Physiol Behav. 2011 Jul 25; 104 (1): 111-6. doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048.
Abstraktní
Chronické přejídání obezogenní stravy může vést k obezitě, snížené signalizaci dopaminu a zvýšené spotřebě přidaných cukrů pro kompenzaci tupé odměny. Specifická role složení stravy však zůstává neznámá. Abychom to mohli studovat, byli samci potkanů Sprague-Dawley krmeni vysoce energetickou dietou s vysokým obsahem tuku a nízkým obsahem uhlohydrátů (HFHE), kombinací vysoce energetická strava s kombinací tuk / cukr (FCHE) nebo standardní krmení po dobu 24 týdnů. Zjistili jsme, že obě stravy s vysokou energií vyvolaly podstatný přírůstek tělesné hmotnosti ve srovnání s kontrolami krmenými potravou. Pro zkoumání dopaminové kontroly krátkého (2-h) příjmu chutných roztoků sacharózy nebo fruktózy byly krysy předem ošetřeny periferně (IP) ekvimolárními dávkami (0-600 nmol / kg) dopaminového D1 (SCH23390) a D2 (racloprid) podtypu specifické antagonisty receptoru.
Výsledky ukázaly celkové zvýšení účinnosti antagonistů receptorů D1 a D2 na potlačení příjmu u obézních potkanů ve srovnání se štíhlou krysou, přičemž účinky se lišily na základě stravy a testovaných roztoků. Konkrétně SCH23390 účinně snížil příjem sacharózy i fruktózy ve všech skupinách; nižší dávky však byly účinnější u HFHE potkanů. Naproti tomu racloprid byl nejúčinnější při snižování příjmu fruktózy u obézních potkanů FCHE.
Zdá se tedy, že obezita způsobená konzumací kombinací dietního tuku a cukru spíše než extra kalorií ze samotného dietního tuku může vést ke snížené signalizaci receptoru D2. Navíc se zdá, že takové deficity přednostně ovlivňují kontrolu příjmu fruktózy.
Tato zjištění poprvé ukazují pravděpodobnou interakci mezi složením stravy a dopaminovou kontrolou příjmu sacharidů u obézních potkanů vyvolaných dietou. Poskytuje také další důkaz, že příjem sacharózy a fruktózy je regulován diferenciativně dopamínovým systémem.
PMID: 21549729
PMCID: PMC3119542
DOI: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048
1. Úvod
Desetiletí výzkumu Hoebela a jeho praktikantů poskytlo základní informace o roli dopaminergního systému mozku v regulaci výživy, čímž se rozvinul koncept „potravinové odměny“ [1-4]. Pozoruhodné je, že Hoebelovy rané experimenty stanovily dopamin středního mozku jako klíčový faktor při chronickém přejídání a výsledné obezitě [5-8], dlouho před přímým důkazem ze zobrazovacích studií [9, 10].
Představa, že jídlo má kontrolu nad jídlem, a naopak, že trvalý nebo přerušovaný přístup k vysoce chutným jídlům (tj. Jídlům s vysokým obsahem cukrů a tuků) by mohla způsobit trvalé změny v regulačních systémech krmení, byla již dlouho Hoebelova teorie o vývoji nadměrné chování. Na začátku své kariéry také aplikoval prvky tohoto uvažování na obezitu. V recenzi z roku 1977 Hoebel poznamenal, že mohou existovat „různé druhy obezity, které vyžadují různé způsoby léčby“ [11]. Od té doby velké množství výzkumu obezity skutečně identifikovalo různé genetické, metabolické a environmentální faktory, které mohou vysvětlit rozdíly ve vývoji, důsledcích a léčbě obezity [12-15]. Naše chápání konkrétních příspěvků makroživin ke změněným funkcím odměňování potravin však není zdaleka úplné. Tato práce shrnuje data ze studie, která byla inspirována Bartovým výzkumem a jejímž cílem bylo tuto mezeru v našich znalostech zmenšit.
