Přerušovaný přístup ke sladké tekutině s vysokým obsahem tuků vyvolává zvýšenou chuť a motivaci ke konzumaci u potkaního modelu spotřeby (2013)

Sylvie Lardeuxová, James J. Kim, a Saleem M. Nicola^*

Poruchy příjmu potravy se vyznačují diskrétními epizodami rychlé a nadměrné konzumace potravin. U potkanů ​​napodobuje dočasný přístup ke sladkotučným potravinám tento aspekt přejídání. Tyto modely obvykle používají pevné jídlo; celkové spotřebované množství však závisí na motivaci, chutnosti a nasycení, které je obtížné oddělit od pevného jídla. Na rozdíl od toho může být k disociaci těchto parametrů, když je poživatelem kapalina, použita analýza lizké mikrostruktury. Proto jsme vyvinuli binge model využívající kapalnou emulzi složenou z kukuřičného oleje, těžkého krému a cukru. Ukazujeme, že u potkanů, kterým byl poskytnut intermitentní přístup k této emulzi s vysokým obsahem tuků, se vyvine chování podobné těm, které byly dříve pozorovány u tuhých potravin s vysokým obsahem tuku. Jedním z rysů tohoto chování bylo postupné zvyšování spotřeby během 2.5 týdnů přerušovaného přístupu, což nebylo patrné u potkanů, kterým byla podána tekutina s nízkým obsahem tuku ve stejném přístupovém plánu. Analýza lizké mikrostruktury naznačuje, že tato eskalace byla způsobena přinejmenším zčásti zvýšením motivace ke spotřebě a chutě na spotřebě.

Zvířata 2.1

Samci krys Long-Evans (n ​​= 144) vážící 275 – 300 g byly získány od Harlana a umístěny v místnosti s 12 h zapnuto, 12 h vypnuto světelným cyklem. Pokusy byly prováděny během fáze světla. Zvířata byla zvyklá na manipulaci denně po dobu alespoň jednoho týdne před zahájením experimentů. Během této doby byl denně měřen příjem potravy a tělesná hmotnost. Před začátkem experimentu byly tři skupiny potkanů ​​porovnány podle průměrného spotřebovaného množství chow a průměrné tělesné hmotnosti. Všechny postupy na zvířatech byly v souladu s US National Institute of Health Guide for Care and Use of Laboratory Animals a byly schváleny Výborem pro ústavní péči o zvířata a použití na Albert Einstein College of Medicine.

2.2 Chování

2.2.3. Postup přerušeného přístupu

Krysy byly rozděleny do tří skupin: skupina s přerušovaným přístupem (binge) (I_COS; n = 46), skupina pro nepřetržitý přístup (C_COS; n = 36) a kontrolní skupina nedisponovala žádným přístupem k COS (N_COS; n = 38). (Počet použitých krys je velký, protože krysy byly následně použity pro farmakologické experimenty k porovnání účinků léčiv na různé skupiny; tyto výsledky zde nejsou uvedeny.) Pro 5 týdny, I_COS a C_COS skupiny měly přístup k lickometru obsahujícímu COS v operačních komorách třikrát týdně (pondělí, středa a pátek; MWF) po dobu 90 min. C_COS skupina také měla podle libosti přístup k COS ve všech domácích klecích. Během přístupových relací byly zaznamenány časové známky a příjem COS. Tělesná hmotnost, příjem potravy a (pro C_COS skupina) Příjem COS v domácí kleci se zaznamenával denně od pondělí do pátku; proto jsou měření pro 25 uváděna pro týdenní experiment 5 (Obr. 2A, D, B, E; 3A, C). V pondělí byla tato opatření vydělena třemi, aby byla o víkendu normalizována. Porovnání spotřeby chow v den před vs den po přístupové relaci (Obr. 2C, F; 3B, D) byly provedeny dvakrát týdně (pro celkové srovnání 10 za 5 týdny). Pak_COS krysy byly zakoupeny ve stejnou dobu jako ostatní skupiny a byly udržovány ve stejné kolonii, ale nebyl jim umožněn přístup k COS. podle libosti přístup do chow a vody po celou dobu v domácí kleci.

