclopride in maer en dieet vetsugtige rotte in 'n kort (2-hr) een-bottel inname toets van sukrose of fruktose. Hierdie algemene koolhidrate kom algemeen voor binne die menslike dieet, word maklik deur rotte verbruik en het positiewe versterkende eienskappe [-]. Sukrose-inname is voorheen getoon om dopamien vrystelling binne die nucleus accumbens te stimuleer [, , ] en perifere administrasie van beide SCH23390 en raclopride verminder sukrose sham-voeding []. Alhoewel die wetenskapsgemeenskap sowel as die openbare media verhoogde belang het, is soortgelyke effekte van dopamienantagoniste op fruktose-inname slegs ondersoek in die konteks van verkryging en uitdrukking van gekondisioneerde voorkeure, en hierdie studies was ook beperk tot maer rotte [-]. Ten spyte van die moontlike implikasies, is die effekte van dopamienreseptorantagoniste op koolhidraatinname in verskillende vetsugmodelle en in die afwesigheid van homeostatiese drywing (dws volgende periodes van voedselbeperking) nie ondersoek nie. Daarom is rotte in die huidige studie aangehou om verwarrende effekte van honger en energie tekort te voorkom.

2. metodes

2.1 Diere en diëte

Twintig-en-twintig volwasse Sprague-Dawley-rotte (Charles River, Wilmington, MA) wat ongeveer 250 g weeg by die aanvang van die studie, is in individuele hokke in 'n temperatuurbeheerde vivarium gehuisves en op 'n 12: 12-lig-donker siklus gehandhaaf. met ligte aan by 0700.

Diere is gegee ad libitum toegang tot een van die volgende drie diëte: standaard laboratorium chow (Teklad # 2018, 3.4 kcal / g, 18 kcal% vet, 58 kcal% koolhidrate, 24 kcal% proteïen, Teklad Diets, Somerville, NJ) of een van twee hoë- energie-dieet (Navorsingsdiëte, New Brunswick, NJ), een dieet waar die primêre energiebron vet was (hoë vet-hoë-energie, HFHE dieet; Navorsingsdiëte #D12492: 5.24 kcal / g, 60 kcal% vet, 20 kcal% koolhidrate, 20 kcal% proteïen) of 'n hoë-energie dieet wat bestaan ​​uit beide vet en koolhidrate (vet-suiker kombinasie hoë energie, FCHE dieet; Navorsingsdiëte #D12266B; 4.41 kcal / g, 32 kcal% vet, 51 kcal% koolhidrate, 17 kcal% proteïen). By die inisiëring van die studie is groepe gewig aangepas om statisties gelyke kohorte te vorm gebaseer op liggaamsgewig en is dan voor en tydens die gedragseksperimente op hul onderskeie diëte vir 24 weke gehandhaaf. Op 18 weke en gedurende die eksperiment is liggaamsgewig en voedselinname daagliks gemeet. Diere is in 'n sateerde toestand getoets sonder enige tydperke van voedselbeperking dwarsdeur die eksperiment.

2.2 Liggaamsamestelling

Benewens 'n beduidende toename in liggaamsgewig, om die teenwoordigheid van vetsug 1H-NMR liggaamsamestelling analise (Bruker LF90 proton-NMR Minispec, Brucker Optics, Woodlands, TX) te demonstreer, is uitgevoer na 12 weke onderhoud op die dieet.

2.3 dopamien-antagoniste, toetsoplossings en toetsprosedures

Die dopamien D1R antagonis SCH23390 (HFHE: n = 6; FCHE: n = 5; Chow: n = 4) en die dopamien D2 reseptor antagonist raclopride (HFHE: n = 5; FCHE: n = 6; Chow: n = 4) is gebruik. SCH23390 en raclopride (Tocris Biosciences, Ellisville, MO) is in steriele sout opgelos en intraperitoneale 10 minute toegedien voordat 2-uur toegang tot 0.3 M sucrose of 0.4 M fruktose verkry het. Hierdie konsentrasies is gekies omdat hulle hoogs smaaklik vir rotte is en daarom algemeen gebruik is in vorige studies [, , , ]. Sukrose en fruktose (Fisher-Scientific, Fair Lawn, NJ) is nie meer as 24 uur voor toetsing in gefilterde kraanwater opgelos nie.

Diere is opgelei om toetsoplossings tydens daaglikse sessies te drink, waar toegang tot sukrose of fruktose van 2 uur (begin om 1000 uur) 8 dae voor die toets gegee is om stabiele basisinnames te verkry, dws vertroudheid met die orosensoriese en postestiewe effekte. Opleiding en toetsing het plaasgevind in die diere se tuiskoloniekamer, met 100 ml plastiekbottels wat tydelik aan die voorkant van die tuishok vasgemaak is, sodat tuitjies in die hok uitgestrek het. Die toediening van voertuig (sout) of dopamien-antagoniste het na 24 weke se onderhoud aan die diëte begin, waarop beide obesogene dieetgroepe (HFHE en FCHE) aansienlik hoër liggaamsgewigte gehad het as kontrole van chow (Figuur 1). 'N Minimum van 48 uur is tussen inspuitingsdae gegee om dwelms te laat metaboliseer. Geen veranderinge aan liggaamsmassa of 24 uur voedselinname het plaasgevind ná behandeling met die dopamien-antagoniste nie.

