Yağ / karbonhidrat nisbəti, lakin enerji sıxlığı qəlyanaltı qidası qəbulunu təyin edir və beyin mükafat alanlarını aktivləşdirir (2015)

Elmi Hesabatlar 5, Məqalə nömrəsi: 10041 (2015)

doi: 10.1038 / srep10041

Qidalanma davranışı

Şişmanlıq

AbstrQəlyanaltı qida kartofu çipləri reklam libitum qidalanan siçovullarda qida qəbulunu stimullaşdırır ki, bu da beyin mükafatlandırma sisteminin və digər dövrələrin modulyasiyası ilə əlaqələndirilir. Burada, doymuş siçovullarda qida qəbulunun optimal yağ / karbohidrat nisbəti ilə başlandığını göstəririk. Kartof çipləri kimi bir izokalorik yağ / karbohidrat qarışığı siçovulların beyin fəaliyyətinə təsir göstərdi, məsələn, mükafatlandırma / bağımlılık ilə əlaqəli sxemlərə təsir etdi, lakin modulyasiya edilmiş sahələrin sayı və modulyasiya dərəcəsi qəlyanaltı yeməyinin özünə nisbətən daha aşağı idi.

giriş

Ləzzətli yeməklərin reklam libitumu hedonik hiperfagiyaya, yəni enerji istehlakının artmasına və buna görə qida qəbulu davranış qaydasının dəyişməsi səbəbindən bədən çəkisinin artmasına səbəb ola bilər.1. Doyma xaricində qida qəbulunu başlatmaq üçün, qeyri-homeostatik mükafat sisteminin fərqli siqnal yolları ilə homeostatik enerji tarazlığını və doymağı pozan amillər iştirak etməlidir.2. Əvvəl göstərildiyi kimi, qəlyanaltı qida kartofu çiplərinin qəbulu reklam libitum qidalanan siçovullarda beyin mükafatlandırma sistemindəki fəaliyyətini güclü modulyasiya edir. Bundan əlavə, qida qəbulunu, doyma, yuxu və lokomotor fəaliyyətini tənzimləyən beyin bölgələrinin əhəmiyyətli dərəcədə fərqli aktivləşməsinə səbəb olur3. Davranış tədqiqatları, kartof çipləri olduqda enerji alma və qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyətin artdığını təsdiqlədi3. Qida qəbulunun neyrobioloji tənzimlənməsi narkotik asılılığının tənzimlənməsindən daha mürəkkəb olsa da, bəzi neyrofizioloji mexanizmlərin təəccüblü üst-üstə düşməsi, beyin aktivləşdirmə rejimi və davranış nəticələri mübahisəli şəkildə müzakirə edilmişdir.4,5,6,7. İştirak edilən beyin dövranı məhdudlaşdırıldıqdan sonra qida qəbulu ilə, xüsusən də yüksək dərəcədə ləzzətli qidaların qəbulu ilə güclü şəkildə aktivləşdirilir.8,9,10. Ümumiyyətlə, çox ləzzətli yemək yüksək kalorili və / və ya yağlara və / və ya karbohidratlara zəngindir. Beləliklə, bəslənmənin enerji sıxlığının artan çəki ilə nəticələnən və nəticədə piylənməyə səbəb olan qida qəbulunu doyma xaricində tetikleyen vacib amil ola biləcəyi ehtimal edilir.11,12.

Bu yaxınlarda edilən bir davranış araşdırması, yağlar və karbohidratlar qəlyanaltı yeməyin dadlılığının əsas molekulyar müəyyənedicidir13. Bundan əlavə, kartof çiplərinin enerji tərkibi əsasən (94%) yağ və karbohidrat tərkibi ilə müəyyən edilir. Buna görə, enerji tərkibinin, kartof çipləri vəziyyətində hedonik hiperfagiyanın hərəkətverici qüvvəsi olduğunu düşünmək olar. Nəticədə, siçovullarda meydana gələn bütün beyin fəaliyyətinin modulyasiyasını araşdırmaq üçün müxtəlif yağ / karbohidrat tərkibli qidaların qəbulunu araşdırmaq və maqnit rezonans görüntüləmə (MRİ) ölçmələrini aparmaq üçün davranış üstünlük testlərini apardıq.

Nəticələr və müzakirə

Tercih testləri üçün, orqanoleptik xüsusiyyətlərin təsirini istisna etmək üçün hər bir test yeməyinə (1: 1) toz standart çow (STD) əlavə edildi (Şəkil 1a)13. Əvvəllər göstərilmişdir ki, test epizodlarının qaydası və müddəti nəticəyə təsir etmir13. Əvvəlcə nisbi suqəbuledici artan yağ və beləliklə, 35% yağ və 45% karbohidratlar tərkibində ən çox olan qidaların enerji tərkibi ilə artdı. Yağ tərkibinin daha yüksək olması, qida qəbulunun azalmasına səbəb oldu (Şəkil 1a). Yağların karbohidratlara nisbətən daha yüksək enerji sıxlığı olduğuna görə, bu tapıntılar, enerjinin tərkibi olmayan siçovullarda qida qəbulunun yeganə müəyyənedici olmadığını göstərir. Təəccüblüdür ki, ən cəlbedici test qidalarının orta yağ / karbohidrat nisbəti demək olar ki, kartof çiplərinin tərkibinə tam uyğundur (Şəkil 1a). Yuxarıdakı nəticənin şokalad və ya digər qəlyanaltı yeməyi kimi oxşar yağ / karbohidrat nisbəti olan digər qida məhsullarına şamil edilə biləcəyi araşdırılmaqda qalır.

Şəkil 1: (a) Müxtəlif yağ / karbohidrat nisbəti olan test qidalarının qısamüddətli test qida təqdimatı zamanı (10 dəqiqə) iki seçim seçimində əlavə qida qəbulunu stimullaşdırmaq üçün fəaliyyəti.