V rámci mnohostranné etiologie obezity zůstává strava klíčovým faktorem rozvoje obezity. Obezogenní strava je dieta s vysokou kalorickou hodnotou, často chutná jídla, která po delší expozici vedou k obezitě [16]. Makronutrientní složení obezogenní stravy se však může lišit a tato změna by mohla ovlivnit nervové systémy změněné u obezity, jako je dopamin. Ve skutečnosti bylo prokázáno, že udržování obezogenní stravy snižuje hladiny dopaminu v accumbens a také mění reaktivitu mezokortikoidického systému tak, že k dosažení podobného zvýšení extracelulárního dopaminu vyvolaného potravou, jako je tomu u chow, je nutná příjemnější strava. -fed ovládací prvky [17]. Jedním z potenciálních mechanismů je adaptivní down-regulace kvůli rozšířené a chronické stimulaci chutnými potravinami [18]. Ve skutečnosti studie z naší laboratoře ukázaly, že i orosensorická stimulace sacharózou nebo tukem je dostatečná pro stimulaci uvolňování dopaminu v nucleus accumbens [19, 20]. Zdá se, že tuk a cukry mají zvláštní vliv na systémy odměňování odlišně, protože z větší účinnosti cukrů lze usuzovat na návykové chování [21]. Jiné nedávné výzkumy prokázaly rozdílné účinky na neuroendokrinní systém a pozdější citlivost na přírůstek hmotnosti na základě poměru tuků a uhlohydrátů v obezogenní stravě [22, 23]. Kromě toho byla zvýšená pozornost věnována potenciálním zvláštnostem v regulačních reakcích na dietu z kukuřičného sirupu s vysokým obsahem fruktózy a domnělým důsledkům zjevné snadnosti, s jakou může způsobit obezitu a zhoršení regulace potravin. Konkrétně nedávné studie Aveny a Hoebela prokázaly, že krysy s přístupem ke kukuřičnému sirupu s vysokým obsahem fruktózy (HFCS) po dobu 12 hodin každý den po dobu 8 týdnů získaly výrazně větší tělesnou hmotnost než zvířata, kterým byl poskytnut stejný přístup k 10% sacharóze, i když stejný počet celkových kalorií, ale méně kalorií z HFCS než sacharóza [24]. Vzrůstající výskyt obezity a možnosti objevu nových léčebných postupů vyžaduje zkoumání, jak je příjem běžných vysoce energetických a chutných potravin, jako je sacharóza a fruktóza, kontrolován za podmínek obezity ve stravě.
Proto současná studie zkoumala dopaminovou regulaci příjmu sacharózy a fruktózy u potkanů, kteří se stali obézními v důsledku dlouhodobého udržování dvou standardních stravovacích návyků s vysokou energií, které se široce používají k produkci potravní obezity u potkanů a kolísání obsahu tuku a uhlohydrátů. Konkrétně jsme vyhodnotili zapojení dvou hlavních tříd dopaminových receptorů pomocí periferního (interperitoneálního; ip) podání antagonisty dopaminového D1 (D1R) SCH23390 nebo antagonisty dopaminového D2 (D2R) raclopridu u štíhlých a dietních obézních potkanů v krátkém (2hodinovém) testu na jednu láhev se sacharózou nebo fruktózou. Tyto běžné uhlohydráty převládají v lidské stravě, jsou krysy snadno konzumovány a mají pozitivní vyztužovací vlastnosti [25-28]. Ukázalo se, že příjem sacharózy stimuluje uvolňování dopaminu v nucleus accumbens [3, 19, 29] a periferní podávání obou SCH23390 a racloprid redukuje krmení simulovanou sacharózou [30]. Ačkoli existuje zvýšený zájem vědecké komunity i veřejných médií, podobné účinky antagonistů dopaminu na příjem fruktózy byly zkoumány pouze v souvislosti se získáním a vyjádřením podmíněných preferencí a tyto studie byly rovněž omezeny na štíhlé krysy [31-33]. Přes potenciální důsledky nebyly účinky antagonistů dopaminových receptorů na příjem uhlohydrátů v různých modelech obezity a při absenci homeostatické mechaniky (tj. Po období omezení potravy) prozkoumány. Proto byly krysy v této studii drženy nasyceny, aby nedocházelo k matoucím účinkům hladu a nedostatku energie.