Figuur 1 

Liggaamsgewig gedurende die tydperk voor en deur die farmakologiese toetsperiode (grys staaf)

2.4 Statistiese analise

Liggaamsgewig en 1H-NMR-data is geanaliseer met behulp van 'n eenrigting onafhanklike monsters-analise van variansie (ANOVA) met dieet as die onafhanklike veranderlike.

Intake is gemeet as ml verteer en word as gemiddelde ± SEM aangebied. Grondlyninname (volgende voertuig, dws soutinjectie) is getoets vir verskille tussen die dieetgroepe in 'n drie-rigting ANOVA met dieet, dwelm en koolhidraat as die onafhanklike veranderlikes. Daar was geen beduidende effekte van dieet nie (F(2,48)= 0.3533, p= 0.704), dwelm (F(1,48)= 0.1482, p= 0.701), en was daar ook geen wesenlike interaksie-effekte nie (dieet × dwelm: F(2,48)= 0.4144,p= 0.66; dieet × koolhidraat: F(2,48)= 0.2759, p= 0.76; dwelm × koolhidraat: F(1,48)= 0.0062, p= 0.73; dieet × dwelm × koolhidraat: F(2,48)= 0.3108, p= 0.73). 'N Beduidende effek van koolhidraat (F(1,48)= 8.8974, p<0.01) is waargeneem (Tabel 1). Daarom is die inname vir alle daaropvolgende ontledings omskep na 'n persentasie vermindering vanaf die basislyn (inname volgende dosis × [ml] / inname volgens 0 μg / kg [ml]) en geanaliseer met behulp van herhaalde metingsanalise van variansie (ANOVA) met dieet (HFHE, FCHE, of Chow) en Drug (raclopride of SCH23390) as onafhanklike veranderlikes en dosis (0, 50, 200, 400 of 600 nmol / kg SCH23390 of raclopride) as die herhaalde maatreël. Die inhibitiewe dosis (ID50) wat nodig is om inname te verminder tot 50% van basislyn (0 nmol / kg) is bereken soos voorheen beskryf []. Verskille in ID50 is vergelyk as 'n funksie van Dieet en Geneesmiddel met behulp van tweerigting-ANOVA. Alle ontledings is met behulp van Statistica (v6.0, StatSoft® Inc., Tulsa, OK) gedoen en beduidende bevindings is verder geanaliseer met behulp van Fischer se post-hoc-toetse met die minste betekenisvolle verskil. Verskille word as statisties beduidend beskou as p <0.05.

Tabel 1 

Inname van sukrose en fruktose in 2-h toetse. Absolute inname waardes (in ml) van sukrose en fruktose inname deur dieet groepe volgende voertuig (0 nmol / kg) inspuitings. Geen verskille is waargeneem in die basislyn inname tussen dieet- of dwelmgroepe nie. Basislyn Sukrose ...

3. Resultate

3.1 Effekte van dieet op liggaamsgewig en adiposity

Na 12 weke op die obesogene dieet, het die groepe verskil in liggaamsgewig (F(2,27)= 27.25, p<0.001), persentasie vetmassa (F(2,27)= 14.96, p<0.001), en persentasie maer massa (F(2,27)= 15.77, p<0.001). Die post hoc-toetse het getoon dat Chow-rotte aansienlik minder geweeg het as albei HFHE (p<0.001) en FCHE (p<0.001) rotte. Vergelyking van liggaamsamestelling het getoon dat HFHE- en FCHE-rotte 'n groter persentasie vetmassa het in vergelyking met Chow (p<0.05). Na 18 weke, aan die begin van die toets (24 weke) en gedurende die toetsperiode, het die dieet 'n beduidende effek op liggaamsgewig gebly (Figuur 1; week 18: F(2,27)= 13.05, p<0.001; week 24: F(2,27)= 16.96, p<0.001; week 26: F(2,27)= 13.99, p<0.001; week 28: F(2,27)= 13.05, p<0.001). Post hoc-ontleding het aan die lig gebring dat HFHE- en FCHE-rotte aansienlik hoër liggaamsgewigte het as Chow-kontroles (Figuur 1; p<0.001, alle tydpunte). Daar was op geen stadium statistiese verskille in liggaamsgewig tussen die twee vetsugtige groepe nie.

