Intermitterende toegang tot soet hoë vet vloeistof veroorsaak verhoogde smaaklikheid en motivering om te verbruik in 'n rotsmodel van binge verbruik (2013)

Sylvie Lardeux, James J. Kim, en Saleem M. Nicola^*

Binge eetstoornisse word gekenmerk deur diskrete episodes van vinnige en oormatige voedselverbruik. By rotte, wat intermitterende toegang gee tot soet vetvoedsel, lyk hierdie aspek van binge-eet. Hierdie modelle gebruik gewoonlik vaste kos; Die totale hoeveelheid verbruik word hang egter af van motivering, smaaklikheid en versadiging, wat moeilik is om met vaste voedsel te dissosieer. In teenstelling hiermee kan lekmikrostruktuur analise gebruik word om hierdie parameters te dissosieer wanneer die inname vloeistof 'n vloeistof is. Daarom het ons 'n binge model ontwikkel met behulp van 'n vloeibare emulsie saamgestel uit mielieolie, swaar room en suiker. Ons wys dat rotte wat intermitterende toegang tot hierdie hoëvet emulsie ontwikkel, 'n binge-agtige gedrag ontwikkel wat vergelykbaar is met die voorheen waargeneem met soliede hoë vet-voedsel. Een kenmerk van hierdie gedrag was 'n geleidelike toename in verbruik oor 2.5 weke van intermitterende toegang, wat nie duidelik was in rotte wat laer vet vloeistof op dieselfde toegangskedule gegee het nie. Lek mikrostruktuur analise dui daarop dat hierdie eskalasie ten minste gedeeltelik te danke is aan toenames in sowel motivering as verbruik en smaaklikheidsgedrewe verbruik.

2.1 Diere

Manlike Long Evans-rotte (n = 144) wat 275-300 g weeg, is van Harlan verkry en in 'n kamer met 'n 12 h op 12 h-ligsiklus gehuisves. Eksperimente is gedurende die ligfase uitgevoer. Diere is gewoond om daagliks minstens een week te hanteer voordat eksperimente begin word. Gedurende hierdie tyd is die inname en liggaamsgewig daagliks gemeet. Voor die aanvang van die eksperiment is drie groepe rotte ooreenstem met die gemiddelde hoeveelheid chow verbruik en gemiddelde liggaamsgewig. Alle dierprosedures was in ooreenstemming met die US National Institutes of Health Guide vir die versorging en gebruik van laboratoriumdiere, en is goedgekeur deur die Institusionele Diereversorgings- en -gebruikskomitee van die Albert Einstein College of Medicine.

2.2 Gedrag

2.2.3. Intermitterende toegangsprosedure

Rotte is in drie groepe verdeel: die intermittente toegangsgroep (I_COS; n = 46), die deurlopende toegangsgroep (C_COS; n = 36) en 'n beheergroep wat geen toegang tot COS (N_COS; n = 38). (Die aantal rotte wat gebruik word, is groot omdat rotte later vir farmakologiese eksperimente gebruik is om die effekte van dwelms op die verskillende groepe te vergelyk. Hierdie resultate word nie hier aangemeld nie.) Vir 5 weke het die I_COS en C_COS groepe het drie keer per week toegang tot 'n lickometer wat COS in die operante kamers gehad het (Maandag, Woensdag en Vrydag, MWF) vir 90 min. Die C_COS groep het ook gehad ad libitum Toegang tot COS te alle tye in hul huishokke. Lek tydelike en COS inname is tydens die toegangsessies aangeteken. Liggaamsgewig, voedselinname en (vir die C_COS groep) COS inname in die huishok is daagliks van Maandag tot Vrydag aangeteken; daarom word 25-metings gerapporteer vir die 5-week eksperiment (Vye. 2A, D, B, E; 3A, C). Op Maandae is hierdie maatreëls verdeel deur drie om die naweek te normaliseer. Vergelykings van chow verbruik op die dag voor vs die dag na die toegangsessie (Vye. 2C, F; 3B, D) is twee keer per week gemaak (vir 'n totaal van 10 vergelykings in 5 weke). Die N_COS rotte is op dieselfde tyd as die ander groepe gekoop en in dieselfde kolonie gehandhaaf, maar het nie toegang tot COS gehad nie. Alle rotte het gehad. ad libitum Toegang tot chow en water te alle tye in die huis hok.

 

Figuur 2

Kalorie-inname en chow verbruik is beïnvloed deur toegangskedule en inname

 

Figuur 3

Intermitterende toegang tot COS of CS beïnvloed nie gewigstoename nie

'N Afsonderlike eksperiment gebruik die minder kaloriese CS-oplossing in plaas van COS. Drie groepe rotte (n = 8 elk) is in hierdie eksperiment gebruik, I_CS, C_CS en N_CS, en dit is presies behandel as die ek_COS, C_COS en N_COS groepe soos hierbo beskryf, onderskeidelik, behalwe dat CS vir COS vervang is. N_COS en N_CS groepe is identies behandel (geen toegang tot COS of CS nie); Die verskil was dat die N_COS groep is gelyktydig met die I in die kolonie gehandhaaf_COS en C_COS groepe, terwyl die N_CS groep is gelyktydig met die I gehandhaaf_CS en C_CS groepe.

2.3. Data-analise

2.3.1. Statistiek

Herhaalde-maatreëls ANOVA met een faktor (dae) of twee faktore (dae en groep) is gebruik om die effekte van bingeing- en beheerprosedures te vergelyk. ANOVA's is gevolg deur Holm-Sidak post hoc toetse; 'n aangepaste p <0.05 is as 'n beduidende verskil beskou. Die ANOVA-uitslae word gerapporteer in Tabel 1. Om vas te stel of verbruik oor opeenvolgende toegangsessies toegeneem het, is data vanaf dag 2 tot dag 8 op 'n lineêre model toegepas met die minste vierkant regressie. Die helling oor hierdie dae is geassesseer vir 'n beduidende verskil van 0, en hellings is vergelyk tussen die I_COS en ek_CS groepe wat ANCOVA gebruik. Alle ontledings is uitgevoer met behulp van die R sagteware omgewing [43].