2. Metody
2.1 Zvířata a dieta
Dvacet osm dospělých krys Sprague-Dawley (Charles River, Wilmington, MA) vážících přibližně 250 g na začátku studie bylo umístěno do jednotlivých klecí v temperovaném viváriu a udržováno na cyklu 12: 12 světlo-tma, se rozsvícenými světly v 0700u.
Zvířata byla podána podle libosti přístup k jedné z následujících tří diet: standardní laboratorní strava (Teklad #2018, 3.4 kcal / g, 18 kcal% tuk, 58 kcal% sacharidů, 24 kcal% protein; Teklad Diets, Somerville, NJ) nebo jeden ze dvou vysoce energetické diety (Research Diets, New Brunswick, NJ), jedna strava, kde primárním zdrojem energie byl tuk (dieta s vysokým obsahem tuku a vysokou energií, HFHE strava; Research Diets #D12492: 5.24 kcal / g, 60 kcal% tuk, 20 kcal% uhlohydráty, 20 kcal% protein) nebo vysoce energetická strava sestávající z tuku a uhlohydrátů (kombinace tuk-cukr vysoce energetická, FCHE strava; Výzkumné diety # D12266B; 4.41 kcal / g, 32 kcal% tuku, 51 kcal% sacharidů, 17 kcal% protein). Na začátku studie byly skupiny porovnávány podle hmotnosti, aby se vytvořila statisticky stejná kohorta založená na tělesné hmotnosti, a poté byly udržovány na své příslušné stravě po dobu 24 týdnů před a během behaviorálních experimentů. V 18 týdnech a během experimentu byla denně měřena tělesná hmotnost a příjem potravy. Zvířata byla v průběhu experimentu testována v nasyceném stavu bez omezení potravin.
2.2 Složení těla
Kromě významného zvýšení tělesné hmotnosti byla provedena demonstrace přítomnosti obezity 1H-NMR analýza tělesného složení (Bruker LF90 proton-NMR Minispec; Brucker Optics, Woodlands, TX) po 12 týdnech udržování stravy.
Antagonisté dopaminu 2.3, testovací roztoky a testovací postup
Antagonista dopaminu D1R SCH23390 (HFHE: n = 6; FCHE: n = 5; Chow: n = 4) a antagonista dopaminového D2 receptoru racloprid (HFHE: n = 5; FCHE: n = 6; Chow: n = 4). SCH23390 a racloprid (Tocris Biosciences, Ellisville, MO) byly rozpuštěny ve sterilním fyziologickém roztoku a podávány intraperitoneálně 10 minut před 2-hodinovým přístupem k 0.3 M sacharóze nebo 0.4 M fruktóze. Tyto koncentrace byly zvoleny, protože jsou vysoce chutné pro potkany, a proto se běžně používaly v předchozích studiích [3, 19, 32, 34]. Sacharóza a fruktóza (Fisher-Scientific, Fair Lawn, NJ) byly rozpuštěny ve filtrované vodovodní vodě ne více než 24 hodin před testováním.
Zvířata byla trénována k pití testovacích roztoků během denních sezení, kdy byl poskytován 2hodinový přístup (počínaje 1000 8 hod.) K sacharosě nebo fruktóze po dobu 100 dnů před testováním, aby se dosáhlo stabilního základního příjmu, tj. Obeznámenosti s orosensorickými a postestestivními účinky. Výcvik a testování probíhaly v místnosti domácích kolonií zvířat, přičemž 24 ml plastové lahve byly dočasně připevněny k přední části domácí klece tak, aby výtoky zasahovaly do klece. Podávání vehikula (fyziologický roztok) nebo antagonistů dopaminu začalo po XNUMX týdnech udržování diety, kdy obě skupiny obezitogenní stravy (HFHE a FCHE) měly významně vyšší tělesnou hmotnost než kontroly krmení (Obrázek 1). Mezi injekčními dny bylo podáno minimálně 48 hodin, aby se léčiva mohla úplně metabolizovat. Po léčbě antagonisty dopaminu nedošlo k žádným změnám tělesné hmotnosti ani 24 hodinového příjmu potravy.