Şəkil 1

Sınaq yeməyinə nisbətdə enerji alışındakı fərqlər (17.5% yağ, 32.5% karbohidratlar və 50% STD) müvafiq test yeməyinin test və istinad yeməyinin ümumi qəbuluna nisbi töhfəsi olaraq göstərilir (ortalama ± SD). Aşağıda, test qidalarının tərkibi göstərilib və ən cəlbedici orta kompozisiya kartof çiplərinin tərkibi ilə müqayisə olunur. (b) 7 gün davamlı test qida təqdimatı mərhələlərində enerji alma və müvafiq qidalanma ilə əlaqəli hərəkətverici fəaliyyət. Hər iki amil də 35 / müddətində təlim mərhələsində (TP) və manqan fazında (MnP) test qidalarına [standart çov (STD) və ya% 65 yağ və% 12 karbohidrat (FCH) qarışığı] asılılığı ilə göstərilir. 12 gün ərzində 7 saat açıq / qaranlıq dövrlər. Məlumatlar ardıcıl 16 gündə 4 qəfəsdə 7 heyvanın ortalama ± SD'sini göstərir. Əlavə olaraq, müvafiq statistik məlumatlar verilmişdir (** p <0.01, *** p <0.001, ns = əhəmiyyətsiz).

Tam ölçülü şəkil

Bu yaxınlarda göstərmişdik ki, reklam libitumla qidalanan siçovullarda kartof çiplərinin istehlakı, əsasən beyin fəaliyyətini, mükafat dövranını və qida qəbulu, yuxu və lokomotor fəaliyyətlə əlaqəli sistemləri təsirli şəkildə modulyasiya edir.3. Buna görə hazırkı tədqiqat test qida yağ və karbohidrat nisbətinin bu modulyasiyalara təsirini araşdırdı. Bu məqsədlə, reklam libitum bəslənən siçovullar, kartof fişləri üçün demək olar ki, izokalorik (35 vs. 65 kcal / 565 g) bir model kimi 535% yağ və 100% karbohidratlar (FCH) olan bir test qidasına məruz qaldı. Bir nəzarət qrupu, əvəzinə toz STD aldı. Bundan sonra qidalanma mərhələsində bütün beyin fəaliyyətində dəyişiklik manqan inkişaf etdirilmiş maqnetik rezonans görüntüləmə (MEMRI) tərəfindən qeydə alındı14,15 əvvəllər təsvir edildiyi kimi3. Göstərilən iş dizaynına görə Şəkil 1b, test qidaları və libitum təklif edən bir təlim mərhələsi (TP), test qidası olmadan (hər biri yeddi gün) aralıq bir mərhələ ilə davam etdi. MEMRI ölçülməsindən əvvəl, kontrast agent manqan xlorid, sonrakı yeddi gün ərzində inteqrasiya olunmuş beyin fəaliyyətini xəritələşdirmək üçün dorsally dərialtı olaraq implantasiya edilmiş osmotik nasoslarla idarə edildi. Bu manqan fazasında (MnP) siçovullar artıq bilinən test yeməyinə girişi bərpa etdilər. Bütün tədqiqat boyunca standart pellet chow və tap suyu mövcud idi (Şəkil 1b). Bu test quraşdırma, enerji alışını və hər iki qrupun bütün beyin fəaliyyətini müqayisə etdi və TP və MnP zamanı FCH qrupunda işığa, eləcə də günün qaranlıq dövrünə nəzarət ilə müqayisədə xeyli yüksəldi (Şəkil 1b). Bundan əlavə, qida dağıtıcıları yaxınlığında tək siçovulların lokomotor fəaliyyəti sayılmışdır. Ümumi lokomotor aktivliyi və narahatlığı ölçən açıq sahə sınağı kimi digər lokomotor təhlillərdən fərqli olaraq, bu araşdırmada qiymətləndirilən qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyəti, qida axtaran davranışı əks etdirir. Qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyət TP-nin qaranlıq dövrü zamanı toz STD əvəzinə FCH mövcud olduqda yalnız bir qədər yüksəldi (orta lokomotor aktivlik [sayılır] STD 205 ± 46, FCH 230 ± 41, n = 4, p = 0.0633) ) və MnP (ortalama lokomotor fəaliyyət [sayır] STD 155 ± 24, FCH 164 ± 17, n = 4, p = 0.2123) (Şəkil 1b). Bunun əksinə olaraq, kartof çiplərinə giriş qaranlıq dövrdə eyni STD nəzarət qrupu ilə müqayisədə daha yüksək qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyətə səbəb oldu.3həm TP-də (ortalama lokomotor aktivlik [sayılır] STD 205 ± 46, kartof çipsi 290 ± 52, n = 4, p <0.001) həm də MnP-də (orta lokomotor aktivlik [sayılır] STD 155 ± 24, kartof çipində) əhəmiyyətli idi 197 ± 29, n = 4, p = 0.0011). Beləliklə, yağ / karbohidrat nisbətinin kartof çiplərinin ləzzətliliyini təyin etdiyi, ancaq qidalanma davranışının qəlyanaltı yeməklərindəki digər komponentlərin də təsir etdiyi qənaətinə gəlmək olar. Bununla birlikdə, bu fərqlərin qida qəbulunun "istəmək" və "bəyənmə" aspektləri ilə əlaqəli olması spekulyativ olaraq qalır.16.