 

Obrázek 2

Příjem kalorií a spotřeba chow byly ovlivněny plánem přístupu a poživatelem

 

Obrázek 3

Přerušovaný přístup k COS nebo CS neovlivňuje přírůstek hmotnosti

Samostatný experiment používal méně kalorický CS roztok místo COS. V tomto experimentu byly použity tři skupiny potkanů ​​(n = 8 každý), I_CSC_CS a N_CSa s nimi se zacházelo přesně jako s já_COSC_COS a N_COS skupiny popsané výše, kromě toho, že CS byl nahrazen COS_COS a N_CS se skupinami bylo zacházeno stejně (bez přístupu k COS nebo CS); rozdíl byl v tom, že N_COS skupina byla udržována v kolonii současně s já_COS a C_COS skupiny, zatímco N_CS skupina byla udržována současně s já_CS a C_CS skupiny.

2.3. Analýza dat

2.3.1. Statistika

Ke srovnání účinků bingeing a kontrolních postupů byly použity ANOVA s opakovaným měřením s jedním faktorem (dny) nebo dvěma faktory (dny a skupina). ANOVA následoval Holm – Sidak post hoc testy; upravené p <0.05 byla považována za významný rozdíl. Výsledky ANOVA jsou uvedeny v Tabulka 1. Aby se určilo, zda se spotřeba zvýšila v průběhu navazujících přístupových relací, byla data od dne 2 do dne 8 osazena do lineárního modelu pomocí regrese nejmenších čtverců. Svah v těchto dnech byl hodnocen na významný rozdíl od 0 a svahy byly porovnány mezi I_COS a já_CS skupiny používající ANCOVA. Všechny analýzy byly provedeny pomocí softwarového prostředí R [43].

 

Tabulka 1

Výsledky ANOVA.

3.1. Celková spotřeba a tělesná hmotnost

Krysy v I_COS Skupina (přerušovaný přístup k COS) měla 5 týdny přístupu ke krému (50% v / v), oleji (50% v / v) a cukru (8% w / v) kapalné emulzi (COS) v zkušební dny: pondělí , Středy a pátky (a žádný přístup k COS kdykoli jindy). COS byl dodán pomocí lickometru v periodě přístupu 90 min v operačních komorách. Během 5 týdnů přerušovaného přístupu se objem spotřebovaného COS neustále zvyšoval: v den přístupu 15 (na konci 5^th týden), spotřebované množství bylo výrazně vyšší než ve dnech 1 až 10 a množství spotřebované ve dnech 6 až 15 bylo vyšší než ve dnech 1, 2 nebo 3 (Obr. 1A). Na rozdíl od I_COS skupina, krysy v C_COS Skupina (nepřetržitý přístup k COS) měla přístup k COS nejen v operační komoře během doby přístupu 90 min, ale také v domácí kleci. Jak se očekávalo, C_COS skupina spotřebovala mnohem méně COS než já_COS skupina v operačních komorách ve všech relacích po první a nevykazovala žádné rozdíly ve spotřebě v 15 dnech přístupu (Obr. 1A).

 

Obrázek 1

COS, ale ne spotřeba CS, se zvýšila v průběhu následujících přerušovaných přístupových relací

Na rozdíl od účinků pozorovaných v I_COS skupina, spotřebované množství nezvýšilo během týdnů významně pro I_CS skupina, která měla přístup k CS, roztok s nízkým obsahem tuku / cukr. Tyto krysy vykazovaly nízkou úroveň spotřeby v první přístupové relaci, ačkoli spotřeba měla tendenci být vyšší v následujících relacích (a obvykle vyšší než spotřeba v komoře u C_CS skupiny), nedošlo k žádným dalším nárůstům ve dnech (Obr. 1B). Absence statisticky významného účinku dnů v I_CS skupina kontrastuje se silným účinkem dnů v I_COS skupiny (Tabulka 1); tento rozdíl by však teoreticky mohl vycházet z menšího počtu subjektů (a tedy statistické síly) v I_CS skupina. Proto jsme zlomili já_COS skupina do 6 podskupin srovnatelné velikosti jako I_CS skupina (N = 8 pro 5 I_COS podskupiny, N = 6 pro jednu podskupinu; předměty v každé podskupině byly školeny společně). V 5u 6 I došlo k významnému nárůstu spotřeby COS_COS podskupiny (účinek dnů: skupina 1: F_(14,211) = 5.87, P <0.001; skupina 2: F_(14,210) = 4.06, p <0.001; skupina 3: F_(14,200) = 4.83, p <0.001; skupina 4: F_(14,196) = 7.98, p <0.001; skupina 5: F._(14,74) = 1.87, p <0.05); ve zbývající podskupině se účinek přiblížil významu (F_(14,141) = 1.72, p = 0.058). V I_CS skupina, nicméně, nebyl tam žádný důkaz dokonce trend k významnému účinku (p = 0.56; Tabulka 1). Proto neexistence významného účinku dnů v I_CS je nepravděpodobné, že by byly krysy způsobeny nedostatkem statistické síly.