2.4 Statistická analýza
Tělesná hmotnost a 1H-NMR data byla analyzována pomocí jednosměrné nezávislé analýzy vzorků rozptylu (ANOVA) s dietou jako nezávislou proměnnou.
Příjem byl měřen jako spotřebovaný ml a je uveden jako průměr ± SEM. Základní příjem (po podání vehikula, tj. Injekce fyziologického roztoku) byl testován na rozdíly mezi skupinami stravy ve třech způsobech ANOVA s dietou, léčivem a sacharidy jako nezávislými proměnnými. Nebyly zaznamenány žádné významné účinky stravy (F(2,48)= 0.3533, p= 0.704), droga (F(1,48)= 0.1482, p= 0.701), ani nedošlo k významným interakčním účinkům (strava × droga: F(2,48)= 0.4144,p= 0.66; strava × uhlohydrát: F(2,48)= 0.2759, p= 0.76; droga × uhlohydrát: F(1,48)= 0.0062, p= 0.73; strava × droga × uhlohydrát: F(2,48)= 0.3108, p= 0.73). Významný účinek uhlohydrátů (F(1,48)= 8.8974, p<0.01) byla pozorována (Tabulka 1). Proto byl pro všechny následné analýzy příjem převeden na procentuální snížení od výchozí hodnoty (příjem po dávce × [ml] / příjem po 0 μg / kg [ml]) a analyzován pomocí analýzy rozptylu opakovaných měření (ANOVA) s dietou (HFHE, FCHE nebo Chow) a Drug (raclopride nebo SCH23390) jako nezávislé proměnné a dávka (0, 50, 200, 400 nebo 600 nmol / kg) SCH23390 nebo raclopride) jako opakované měření. Inhibiční dávka (ID50) potřebné ke snížení příjmu na 50% výchozí hodnoty (0 nmol / kg) bylo vypočteno, jak bylo popsáno výše [35]. Rozdíly v ID50 byly porovnány jako funkce stravy a léčiva pomocí obousměrné ANOVA. Všechny analýzy byly prováděny pomocí Statistica (v6.0, StatSoft® Inc., Tulsa, OK) a významné nálezy byly dále analyzovány pomocí Fischerových nejméně významných rozdílů (LSD) post-hoc testů. Rozdíly byly považovány za statisticky významné, pokud p <0.05.
3. Výsledek
3.1 Účinky stravy na tělesnou hmotnost a adipozitu
Po týdnech 12 u obezogenní stravy se skupiny lišily tělesnou hmotností (F(2,27)= 27.25, p<0.001), procento tukové hmoty (F(2,27)= 14.96, p<0.001) a procento chudé hmoty (F(2,27)= 15.77, p<0.001). Post hoc testy ukázaly, že krysy Chow vážily významně méně než oba HFHE (p<0.001) a FCHE (p<0.001) krysy. Porovnání složení těla ukázalo, že krysy HFHE a FCHE měly větší procento tukové hmoty ve srovnání s Chow (p<0.05). V 18 týdnech, na začátku testování (24 týdnů) a po celou dobu testování, zůstal významný vliv stravy na tělesnou hmotnost (Obrázek 1; týden 18: F(2,27)= 13.05, p<0.001; 24. týden: F(2,27)= 16.96, p<0.001; 26. týden: F(2,27)= 13.99, p<0.001; 28. týden: F(2,27)= 13.05, p<0.001). Post hoc analýza odhalila, že krysy HFHE a FCHE měly významně vyšší tělesnou hmotnost než kontroly Chow (Obrázek 1; p<0.001, všechny časové body). Mezi oběma obézními skupinami nebyly v žádném časovém okamžiku žádné statistické rozdíly v tělesné hmotnosti.