Bütün MEMRI tərəfindən beyin fəaliyyətinin monitorinqi STD ilə müqayisədə FCH qəbulu ilə beyin sahələrinin aktivləşməsində əhəmiyyətli fərqlər aşkar etmişdir (Şəkil 2a, b, Əncir 3, birinci sütun, Cədvəl 1). Mövcud nəticələr, kartof çipləri və STD qəbul edərkən beyin fəaliyyətinin modulyasiyasının əvvəlki MEMRI analizləri ilə müqayisə edildi3. Əvvəlki məlumatlar ikinci sütunda verilmişdir İncir. 23. FCH kartof çipləri ilə müqayisədə oxşar yağ / karbohidrat nisbəti və təxminən eyni enerji sıxlığına malik olsa da, FCH STD-dən kartof fişlərinə (33 sahələri) nisbətən daha az miqdarda beyin sahələrini (78) aktivləşdirdi. Əncir 2). Təsir və asılılıq ilə əlaqəli funksional qruplarda təsirlər aşkar edildi (Şəkil 3a), qida qəbulu (Şəkil 3b), yuxu (Şəkil 3c) və lokomotor fəaliyyət (Şəkil 3d). Şəkil 2b FCH və kartof çiplərinin təsirini STD təsiri ilə müqayisə edən bütün əhəmiyyətli dərəcədə fərqli aktivləşdirilmiş beyin sahələrinə dair ümumi bir məlumat göstərir. Bundan əlavə, aktivləşmədə fraksiyalı dəyişiklik, yəni neyron fəaliyyətini əks etdirən manqan alma, kartof çipi və STD ilə müqayisədə FCH vs STD istehlakı ilə qətiyyətlə fərqlənir.Əncir 3, üçüncü sütun). Nüvə yığılması mükafat sisteminin əsas quruluşu hesab olunur17. FCH istehlakı, sol yarımkürənin əsas subregionu olan dörd alt quruluşdan birində 7.8 qat artan aktivləşməyə səbəb oldu. Qabıq subregionlarında, eləcə də sağ yarımkürənin əsas subregionunda artım əhəmiyyətli deyildi (Şəkil 3a). Bənzər şərtlər altında kartof fişlərinin qəbul edilməsi, nüvələrin böyüdülməsinin sol əsas subregionunun ən yüksək aktivləşməsinə səbəb oldu. FCH ilə müqayisədə, bu alt quruluşda aktivasiya səviyyəsi iki qat daha yüksək idi. FCH-dən fərqli olaraq, digər üç alt quruluş da nəzarətlə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirildi (Şəkil 3a). Beləliklə, FCH-nin beyindəki mükafat sistemlərini işə saldığı, lakin kartof çiplərindən daha az təsiri olduğu qənaətinə gəlmək olar. Bu nəticə, stria terminalisin (sol yarımkürənin) yataq nüvəsi kimi kartof fişləri və FCH qəbulu ilə əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirilmiş mükafat / bağımlılık sisteminin digər strukturları tərəfindən də əks olunur.17,18, dorsal subikulum19və ya prelimbik korteks (sağ və sol yarımkürə)20. Digər beyin quruluşları, əksinə, mükafat dövrlərinin vacib komponentləri olmasına baxmayaraq, FCH qəbulundan əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənməmiş və ventral pallidum, ventral tegramal bölgə və ya kartof çiplərinin suqəbuledici ilə açıq şəkildə modullanmışdır. ehtiyatlı putamen (Cədvəl 1)3.

Şəkil 2: (a) Əhəmiyyətli dərəcədə fərqli dərəcədə aktivləşdirilmiş beyin sahələri (35% yağ / 65% karbohidrat (FCH) və standart chow (STD) və kartof çipləri və STD ilə qarışıq3) orta siçovul beyin səthində göstərilən üç dilim üçün nümunə alınmış voksel əsaslı bir morfometrik analiz ilə.

Şəkil 2

Qida qrupundakı yağ / karbohidrat (FCH, sol sütun) ortalama məlumatları, eyni şərtlərdə kartof fişləri tərəfindən ortaya çıxan beyin fəaliyyətində dəyişikliklərlə müqayisə edilir et al. 20133, sağ sütun). (b) eksenel və sagittal görünüşdə göstərilən əhəmiyyətli dərəcədə fərqli aktivləşdirilmiş beyin bölgələrinin 3D paylanması (35% yağ / 65% karbohidrat testi qidası FCH vs STD, sol sütun və kartof fişləri vs STD, sağ sütun, Hoch-dan nəzərdən keçirilmişdir et al. 20133). Mavi kürələr, müvafiq test qida FCH və ya kartof çipsləri qəbul edildikdən sonra daha çox aktivliyi olan, aşağı, qırmızı kürə beyin bölgələrini simvollaşdırır.3, hər biri STD ilə müqayisədə. Kürələrin ölçüsü əhəmiyyət səviyyələrini (kiçik: p ≤ 0.05, orta: p ≤ 0.01, böyük: p ≤ 0.001, n = 16) simvollaşdırır.

Tam ölçülü şəkil

Şəkil 3: Siçovulun şematik sagittal görünüşünə görə funksional qruplara (a) "mükafat və asılılıq", (b) "qida qəbulu", (c) "yuxu" və (d) "lokomotor fəaliyyət" üçün təyin olunmuş beyin bölgələri. Ad libitumla qidalanan siçovulların beyin strukturlarında əhəmiyyətli dərəcədə fərqli (p <0.05) manqan yığımı olan beyin,% 35 yağ /% 65 karbohidrat test qidasına (FCH, birinci sütun) və ya qəlyanaltı qida kartof çiplərinə əlavə giriş imkanı (Hoch-dan nəzərdən keçirilmişdir) et al. 20133, ikinci sütun).

Şəkil 3

Qırmızı düzbucaqlılar, qəlyanaltı qida kartofu cipsi və ya FCH ilə əhəmiyyətli dərəcədə aktivləşdirilmiş beyin bölgələrini simvollaşdırır, hər ikisi də toz standart çov (STD) ilə müqayisədə, toz STD ilə qəlyanaltı qida kartofu çipləri və ya FCH qəbuluna görə daha yüksək fəaliyyət göstərən beyin bölgələrini. Sola və / və ya sağa düzbucaqlılara bərkidilmiş üçbucaqlar yarımkürəni əhəmiyyətli fərqlərin olduğunu göstərir. Üçbucaqsız düzbucaqlılar mərkəzi beyin quruluşlarını təmsil edir. Üçüncü sütunda qəlyanaltı yeməyi ilə FDK-nın STD-yə nisbətən fraksiya dəyişikliyi göstərilir (*** p <0.001, ** p <0.01, * p <0.05, n = 16). Acb nüvəsi: accumbens nüvə bölgəsi; Acb qabığı: nüvə hüceyrələrinin qabıq bölgəsi, Arc: qövslü hipotalamik nüvə, BNST: stria terminalisin yataq nüvəsi, CgCx: singulat korteks, CPu: kaudat putamen (stratium), DS: dorsal subiculum, Gi: nəhəng hüceyrə nüvəsi, GPV: ventral pallidum, HyDM: dorsomedial hipotalamus, HyL: lateral hipotalamus, IlCx: infralimbic korteks, InsCx: insular korteks, IP: interpeduncular nucleus, LPBN: lateral parabrachial nucleus, LPGi: lateral paragigantocellular core, LRt: lateral retigular motor, lateral retikulyar motor , MCx1: ikincil motor korteks, OrbCx: orbital korteks, PCRt: parvisellüler retikulyar nüvə, PnO: pontin retikulyar nüvə oral, PrlCx: prelimbik korteks, PTA: pretektal sahə, PVN: paraventriküler talamik nüvənin ön hissəsi, Raphe: raphe nucleus, Septum: , Sol: tək yol, Teg: tegmental nüvələr, thMD: mediodorsal talamik, VS: ventral subiculum, VTA: ventral tegmental area, ZI: zona incerta.