Tyto výsledky naznačují, že já_CS krysy se naučily konzumovat CS a překonat neofobii během jedné relace, což mělo za následek, že jejich spotřeba dosáhla náhorní plošiny ve druhé relaci. Protože počáteční učení a účinky neofobie by měly být pro I podobné_COS a já_CS skupiny, velký nárůst spotřeby v I_COS skupina od dne 1 do dne 2 (Obr. 1A) je pravděpodobně způsobeno počátečním učením a snížením neofobie. Postupnější nárůst v následujících dnech však není v souladu s těmito procesy. Proto izolovat postupný nárůst příjmu (Obr. 1A) a další konzumní opatření (Obr. 5 a A 6) 6) z počátečního učení a účinků neofobie porovnáváme spotřebu ve všech jednotlivých dnech se základní spotřebou ve dnech 2 a 3.

 

Obrázek 5

Míra zpoždění lízání a počáteční lízání se během dnů občasného přístupu k COS změnila

 

Obrázek 6

Burstová mikrostruktura se během dnů přístupu k COS změnila, ale ne CS

Efekt časné plató v I_CS skupina stojí v nápadném kontrastu k postupné eskalaci pozorované v I_COS skupina, která dosáhla náhorní plošiny 8. Přímo porovnat rychlost růstu spotřeby po prvním dni v I._COS a já_CS skupiny, vypočítali jsme sklon nárůstu od dne 2 do dne 8 (Obr. 1C). Zatímco sklon byl pozitivní a významně se lišil od 0 pro I_COS skupina se významně nelišila od 0 pro I_CS skupina. Kromě toho byl v 5 6 I pozorován výrazně pozitivní sklon_COS výše popsané podskupiny (nejsou zobrazeny). Navíc porovnání svahů v I_COS a já_CS skupiny používající ANCOVA vykázaly významný rozdíl mezi oběma skupinami (Obr. 1C). Proto já_COS skupina prokázala postupné zvyšování spotřeby během intermitentních přístupových období, které nelze snadno vysvětlit v důsledku počátečního učení nebo snížení neofobie. Tato postupná eskalace je podobná té, která byla pozorována dříve u potkanů, kterým byl poskytován intermitentní přístup k pevnému tuku s vysokým obsahem tuku [5, 6, 10-12].

Možné alternativní vysvětlení postupného zvyšování spotřeby v I_COS skupina je, že se krysy postupně naučily získat více COS na lízání. Abychom tuto hypotézu otestovali, porovnali jsme počet lizů na ml kapaliny spotřebované v I_COS a já_CS skupiny a během přístupových dnů, s použitím dvoufaktorové ANOVA. Já_COS skupina lízala efektivněji než já_CS skupina (celkový průměr za 15 relace: COS: 315.0 ± 52.3 lizuje / ml; CS: 418.3 ± 106.4 olizuje / ml; F_(1,719) = 13.6; p <0.001) a došlo k účinku dnů přístupu (F_(14,719) = 1.8; p = 0.04), ale žádná interakce (F_(14,719) = 0.5; p = 0.9). Post-hoc testy ukázaly, že účinek dní byl způsoben významným zvýšením účinnosti od prvního dne do druhého, ale žádné další zvýšení v dalších relacích. Proto postupné zvyšování spotřeby v I_COS skupinu nelze připsat změnám v účinnosti lízání.

Dalším potenciálně matoucím faktorem je přítomnost emulgátoru (stearoyl laktylát sodný) v COS, ale nikoli CS: I_COS krysy se zpočátku mohly vyhnout COS kvůli přítomnosti emulgátoru. Protože je nemožné vyrobit COS bez emulgátoru, testovali jsme hypotézu, že krysy se vyhýbají emulgátoru použitému k přípravě COS, porovnáním spotřeby CS a CS + 0.1% stearoyllaktylátu sodného (hmotnost / objem). Šest naivních krysích samců bylo současně umístěno do lahví obsahujících obě tekutiny po dobu 1 hodiny v domácí kleci. Tato zkušenost se opakovala dvakrát po jednom dni návyku; relativní poloha lahve byla mezi dny změněna, aby se zabránilo bočnímu vychýlení. V posledních dvou přístupových relacích krysy vypily podobné množství CS (4.2 ± 0.8 ml) a CS + emulgátoru (5.4 ± 0.4 ml; t-test p> 0.05). Krysy se proto nevyhýbají emulgátoru.