3.2 Účinky dopaminového D1R a D2R antagonismu na příjem sacharózy
Příjem sacharózy byl snížen o SCH23390 ve všech skupinách (Obrázek 2a). Racloprid snížil příjem sacharózy u HFHE potkanů, ale byl mnohem méně účinný u Chow a FCHE potkanů (Obrázek 2b). Opakovaná měření ANOVA ukázala celkový účinek Drug (F(1,24)= 8.8446, p<0.01), dávka (F(4,96)= 27.1269, p<0.001) a interakce dávka podle léku (F(4,96)= 2.9799, p<0.05). Zatímco celkový účinek stravy nebyl významný (F(1,24)= 2.5787, p= 0.09), post hoc srovnání prokázala významné rozdíly v léčbě raclopridem mezi skupinami HFHE a Chow (p<0.05) a mezi skupinami HFHE a FCHE (p
Post hoc analýza odhalila, že SCH23390 byl významně účinnější při snižování celkového příjmu sacharózy ve srovnání s raclopridem (p SCH23390 potlačil příjem sacharózy u HFHE potkanů ve všech testovaných dávkách a potlačil příjem u potkanů FCHE a Chow při 200 nmol a vyšších dávkách (Obrázek 2a). Příjem sacharózy byl u HFHE potkanů potlačen všemi dávkami raclopridu, ale pouze nejvyšší dávka významně snížila příjem sacharózy u FCHE potkanů, zatímco žádná z dávek potlačila příjem sacharózy u potkanů Chow (Obrázek 2b).
Analýza ID50 (Tabulka 2) neodhalil žádný účinek stravy (F(2,24)= 0.576, p= 0.57) nebo drogy (F(1,24)= 2.988, p= 0.09), i přes zjevné rozdíly v ID50 pro raclopride. Tento nedostatek účinku by mohl být způsoben značným rozptylem ve skupinách.
3.3 Účinky antagonismu dopaminu D1R a D2R na příjem fruktózy
SCH23390 snížený příjem fruktózy ve všech skupinách (Obrázek 3a). Racloprid naproti tomu pouze významně snížil příjem ve skupině FCHE (Obrázek 3b). Opakovaná opatření ANOVA odhalila celkový účinek Drug (F(1,24)= 5.7400, p<0.05), dávka (F(4,96)= 33.9351, p<0.001) a významná interakce dávka podle léku (F(4,96)= 3.0296, p<0.05), ale žádný účinek na dietu (F(2,24)= 1.5205, p= 0.24). Post hoc analýzy však opět prokázaly významný rozdíl v léčbě raclopridem mezi skupinami HFHE a FCHE (p
Post hoc analýza odhalila, že SCH23390 byl celkově účinnější při potlačování příjmu fruktózy než raclopridu (p<0.05), a to způsobem závislým na dávce (Obrázek 3). SCH23390 snížený příjem ve všech dietních skupinách při 400 a 600 nmol a snížený příjem fruktózy již v dávce 200 nmol u HFHE potkanů (Obrázek 3a). Raclopridové účinky na příjem fruktózy byly však omezeny na krysy FCHE s post hoc analýzou, která odhalila významné snížení spotřeby fruktózy u krys FCHE při 200 nmol a vyšších dávkách, přičemž žádná z dávek raclopridu potlačující příjem fruktózy u HFHE nebo Chow krys (Obrázek 3b).