 

Tabel 1

ANOVA resultate.

3.1. Algehele verbruik en liggaamsgewig

Ratte in die I_COS (Intermitterende toegang tot COS) groep het 5 weke toegang tot 'n room (50% v / v), olie (50% v / v) en suiker (8% w / v) vloeibare emulsie (COS) op toetsdae: Maandae , Woensdae en Vrydae (en geen toegang tot COS op enige ander tyd nie). COS is afgelewer deur 'n lickometer in 90 min toegangsperiodes in operante kamers. In die 5 weke van intermitterende toegang het die volume COS wat verbruik is, geleidelik toegeneem: op toegangsdag 15 (aan die einde van die 5^th week) was die hoeveelheid verbruik wat beduidend hoër was as op dae 1 tot 10, en die bedrae wat op dae 6 tot 15 verteer is, was groter as op dae 1, 2 of 3 (Fig. 1A). In teenstelling met die I_COS groep, rotte in die C_COS groep (Deurlopende toegang tot COS) het toegang gehad tot COS nie net in die operantkamer tydens die 90-min toegangsperiode nie, maar ook in die huiskas te alle tye. Soos verwag, die C_COS groep verbruik veel minder COS as die I_COS groep in die operante kamers in alle sessies na die eerste, en toon geen verbruiksverskille in die 15-dae van toegang nie (Fig. 1A).

 

Figuur 1

COS, maar nie CS verbruik het toegeneem oor opeenvolgende periodieke toegangsessies nie

In teenstelling met die effekte wat in die I waargeneem word_COS groep, het die hoeveelheid wat verbruik is nie aansienlik toegeneem oor weke vir die I nie_CS groep, wat toegang gehad het tot CS, 'n laer vetroom / suikeroplossing. Hierdie rotte vertoon 'n lae vlak van verbruik tydens die eerste toegangsessie, en hoewel verbruik geneig was om op volgende sessies groter te wees (en gewoonlik groter as in-kamer verbruik deur die C_CS groep), was daar geen verdere toenames oor dae nie (Fig. 1B). Die afwesigheid van 'n statisties beduidende effek van dae in die I_CS groep kontrasteer met die sterk effek van dae in die I_COS groep (Tabel 1); Hierdie verskil kan egter in teorie voortspruit uit die kleiner aantal vakke (en dus statistiese krag) in die I_CS groep. Daarom het ons die I gebreek_COS groepeer in 6-subgroepe van vergelykbare grootte aan die I_CS groep (N = 8 vir 5 I_COS subgroepe, N = 6 vir een subgroep; vakke in elke subgroep is saam opgelei). Daar was 'n beduidende toename in COS verbruik in 5 van die 6 I_COS subgroepe (effek van dae: groep 1: F_(14,211) = 5.87, P <0.001; groep 2: F_(14,210) = 4.06, p <0.001; groep 3: F_(14,200) = 4.83, p <0.001; groep 4: F_(14,196) = 7.98, p <0.001; groep 5: F_(14,74) = 1.87, p <0.05); in die oorblywende subgroep het die effek betekenis benader (F_(14,141) = 1.72, p = 0.058). In die I_CS groep, maar daar was geen bewyse van selfs 'n neiging tot 'n betekenisvolle effek nie (p = 0.56; Tabel 1). Daarom is die afwesigheid van 'n beduidende effek van dae in die I_CS rotte is onwaarskynlik om te danke aan 'n gebrek aan statistiese krag.

Hierdie resultate dui daarop dat ek_CS rotte het geleer om KS te verbruik en om neofobie binne een sessie te oorkom, met die gevolg dat hul verbruik by die tweede sessie 'n plato bereik het. Omdat aanvanklike leer- en neofobiese effekte soortgelyk moet wees aan die I_COS en ek_CS groepe, die groot toename in verbruik in die I_COS groep van dag 1 tot dag 2 (Fig. 1A) is waarskynlik te danke aan aanvanklike leer en vermindering van neofobie. Die meer geleidelike toename op die daaropvolgende dae is egter teenstrydig met hierdie prosesse. Om die geleidelike toename in inname te isoleer (Fig. 1A) en ander verbruiksmaatreëls (Vye. 5 en and6) 6) vanaf aanvanklike leer- en neofobiese effekte, vergelyk ons ​​verbruik op alle individuele dae tot baselineverbruik op dae 2 en 3.

 

Figuur 5

Die latensie om te lek en aanvanklike lekkoers verander oor dae van intermitterende toegang tot COS

 

Figuur 6

Gebroke mikrostruktuur verander oor dae van toegang tot COS, maar nie CS nie

Die vroeë plateau effek in die I_CS groep staan ​​in stryd met die geleidelike eskalasie wat in die I waargeneem word_COS groep, wat 'n plato bereik het op dag 8. Om die koers van toename in verbruik direk na die eerste dag in die I te vergelyk_COS en ek_CS groepe, bereken ons die helling van die toename vanaf dag 2 tot dag 8 (Fig. 1C). Terwyl die helling positief was en aansienlik verskil van 0 vir die I_COS groep, het dit nie beduidend verskil van 0 vir die I nie_CS groep. Daarbenewens is 'n aansienlike positiewe helling waargeneem in 5 van die 6 I_COS subgroepe hierbo beskryf (nie getoon nie). Daarbenewens vergelyking van hellings in die I_COS en ek_CS groepe wat ANCOVA gebruik het, het 'n beduidende verskil tussen die twee groepe getoon (Fig. 1C). Daarom, die I_COS groep het gelei tot 'n geleidelike toename in verbruik oor intermitterende toegangsperiodes wat nie maklik verklaar kan word as gevolg van aanvanklike leer of afname van neofobie nie. Hierdie geleidelike eskalasie is soortgelyk aan dié wat voorheen waargeneem is vir rotte wat intermitterende toegang verleen tot soliede, hoë vetvoedsel [5, 6, 10-12].