Během 5 týdnů jsem_COS a C_COS skupiny konzumovaly progresivně méně volně dostupné krmivo v domácí kleci. C_COS skupina konzumovala relativně malý chow (Obr. 2A), ale kvůli spotřebě velkého množství COS stále spotřebovává více kalorií denně než N_COS kontrolní skupina, která neměla přístup k COS (Obr. 2B). Já_COS skupina vykazovala velké a pravidelné výkyvy ve spotřebě chow (Obr. 2A), přičemž krysy v této skupině konzumují více chow den před přístupem k COS a méně v 24 h po přístupu k COS (Obr. 2C). Naproti tomu ani N_COS ani C_COS skupiny se lišily svou spotřebou chow bezprostředně před a po přístupovém období (Obr. 2C). Protože já_COS krysy, čistým výsledkem bylo, že v den přístupu COS tato skupina spotřebovala celkový počet kalorií podobný množství spotřebovanému C_COS skupiny a ve dnech bez COS jsem já_COS skupina konzumovala o něco méně než N_COS skupina. Velké množství kalorií spotřebovaných já_COS skupina v přístupových dnech byla způsobena příjmem COS: do konce 5 týdnů, I_COS skupina spotřebovala v 90 min o něco více než polovinu množství COS než C_COS skupina spotřebovaná celý den (v den přístupu 15: I_COS: 54.2 ± 4.0 kCal spotřebovaného COS; C_COS: 97.7 ± 5.7 kCal spotřebovaného COS). Tyto účinky vedly k „pilovému zubu“ celkového kalorického příjmu ve dnech v I_COS skupiny (Obr. 2B). Posledně uvedený účinek je také patrný v Obr. 2C (já_COS spotřeba chow skupiny před binge dny byla nižší než u N_COS skupina). Tyto výsledky jsou v souladu se zjištěními ostatních, kteří využívají přerušovaný přístup k pevným potravinám s vysokým obsahem tuků jako model hlodavého chování hlodavců [5, 10, 11, 16, 41, 42].

Důležité je, že tento způsob podávání nebyl pozorován v I_CS krysy, které měly místo emulze COS přístup k nízkotučnému krému / cukrovému roztoku: jejich denní příjem z chow nebyl ovlivněn tím, zda mají krysy přístupovou relaci CS (Obr. 2D, F). Kromě toho byl „já viděl zub“ způsob kalorického příjmu v I mnohem méně výrazný_CS krysy než v I_COS krysy (porovnání Obr. 2E s Obr. 2B). Byl tak pozorován spánkový vzor spotřeby s přerušovaným přístupem k COS, ale ne s CS.

Ačkoli tělesná hmotnost krys ve všech skupinách vzrostla během 5 týdnů, C_COS hmotnost skupiny rostla rychleji než hmotnost ostatních skupin (Obr. 3A). Překvapivě, navzdory přístupu k COS 3 dny / týden, jsem_COS skupina nezískala větší váhu než N_COS skupiny (Obr. 3A). Já_COS zdánlivě normální regulace tělesné hmotnosti potkanů ​​může souviset s jejich sníženou spotřebou potravy po příjmu COS (Obr. 2C): jejich přírůstek na hmotnosti byl podstatně vyšší v den před přístupem k COS než v den následující po přístupu (Obr. 3B). Naproti tomu C_COS a N_COS skupiny přibývají na váze konstantní rychlostí (Obr. 3B). Podobně s roztokem krém / cukr C_CS Hmotnost skupiny rostla rychleji než hmotnost I_CS a N_CS skupiny (Obr. 3C, D). Tyto výsledky jsou v souladu s předchozími pozorováními u pevných potravin s vysokým obsahem tuku [10, 11, 41]. Naznačují to, jak je tomu často u poruch příjmu potravy u lidí [45, 46], bingeing krysy jsou schopny omezit svou spotřebu po velkém příjmu vysoce kalorického jídla, dokonce i po opakovaném přerušovaném přístupu k takovému jídlu během 5 týdnů.

3.2. Časový průběh spotřeby během relace

Při přístupu k vysoce chutné tekutině se původně vášnivá spotřeba potkanů ​​sníží, když přijímaná živina (as ní spojená stimulační chuťová stimulace) aktivuje mechanizmy sytosti [34]. Zeptali jsme se proto, zda se spotřeba COS podobná. Jak je znázorněno na grafech časového průběhu lízání v relaci min 90 (v min mincích 5), I_COS skupina vykazovala výrazně zvýšenou celkovou míru lízání v prvních ~ 20 min. relace v týdnu 5 ve srovnání s týdnem 1 (Obr. 4A, B). Já_COS lizové rychlosti potkanů ​​se vrátily na nízké, sporadické úrovně přibližně 30 min. po zahájení relace (Obr. 4A, B), v souladu s předchozími pozorováními [34]. Z důvodu dramatického rozdílu v lizových sazbách v počáteční a pozdější části přístupové relace zkoumáme v následných analýzách lízacích vzorců spotřebu v prvním čtvrtletí relace (22.5 min.) A posledních třech čtvrtinách (68.5 min.) Zvlášť.