3.2 Effekte van dopamien D1R en D2R antagonisme op sukrose inname

Sucrose inname is verminder deur SCH23390 in alle groepe (Figuur 2a). Raclopride verminder die sukrose inname in HFHE rotte, maar was baie minder effektief in Chow en FCHE rotte (Figuur 2b). Die herhaalde maatreëls ANOVA het 'n algehele effek van dwelm getoon (F(1,24)= 8.8446, pDosis (<0.01)F(4,96)= 27.1269, p<0.001), en 'n dosis deur middel van dwelm-interaksie (F(4,96)= 2.9799, p<0.05). Terwyl die algehele effek van Dieet nie beduidend was nie (F(1,24)= 2.5787, p= 0.09), het posthoc-vergelykings groot verskille van raklopriedbehandeling tussen HFHE- en Chow-groepe getoon (p<0.05) en tussen HFHE- en FCHE-groepe (p

Figuur 2 

Veranderinge in sukrose inname na dopamienreseptor antagoniste

Na-hoc-analise het onthul dat SCH23390 was beduidend meer doeltreffend om die sukrose inname in die algemeen te verlaag in vergelyking met raklopride (p SCH23390 onderdrukte sukrose inname in HFHE rotte by alle dosisse getoets en onderdrukte inname in FCHE en Chow rotte by 200 nmol en hoër dosisse (Figuur 2a). Sukrose-inname is onder HFHE-rotte onderdruk deur al die dosisse raklopride, maar slegs die hoogste dosis het die sukrose-inname aansienlik verminder in FCHE-rotte, terwyl geen van die dosisse sukrose-inname deur Chow-rotte onderdruk het nie (Figuur 2b).

Ontleding van die ID50 (Tabel 2) geopenbaar geen effek van dieet (F(2,24)= 0.576, p= 0.57) of dwelm (F(1,24)= 2.988, p= 0.09), ten spyte van duidelik verskille in die ID50 vir raklopride. Hierdie gebrek aan effek kan wees as gevolg van die aansienlike afwyking binne groepe.

Tabel 2 

Doeltreffendheid van dopamienreseptor antagoniste uitgedruk soos deur ID50. Die ID50 verteenwoordig die dosis waarteen die inname verminder sou word tot 50% van die basislyn (voertuig). Geen verskille is tussen groepe waargeneem nie ...

3.3-effekte van dopamien D1R en D2R-antagonisme op fruktose-inname

SCH23390 verminderde fruktose-inname in alle groepe (Figuur 3a). Raclopride, aan die ander kant, het slegs die inname in die FCHE-groep aansienlik verminder (Figuur 3b). Die herhaalde maatreëls ANOVA het 'n algehele effek van Dwelm geopenbaar (F(1,24)= 5.7400, pDosis (<0.05)F(4,96)= 33.9351, p<0.001) en 'n beduidende dosis deur middel van dwelm-interaksie (F(4,96)= 3.0296, p<0.05) maar geen effek van dieet nie (F(2,24)= 1.5205, p= 0.24). Nogmaals, post-hoc-ontledings het 'n beduidende verskil van raklopriedbehandeling tussen HFHE- en FCHE-groepe getoon (p

Figuur 3 

Veranderinge in fruktose-inname na toediening van dopamienreseptor antagoniste

Na-hoc-analise het onthul dat SCH23390 was oor die algemeen meer effektief om fruktose-inname te onderdruk as raklopride (p<0.05), en dit op 'n dosisafhanklike manier gedoen (Figuur 3). SCH23390 verminderde inname in alle dieetgroepe by 400 en 600 nmol en verminderde fruktose-inname so vroeg as die dosis 200 nmol in HFHE-rotte (Figuur 3a). Rakslopried-effekte op fruktose-inname was egter beperk tot FCHE-rotte met na-hoc-analise wat beduidende afname in fruktose-verbruik in FCHE-rotte by 200 nmol en hoër dosisse toon. Geen van die raklopried-dosisse onderdruk vrugtose-inname in HFHE- of Chow-rotte nie.Figuur 3b).

ANOVA op die ID50 (Tabel 2) het 'n effek van dwelm geopenbaar (F(1,24)= 4.548, p<0.05) maar nie Dieet nie (F(2,24)= 1.495, p= 0.25). SCH23390 vereiste laer dosisse algehele as raklopride om inname te verminder tot die helfte van die basislyn (p<0.05). In ooreenstemming met die ontleding van werklike dosisse, post-hoc-analise van ID50 toon ook 'n aansienlik verhoogde sensitiwiteit in beide vetsugtige groepe in vergelyking met Chow-rotte (p