'N Potensiële alternatiewe verduideliking vir die geleidelike eskalasie van verbruik in die I_COS groep is dat die rotte geleer het om meer COS per lek te kry. Om hierdie hipotese te toets, vergelyk ons ​​die aantal lekke per ml vloeistof wat oor I verteer word_COS en ek_CS groepe en oor toegangsdae, met 'n twee faktor ANOVA. Die_COS groep lek meer doeltreffend as die ek_CS groep (gemiddelde gemiddelde oor 15 sessies: COS: 315.0 ± 52.3 lek / mL; CS: 418.3 ± 106.4 lek / mL; F_(1,719) = 13.6; p <0.001) en daar was 'n effek van toegangsdae (F_(14,719) = 1.8; p = 0.04), maar geen interaksie (F_(14,719) = 0.5; p = 0.9). Na-hoc toetse het getoon dat die effek van dae weens 'n beduidende toename in doeltreffendheid van die eerste dag na die tweede, maar geen verdere toenames in later sessies was nie. Daarom is die geleidelike toename in verbruik in die I_COS groep kan nie toegeskryf word aan veranderinge in lekdoeltreffendheid nie.

Nog 'n moontlike verwarrende faktor is die teenwoordigheid van die emulgator (natriumstearoyllaaktielaat) in COS, maar nie CS nie: die I_COS rotte het COS aanvanklik vermy weens die teenwoordigheid van die emulgator. Omdat dit onmoontlik is om COS sonder 'n emulgator te maak, het ons die hipotese getoets dat rotte die emulgator vermy wat gebruik is om COS te berei deur die verbruik van CS en CS + 0.1% natriumstearoyllaktilaat (gewig / volume) te vergelyk. Ses naïewe manlike rotte is gelyktydig aangebied met bottels wat albei vloeistowwe vir 1 uur in die tuishok bevat. Hierdie ervaring is twee keer herhaal na een dag van gewoontes; die relatiewe bottelposisie is tussen dae verander om sywaartse vooroordeel te voorkom. In die laaste twee toegangsessies het rotte soortgelyke hoeveelhede CS (4.2 ± 0.8 ml) en CS + emulgator (5.4 ± 0.4 ml; t-toets p> 0.05) gedrink. Daarom vermy rotte die emulgator nie.

Oor die 5 weke, die I_COS en C_COS groepe het progressief minder vrylik beskikbare chow in die huiskas verteer. Die C_COS groep verbruik relatief klein chow (Fig. 2A), maar as gevolg van die gebruik van groot hoeveelhede COS, verbruik nog meer kalorieë per dag as die N_COS beheer groep, wat nie toegang tot COS het nie (Fig. 2B). Die_COS groep het groot en gereelde swaaie in chow verbruik getoon (Fig. 2A), met rotte in hierdie groep wat die dag meer gebruik om toegang te verkry tot COS en minder in die 24 uur ná COS-toegang (Fig. 2C). In teenstelling, nóg die N_COS of die C nie_COS groepe het onmiddellik voor en na die toegangsperiode in hul verbruik gedek (Fig. 2C). Vir ek_COS rotte, die netto resultaat was dat op COS toegangsdae, hierdie groep verbruik totale kalorieë soortgelyk aan die hoeveelheid verbruik deur die C_COS groep, en op dae sonder COS, die I_COS groep verbruik effens minder as die N_COS groep. Die groot aantal kalorieë wat deur die I verbruik word_COS groep op toegangsdae was as gevolg van die inname van COS: teen die einde van die 5 weke, die I_COS groep verbruik in 90 min effens meer as die helfte van die hoeveelheid COS wat die C_COS groep verbruik in 'n hele dag (op toegangsdag 15: Ek_COS: 54.2 ± 4.0 kCal van COS verbruik; C_COS: 97.7 ± 5.7 kCal van COS verbruik). Hierdie effekte het gelei tot 'n "saag tand" patroon van totale kalorie-inname oor dae in die I_COS groep (Fig. 2B). Laasgenoemde effek kan ook gesien word in Fig. 2C (die I_COS Die groep se verbruik voor binge dae was laer as dié van die N_COS groep). Hierdie resultate is in ooreenstemming met die bevindinge van ander met behulp van intermitterende toegang tot soliede hoëvet-voedsel as 'n knaagdiermodel van binge-eetgedrag [5, 10, 11, 16, 41, 42].

Dit is belangrik dat hierdie voedingspatroon nie in die I waargeneem word nie_CS rotte, wat toegang gehad het tot 'n laer vetroom / suikeroplossing in plaas van die COS-emulsie: hul daaglikse chow-inname was nie beïnvloed deur of die rotte 'n CS-toegangsessie gehad het nie (Fig. 2D, F). Daarbenewens was die "saag tand" patroon van kalorie-inname baie minder uitgesproke in ek_CS rotte as in ek_COS rotte (vergelyk Fig. 2E met Fig. 2B). So, 'n binge-like verbruik patroon is waargeneem met intermittent toegang tot COS, maar nie met CS.

Alhoewel die liggaamsgewig van rotte in alle groepe oor die 5 weke toegeneem het, het die C_COS groep se gewig het vinniger toegeneem as dié van die ander groepe (Fig. 3A). Opvallend, ten spyte van toegang tot COS 3 dae / week, die I_COS groep het nie meer gewig gekry as die N nie_COS groep (Fig. 3A). Die_COS Rats se oënskynlik normale regulasie van liggaamsgewig kan verband hou met hul verminderde verbruik van chow na inname van COS (Fig. 2C): hul gewigstoename was aansienlik groter in die dag voor COS-toegang as in die dag ná toegang (Fig. 3B). In teenstelling, die C_COS en N_COS groepe het gewig gekry teen 'n konstante koers (Fig. 3B). Net so, met die room / suiker oplossing, die C_CS groep se gewig het vinniger toegeneem as dié van die I_CS en N_CS groepe (Fig. 3C, D). Hierdie resultate is in ooreenstemming met vorige waarnemings met soliede hoë vet voedsel [10, 11, 41]. Hulle dui daarop dat, soos dit dikwels die geval is in menslike eetgewoontes [45, 46], kan bingeing-rotte hul verbruik beperk na 'n groot inname van hoogs kalorie-voedsel, selfs na herhaalde intermitterende toegang tot sodanige voedsel oor 5 weke.