Tam ölçülü şəkil

Cədvəl 1: S-dən çox fərqli aktivləşdirilmiş beyin sahələrini, ya da standart çow və ya yağ və karbohidratlar qarışığına və t-statistikanın müvafiq p-dəyərlərinə, n = 16 nisbətinə girmə imkanı ilə müqayisə et.

Tam ölçülü masa

Bənzər nəticələr qida qəbulu ilə əlaqəli beyin sxemlərinin təhlilindən əldə edilə bilər. Məsələn, FCH və kartof çiplərinin qəbulu zamanı aktivləşdirilmiş dorsomedial hipotalamus, septum, eləcə də paraventrikulyar talamik nüvəsi qida qəbulunu nəzarətlə əlaqələndirilə bilər21,22. Yenə də FCH, arcuate hipotalamik nüvəsi və ya tək təkan yolu kimi kartof çipləri tərəfindən ləğv edilmiş doyma sxemlərinin digər quruluşlarını modulyasiya edə bilmədi. Bundan əlavə, aktivləşmənin intensivliyi kartof çiplərinə nisbətən FCH-dən aşağı idi, məsələn, 2.3 qat paraventrikulyar talamik nüvəsinin ön hissəsinin xeyli yüksək aktivləşməsi ilə əks olunmuşdur (Şəkil 3b). Bu məlumatlar, FCH'nin qidalanma ilə əlaqəli beyin quruluşlarını STD-dən fərqli olaraq, FCH vasitəsilə daha yüksək enerji alışı ilə əks oluna biləcəyini göstərir (Şəkil 1b).

FCH qəbulu yuxu ilə əlaqəli beyin strukturlarının güclü bir deaktivasiyasına da səbəb oldu. Bəzi beyin sahələri yalnız zona incerta kimi FCH tərəfindən deaktiv edildi (Şəkil 3c), halbuki digər sahələr yalnız kartof çipləri, məsələn tegnalial nüvələr tərəfindən deaktiv edilmişdir. Yuxu ilə əlaqəli səkkiz quruluş FCH tərəfindən, on biri isə kartof çipləri tərəfindən modullaşdırılsa da, hər iki test qidasının təsiri oxşar bir cərgədə olduğu görünür. Bu nəticə gözlənilmədiyi üçün yuxu müddəti indiki araşdırmada ölçülməmişdi ki, FCH tərəfindən qurulan yuxu sxemlərinin modulyasiyası yuxu davranışının modulyasiyası ilə əlaqəlidirsə, aydın deyil.

Lokomotor fəaliyyətə və ümumilikdə hərəkətə cavabdeh olan beyin bölgələrinə STD ilə müqayisədə FCH qəbul etməsi əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənməmişdir (Şəkil 3d, birinci sütun). Bu FCH'nin STD ilə müqayisədə yalnız bir qədər yüksək, lakin əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olmayan qida ilə əlaqəli hərəkətverici fəaliyyət göstərməsinə səbəb olan davranış müşahidələri ilə eynidir.Şəkil 1b). Bunun əksinə olaraq, kartof çiplərinə girmə imkanı olan siçovulların beynində motor sisteminin quruluşlarının aktivləşdirilməsinin, qidalanma ilə əlaqəli yüksək lokomotor fəaliyyəti ilə müşayiət olunduğu göstərildi3.

Müşahidə olunan aktivasiya nümunəsinin hedonik hiperfagiya ilə əlaqəli olub olmadığı tam aydın deyil. Orqanizmin enerji səviyyəsi ilə idarə olunan homeostatik qida qəbulundan fərqli olaraq hedonik qida qəbulu bəzi qidaların yaratdığı mükafat vasitəçisidir23. Hedonik qida qəbulu enerji ehtiyacları ilə sıx bağlı olmadığından, çox vaxt hiperfagiyaya səbəb olur. Hedonik hiperfagiyanın neyron əlaqələrini təsvir edən modellər hazırlanmışdır. Məsələn, Berthoud, evostatik qida qəbulunun, əsasən arcuate nüvəsini və solit traktının nüvələrini əhatə edən leptinə həssas dövranlarla əlaqəli olduğunu, eyni zamanda paraventriküler nüvə və ya hipotalamik sahələri də daxil olmaqla bir çox digər sahəni əhatə etdiyini irəli sürür. nüvə böyüyür23,24. Yemək qəbulunun bu homeostatik tənzimlənməsi, xoşlayan və istəyən komponentlər kimi mükafat siqnalları ilə ləğv edilə bilər.25. Yeməyin bəyənilməsi, nüvənin böyüdülməsi, ventral pallidum, parabraial nüvə və solitar traktın nüvəsindəki mu-opioid siqnalları ilə əlaqəli idi.24, yemək istəməsi ventral tegramal bölgədəki dopamin sistemi, nüvələrin böyüməsi, prefrontal korteks, amigdala və hipotalamusla əlaqəli idi. Kenny, yemin hedonic xüsusiyyətləri haqqında məlumat saxlamağı və həvəslə əlaqəli ola biləcəyini ehtiva edən insulus korteksinin qatqısını da əlavə etdi.10. Kartof çipi suqəbuledici ilə əlaqəli beynin aktivləşdirmə nümunəsindən fərqli olaraq hedonik hiperfagiya ilə əlaqəli bu sahələrin yalnız bir qismi FCH qəbulundan təsirləndi. Buna görə FCH-nin üstünlüyü həqiqətən hiperfagiya ilə müşayiət olunduğunu araşdırmaq üçün geniş davranış təcrübələri tələb olunur.