ANOVA na ID50 (Tabulka 2) odhalil účinek Drug (F(1,24)= 4.548, p<0.05), ale ne dieta (F(2,24)= 1.495, p= 0.25). SCH23390 vyžadovaly celkově nižší dávky než racloprid, aby se snížil příjem na polovinu základní hodnoty (p<0.05). V souladu s analýzou skutečných dávek post hoc analýza ID50 také odhalují významně zvýšenou citlivost u obou obézních skupin ve srovnání s Chow krysy (p
4. Diskuse
Tato studie srovnávala citlivost na blokádu dopaminových receptorů při snižování příjmu dvou chutných roztoků uhlohydrátů, sacharosy nebo fruktózy, ve dvou modelech obézních zvířat s dietou. Použili jsme dvě stravy k napodobení chronické spotřeby buď stravy s převážně vysokým obsahem tuku (HFHE), nebo kombinace tuk-cukr (FCHE), jak je vidět v západní stravě [25]. Jak se očekávalo, obě stravy vyvolaly podstatné zvýšení hmotnosti a adipozitu počínaje 12 týdny, s pokračujícím zvyšováním tělesné hmotnosti během experimentu (Obrázek 1). Skupiny pak byly porovnány s kontrolními krmivy krmenými podle věku odpovídající jejich relativní citlivosti na blokádu specifickou pro subtyp receptoru D1 a D2 s SCH23390 nebo raclopride. Zjistili jsme, že blokáda receptorů D1 snížila příjem sacharózy i fruktózy ve všech skupinách stravy. Bez ohledu na to, zda krysy konzumovaly roztoky sacharózy nebo fruktózy, HFHE krysy reagovaly na mírně nižší dávky SCH23390 ve srovnání s jejich obézními protějšky FCHE nebo Lean Chow (Obrázek 2a, 3a) .3a). Toto zřejmé zvýšení citlivosti na antagonismus dopaminového D1 receptoru u HFHE potkanů bylo také pozorováno po blokádě D2 receptoru během testu na sacharóze. Ve skutečnosti HFHE krysy reagovaly na všechny dávky raclopridu se snížením příjmu sacharózy, zatímco FCHE krysy reagovaly pouze na nejvyšší dávku a Chow krysy nevykazovaly žádné významné potlačení konzumace sacharózy po léčbě raclopridem (Obrázek 3b). Je však zajímavé, že krysy HFHE nesnížily příjem fruktózy po léčbě raclopridem. Místo toho racloprid významně potlačil příjem fruktózy pouze u potkanů FCHE. Zvýšená citlivost na antagonisty dopaminového receptoru svědčí o snížené signalizaci dopaminu, tj. V důsledku menšího počtu receptorů, snížené konkurence endogenního DA v receptorových místech nebo kombinace obou. Ve skutečnosti existuje důkaz, že na náš model může být použit jakýkoli mechanismus. Například vystavení dietám s vysokým obsahem tuku i před narozením může vést ke snížení D2R [36]. Kromě toho se ukázalo, že konzumace potravy s vysokým obsahem tuku snižuje přirozené nebo elektricky vyvolané uvolňování dopaminu a zmírňuje obrat dopaminu [37-39]. Zatímco základní mechanismus vyžaduje další vyšetřování, naše data společně s těmito a dalšími předchozími pozorováními podporují představu, že konzumace určitých potravin - potenciálně nezávislých na obezitě - může mít za následek změny v dopaminovém systému připomínající neuroplasticitu vůči zneužívání drog [40]. Nedávný výzkum ve skutečnosti naznačuje, že strava s vysokým obsahem tuku zvyšuje senzibilizaci na léky působící na dopaminové systémy [41, 42].
Předchozí výzkumy na štíhlých potkanech prokázaly rozdílnou účinnost blokády receptorů D1 a D2 při snižování příjmu uhlohydrátů za použití koncentrací konzistentních s koncentracemi použitými v této studii [31-33, 43]. Předpokládá se, že tyto účinky jsou částečně zprostředkovány oblastmi mozku zapojenými do odměny za jídlo, a receptory D2 v těchto oblastech mohou být zvláště citlivé na změny způsobené obezitou [31, 33, 44-46]. Tato studie se rozšířila na zjištění modulace dopaminového receptoru pro příjem uhlohydrátů u štíhlých krys a doplňuje tyto studie, které prokazují trvalou plasticitu odměnového systému u obezity. Zatímco složitost systémů a faktorů, které mohou ovlivnit takovou souhru (akutní kontrola příjmu chronicky změněným systémem), zjevně zvyšuje individuální odchylky a tím i snížené interakční účinky v celkových ANOVA, přímé (post hoc) porovnání účinků dávka-odpověď odhalují rozdílnou citlivost na izomolární dávky antagonisty receptoru mezi skupinami stravy. Změny ovlivňující specificky D2R byly zjevně závislé na obsahu uhlohydrátů přítomných také ve stravě s vysokým obsahem tuků, což naznačuje, že obsah makronutrientů v dietách může odlišně měnit systém odměňování.