3.2. Binne-sessie tydsduur van verbruik

Wanneer toegang tot 'n hoogs smaaklike vloeistof verkry word, word rats se aanvanklik vurige verbruik afgetrek, aangesien die ingeneemde voedingstowwe (en die gekondisioneerde smaakstimulasie wat daarmee gepaard gaan) die versadigingsmeganismes aktiveer [34]. Daarom het ons gevra of COS-verbruik 'n soortgelyke patroon gevolg het. Soos getoon in grafte van die tydsduur van lek oor die 90-min sessie (in 5 min-bakkies), die I_COS groep het 'n sterk verhoogde algehele koers van lek in die eerste ~ 20 min van die sessie in week 5 vertoon in vergelyking met week 1 (Fig. 4A, B). Die_COS Rotte se lektariewe het na die begin van die sessie na lae, sporadiese vlakke teruggekeer met ongeveer 30 min (Fig. 4A, B), in ooreenstemming met vorige waarnemings [34]. As gevolg van die dramatiese verskil in lekskoerse in aanvanklike en later dele van die toegangsessie, ondersoek ons ​​in die daaropvolgende lekpatroonontledings verbruik in die eerste kwartaal van die sessie (22.5 min) en die laaste drie kwartale (68.5 min) afsonderlik.

 

Figuur 4

Die toename in COS-verbruik oor weke van intermitterende toegang is binne die eerste kwartaal van die sessie gekonsentreer

Soos verwag is, was die toename in verbruik in die eerste kwartaal van die sessie baie kleiner in die C_COS groep (Fig. 4B). Inderdaad, dit is ietwat verrassend dat die C_COS rotte het hoegenaamd baie COS in die lekometerkamers gedrink, aangesien COS vryelik in hul tuishokke beskikbaar was. Een moontlikheid is dat die vars COS yweriger verbruik word as die COS in die tuishok, wat tot 24 uur oud was. 'N Naïewe groep van 6 rotte wat vars COS en dagoud COS in 1 uur twee botteltoetstoetse in die tuishok gekry het, het egter geen voorkeur vir vars COS getoon nie (vars COS: 2.9 ± 0.9 ml; dagoud COS: 6.0 ± 1.8 ; t-toets p> 0.05). Daarom is die verhoogde aanvanklike verbruik van COS in die C_COS groep kan 'n funksie wees van gedragsaktivering na plasing in die relatiewe roman (in vergelyking met die huiskool) lickometer kamer.

3.3. Latency to first lek en aanvanklike lek koers

Die geleidelike toename in verbruik oor intermitterende toegang tot COS (Fig 1) kan te wyte wees aan verhoogde motivering om te verbruik en / of verhoogde smaaklikheidsgedrewe verbruik. Om hierdie hipoteses te toets, het ons die latensie ondersoek na die eerste lek van die sessie ('n motivering indeks) en die aanvanklike lekkoers35-37]. Oor opeenvolgende toegangsessies, die I_COS groep se latensie om COS-verbruik te begin, het korter geword, terwyl die C_COS groep se latensie was onveranderd (Fig. 5A). Daarbenewens was die vertraging van die eerste lek konsekwent aansienlik langer in die C_COS groep as die I_COS groep (Fig. 5A), in ooreenstemming met die verskille in motivering wat verwag sal word tussen diere wat deurlopende en beperkte toegang tot 'n begunstigde voedsel gegee word. Veral die aanvanklike lekkoers het egter in albei sessies oor sessies gestyg_COS en C_COS rotte, en was tipies nie beduidend anders as groepe op 'n gegewe dag nie (Fig. 5C). So, in teenstelling met die mate van motivering, het die mate van smaaklikheidsgedrewe verbruik in die twee groepe parallel toegeneem.

Soos verwag is die gebrek aan toename in verbruik in die I_CS groep, nie die ek nie_CS of die C nie_CS groepe vertoon 'n beduidende afname in die eerste lek latensie (Fig. 5B) of 'n toename in aanvanklike likkoers (Fig. 5D). Samevattend het intermitterende toegang tot COS (maar nie CS) gelei tot duidelike toenames in motivering en smaaklikheid wat die toename in COS-verbruik vergesel het.

3.4. Burst nommer en lengte

Rotte lek teen 'n stereotipiese tempo van ~ 7 Hz. Tydens 'n ete word lekke teen hierdie tempo onderbreek deur pouses, wat gewoonlik> 1 sek. Is [36, 37]. Vanaf die tweede dag van toegang tot die vyftiende, die binne-geborste lekkoers vir die I_COS groep stabiel gebly (6.7 ± 0.2 versus 6.9 ± 0.1 Hz, p> 0.05), wat daarop dui dat die geleidelike toename in verbruik in hierdie groep sigbaar is (Fig. 1A) was nie te wyte aan 'n verandering in die sentrale patroongenerator wat die binne-geboorde likkoers beheer nie.

Die aantal uitbarstings tydens toegang tot 'n smaaklike vloeistof word beïnvloed deur motivering om te verbruik, terwyl die lengte van die bars sterker beïnvloed word deur die smaaklikheid van die vloeistof [36, 37]. In ooreenstemming met hierdie idee, C_COS rotte vertoon gewoonlik laer bars getalle as ek_COS rotte (Fig. 6A, C). In die I_COS groep, was die aantal uitbarstings sterk afhanklik van die tyd binne die toegangsessie: in die eerste kwartaal het die burst nommer aansienlik toegeneem oor die 5 weke van toegang, terwyl dit geneig was om in die laaste drie kwartale te verminder (Fig. 6A, C). In teenstelling hiermee, ek_CS rotte, wat nie hul verbruik eskaleer het nie (Fig. 1B), het nie veranderings in burstgetalle in die vroeë of laat fase gewys nie (Fig. 6B, D).