4. bespreking

Die huidige studie vergelyk sensitivity vir dopamienreseptor blokkade in die vermindering van inname van twee smaaklike koolhidraatoplossings, sukrose of fruktose, in twee dieet-oorgewig-diermodelle. Ons het twee diëte gebruik om die chroniese verbruik van óf 'n dieet oorwegend hoog in vet (HFHE) of 'n vet-suiker kombinasie dieet (FCHE) te naboots, soos gesien in die Westerse dieet []. Soos verwag, het beide diëte aansienlike gewigstoename en adipositeit op 12 weke geproduseer, met 'n volgehoue ​​toename in liggaamsgewig dwarsdeur die eksperiment (Figuur 1). Die groepe is dan in vergelyking met ouderdom-pasgemaakte chow-fed kontroles in hul relatiewe sensitiwiteit vir D1 en D2 reseptor subtipe-spesifieke blokkade met SCH23390 of raklopride, onderskeidelik. Ons het bevind dat blokkade van die D1-reseptore beide sukrose en fruktose-inname in alle dieetgroepe verminder het. Ongeag of rotte sukrose of fruktose-oplossings verbruik het, het HFHE-rotte gereageer op effens laer dosisse SCH23390 in vergelyking met hul vetsugtige FCHE of leun Chow-eweknieë (Figuur 2a, , 3a) .3a). Hierdie skynbare toename in sensitiwiteit vir dopamien D1 reseptor antagonisme deur HFHE rotte is ook waargeneem na aanleiding van die D2 reseptor blokkade tydens die sukrose toets. Inderdaad, HFHE-rotte het gereageer op alle raklopried-dosisse met verminderde sukrose-inname, terwyl FCHE-rotte slegs op die hoogste dosis gereageer het, en Chow-rotte het geen betekenisvolle onderdrukking van sukroseverbruik na raklopriedbehandelings getoon nie (Figuur 3b). Interessant genoeg het HFHE-rotte egter nie fruktose-inname verminder ná die behandeling met raklopride nie. In plaas daarvan het raclopride slegs fructose-inname aansienlik onder FCHE-rotte onderdruk. 'N Verhoogde sensitiwiteit vir die dopamienreseptor antagoniste is 'n aanduiding van verminderde dopamien sein, dws as gevolg van minder reseptore, 'n verminderde kompetisie van endogene DA by die reseptor terreine, of 'n kombinasie van albei. Trouens, daar is bewyse dat enige meganisme van toepassing kan wees op ons model. Byvoorbeeld, blootstelling aan hoë vet diëte selfs voor geboorte kan lei tot verminderde D2Rs []. Voorts het die eet van hoë vet voedsel getoon dat natuurlike of elektries vermeende dopamien vrystelling verminder word en dopamien omset verswak [-]. Terwyl die onderliggende meganisme verdere ondersoeke regverdig, ondersteun ons gegewens, tesame met hierdie en ander vorige waarnemings, die opvatting dat die eet van sekere voedselsoorte - moontlik onafhanklik van vetsug - kan lei tot veranderinge in die dopamienstelsel wat herinner aan neuroplastisiteit van dwelmmisbruik]. Trouens, onlangse navorsing dui daarop dat hoë vet dieet sensitiwiteit toeneem vir dwelms wat op dopamien stelsels handel [, ].

Vorige ondersoeke in maer rotte het getoon dat differensiële doeltreffendheid van D1- en D2-reseptor blokkade is om koolhidraat inname te verminder deur konsentrasies te gebruik wat ooreenstem met dié wat in die huidige studie gebruik word [-, ]. Hierdie gevolge word geglo gedeeltelik bemiddel deur areas van die brein wat betrokke is by voedselbeloning, en D2-reseptore in hierdie gebiede kan veral vatbaar wees vir veranderinge wat veroorsaak word deur vetsug [, , -]. Die huidige studie het uitgebrei na die bevindings van dopamienreseptormodulasie van koolhidraatinname in maer rotte en komplimenteer dié studies wat blywende plastisiteit in die beloningstelsel in vetsug toon. Alhoewel die kompleksiteit van die stelsels en faktore wat so 'n wisselwerking beïnvloed (akute beheer van inname deur 'n chronies veranderde sisteem) duidelike individuele afwykings en derhalwe verminderde interaksie-effekte in die algehele ANOVA's verhoog, het die direkte (post-hoc) vergelykings van dosis-respons-effekte openbaar differensiële sensitiwiteit vir isomolêre dosisse reseptorantagonis tussen die dieetgroepe. Veranderinge wat die D2R beïnvloed, blyk spesifiek afhanklik te wees van die inhoud van koolhidrate wat ook in die hoë vet-dieet voorkom. Die aanduiding van die makronutriënt-inhoud van die dieet kan die beloningstelsel anders verander.

Die differensiële effekte van sensitiwiteit vir raklopride in die sukrose toets kan wees as gevolg van die teenwoordigheid van sukrose in die dieet. Alhoewel beide obesogene diëte sommige sukrose bevat, bevat die FCHE dieet 23% meer sukrose as die HFHE dieet. Die gebrek aan reaksie op raklopried in die sukrose-uitdaging deur FCHE-rotte, maar nie HFHE-rotte, kon egter die gevolg wees van die verhoogde blootstelling aan sukrose in die HFHE-dieet. Geen obesogene dieet bevat fruktose nie, maar in die reaksies van die obesogene dieetgroepe is daar ook verskille waargeneem aan raklopriet in die fruktose-toets. Verder was geen sukrose in die Chow-dieet teenwoordig nie, maar die Chow-groep se reaksies op raklopride in die sukrose-toets was meer verwant aan die antwoorde van FCHE as HFHE-rotte. Dit dui daarop dat ander faktore onderliggend aan die differensiële responses op raklopriedbehandeling as 'n funksie van dieet- en toetskoolhidraat kan wees.