 

Obrázek 4

Nárůst spotřeby COS během týdnů přerušovaného přístupu byl soustředěn v první čtvrtině relace

Jak se očekávalo, zvýšená míra spotřeby v prvním čtvrtletí sezení byla mnohem menší v C_COS skupiny (Obr. 4B). Ve skutečnosti je poněkud překvapivé, že C_COS krysy pily hodně COS vůbec v komorách lickometru, protože COS byl volně dostupný v jejich domovských klecích. Jednou z možností je, že čerstvý COS byl vášnivěji konzumován než COS v domácí kleci, která byla stará až 24 hodin. Naivní skupina 6 potkanů, kterým byl podáván čerstvý COS a jednodenní COS v 1 hodině dvou testů na výběr lahví v domácí kleci, však nevykazovala žádnou preferenci čerstvého COS (čerstvý COS: 2.9 ± 0.9 ml; denní COS: 6.0 ± 1.8 ; t-test p> 0.05). Proto se zvýšila počáteční spotřeba COS v C_COS skupina může být funkcí behaviorální aktivace po umístění do relativně nové (ve srovnání s domácí klecí) lickometrové komory.

3.3. Latence k prvnímu a prvnímu lízání

Postupné zvyšování spotřeby přes přerušovaný přístup k COS (Obr. 1) může být částečně způsobeno zvýšenou motivací ke spotřebě a / nebo zvýšenou konzumací na základě chutnosti. Pro testování těchto hypotéz jsme zkoumali latenci k prvnímu lízání relace (index motivace) a počáteční míru lízání (myšlenka odrážející spotřebu řízenou chutností) [35-37]. Během následujících přístupových relací jsem já_COS latence skupiny zahájit spotřebu COS se zkrátila, zatímco C_COS latence skupiny se nezměnila (Obr. 5A). Navíc latence k prvnímu lízání byla v C stále výrazně delší_COS skupina než já_COS skupiny (Obr. 5A), v souladu s rozdíly v motivaci, které by se daly očekávat mezi zvířaty s nepřetržitým a omezeným přístupem k oblíbené potravě. Pozoruhodné však je, že počáteční lízací rychlost se zvýšila během relací v obou já_COS a C_COS krysy, a obvykle se významně nelišil napříč skupinami v daný den (Obr. 5C). Na rozdíl od míry motivace se tedy míra spotřeby řízené chutností zvýšila ve dvou skupinách paralelně.

Jak se očekávalo vzhledem k nedostatku eskalace spotřeby v I_CS skupina, ani já_CS ani C_CS skupiny vykazovaly výrazný pokles první lízavé latence (Obr. 5B) nebo zvýšení počáteční míry lízání (Obr. 5D). Stručně řečeno, přerušovaný přístup k COS (ale nikoli CS) vedl ke zjevnému zvýšení motivace a chutnosti, které doprovázelo zvýšení spotřeby COS.

3.4. Počet a délka série

Krysy lízají stereotypní rychlostí ~ 7 Hz. Během jídla jsou výbuchy olizování při této rychlosti přerušovány pauzami, které jsou obvykle> 1 s [36, 37]. Od druhého dne přístupu k patnáctému, lámavost lízání uvnitř I_COS skupina zůstala stabilní (6.7 ± 0.2 vs 6.9 ± 0.1 Hz, p> 0.05), což naznačuje, že v této skupině je patrný postupný nárůst spotřeby (Obr. 1A) nebylo způsobeno změnou v centrálním generátoru vzorů, který řídí lízací rychlost v roztržení.

Počet dávek během přístupu k chutné kapalině je ovlivněn motivací ke spotřebě, zatímco délka dávek je silněji ovlivněna chutností kapaliny [36, 37]. V souladu s touto myšlenkou C_COS krysy obecně vykazovaly nižší počet dávek než já_COS krysy (Obr. 6A, C). V I_COS Ve skupině byla počet dávek silně závislá na čase v rámci přístupové relace: v prvním čtvrtletí se počet sekvencí v průběhu týdnů přístupu 5 výrazně zvýšil, zatímco v posledních třech čtvrtletích měl tendenci se snižovat (Obr. 6A, C). Naopak já_CS krysy, které nezvýšily spotřebu (Obr. 1B), neprokázaly změny v počtu zhluků ani v počáteční ani v pozdní fázi (Obr. 6B, D).