In teenstelling met die uitbarstingsnommer, het die duur van die burst nie beduidend verskil tussen ek nie_COS en C_COS groepe op enige dag (Fig. 6E). Inderdaad, vir beide die I_COS en C_COS groepe, bars duur het toegeneem oor die 5 weke van intermitterende toegang (Fig. 6E). Hierdie eskalasie-effekte was afwesig in I_CS en C_CS rotte (Fig. 6F).

Samevattend toon die resultate dat weke van intermitterende toegang tot COS gelei het tot geleidelike toename in verbruik in die vroeë fase van elke toegangsessie. Hierdie toename het gepaard gegaan met 'n korter vertraging om verbruik te begin en 'n groter aantal lekuitbarstings (in ooreenstemming met 'n verhoogde motivering om te verbruik), sowel as 'n groter aanvanklike lekkoers en 'n langer borsduur (in ooreenstemming met verhoogde smaaklikheidsgedrewe verbruik). Geen toenemende toename in verbruik of toename in motivering- en smaaklikheidsindekse is waargeneem toe rotte CS in plaas van COS gegee is nie. Tesame dui die resultate daarop dat binge-like verbruik ten minste gedeeltelik is as gevolg van 'n geleidelike eskalasie in motivering en smaaklikheid as wat verwag word vanaf aanvanklike leer en vermindering van neofobie.

4.1. Opsomming

Binge eet word gekenmerk deur diskrete episodes (2 uur of minder) van vinnige en oormatige voedselverbruik wat nie deur honger of metaboliese behoefte gedryf word nie [2]. Om die effekte van binge-like verbruik op die neurale prosesse wat voedselinname reguleer, te bestudeer, het vorige dierstudies gebruik gemaak van intermitterende toegang tot voedsel wat hoog is in kalorie-inhoud, veral vet [5, 10, 11, 16, 41], omdat mense wat ly aan binge-eetstoornis of bulimie, meestal by soet vet vet eet [47-49]. Die inname van voedingsryke kos en drank word beheer deur drie interverwante prosesse: motivering, smaaklikheid en versadiging. Om die neurale meganismes onderliggend aan bingeverbruik te ondersoek deur gebruik te maak van indringende tegnieke (soos intrakraniale mikroinjectie van dwelms), sou dit nuttig wees om hierdie prosesse in isolasie te ondersoek. Een manier om dit te doen, is om die temporale patroon van verbruik te ondersoek, 'n prosedure wat baie gefasiliteer word deur die lewering van vloeibare inname deur 'n lickometer. Daarom het ons 'n intermitterende toegangsmodel ontwikkel van binge verbruik van hoëvet vloeistof, gebaseer op die binge modelle wat oorspronklik ontwikkel is deur Corwin en kollegas met vaste vet [11, 12] en later uitgebrei tot soliede vet / suiker mengsels [10, 13, 16]. Aangesien die inname bestaan ​​uit goedkoop, wydbeskikbare bestanddele (supermarkroom, mielieolie en suiker) en geen spesiale toerusting benodig om voor te berei nie, kan ons model in volgende eksperimente gebruik word om bewyse te verkry vir die effekte van neurale manipulasies op versadiging, motivering en smaaklikheid tydens binge verbruik.

4.2. Patroon van verbruik en verwantskap met vorige intermitterende toegangsmodelle

Ons resultate is soortgelyk aan dié wat vroeër vir rotte ingestel is, wat intermitterende toegang tot soliede soetvetkos gegee het. In die besonder, toe rotte intermitterende toegang tot COS (room / olie / suiker, I_COS groep) het verbruik gedurende die toegangsperiode geleidelik oor die dae van toegang toegeneem, in ooreenstemming met vorige waarnemings [5-12]. Verder, ek_COS rotte het 'n "saag tand" patroon van kalorie-inname getoon, met verminderde chow verbruik na toegang tot COS. Hierdie effekte is waargeneem ten spyte van prosedure verskille van die vorige modelle, insluitend intermitterende huiskas toegang tot die hoë-kalorie inname en gelyktydige chow beskikbaarheid in vorige studies, maar nie ons s'n nie (waarby COS toegang in aparte kamers voorsien is). Opvallend, die kalorie-inname op intermitterende COS-toegangsdae het vlakke bereik wat soortgelyk is aan dié wat in 24 uur waargeneem word in rotte wat deurlopende toegang tot COS gegee word, en die inname van die inname nadat COS-toegang verminder is tot vlakke wat onder die rotte gesien is, wat geen toegang tot COS gehad het nie. Hierdie resultate is in ooreenstemming met vorige bevindings deur gebruik te maak van soliede hoë vet voedsel [5, 10, 13, 50]. Die groot skommelinge in kalorie-inname het parallel gewigskommelinge veroorsaak, met die netto resultaat dat die I_COS rotte het nie gewig gekry nie, vinniger as rotte wat net toegang gehad het tot chow. Saam met mekaar, weerspieël hierdie resultate vorige waarnemings deur middel van intermitterende toegang tot soliede, hoë vet voedsel [5, 10-13, 50] en stel voor dat intermitterende toegang tot vloeibare COS binge gedrag veroorsaak wat opmerklik soortgelyk is aan dié wat veroorsaak word deur gebruik te maak van soliede hoë vet-voedsel.