Alternatiewe verklarings kan insluit differensiële neurale en hormonale postingestive effekte wat deur fruktose en sukrose uitgeoefen word. Terwyl die presiese meganismes onduidelik bly, is daar toenemende bewyse wat hierdie idee ondersteun [, ]. In hierdie konteks kan die moontlikheid dat die twee diëte anders sukrose en fruktose voorkeure verskillend verander as gevolg van hul differensiële effekte op mondelinge en gastro-intestinale seine stroomop na die beloningstelsel, nie uitgesluit kan word nie en verdere ondersoek moet regverdig.

Vetsug en smaaklike kosse is onafhanklik geïmpliseer om dopamien sein te verander [, , , ], en kan dus ook rekening hou met die differensiële reaksie wat in die huidige studie waargeneem word. Inderdaad, ons data ondersteun vorige bevindings wat toon dat dopamien D2R seinvermindering verminder word in vetsug [, ]. Die onlangse bevinding van die huidige studie was egter dat die aard van hierdie verhouding afhanklik van die makronutriënt-inhoud van die obesogene diëte, eerder as vetsug of die gepaardgaande komplikasies daarvan, mag wees. 'N Bykomende groot bevinding was die verskille wat in die effektiwiteit van D2R-antagoniste tussen toetskoolhidrate gesien is. Ons het 'n neiging in ons data getoon dat fructose-inname meer streng beheer is deur D2Rs as sukrose-inname. Dit lei tot die vraag hoe die inname van verskillende koolhidrate differensieel gereguleer kan word, en as beloning wat deur verskillende koolhidrate verkry word, wisselende meganismes kan aanwend. Vorige data het aangedui dat sukrose en fruktose-inname verskillende fisiologiese reaksies lewer. Sukrose is getoon om gekondisioneerde effekte te produseer wat gebaseer is op beide sy smaak en na-ingestelde eienskappe [, , ] terwyl fruktose skynbaar op 'n gedragsrelevante wyse stimuleer, uitsluitlik deur sy smaak en nie deur post-inname-effekte te versterk nie [, ]. Daarom kan die reaksies van beloningskringe tot fruktose bly, selfs wanneer terugvoering wat deur sukrose ontwikkel word, kompromitteer word weens gebreke wat ondergeskik is aan vetsug (bv. Verminderde insulien / leptiengevoeligheid). Die teenoorgestelde kan ook waar wees: 'n Teen-regulatoriese reaksie om sukrose inname te bekamp, ​​kan nie vrugtose inname nagaan nie. Toekomstige studies in die mens is nodig om te ondersoek of voorkeure vir kosse wat ryk is aan fruktose eintlik met vetsug sal toeneem, of indien relatiewe sukrose en fruktose-voorkeure verskil in vetsugtige pasiënte wat ook diabeties is.

Alhoewel die gevolge van sukrose op dopamien omvattend ondersoek is [, , , ], is minder bekend van die interaksie tussen fruktose en die dopamienbeloningstelsel, hoewel vroeë verslae van die Hoebel-laboratorium aandui dat fruktose sy eie unieke fisiologiese response kan lewer []. Die huidige studie voeg 'n verdere stuk inligting by hierdie komplekse legkaart wat daarop dui dat dieet van verskillende makronutriëntinhoud die dopamienbeheer van fruktose-inname anders kan verander. Verdere ondersoek word benodig om die onderliggende meganismes ten volle te begryp waarvolgens vet en suiker die invloed van darmbrein sein kan beïnvloed en veranderinge binne die brein kan oplewer.

5. gevolgtrekkings

Hierdie studie toon dat obesogene (hoë-energie) dieet wat wissel in vet- en koolhidraatinhoud, eerder as vetsug self, die sensitiwiteit van D1 en D2-reseptorantagoniste anders kan verhoog om koolhidraat inname te verminder. Hierdie bevinding is verenigbaar met die algemene idee dat dopamien sein in dieet vetsug gestomp word, en stel 'n nuwe verhouding tussen dieet en sentrale dopamien-effekte voor. 'N Bykomende groot bevinding was dat die diëte die potensiaal van dopamienreseptorantagoniste differensieel verander in die onderdrukking van sukrose en fruktose-inname. In vergelyking met normale (lae vet) of hoë vet, hoë koolhidraat diëte het vetsug wat deur 'n baie hoë vet, maar lae suiker dieet geproduseer is, 'n verhoogde sensitiwiteit vir beide D1- en D2-reseptorantagonisme tot gevolg gehad om die sukrose-inname te verminder, maar D2-reseptor beheer van fruktose-inname was bewaar. In teenstelling hiermee het rotte gevoed met 'n hoë-energie dieet met 'n kombinasie van hoë dieet vet en koolhidraat gedemonstreer verhoogde D2 reseptor regulasie van fruktose inname. Dit blyk dus dat dieetgeskiedenis die ontwikkeling van dopamientekorte wat voorheen aan vetsug toegeskryf is, in die algemeen kan verander. Die huidige data dui ook daarop dat hierdie besonderhede van dopamienplastisiteit kan beïnvloed hoe sekere koolhidrate, soos fruktose en sukrose, hul lonende effekte uitoefen. Sulke verskille kan sommige van die variasie in die sukseskoerse van verskillende anti-obesitas behandelings en terapieë verduidelik. Verdere studies word vereis om die toepaslikheid van hierdie bevindinge aan mense te toets en onderliggende meganismes te ondersoek.