Bu günə qədər kartof fişlərinin hansı molekulyar komponentlərinin bu test yeməyinin daha güclü beyin modulyasiya təsirlərinə cavabdeh olduğu məlum deyil. Dadlı, lakin ləzzət artırıcısı olmayan bir məhsul istifadə edildiyi üçün əsas komponentlər yağ və karbohidratlardan əlavə duz, ləzzət və az miqdarda zülal var idi. Bundan əlavə, emal zamanı baş verən molekulyar dəyişikliklər nəzərə alınmalıdır. Bundan əvvəl duzun dadı duzdan məhrum olan siçovulların nüvəsindəki Fos ifadəsinə səbəb olduğu göstərilmişdir. Tükənməmiş heyvanlarda duz qəbulu, əksinə, mükafat sisteminin bu quruluşunun aktivləşməsinə səbəb olmadı26. Üstəlik, bərk qidada duz qəbul etməsi siçovullara əks təsir göstərir27. Buna görə duzun indiki təcrübələrdə beyin mükafatlandırma sisteminin əsas modulyatoru olduğu ehtimal olunmur. Əvvəllər təqdim edilmiş iki seçim üstünlük testi, digər kartof çiplərinin komponentlərinin qida qəbuluna təsirini daha da araşdırmağa xidmət edə bilər.

Davranış məlumatlarımızdan belə nəticəyə gəlirik ki, siçovullarda qısamüddətli iki seçim üstünlük testləri zamanı mütləq enerji sıxlığı deyil, yağ və karbohidratlar nisbəti, qəlyanaltı yeməyin dadlılığı və qəbul edilməsinin əsas təyinedicisidir. Üstəlik, kartof çiplərinə təxminən izocalorik olan FCH qarışığının alınması reklam libitum qidalanan siçovullarda maksimum enerji alışına səbəb oldu, bu da mükafat, qida qəbulu və yuxu ilə əlaqəli beyin strukturlarının əhəmiyyətli dərəcədə fərqli aktivləşməsi ilə müşayiət olunur. Kartof çiplərinin eyni şərtlərdə alınması bu dövrələrdə daha çox fərqli aktivləşdirilmiş beyin quruluşunun artmasına və STD ilə müqayisədə daha yüksək fraksiya dəyişikliyinə səbəb oldu. Beləliklə, görüntüləmə yanaşmasından belə nəticəyə gəlmək olar ki, enerji sıxlığı yalnız qəlyanaltı yeməyin mükafatlandırıcı xüsusiyyətlərinin mülayim müəyyənedicisidir. Kartof çiplərinin yağ və karbohidratlar nisbəti olduqca cəlbedici görünsə də, beyin sxemlərinin, xüsusən mükafat sisteminin fəaliyyətini daha da gücləndirən və qidaların artmasına səbəb olan bu qəlyanaltı qidada digər molekulyar müəyyənedicilərin mövcud olduğu fərz edilə bilər. davranış axtarır.

metodika

Etik bəyanatı

Bu araşdırma Milli Sağlamlıq İnstitutlarının Laboratoriya Heyvanlarına Baxım və İstifadə Təlimatının tövsiyələrinə uyğun olaraq aparılmışdır. Protokol Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Heyvan Təcrübələri etikası Komitəsi) tərəfindən təsdiq edildi (Regierung Mittelfranken, İcazə nömrəsi: 54-2532.1-28 / 12).

Üstünlük testi

Seçim testləri əvvəlcədən təsvir edildiyi kimi gündə üç dəfə 10 dəqiqə ərzində hər bir 20-36 təkrar yemə başına istinadla müqayisədə hər XNUMX dəqiqə ərzində aparıldı13. Bu test cədvəli bir yemək seçimini qiymətləndirmək üçün kifayət qədər məlumat nöqtələri təqdim edir. Testlər 8 kişi Wistar siçovulları ilə aparıldı (hər biri 2 heyvanlar olan 4 qəfəslər, 571 ± 41 g, Çarlz çayından, Sulzfeld, Almaniya) və 10 kişi Sprague Dawley siçovulları ilə təkrarlandı (hər biri 2 heyvan olan 5 qəfəslər, hər biri ilkin çəki 543) Test üçün təlim keçmiş Charles River, Sulzfeld, Almaniya) alınan 71 g. Beləliklə, hər bir test aparan heyvanların sayı 18 və 4 qəfəslərin sayı (dörd bioloji replika) oldu. Hər təcrübə hər heyvan qrupu ilə 5 - 6 dəfə təkrarlandı. Bütün siçovullar bir 12 / 12 h qaranlıq / işıq dövrü içində saxlanıldı. Siçovullar, əlavə olaraq standart çow qranullarına (Altromin 1324, Lage, Almaniya, 4 g / 100 g yağ (F), 52.5 g / 100 g karbohidratlara (CH), 19 g / 100 g protein (P)) daxil olmuşdur. qidaları sınaqdan keçirin və bütün araşdırma zamanı su reklamını tapın. Müxtəlif nisbəti F (günəbaxan yağı, yerli supermarketdən alınmışdır) və CH (maltodextrin, qarğıdalı nişastasından dekstrin 15, Fluka, Almaniya), 50% toz STD ilə qarışdırılmış yemək qidaları, yemək qəbulunu təşviq etmək üçün müvafiq fəaliyyəti müqayisə etmək üçün istifadə edilmişdir. . Pudra STD, istehlaka toxuma və hissiyyat təsirlərini minimuma endirmək üçün əlavə edildi. Bütün davranış üstünlük imtahanları üçün istinad qidası olaraq, XDUMX% toz STD, 50% F və 17.5% CH qarışığı istifadə edildi, bu da STD-də 32.5% kartof çipi kimi çox oxşar F / CH tərkibinə malikdir və istifadə edilmişdir Daha əvvəl STD-də 50% kartof çipləri üçün model13. Bundan əlavə, X və 50% toz STD-dən ibarət qidaları aşağıdakı F və CH (% F /% CH) qarışıqları ilə sınaqdan keçirdik: 5 / 45, 10 / 40, 17.5 / 32.5, 25 / 25, 30 / 20, 35 / 15, 40 / 10, 45 / 5 və 50 / 0. 50% STD-nin tərkibini nəzərə alsaq, cəmi (% F /% CH) 20 / 59, digər test qidaları 7 / 71, 12 / 66, 20 / 59, 27 / 51, 32 / 46, 37 olan nisbi qida / 41, 42 / 36, 47 / 31 və 52 / 26. Zülal (9%), lif (3%) və ya minerallar (kül, 3.5%) kimi toz STD-nin bütün digər komponentlərinin tərkibi bütün test qidalarında sabit idi.