Opvallend, rotte het intermitterende toegang gegee tot 'n minder-kalorie-oplossing van room en suiker (CS; I_CS groep) het nie die geleidelike eskalasie in verbruik of die uitgesproke saagtandpatroon waargeneem in rotte wat COS is, aangetoon nie. Hierdie resultate dui daarop dat hoë vet en / of kalorie-inhoud nodig is om binge-agtige gedrag op hierdie skedule te ontwikkel. Die uitslae sluit egter nie die moontlikheid uit dat die ontwikkeling van bingeing 'n funksie van lek-doeltreffendheid is (hoeveelheid vloeistof wat per lek verkry word), wat groter was as COS as vir CS. Die rede vir hierdie verskil is onbekend, maar het waarskynlik te make met die verskillende fisiese eienskappe van COS en CS. Die hoër dosis kalorie-inname wat bevorder word deur groter lekdoeltreffendheid, kan bydra tot die eskalasie van verbruik in die I_COS groep. Daarbenewens kan die spesifieke tipes vet wat in mielieolie voorkom, bydra tot die vatbaarheid van rotte om bingeing te ontwikkel, asook die vorm van die vet ('n emulsie). Inderdaad, rotte verbruik koring olie emulsies selfs meer ywerig as 100% koring olie, mielie olie emulsies oproep 'n soortgelyke mate van verbruik as 'n vaste vet, en versoet maïs olie emulsies oproep selfs groter verbruik [51-53]. Dus, omdat baie vorige studies van bingeing 'n mengsel van vaste vet en suiker gebruik het [5, 16], kan die teenwoordigheid van geëmulgeerde mielieolie die kritieke faktor wees wat op COS verleen, maar nie CS nie, die vermoë om bingeverbruik op te roep. Hierdie hipotese kan getoets word deur te bepaal of versoete koring olie / water emulsies (sonder room) binge-agtige gedrag soortgelyk aan COS veroorsaak. Alhoewel dit wel die geval is, kan COS verkieslik wees vir gebruik in toekomstige eksperimente omdat voorbereiding van mielie olie / water emulsies met langtermyn stabiliteit vereis duur toerusting ('n mikrofluidizer), terwyl COS voorbereiding vereis nie meer gesofistikeerde apparaat as 'n draad klits.

Aangesien ons COS-binge-model toegang tot hoë vet-inname bied, is drie dae per week 'n vermindering in chow-verbruik gedurende die volgende 24-uur waargeneem. Dit het daarna herstel gedurende die daaropvolgende 24-uur. Chow verbruik in die 24 uur na intermitterende toegang tot COS (maar nie CS) was aansienlik laer as 24 uur verbruik deur die kontrolegroep sonder enige toegang tot COS (N_COS groep), in ooreenstemming met vorige verslae met vet en soet-vet kos [10, 12, 13]. Saam met ons bevindings, dui hierdie resultate aan dat binge-inname 'n langtermynversadigingsproses aktiveer wat die verbruik vir ure beperk na die baie kort episode van verbruik gedurende die toegangsperiode. Hierdie resultate is intrigerend in die lig van bevindings dat rotte hoë vet-voedsel oorskat in vergelyking met hoë-koolhidraatvoedsel met gelyke kalorie-digtheid [28, 29, 54-58]. Intragastriese preload met vet lei tot minder inhibisie van daaropvolgende verbruik as voorlading met 'n isokaloïese dosis koolhidraat [29], en hierdie effekte is langdurig (tot een dag)28]. So, rats oorskat vet gedeeltelik omdat vet minder effektief is (per kalorie) by die aktiveer van postingestiewe versadigingsmeganismes. Hierdie studies dui daarop dat die suikerinhoud van COS en ander vet- / suikermengsels wat gebruik word in intermitterende toegangspuitprosedures, aansienlik kan bydra tot die post-binge inhibisie van chow verbruik. Verdere studies wat die gevolge van suiker- en vetbevattende middels direk vergelyk, word vereis om die differensiële rolle van vet en suiker te verduidelik in die langtermyn versadiging wat veroorsaak word deur binge inname.

Verbruik van COS het geleidelik toegeneem oor die eerste 8 dae (2.5 weke) van intermitterende toegang. Rats wat intermitterende toegang tot CS gegee het, het nie 'n soortgelyke geleidelike toename getoon nie, hoewel beide COS- en CS-intermitterende toegangsgroepe hul verbruik aansienlik vanaf die eerste tot tweede dag van toegang verhoog het. Aangesien rotte in albei groepe moet leer hoe om toegang tot die lickometers te verkry en die aanvanklike neofobie te oorkom, kan die aanvanklike (dag 1 tot dag 2) toename in verbruik toegeskryf word aan hierdie prosesse. Die verdere geleidelike toename in die I_COS groep is teenstrydig met hierdie prosesse omdat dit nie in die I waargeneem word nie_CS groep. Soortgelyke geleidelike toenames is gerapporteer by rotte wat soet en / of hoë vet voedsel of vloeistof gegee word op 3 dae / week of daaglikse intermitterende toegangskedules [9-12, 14, 59]. Hierdie resultate kontrasteer merkwaardig met dié van rotte wat deurlopende toegang tot hoëkoolvoedsel gegee word: daaglikse verbruik verminder of geleidelik af vanaf 'n aanvanklike piek [5, 6, 10], soos in ons studie (Fig 3), of bly konstant [12, 14]. Dus, oorverbruik tydens intermitterende toegangsbande is te wyte aan 'n toename in verbruik wat afwesig is in onbeperkte vakke; Omdat hierdie effek afhang van die vet- en / of kalorie-inhoud van die inname, dui ons resultate daarop dat die toename nie 'n eenvoudige gevolg is van die leer om neofobie te verbruik of te oorkom nie. Die geleidelik toenemende verbruik is waarskynlik te wyte aan ander prosesse wat die gevolg is van die fisiese en / of voedingstowwe van COS wat dit van CS onderskei.

Vorige rotte binge modelle het daaglikse intermitterende toegang tot hoë vet voedsel gebruik as 'n beheer vir 3 dae / week "binge" toegang [6, 11, 12, 15, 16, 40, 42, 60-63]. Ander studies het egter daaglikse intermitterende toegang tot modelbingeing gebruik [9, 10, 13, 14, 35, 59]; veral, verbruik van hoë kalorie-inname verhoog dikwels oor daaglikse toegangsperiodes, alhoewel hierdie eskalasie minder uitgesproke kan wees as vir 3 dae / week toegang [6]. So, daar is 'n mate van verwarring oor wat ideale binge en beheer toegang protokolle uitmaak. Ons resultate bied 'n potensiële resolusie: dit dui aan dat 'n kontrolegroep wat intermitterende toegang tot CS op dieselfde skedule as die COS-groep gegee het, nie 'n verhoogde verbruik toon nie. Ervare ek_COS rotte verbruik meer kalorieë tydens toegangsperiodes as ek_CS rotte, en daarom vergelyk die vergelyking tussen hierdie groepe die gevolgtrekking dat ek_COS rotte voldoen aan die operasionele definisie van binge-eet (verbruik van groter kalorieë in 'n beperkte tydperk as nie-bingers verbruik in 'n soortgelyke tydperk). Dus kan die gebruik van COS en CS (of meer algemeen hoë- en lae-kalorie- of hoë- en laevet vloeistowwe) nuttig wees vir verdere eksperimente waarin 'n beheer vir bingeverbruik benodig word. Hierdie model het die bykomende voordeel dat dit menslike eetgewoontes weerspieël in daardie mense wat op hoë vet, hoë-kalorie kos spat, terwyl nie-binge-eet gewoonlik verbruik van minder kalorie-digte kos behels. Aan die ander kant eet menslike binge-eters vaste en semi-soliede voedsel, terwyl COS en CS vloeistowwe is.