Hooftrekke

  • Hoë-energie diëte wat onafhanklik van die makrovoedingstof inhoud is, is sterk om vetsug te veroorsaak.
  • Dieet samestelling blyk anders te verander dopamien reseptor sensitiwiteit.
  • D1 reseptor blokkade verminder sukrose en fruktose inname in maer en vetsugtige rotte.
  • D2 reseptor blokkade verminder sukrose inname in vet vet gevoed, maar nie maer rotte.
  • D2-reseptor blokkade verminder net fruktose-inname in vet-suiker gevoed rotte.

Erkennings

Hierdie navorsing is ondersteun deur die Nasionale Instituut vir Diabetes en Spysverterings- en Niersiektes, DK080899, die Nasionale Instituut vir Dowesheid en ander kommunikasiestoornisse, DC000240, en The Jane B. Barsumian Trust Fund. Die skrywers bedank mnr. NK Acharya vir sy uitstekende hulp met die instandhouding van rotte en die uitvoering van die NMR-toetse.

voetnote

Disclaimer van die uitgewer: Hierdie is 'n PDF-lêer van 'n ongeredigeerde manuskrip wat aanvaar is vir publikasie. As 'n diens aan ons kliënte voorsien ons hierdie vroeë weergawe van die manuskrip. Die manuskrip sal kopieëring, tikwerk en hersiening van die gevolglike bewys ondergaan voordat dit in sy finale citable vorm gepubliseer word. Let asseblief daarop dat tydens die produksieproses foute ontdek kan word wat die inhoud kan beïnvloed, en alle wettige disklaimers wat van toepassing is op die tydskrif betrekking het.