Rozdílné účinky citlivosti na racloprid v testu na sacharóze by mohly být způsobeny přítomností sacharózy ve stravě. Ačkoli obě obezogenní stravy obsahovaly nějakou sacharózu, dieta FCHE obsahovala o 23% více sacharózy než dieta HFHE. Tedy absence reakce na racloprid v provokaci se sacharózou u krys FCHE, ale nikoli u HFHE krys, mohla být způsobena zvýšenou expozicí sacharóze ve stravě HFHE. Ovšem ani obezogenní strava obsahovala fruktózu, přesto byly pozorovány rozdíly v reakcích obezogenních skupin na racloprid v testu fruktózy. Kromě toho nebyla ve stravě Chow přítomna žádná sacharóza, ale reakce skupiny Chow na racloprid v testu na sacharóze byly více podobné odpovědím od FCHE než u HFHE potkanů. To ukazuje, že rozdílné reakce na léčbu raclopridem mohou být závislé na dalších faktorech v závislosti na stravě a testování sacharidů.
Alternativní vysvětlení mohou zahrnovat diferenciální nervové a hormonální postingestivní účinky vyvolané fruktózou a sacharózou. Zatímco přesné mechanismy zůstávají nejasné, existuje stále více důkazů podporujících tuto představu [47, 48]. V této souvislosti nelze vyloučit možnost, že by obě stravy změnily preferencí sacharózy a fruktózy v důsledku jejich odlišných účinků na orální a gastrointestinální signály před systémem odměňování, a vyžaduje další zkoumání.
Obezita a chutná jídla byla nezávisle naznačena pro změnu dopaminové signalizace [3, 45, 49, 50], a mohl by tedy také odpovídat za rozdílnou reakci pozorovanou v této studii. Naše data skutečně podporují předchozí zjištění, která ukazují, že signalizace dopaminu D2R je snížena u obezity [45, 50]. Nové zjištění této studie však bylo, že povaha tohoto vztahu může záviset spíše na obsahu makronutrientů v obezogenní stravě než na obezitě nebo jejích souvisejících komplikacích. Dalším hlavním zjištěním byly rozdíly pozorované v účinnosti D2R antagonistů mezi testovanými uhlohydráty. Zjistili jsme trend v našich datech, že příjem fruktózy se zdá být přísněji řízen D2R než příjem sacharózy, což vede k otázce, jak může být příjem různých uhlohydrátů odlišně regulován, a pokud odměna získaná různými uhlohydráty může nabírat různé mechanismy. Předchozí údaje naznačují, že příjem sacharózy a fruktózy vyvolává odlišné fyziologické odpovědi. Ukázalo se, že sacharóza vytváří podmíněné účinky na základě její chuti a post-požitých vlastností [28, 51, 52] zatímco fruktóza vypadá, že projevuje behaviorální stimulaci výhradně svou chutí a nikoli posilováním post-požitých účinků [27, 53]. Proto citlivost obvodů odměňování na fruktózu může zůstat neporušená, i když zpětná vazba vyvolaná sacharózou bude narušena kvůli poruchám způsobeným obezitou (např. Snížená citlivost na inzulín / leptin). Opak může být také pravdou: kontraregulační odpověď na omezený příjem sacharózy může selhat při kontrole příjmu fruktózy. Budoucí studie na lidech jsou nutné k prozkoumání, zda by preference potravin bohatých na fruktózu skutečně stoupaly s obezitou, nebo zda by relativní preference sacharózy a fruktózy byly odlišné u obézních pacientů, kteří jsou také diabetici.