4.3. Motivering, smaaklikheid en versadiging in binge verbruik

Oorwegend oorweeg, kan veranderinge in drie afsonderlike prosesse die geleidelike toename in verbruik oor intermittente toegangsdae onderlê: (1) smaaklikheidsgedrewe verbruik kan toeneem; (2) motivering om verbruik te begin kan toeneem; en / of (3) versadigingsmeganismes kan verminder word in doeltreffendheid, waardeur die "ete" wat gedurende die toegangstydperk geneem word, verleng. Ons resultate bied aanmerklike bewyse vir toenames in beide smaaklikheidsgedrewe verbruik en motivering om te verbruik. In die besonder, die geleidelike eskalasie in COS-verbruik oor dae van intermitterende toegang het gepaard gegaan met verminderde latensie vir die eerste lek, groter aantal lekuitbarstings, verhoogde lekkering in die eerste minuut van toegang en langer lekuitbarstings. Die voormalige twee word beskou as motiewe van motivering, en die laaste twee is indices van smaaklikheid [36, 37, 64]. Elk van hierdie het beduidend oor dae gestyg, aangesien verbruik dramaties toegeneem het. Aangesien elk van hierdie veranderinge in lekpatroon geneig is om verbruik te verhoog, kom ons tot die gevolgtrekking dat verhoogde verbruik oor toegangsessies ten minste gedeeltelik 'n gevolg is van hierdie strukturele veranderinge en dus van verhoogde motivering en smaaklikheid. Verder is hierdie toenames in mate van motivering en smaaklikheid nie in die I waargeneem nie_CS groep, wat nie verhoogde verbruik toon nie. Daarom is die verhoogde motivering en smaaklikheid waarskynlik 'n gevolg van die hoë kalorie- en / of vetinhoud van COS in vergelyking met CS.

Wat kan onderliggend aan die waargeneemde geleidelike toenames in motivering en smaaklikheid? Motivering is nie 'n enkelvoudige breinproses nie, maar 'n sielkundige konstruksie wat die aktiwiteit van veelvoudige neurale meganismes weerspieël. Byvoorbeeld, honger veroorsaak motivering om voedsel te benader, maar dieselfde gemotiveerde gedrag kan geïnduseer word deur 'n stimulus wat verband hou met kos selfs in vakke wat nie honger is nie, soos by gekondisioneerde eetgewoontes [65]. Die spesifieke neurale meganisme onderliggend aan verhoogde motivering by bingeing rotte is onbekend. Dit is beslis moontlik dat 'n kondisioneringsproses betrokke is, sodat die stimuli in die toegangskamer met COS geassosieer word en gevolglik in later sessies motivering veroorsaak om COS se verbruik te soek, benader en inisieer sodra die dier in die kamer. Dus, die geleidelik toenemende motivering wat deur die I gewys word_COS rotte kan 'n funksie wees van die versterkende krag van die onvoorsiene stimulus (COS); die CS-oplossing kan onvoldoende versterkende sterkte hê om 'n toename in verbruik te bevorder bo aanvanklike leer.

Stimulus-geïnduseerde benadering gedrag is dikwels afhanklik van die dopamien projeksie na die kern accumbens [66-69], en bingeverbruik van sukrose word gepaard met verhoogde ekstrasellulêre dopamien in die accumbens [19]. Binge-agtige verbruik veroorsaak verder verskeie langtermynveranderinge in die accumptiewe dopamienstelsel, insluitende verhoogde D1-reseptore en dopamien-vervoerder-uitdrukking, en verminderde D2-reseptor-uitdrukking [8], wat daarop dui dat langtermyn veranderinge in dopamienaktiwiteit betrokke is by binge-eet. Inderdaad, rotte wat langdurige intermitterende toegang tot vet het, het hoër breekpunte uitgestal op 'n progressiewe verhoudingskedule van vetversterking [70]. Hierdie waarneming ondersteun nie net ons gevolgtrekking dat motivering vir smaaklike kos verbeter word in binge-eet nie, maar bied verdere bewyse vir die betrokkenheid van mesolimbiese dopamien, aangesien die verrigting van progressiewe verhoudingstake afhang van accumptiewe dopamien [71]. Daar is egter verdere studies nodig om vas te stel of daar 'n oorsaaklike verband tussen dopamienaktiwiteit in die pasiënte is en groter motivering om te verbruik as bingeing ontwikkel.

Bykomend tot gedragsveranderinge wat in ooreenstemming met verhoogde motivering is, het ons ook effekte waargeneem wat die maklikste verklaar word deur 'n toename in smaaklikheidsgedrewe verbruik (verhoogde aanvanklike lekkoers en verhoogde lekbreeklengte). 'N Aantal breinstrukture is betrokke by smaaklikheidsgedrewe verbruik, insluitend die kernakkoule, die kern van die enkelweg, die amygdala, die ventrale pallidum, die ventrale tegmentale area en die laterale hipotalamus [72-74]. In die besonder, μ opioïede reseptore, veral in die akkumulasie [44, 75-78] kan bydra tot smaakgedrewe verbruik. Interessant genoeg is binge-like verbruik geassosieer met gereguleerde μ-reseptore in die accumbens [8], wat daarop dui dat verhoogde opioidergiese neurotransmissie verantwoordelik kan wees vir die verhoogde smaaklikheidsgedrewe verbruik wat tydens binge-toegang waargeneem word. Hierdie hipoteses wag op verdere toetsing met indringende manipulasies van opioïede reseptor funksie by bingeing diere.