Na rozdíl od počtu zhluků se doba roztržení mezi I významně nelišila_COS a C_COS skupiny v kterýkoli den (Obr. 6E). Opravdu, pro oba já_COS a C_COS skupiny, doba trvání série se zvýšila během 5 týdnů přerušovaného přístupu (Obr. 6E). Tyto eskalační efekty v I chyběly_CS a C_CS krysy (Obr. 6F).

Celkově výsledky ukazují, že týdny přerušovaného přístupu k COS vedly k postupnému zvyšování spotřeby v počáteční fázi každé přístupové relace. Toto zvýšení bylo doprovázeno kratší latencí pro zahájení spotřeby a větším počtem lízavých dávek (v souladu se zvýšenou motivací ke spotřebě), jakož i větší počáteční lízací sazbou a delší dobou trvání (v souladu se zvýšenou spotřebou poháněnou chutností). Když se krysám dostalo CS namísto COS, nebyly pozorovány postupně zvyšující se spotřeba ani zvyšování indexů motivace a chuti, výsledky dohromady naznačují, že spotřeba podobná nárazu je alespoň částečně způsobena postupným zvyšováním motivace a chutností nad očekávanou úroveň. od počátečního učení a snížení neofobie.

4.1. Shrnutí

Nadměrné stravování je charakterizováno diskrétními epizodami (2 hodin nebo méně) rychlé a nadměrné konzumace potravin, které nejsou poháněny hladem nebo metabolickou potřebou [2]. Ke studiu účinků konzumace typu binge na nervové procesy, které regulují příjem potravy, předchozí studie na zvířatech využívaly přerušovaný přístup k potravinám s vysokým kalorickým obsahem, zejména k tuku [5, 10, 11, 16, 41], protože lidé trpící poruchou příjmu potravy nebo bulimií se obvykle spojují se sladkým jídlem s vysokým obsahem tuku [47-49]. Příjem potravin a nápojů bohatých na živiny se řídí třemi vzájemně propojenými procesy: motivací, chutností a sytostí. Ke studiu nervových mechanismů, které jsou základem spotřeby binge, pomocí invazivních technik (jako je intrakraniální mikroinjekce léčiv), by bylo užitečné tyto procesy zkoumat izolovaně. Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je prozkoumat časový model spotřeby, což je postup, který je značně usnadněn dodáním kapalného poživatele přes lickometer. Proto jsme vyvinuli model s přerušovaným přístupem k nadměrné spotřebě vysokotučných tekutin, založený na modelech předběžně vyvinutých společností Corwin a kolegy používajícími pevný tuk [11, 12] a později rozšířena na směsi pevného tuku a cukru [10, 13, 16]. Protože je poživatel složen z levných, široce dostupných přísad (supermarket krém, kukuřičný olej a cukr) a nevyžaduje žádné speciální vybavení k přípravě, náš model může být použit v následných experimentech k získání důkazů o účincích nervových manipulací na sytost, motivaci a chutnost při konzumaci nárazů.

4.2. Vzorec spotřeby a vztah k předchozím modelům přerušovaného přístupu

Naše výsledky jsou podobné těm, které byly stanoveny dříve u potkanů, kterým byl poskytován intermitentní přístup k pevnému sladkotučnému jídlu. Zejména, když byl potkanům poskytnut přerušovaný přístup k COS (krém / olej / cukr, I_COS skupina), spotřeba během přístupového období v průběhu dnů přístupu postupně rostla, v souladu s předchozími pozorováními [5-12]. Dále jsem_COS krysy vykazovaly „příjem zubního“ příjmu kalorií se sníženou spotřebou chow po přístupu k COS. Tyto účinky byly pozorovány navzdory procedurálním rozdílům od dřívějších modelů, včetně přerušovaného přístupu do domácí klece k vysoce kalorickému poživateli a současné dostupnosti chow v předchozím studie, ale ne naše (ve kterých byl přístup COS poskytován v samostatných komorách). Je zajímavé, že kalorický příjem v přerušovaných přístupových dnech COS dosáhl hladin podobných těm, které byly pozorovány v 24 h u potkanů, jimž byl poskytnut nepřetržitý přístup k COS, a příjem z chow po COS přístupu byl snížen na úrovně pod hladinami pozorovanými u potkanů, které vůbec neměly přístup k COS. Tyto výsledky jsou v souladu s předchozími nálezy používajícími tuhé potraviny s vysokým obsahem tuku [5, 10, 13, 50]. Velké výkyvy v příjmu kalorií vyvolaly paralelní výkyvy v hmotnosti, s čistým výsledkem, že I_COS krysy přibíraly na váze ne rychleji než krysy, které měly přístup pouze k chow. Dohromady tyto výsledky odrážejí předchozí pozorování využívající přerušovaný přístup k pevným potravinám s vysokým obsahem tuku [5, 10-13, 50] a naznačují, že přerušovaný přístup k tekutému COS indukuje chování pergamenu, které je pozoruhodně podobné chování vyvolanému použitím tukových potravin s vysokým obsahem tuků.