Verwysings

1. Hernandez L, Hoebel BG. Voeding en hipotalamusstimulasie verhoog die omset van dopamien in die toerusting. Fisiologie en gedrag. 1988; 44: 599–606. [PubMed]
2. Hernandez L, Hoebel BG. Voedselbeloning en kokaïen verhoog ekstrasellulêre dopamien in die nucleus accumbens soos gemeet deur mikrodialise. Lewenswetenskappe. 1988; 42: 1705-12. [PubMed]
3. Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. Sucrose sham voer op 'n binge skedule vrylating dopamine herhaaldelik en elimineer die asetielcholien versadiging reaksie. Neuroscience. 2006; 139: 813-20. [PubMed]
4. Rada P, Avena NM, Hoebel BG. Daaglikse bingeing op suiker stel herhaaldelik dopamien in die accumbens dop. Neuroscience. 2005; 134: 737-44. [PubMed]
5. Ahlskog JE, Randall PK, Hernandez L, Hoebel BG. Verlaagde amfetamienanoreksie en verhoogde fenfluramien-anorexia na midbrain 6-hidroksiedopamien. Psigofarmakologie. 1984; 82: 118-21. [PubMed]
6. Hernandez L, Hoebel BG. Oortoevoer na midbrein 6-hidroksiedopamien: Voorkoming deur sentrale inspuiting van selektiewe katecholamien heropname blokkers. Breinnavorsing. 1982; 245: 333-43. [PubMed]
7. Ahlskog J. Voedingsreaksie op regulatoriese uitdagings na 6-hidroksydopamien-inspuiting in die noradrenerge weë van die brein. Fisiologie en gedrag. 1976; 17: 407–11. [PubMed]
8. Hoebel BG, Hernandez L, Monaco A, Miller W. Amfetamien-geïnduseerde oorverlies en oorgewig in rotte. Lewenswetenskappe. 1981; 28: 77-82. [PubMed]
9. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Beloning, dopamien en die beheer van voedselinname: implikasies vir vetsug. Neigings in Kognitiewe Wetenskappe. 15: 37-46. [PMC gratis artikel] [PubMed]
10. Spoor E, Spoor S, Bohon C, Klein DM. Verband tussen vetsug en stompe respons op voedsel word gemodereer deur TaqIA A1 Allele. Wetenskap. 2008; 322: 449-52. [PMC gratis artikel] [PubMed]
11. Hoebel BG. Famakologiese beheer van voeding. Ann Rev Pharmacol Toxicol. 1977; 17 [PubMed]
12. Bouchard C. Huidige begrip van die etiologie van vetsug: genetiese en nongenetiese faktore. Die Amerikaanse Tydskrif vir Kliniese Voeding. 1991; 53: 1561S-5S. [PubMed]
13. Vogele C. Etiologie van vetsug. In: Munsch S, Beglinger C, redakteurs. Vetsug en binge eetversteuring. Switserland: S. Karger; 2005. pp. 62-73.
14. Weinsier RL, Hunter GR, Heini AF, Goran MI, Verkoop SM. Die etiologie van vetsug: relatiewe bydrae van metaboliese faktore, dieet en fisiese aktiwiteit. Die Amerikaanse Tydskrif vir Geneeskunde. 1998; 105: 145-50. [PubMed]
15. Klein DM. Individuele verskille in die neurofisiologie van beloning en die vetsug epidemie. Int J Obes. 2009; 33: S44-S8. [PMC gratis artikel] [PubMed]
16. Archer ZA, Mercer JG. Brein reageer op obesogene diëte en dieet-geïnduseerde vetsug. Verrigtinge van die Voedingsvereniging. 2007; 66: 124-30. [PubMed]
17. Geiger BM, Behr GG, Frank LE, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotou EG, et al. Bewys vir defekte mesolimbiese dopamien-eksositose by vetsug-vatbare rotte. FASEB J. 2008; 22 [PMC gratis artikel] [PubMed]
18. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Beloning, dopamien en die beheer van voedselinname: implikasies vir vetsug. Neigings in Kognitiewe Wetenskappe. 2011; 15: 37-46. [PMC gratis artikel] [PubMed]
19. Hajnal A, Smith GP, Norgren R. Orale sukrose stimuleer verhoog dopamien in die rat. Is J Fisiol Reguleer Integr Comp Physiol. 2004; 286: R31-7. [PubMed]
20. Liang NC, Hajnal A, Norgren R. Sham wat koringolie voed, verhoog die hoeveelheid dopamien in die rot. Amerikaanse Tydskrif vir Fisiologie - Regulerende, integrerende en vergelykende fisiologie. 2006; 291: R1236 – R9. [PubMed]
21. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Suiker en vetverskil het merkbare verskille in verslawende gedrag. J Nutr. 2009; 139: 623-8. [PMC gratis artikel] [PubMed]
22. Shahkhalili Y, Mace K, Moulin J, Zbinden I, Acheson KJ. Die Vet: Koolhidraat Energieverhouding van die Speendieetprogramme Later vatbaarheid vir Vetsug in Male Sprague Dawley Rats. Joernaal van Voeding. 2011; 141: 81-6. [PubMed]
23. Van die Heuvel JK, van Rozen AJ, Adan RAH, la Fleur SE. 'N Oorsig oor hoe komponente van die melanokortiensisteem reageer op verskillende hoë-energie dieet. Europese Tydskrif vir Farmakologie. 2011 Epub voor druk. [PubMed]
24. Bocarsly ME, Powell ES, Avena NM, Hoebel BG. Hoë-fruktose koring stroop veroorsaak eienskappe van vetsug by rotte: Verhoogde liggaamsgewig, liggaamsvet en triglyceriedvlakke. Farmakologie Biochemie en Gedrag. 2010; 97: 101-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]
25. Reedy J, Krebs-Smith SM. Dieetbronne van energie, vaste vette en bygevoegde suikers onder kinders en adolessente in die Verenigde State. Tydskrif van die Amerikaanse Dieetkundige Vereniging. 2010; 110: 1477-84. [PMC gratis artikel] [PubMed]
26. Sclafani A. Koolhidraat smaak, eetlus en vetsug: 'n oorsig. Neurowetenskap en biogedragsresensies. 1987; 11: 131–53. [PubMed]
27. Ackroff K, Touzani K, Peets TK, Sclafani A. Geurvoorkeure gekondisioneer deur intragastriese fruktose en glukose: verskille in versterkingsvermoë. Fisiologie en gedrag. 2001; 72: 691–703. [PubMed]
28. Sclafani A, Thompson B, Smith JC. Die aanvaarding en voorkeur van die rot vir sukrose-, maltodextrien- en sacharienoplossings en -mengsels. Fisiologie en gedrag. 1998; 63: 499–503. [PubMed]