Müvafiq test qidasından asılı olan enerji alışı test qidasının qəbul edilmiş miqdarını müvafiq enerji miqdarına vurma yolu ilə hesablanmışdır. Bir test qidasının yeyilən test qidasının və arayışın miqdarına nisbi töhfəsi, müvafiq qida məhsulunun miqdarını test qida və arayışın ümumi qəbuluna bölməklə hesablanmışdır.

Enerji qəbulu və qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyət üçün davranış məlumatlarının qeyd edilməsi

Davranış məlumatları əvvəllər təsvir edildiyi kimi qeyd edildi3. Qısaca, test qida qəbulu gündəlik olaraq ölçüldü və enerji qəbulu, alınan test qidasının kütləsinin müvafiq enerji miqdarı ilə vurulması ilə hesablandı. Qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyət, hər 10 saniyə qəfəsin yuxarısından çəkilən veb kamera şəkilləri vasitəsi ilə qiymətləndirilmişdir. Bir hesablama "bir siçovul bir qida dispenserinin yanında lokomotor fəaliyyətini göstərir" olaraq təyin olundu. Statistik qiymətləndirmə üçün Tələbə t-testləri (iki quyruqlu) 7 gün ərzində (TP və ya MnP) hər bir qəfəyə (n = 4 qəfəslərdə, cəmi 16 siçovul ilə) orta dəyərdən (enerji alma və ya qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyət) istifadə olunmaqla aparılmışdır. hər qrup).

Bütün beyin fəaliyyət nümunəsinin MEMRI tərəfindən qeyd edilməsi

261 / 19 h qaranlıq / işıq dövrü şəraitində saxlanılan kişi Wistar siçovulları (ilkin çəkisi 12 ± 12 g, Çarlz çayı, Sulzfeld, Almaniya) bir təsadüfi olaraq iki qrupa bölündü. Hər iki qrup, tədqiqat müddətində standart çow qranullarına (Altromin 1324, Altromin, Lage, Almaniya) açıq reklam imkanı verdi.

Bir qrup (n = 16, ilkin bədən çəkisi 256 ± 21 g) toz STD (Altromin 1321) aldı, digər qrup (n = 16, ilkin bədən çəkisi 266 ± 16 g) 35% F (günəbaxan yağı, yerli bir supermarketdən satın alın) və 65% CH (qarğıdalı nişastasından alınan dekoltrin 15, Fluka, Taufkirchen, Almaniya) standart çow qranullarına əlavə olaraq. Hazırkı araşdırma kartof çipləri üzərində əvvəllər dərc edilmiş tədqiqata paralel aparılmışdır3, eyni nəzarət qrupu məlumat toplusunu maksimum müqayisə etməyə imkan verən istifadə edilə bilər.

Beyin aktivləşdirilməsini 4.7 × 109 × 109 μm incə qətnamə ilə xəritələşdirmək üçün MEMRI (optimallaşdırılmış idarə olunan tarazlıq Furye çevirmə (MDEFT) ardıcıllığından istifadə edən bir 440 T Bruker MRI-də) istifadə edilmişdir (ətraflı məlumat üçün Hoch-a baxın) et al. 20133). MEMRI-nin həssaslığı üstünlük testləri ilə müqayisədə daha aşağı olduğu üçün test qidaları daha uzun müddətə təqdim edildi. Qeydlər tətbiq edildikdən bir neçə saat sonra beyinə çatan potensial zəhərli kontrast agent manqananın nisbətən yüksək konsentrasiyasını tələb edir. MEMRI ölçülməsi üçün kifayət qədər dozada manqan xlorid məhlulunun enjeksiyonu səbəbiylə heyvanların əsas fiziologiyasına və davranışlarına mənfi yan təsirlərin qarşısını almaq üçün, osmotik nasoslar zərif, əksinə zəhərli olmayan miqdarda manqan tətbiq etmək üçün vaxt aparan xidmət edir. , 7 günlük qida test mərhələsinin bütün vaxt ərzində aktivləşdirilmiş beyin bölgələrində yığılmış28. Tədqiqat dizaynı, osmotik nasosların hazırlanması, MHİ ölçmələri, məlumatların emalı, həmçinin qida qəbulu və qidalanma ilə əlaqəli lokomotor fəaliyyətin qeyd edilməsi əvvəllər təsvir edilmişdir3. Heyvan başına seqmentləşdirilmiş beyinin orijinal MHİ boz dəyərləri qeyri-sabit bir qeyd işi ilə qeydə alınıb3. Qeydiyyata alınmış məlumat bazaları əsasında voksel əsaslı bir morfometrik analiz aparıldı və nəticədə statistik parametrlər vizual göstərildi. Z-Score əsaslanan Tələbə t-testləri, beynin aktivləşməsində əhəmiyyətli fərqləri aşkar etmək üçün aparıldı. 3D ölçüsündə fərqli dərəcədə aktivləşdirilmiş beyin quruluşlarının paylanmasının görüntülənməsi üçün hər beyin quruluşunu öz ağırlıq mərkəzində bir sahə şəklində təmsil etdik. Koordinatlar bir 3D rəqəmsal beyin atlasından alındı. Hər bir sahənin radiusu onun əhəmiyyəti səviyyəsini və intensivliyi kölgələşdirən fəaliyyət fərqini STD ilə kodlaşdırmaq üçün istifadə edilmişdir.