Je překvapující, že krysy dostaly přerušovaný přístup k méně kalorickému roztoku krému a cukru (CS; I_CS skupina) neprokázala ani postupné zvyšování spotřeby ani výrazný vzor pilových zubů pozorovaný u potkanů, kterým byl podán COS. Tyto výsledky naznačují, že k vývoji chování podobného chování v tomto schématu je nezbytný vysoký obsah tuku a / nebo kalorický obsah. Výsledky však nevylučují možnost, že vývoj bingeingu je funkcí účinnosti lízání (množství tekutiny získané na lízání), která byla větší pro COS než pro CS. Důvod tohoto rozdílu není znám, ale pravděpodobně souvisí s různými fyzikálními vlastnostmi COS a CS. Vyšší rychlost příjmu kalorií podporovaná větší účinností lízání může přispět k eskalaci spotřeby v I_COS skupina. Kromě toho specifické typy tuků, které se nacházejí v kukuřičném oleji, mohou přispět k náchylnosti potkanů ​​k vývoji bingeing, stejně jako forma tuku (emulze). Krysy konzumují emulze kukuřičného oleje ještě nadšeně než kukuřičný olej 100%, emulze kukuřičného oleje vyvolávají podobný stupeň spotřeby jako tuhý tuk a slazené emulze kukuřičného oleje vyvolávají ještě větší spotřebu [51-53]. Proto, protože mnoho předchozích studií bingeing používalo směs pevného tuku a cukru [5, 16], přítomnost emulgovaného kukuřičného oleje může být kritickým faktorem, který uděluje COS, ale ne CS, schopnost vyvolat spotřebu binge. Tuto hypotézu lze testovat stanovením, zda sladené emulze kukuřičného oleje / vody (bez krému) vyvolávají podobné chování jako u COS, přestože by tomu tak bylo, může být COS výhodnější pro použití v budoucích experimentech, protože se připravuje emulze kukuřičného oleje / vody s dlouhodobou stabilitou vyžaduje drahé vybavení (mikrofluidizér), zatímco příprava COS nevyžaduje sofistikovanější zařízení než šlehač drátu.

Protože náš model záblesku COS poskytuje potkanům přístup k vysokotučnému poživateli tři dny v týdnu, podařilo se nám během následujících 24 hodin pozorovat snížení spotřeby chow, které se poté obnovilo během následujících 24 hodin. Spotřeba chow v 24 h po přerušeném přístupu k COS (ale ne CS) byla významně nižší než spotřeba 24 h u kontrolní skupiny bez přístupu k COS vůbec (N_COS skupina), v souladu s předchozími zprávami o tukových a sladkotučných potravinách [10, 12, 13]. Společně s našimi zjištěními tyto výsledky naznačují, že binge příjem aktivuje dlouhodobý proces sytosti, který omezuje spotřebu hodin po velmi krátké epizodě spotřeby během přístupového období. Tyto výsledky jsou zajímavé ve světle zjištění, že krysy nadměrně konzumují potravu s vysokým obsahem tuků ve srovnání s potravinami s vysokým obsahem uhlohydrátů o stejné kalorické hustotě [28, 29, 54-58]. Intragastrické předpětí s tukem má za následek menší inhibici následné konzumace než předpětí s izokalorickou dávkou uhlohydrátů [29] a tyto účinky trvají dlouho (až jeden den) [28]. Potkani tedy nadměrně konzumují tuk, protože tuk je méně účinný (na kalorii) při aktivaci postingestivních mechanismů sytosti. Tyto studie naznačují, že obsah cukru v COS a jiných směsích tuk / cukr používaný v postupech s přerušovaným přístupem binge může významně přispět k inhibici spotřeby potravy po binge. K objasnění rozdílných úloh tuku a cukru v dlouhodobé saturaci vyvolané příjemem binge se vyžadují další studie, které přímo porovnávají důsledky poživatelů obsahujících cukr a tuk.