29. Hajnal A, Norgren R. Herhaalde toegang tot sukrose versterk die dopamienomset in die kernklem. Neuroreport. 2002; 13: 2213-6. [PubMed]
30. Weatherford SC, Greenberg D, Gibbs J, Smith GP. Die sterkte van D-1- en D-2-reseptor antagoniste is omgekeerd verwant aan die beloningswaarde van mielie-olie en sukrose in rottang. Farmakologie Biochemie en Gedrag. 1990; 37: 317-23. [PubMed]
31. Bernal SY, Dostova I, Kest A, Abayev Y, Kandova E, Touzani K, et al. Rol van dopamien D1- en D2-reseptore in die nucleus accumbens-dop op die verkryging en uitdrukking van fruktose-gekondisioneerde geur-voorkeure in rotte. Gedragsorgnavorsing. 2008; 190: 59-66. [PMC gratis artikel] [PubMed]
32. Baker RM, Shah MJ, Sclafani A, Bodnar RJ. Dopamien D1- en D2-antagoniste verminder die verkryging en uitdrukking van smaakvoorkeure wat deur fruktose by rotte gekondisioneer word. Farmakologie Biochemie en Gedrag. 2003; 75: 55-65. [PubMed]
33. Bernal S, Miner P, Abayev Y, Kandova E, Gerges M, Touzani K et al. Rol van amygdala dopamien D1 en D2 reseptore in die verkryging en uitdrukking van fruktose-gekondenseerde smaakvoorkeure by rotte. Gedragsorgnavorsing. 2009; 205: 183-90. [PMC gratis artikel] [PubMed]
34. Smith GP. Accompens dopamine bemiddel die lonende effek van orosensoriese stimulasie deur sukrose. Aptyt. 2004; 43: 11-3. [PubMed]
35. Hajnal A, De Jonghe BC, Covasa M. Dopamien D2 reseptore dra by tot verhoogde aviditeit vir sukrose in vetsugtige rotte wat CCK-1 reseptore ontbreek. Neuroscience. 2007; 148: 584-92. [PMC gratis artikel] [PubMed]
36. Naef L, Moquin L, Dal Bo G, Giros B, Gratton A, Walker CD. Materale hoëvetinname verander presynaptiese regulering van dopamien in die nukleusakkapsel en verhoog motivering vir vetbelonings in die nageslag. Neuroscience. 2010; 176: 225-36. [PubMed]
37. Rada P, Bocarsly ME, Barson JR, Hoebel BG, Leibowitz SF. Verminder dopamine by Sprague-Dawley-rotte wat geneig is tot ooreet van 'n vetryke dieet. Fisiologie en gedrag. 2010; 101: 394–400. [PMC gratis artikel] [PubMed]
38. Geiger BM, Haburcak M, Avena NM, Moyer MC, Hoebel BG, Pothos EN. Tekorte van mesolimbiese dopamien neurotransmissie in dieet dieet vetsug. Neuroscience. 2009; 159: 1193-9. [PMC gratis artikel] [PubMed]
39. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschöp MH, Lipton JW, Clegg DJ, et al. Blootstelling aan verhoogde vlakke van dieetvet verminder die psigostimulerende beloning en mesolimbiese dopamien omset in die rat. Gedragswetenskappe. 2008; 122: 1257-63. [PMC gratis artikel] [PubMed]
40. Koob GF, Volkow ND. Neurokringkunde van Verslawing. Neuropsychopharmacology. 2009; 35: 217-38. [PMC gratis artikel] [PubMed]
41. Baladi MG, Frankryk CP. Die eet van 'n hoë vet chow verhoog die sensitiwiteit van rotte tot quinpirole-geïnduceerde diskriminerende stimulus effekte en gaai. Gedrags farmakologie. 2010; 21: 615-20. doi: 10.1097 / FBP.0b013e32833e7e5a. [PMC gratis artikel] [PubMed] [Kruisverwysing]
42. McGuire BA, Baladi MG, Frankryk CP. Die eet van hoë vet chow verhoog sensitiwiteit vir die effekte van metamfetamien op lokomotie by rotte. Europese Tydskrif vir Farmakologie. 2011; 658: 156-9. [PMC gratis artikel] [PubMed]
43. Tyrka A, Smith GP. SCH23390, maar nie raklopride, verminder die inname van intraorale infused 10% sucrose by volwasse rotte nie. Farmakologie Biochemie en Gedrag. 1993; 45: 243-6. [PubMed]
44. Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F. Oorvleuelende neuronale stroombane in verslawing en vetsug: bewyse van stelselspatologie. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008; 363: 3191-200. [PMC gratis artikel] [PubMed]
45. Johnson PM, Kenny PJ. Dopamien D2 reseptore in verslawing-agtige beloning disfunksie en kompulsiewe eet in vetsugtige rotte. Nat Neurosci. 2010; 13: 635-41. [PMC gratis artikel] [PubMed]
46. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, et al. Brein dopamien en vetsug. Die Lancet. 2001; 357: 354-7. [PubMed]
47. Ackroff K, Sclafani A. Rotte se voorkeure vir koringstroop met hoë fruktose teenoor sukrose en suikermengsels. Fisiologie en gedrag. 2011; 102: 548–52. [PMC gratis artikel] [PubMed]
48. Glendinning JI, Breinager L, Kyrillou E, Lacuna K, Rocha R, Sclafani A. Differensiële effekte van sukrose en fruktose op dieetvetsug in vier muisstamme. Fisiologie en gedrag. 2010; 101: 331–43. [PMC gratis artikel] [PubMed]
49. Hajnal A, Margas WM, Covasa M. Veranderde dopamien D2 reseptor funksie en binding in vetsugtige OLETF rat. Brein Res Bull. 2008; 75: 70-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]
50. Bello NT, Lucas L, Hajnal A. Herhaalde sukrose toegang beïnvloed dopamien D2 reseptor digtheid in die striatum. NeuroReport. 2002; 13: 1565-8. [PMC gratis artikel] [PubMed]
51. Ackroff K. Leer smaakvoorkeure. Die veranderlike sterkte van na-mondelinge voedingstowwe. Aptyt. 2008; 51: 743-6. [PMC gratis artikel] [PubMed]
52. Bonacchi KB, Ackroff K, Sclafani A. Sakkarose smaak, maar nie polikose smaak nie, smaakvoorkeure by rotte. Fisiologie en gedrag. 2008; 95: 235–44. [PMC gratis artikel] [PubMed]
53. Sclafani A, Ackroff K. Glukose- en fruktose-gekondisioneerde smaakvoorkeure by rotte: Smaak versus postestiewe kondisionering. Fisiologie en gedrag. 1994; 56: 399–405. [PubMed]