Zatímco účinky sacharózy na dopamin byly rozsáhle zkoumány [3, 19, 43, 50], méně je známo interakce mezi fruktózou a dopaminovým systémem odměn, ačkoli rané zprávy z Hoebelovy laboratoře naznačují, že fruktóza může produkovat své vlastní jedinečné fyziologické odpovědi [24]. Tato studie přidává další informace k této složité hádance, což naznačuje, že diety s různým obsahem makronutrientů mohou odlišně měnit dopaminovou kontrolu nad příjmem fruktózy. Další výzkum je nutný k úplnému pochopení základních mechanismů, kterými může tuk a cukr v potravě ovlivňovat signalizaci střeva a mozku a vyvolávat změny v mozku.
5. Závěry
Tato studie ukazuje, že obezogenní (vysoce energetická) strava, která se liší obsahem tuku a uhlohydrátů, může namísto samotné obezity odlišně zvýšit citlivost vůči antagonistům receptoru D1 a D2 při snižování příjmu uhlohydrátů. Toto zjištění je slučitelné s obecnou představou, že dopaminová signalizace v dietní obezitě je otupená, a naznačuje nový vztah mezi stravou a centrálními dopaminovými účinky. Dalším hlavním zjištěním bylo, že dieta odlišně měnila účinnost antagonistů dopaminového receptoru při potlačování příjmu sacharózy a fruktózy. Ve srovnání s normální (nízkotučné) nebo s vysokým obsahem tuků, s vysokým obsahem uhlohydrátů, obezita způsobená dietou s velmi vysokým obsahem tuku, ale s nízkým obsahem cukru, vedla ke zvýšení citlivosti na antagonismus receptorů D1 a D2 při snižování příjmu sacharózy, ale kontrola receptoru D2 při přijímání fruktosy byla zachováno. Na rozdíl od toho, potkani krmili vysoce energetickou stravu kombinací vysokého obsahu tuku v potravě a sacharidů prokázali zvýšenou regulaci D2 receptoru pro příjem fruktózy. Zdá se tedy, že dietní historie může změnit vývoj deficitů dopaminu, které byly dříve přičítány obezitě obecně. Současné údaje rovněž naznačují, že tyto zvláštnosti plasticity dopaminu mohou ovlivnit, jak určité uhlohydráty, jako je fruktóza a sacharóza, uplatňují své prospěšné účinky. Tyto rozdíly by mohly vysvětlit některé rozdíly v míře úspěšnosti různých léčebných postupů a terapií obezity. K testování použitelnosti těchto nálezů na člověka a zkoumání základních mechanismů jsou nutné další studie.
Highlights
- Vysokoenergetická strava nezávislá na obsahu makronutrientů způsobuje obezitu.
- Zdá se, že složení stravy odlišně mění citlivost dopaminového receptoru.
- Blokáda receptoru D1 snížila příjem sacharózy a fruktózy u hubených a obézních potkanů.
- Blokáda receptoru D2 snížila příjem sacharózy u krmení s vysokým obsahem tuku, ale ne štíhlých potkanů.
- Blokáda receptoru D2 snížila příjem fruktózy pouze u potkanů krmených tukem a cukrem.
Poděkování
Tento výzkum byl podpořen granty National Institute of Diabetes & Digestive & Kidney Diseases DK080899, Grant Národního ústavu pro hluchotu a jiné komunikační poruchy DC000240 a svěřenecký fond Jane B. Barsumian. Autoři děkují panu NK Acharyovi za jeho vynikající pomoc při údržbě potkanů a provádění NMR testů.
Poznámky pod čarou
Zřeknutí se odpovědnosti vydavatele: Jedná se o soubor PDF s neupraveným rukopisem, který byl přijat k publikaci. Jako službu pro naše zákazníky poskytujeme tuto ranní verzi rukopisu. Rukopis podstoupí kopírování, sázení a přezkoumání výsledného důkazu před jeho zveřejněním ve své konečné podobě. Vezměte prosím na vědomí, že během výrobního procesu mohou být objeveny chyby, které by mohly ovlivnit obsah, a veškeré právní odmítnutí týkající se časopisu.
Reference