Əlavə məlumat

Bu məqaləni necə istinad etmək olar?: Hoch, T et al. Yağ / karbohidrat nisbəti, lakin enerji sıxlığı qəlyanaltı qida qəbulunu təyin edir və beyin mükafat sahələrini aktivləşdirir. Sci. Rep. 5, 10041; doi: 10.1038 / srep10041 (2015).

References

  1. 1.

La Fleur, SE, Luijendijk, MCM, van der Zwaal, EM, Brans, MAD & Adan, RAH İnsan piylənməsinin bir nümunəsi olan qəlyanaltı: sərbəst seçilmiş yüksək yağlı yüksək şəkərli pəhrizin yemək formalarına təsiri. Int. J. Obes. 38, 643-649 (2014).

  •  

· 2.

Berthoud, H.-R. Qida qəbulu və enerji balansının tənzimlənməsi ilə məşğul olan Homeostatik və qeyri-homeostatik yollar. Şişmanlıq. 14 S8, 197S - 200S (2006).

  •  

· 3.

Hoch, T., Kreitz, S., Gaffling, S., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Reklam libitum qidalanan siçovullarda qəlyanaltı qidanın qəbulu ilə əlaqəli bütün beyin fəaliyyət nümunələrinin xəritələşdirilməsi üçün manqanlı maqnetik rezonans görüntüləmə. PLoS ONE. 8, e55354; 10.1371 / jurnal.pone.0055354 (2013).

  •  

· 4.

Volkow, ND & Wise, RA Narkomaniya bizi obeziteyi necə anlamağa kömək edə bilər? Nat. Neurosci. 8, 555-560 (2005).

  •  

· 5.

Berthoud, H.-R. Metabolik və hedonik iştahın neyron nəzarətində olur: patron kimdir? Curr. Opin. Neurobiol. 21, 888-896 (2011).

  •  

· 6.

Gearhardt, AN, Grilo, CM, DiLeone, RJ, Brownell, KD & Potenza, MN Qidalanma addictive ola bilər? İctimai sağlamlıq və siyasət nəticələri. Narkomaniya. 106, 1208-1212 (2011).

  •  

· 7.

Hebebrand, J. et al. "Qida bağımlılığı" deyil, "yemək asılılığı", daha yaxşı addictive-kimi yemək davranışları tutur. Neurosci. Biobehav. Rev. 47, 295-306 (2014).

  •  

· 8.

Epstein, DH & Shaham, Y. Çörək yemək siçovulları və qida bağımlılığı məsələsi. Nat. Neurosci. 13, 529-531 (2010).

  •  

· 9.

DiLeone, RJ, Taylor, JR & Picciotto, MR Yemək üçün vasitə: qida mükafatı və narkotik asılılığı mexanizmləri arasındakı müqayisələr və fərqlər. Nat. Neurosci. 15, 1330-1335 (2012).

  •  

· 10.

Kenny, PJ Obezite və narkotik asılılığında ümumi hüceyrə və molekulyar mexanizmlər. Nat. Rev. Neurosci. 12, 638-651 (2011).

  •  

· 11.

Rolls, BJ & Bell, EA Yağ və karbohidrat qəbulu: enerji sıxlığının rolu. Avro. J. Clin. Nutr. 53 (Suppl 1), S166-173 (1999).

  •  

· 12.

Shafat, A., Murray, B. & Rumsey, D. Kafeteriya pəhrizindəki enerji sıxlığı siçovuldakı hiperfagiya ilə nəticələndi. Iştaha. 52, 34-38 (2009).

  •  

· 13.

Hoch, T., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Reklam libitum ilə qidalanan siçovullarda qəlyanaltı qida qəbulu yağ və karbohidratların birləşməsi ilə baş verir.. Cəbhə. Psychol. 5, 250; 10.3389 / fpsyg.2014.00250 (2014).

  •  

· 14.

Lin, YJ & Koretsky, AP Manqan ionu beynin aktivləşdirilməsi zamanı T1 ağırlığında MHİ gücləndirir: Beyin funksiyasını birbaşa görüntüləmək üçün bir yanaşma. Magn. Reson. Med. 38, 378-388 (1997).

  •  

· 15.

Koretsky, AP & Silva, AC Manqanlı maqnetik rezonans görüntüləmə (MEMRI). NMR Biomed. 17, 527-531 (2004).

  •  

· 16.

Berridge, KC Beynin zövqləri. Brain Cogn. 52, 106-128 (2003).

  •  

· 17.

Haber, SN & Knutson, B. Mükafat dövrü: primat anatomiyası və insan görüntüsünü əlaqələndirir. Neuropsychopharmacology 35, 4-26 (2010).

  •  

· 18.

Epping-Jordan, MP, Markou, A. & Koob, GF Stria terminalisin dorsolateral yataq nüvəsinə vurulmuş dopamin D-1 reseptor antaqonisti SCH 23390, siçovulda kokainin möhkəmlənməsini azaldıb. Brain Res. 784, 105-115 (1998).

  •  

· 19.

Martin-Fardon, R., Ciccocioppo, R., Aujla, H. & Weiss, F. Dorsal subikulum kokain axtaranların şərtli bərpa olunmasına vasitəçilik edir. Neuropsychopharmacology. 33, 1827-1834 (2008).

  •  

· 20.

Limpens, JHW, Damsteegt, R., Broekhoven, MH, Voorn, P. & Vanderschuren, LJMJ Prelimbik korteksin farmakoloji hərəkətsizliyi siçovullarda kompulsif mükafat axtarır. Brain Res.; 10.1016 / j.brainres.2014.10.045 (2014).

  •  

21.