Opvallend, maatreëls van smaaklikheid het nie net in die I toegeneem nie_COS rotte, maar in die C_COS groep ook. Hierdie resultate suggereer dus dat dit die langdurige toegang tot COS is, nie die tussenkoms van toegang nie, wat veroorsaak dat verhoogde smaakgedrewe verbruik. Een verskil tussen die C_COS en ek_COS groepe is dat die C_COS Ratte het gewig gekry, soos verwag sou word ad libitum toegang tot 'n hoë vet dieet veroorsaak vetsug [41, 79, 80]. So, ons resultate dui daarop dat smaaklikheid-gedrewe verbruik van soet vet vet voedsel kan verhoog word in vetsugtige vakke. Vorige studies het komplekse effekte van vetsug op smaaklikheid getoon. In een geval was laer konsentrasies vet en sukrose minder smaaklik in vetsugtig as maer rotte, terwyl hoër konsentrasies effens meer smaaklik was [79]. In 'n ander studie is sukrose smaaklikheidsmaatreëls (burstgrootte) glad nie beïnvloed deur vetsug nie [81], en in nog een, smaaklikheidsmaatreëls is verminder in 'n stam van vetsugtige rotte [82]. 'N Belangrike verskil tussen ons studie en vorige studies is dat ons die smaaklikheid van dieselfde hoë vet inname getoets het, waarmee diere 24 uur deurlopende toegang getoets het (dws ons het die smaaklikheid van die dieet wat die vetsug veroorsaak het, getoets), terwyl ander studies gegee het diere hoë vet kos in die huishok, maar getoets smaaklikheid van olie of sukrose oplossings. Hierdie ontwerpe kan negatiewe kontras effekte aanbring, wat die opsporing van 'n verhoogde smaaklikheidsmeganisme kan voorkom. Eksperimentele ontwerpe wat kontras effekte verminder, moet aangewend word om die hipotese beter te toets, dat smaaklikheidsgedrewe verbruik in vetsugtige vakke versterk word.

Die waarneming dat rotte deurlopende toegang tot COS gegee het, het verhoogde smaaklikheidsgedrewe verbruik getoon, maar het vanaf die eerste dag 'n afname in die totale kalorie-inname (en COS-verbruik) gehad (Fig 2) stel voor dat 'n ander proses, soos versadiging, die smaaklikheid verhoog om die algemene inname te beperk. Dit stel die vraag of versadigingsmeganismes meer doeltreffend is in ervare bingers as by rotte naïef vir COS. Deur die 5^th Week van intermitterende toegang, ek_COS rotte vertoon 'n skerp afname in verbruik in die eerste 20-30-min nadat die toegangsperiode begin het. Hierdie afname is waarskynlik as gevolg van gekondisioneerde en onvoorwaardelike versadiging [34], en toon aan dat versadigingsmeganismes robuust is in bingeing rotte, bestaan ​​uit bevindings in menslike bulimie pasiënte [83]. Alhoewel die koers van afname vinniger in week 5 is as in vorige weke (veral week 1), kan hierdie maatstaf beïnvloed word deur die verskillende dosisse van aanvanklike inname vroeg in die laat sessies (wat funksies van motivering en smaaklikheid is). Daarom is bykomende werk, miskien met behulp van intragastriese voorbelading, nodig om te bepaal of verskille in versadigingsmeganismes kan bydra tot die geleidelike toename in verbruik oor intermittente toegangsdae. Nietemin kan die sterk binne sessie van verbruik in toekomstige studies as 'n mate van versadiging gebruik word wanneer die effekte van neurale manipulasies op gevestigde bingeverbruik ondersoek word.

4.4. gevolgtrekkings

Ons demonstreer dat 'n soet hoë vet vloeistof in rotte gebruik kan word om binge-like verbruik soortgelyk aan dié wat vroeër in intermitterende toegangsmodelle waargeneem is, te gebruik. Die gebruik van vloeibare inname is op verskeie maniere voordelig. Eerstens kan 'n minder kalorie-vloeistof op dieselfde toegangskedule as 'n beheer vir bingeverbruik gegee word. Tweedens, sal die temporale akkuraatheid wat deur verbruik met likometers gemeet word, verdere ondersoeke van binge gedrag fasiliteer, veral met behulp van elektrofisiologie by gedra diere. Ten slotte kan die gebruik van 'n vloeibare hoëvet-inname, lekmikrostruktuurontleding moontlik maak, wat gebruik kan word om bewyse vir of teen verskille in versadiging, motivering en smaaklikheid in bingeing-rotte te verkry as gevolg van indringende neurale manipulasies (bv. Plaaslike mikroinjectie van neuroaktiewe verbindings). Hier gebruik ons ​​mikrostruktuuranalise om te demonstreer dat die geleidelike eskalasie in verbruik oor opeenvolgende toegangsperiodes ten minste gedeeltelik toegeskryf word aan toenemende motivering om verbruik te begin en verhoogde smaaklikheidsgedrewe verbruik. Verdere ondersoek van hierdie prosesse in COS bingeing rotte sal lei tot 'n beter begrip van die neurale meganismes onderliggend aan binge verbruik.

Ons bedank drs. Gary Schwartz en Nicole Avena vir nuttige besprekings, dr. Schwartz en die Animal Energy Balance Phenotyping Kern van die New York Obesity Nutrition Research Centre vir die gebruik van operante kamers, en Niacet Corporation vir hul gul geskenk van natriumstearoyllaaktilaat. Hierdie navorsing is ondersteun deur toekennings van die Klarman Familie Stigting, NARSAD en NIH (MH092757) na SMN, en deur 'n Hilda en Preston Davis Foundation-genootskap tot SL.

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.