Bellinger, LL & Bernardis, LL Dorsomedial hipotalamik nüvə və həzm etmə davranışında və bədən çəkisinin tənzimlənməsindəki rolu: lezyon tədqiqatlarından öyrənilən dərs. Fiziol. Behav. 76, 431-442 (2002).

  •  

· 22.

Stratford, TR & Wirtshafter, D. Parametrtrikulyar talamik nüvəsinə muscimol enjeksiyonları, lakin mediodorsal talamik nüvələri deyil, siçovulların qidalanmasına səbəb olur. Brain Res. 1490, 128-133 (2013).

  •  

· 23.

Harrold, JA, Dovey, TM, Blundell, JE & Halford, JCG İştahın CNS tənzimlənməsi. Neurofarmakoloji 63, 3-17 (2012).

  •  

· 24.

Berthoud, H.-R. İştahanın neyron nəzarəti: homeostatik və qeyri-homeostatik sistemlər arasında çarpaz söhbət. Iştaha. 43, 315-317 (2004).

  •  

· 25.

Berridge, KC Qida mükafatı: İstəyən və bəyənilən beyin substratları. Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1-25 (1996).

  •  

· 26.

Voorhies, AC & Bernstein, IL Duz iştahasının təşviqi və ifadəsi: nüvədəki fos ifadəsinə təsir. Behav. Brain Res. 172, 90-96 (2006).

  •  

· 27.

Beauchamp, GK & Bertino, M. Siçovullar (Rattus norvegicus) duzlu bərk yeməyə üstünlük vermirlər. J. Comp. Psychol. 99, 240-247 (1985).

  •  

· 28.

Eschenko, O. et al. Manqan inkişaf etmiş MRT istifadə edərək könüllü qaçış zamanı sərbəst davranan siçovullarda funksional beyin fəaliyyətinin xəritələşdirilməsi: Uzunmüddətli tədqiqatlar üçün təsir. Neuroimage 49, 2544-2555 (2010).

  •  

· 29.

Denbleyker, M., Nicklous, DM, Wagner, PJ, Ward, HG & Simansky, KJ Yanal parabraçial nüvədə mu-opioid reseptorlarını aktivləşdirmək, kalorili tənzimləmə, mükafat və idrakla əlaqəli beyin bölgələrində c-Fos ifadəsini artırır.. Nevrologiyada 162, 224-233 (2009).

  •  

· 30.

Hernandez, L. & Hoebel, BG Qida mükafatı və kokain, mikrodializlə ölçüldüyü üçün, çekirdek akumbensində ekstrasellüler dopamini artırır. Life Sci. 42, 1705-1712 (1988).

  •  

· 31.

Zahm, DS et al. Siçovuldakı kokain və salinin tək və təkrarlanan özünüidarə etməsindən sonra Fos: Bazal beyin vurğusu və ifadənin yenidən qiymətləndirilməsi. Neuropsychopharmacology 35, 445-463 (2010).

  •  

· 32.

Oliveira, LA, Gentil, CG & Covian, MR Siçovulun yan hipotalamusunun elektrik stimullaşdırılması ilə ortaya çıxan qidalanma davranışında septal bölgənin rolu. Braz. J. Med. Biol. Res. 23, 49-58 (1990).

  •  

· 33.

Chase, MH Glisinergik postsinaptik inhibisyonun REM yuxusunun atoniyasından cavabdeh olduğu konsensusun təsdiqlənməsi. Yatmaq. 31, 1487-1491 (2008).

  •  

· 34.

Sirieix, C., Gervasoni, D., Luppi, P.-H. & Léger, L. Paradoksal (REM) yuxu şəbəkəsindəki yanal paragigantosellular nüvənin rolu: siçovulda elektrofizyolojik və anatomik bir araşdırma. PLoS ONE. 7, e28724; 10.1371 / jurnal.pone.0028724 (2012).

  •  

· 35.

Trepel, M. Neyroanatomiya. Struktur und Funktion 3rd ed. Urban & Fischer, München, 2003).

  •  

36.

Miller, AM, Miller, RB, Obermeyer, WH, Behan, M. & Benca, RM Pretektum sürətlə göz hərəkətinin yuxu tənzimləməsini vasitəçilik edir. Behav. Neurosci. 113, 755-765 (1999).

  •  

· 37.

Léger, L. et al. Siçovulda oyanma və paradoksal yuxu zamanı Fosu ifadə edən Dopaminergik neyronlar. J. Chem. Neuroanat. 39, 262-271 (2010).

  •  

37.   

o    

Referansları endir

Təşəkkürlər

Tədqiqat FAU-nun inkişaf etməkdə olan sahələrin təşəbbüsü tərəfindən dəstəklənən Neurot qidalanma layihəsinin bir hissəsidir. Bundan əlavə, əlyazmanı oxuduğunuz üçün Kristin Meissnerə təşəkkür edirik.

Author məlumat

Bağlantılar

1.    Qida Kimya Birliyi, Kimya və Əczaçılıq Bölümü, Emil Fişer Mərkəzi, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Almaniya

o Tobias Hoch

o & Monika Pischetsrieder

2.    Eksperimental və Klinik Farmakologiya və Toksikologiya İnstitutu, Emil Fişer Mərkəzi, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Almaniya

o Silke Kreitz

o & Andreas Hess

3.    Pattern Tanıma Laboratoriyası, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Almaniya

o Simone Gaffling

4.    İnkişaf etmiş Optik Texnologiyalar Məktəbi (SAOT), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Almaniya

o Simone Gaffling

Haqları

Təcrübələri qəbul etdilər və tərtib etdilər: THMPAH Təcrübələri yerinə yetirdi: THAH Məlumatları təhlil etdi: THSKSGAH Məlumatları şərh etdi THMPAH Tərtib edilmiş reagentlər / materiallar / analiz vasitələri: AHMP Kağız yazdı: THMPAH

Rəqabət maraqları

Müəlliflər rəqib maliyyə maraqlarını bəyan etməyiblər.

Müəllif yazıçısı

Yazışmalar Monika Pischetsrieder.