Spotřeba COS se během prvních 8 dnů (2.5 týdnů) přerušovaného přístupu postupně zvyšovala. Zejména krysy, které dostaly přerušovaný přístup k CS, nevykazovaly podobné postupné zvyšování, ačkoli skupiny COS i CS přerušované přístupy výrazně zvýšily svou spotřebu od prvního do druhého dne přístupu. Protože se krysy v obou skupinách musí naučit, jak získat přístup k licetérům a překonat počáteční neofobii, lze těmto procesům připsat počáteční zvýšení spotřeby (den 1 na den 2). Avšak další postupné zvyšování I_COS skupina je v rozporu s těmito procesy, protože to nebylo pozorováno v I_CS skupina. Podobné postupné zvyšování bylo zaznamenáno u potkanů, kterým byla podávána sladká a / nebo s vysokým obsahem tuku jídlo nebo tekutina, a to buď 3 dní / týden, nebo denní rozvrhování přerušovaného přístupu [9-12, 14, 59]. Tyto výsledky se výrazně liší od výsledků u potkanů, kterým byl zajištěn nepřetržitý přístup k vysoce kalorickým potravinám: denní spotřeba buď postupně klesá z počátečního vrcholu [5, 6, 10], jako v naší studii (Obr. 3), nebo zůstává konstantní [12, 14]. Nadměrná spotřeba během přerušovaných přístupových bingů je proto částečně způsobena eskalací spotřeby, která chybí u neomezených subjektů; protože tento účinek závisí na obsahu tuku a / nebo kalorií v poživateli, naše výsledky naznačují, že tento nárůst není jednoduchým důsledkem učení se konzumovat nebo překonávat neofobii. Spíše rostoucí spotřeba je pravděpodobně způsobena jinými procesy, které jsou důsledkem fyzikálních a / nebo nutričních vlastností COS, které ji odlišují od CS.

Předchozí modely potkanů ​​z pera využívaly denně přerušovaný přístup k jídlu s vysokým obsahem tuku jako kontrolu přístupu „binge“ pro dny / týden 3 [6, 11, 12, 15, 16, 40, 42, 60-63]. Jiné studie však využívaly každodenní přerušovaný přístup k bingeing modelu [9, 10, 13, 14, 35, 59]; zejména spotřeba vysoce kalorického poživatele často eskaluje během denních přístupových období, i když tato eskalace může být méně výrazná než u přístupu 3 dní / týden [6]. Existuje tedy určitá nejasnost ohledně toho, co představuje ideální protokoly binge a control access. Naše výsledky poskytují potenciální řešení: naznačují, že kontrolní skupina, která získala přerušovaný přístup k CS ve stejném plánu jako okrajová skupina COS, nevykazuje eskalovanou spotřebu. Zkušený já_COS krysy během doby přístupu spotřebovávají více kalorií než já_CS krysy, a proto srovnání mezi těmito skupinami umožňuje dospět k závěru, že I_COS krysy splňují operační definici konzumace alkoholu (konzumace většího množství kalorií v omezeném období, než spotřebovávají ostatní lidé v podobném období). Použití COS a CS (nebo obecněji kapalin s vysokým a nízkým obsahem kalorií nebo kapalin s vysokým a nízkým obsahem tuků) se tedy může ukázat jako užitečné pro další experimenty, ve kterých je požadována kontrola spotřeby binge. Tento model má další výhodu v tom, že odráží stravovací schopnost lidí v tom, že se lidé spolknou na vysoce tukové, vysoce kalorické jídlo, zatímco konzumace bez alkoholu obvykle zahrnuje spotřebu méně kaloricky hustého jídla. Na druhé straně, lidé, kteří jedí buldok, konzumují tuhé a polotuhé jídlo, zatímco COS a CS jsou kapaliny.

4.3. Motivace, chutnost a sytost při nadměrné spotřebě

Obecně lze říci, že změny ve třech různých procesech by mohly být základem postupného zvyšování spotřeby během přerušovaných přístupových dnů: (1) by se mohla zvýšit spotřeba řízená chutností; (2) by se mohla zvýšit motivace k zahájení spotřeby; a / nebo (3) mechanismy sytosti by se mohly snížit v účinnosti, čímž by se prodloužilo „jídlo“ přijaté během přístupového období. Naše výsledky poskytují sugestivní důkazy pro zvýšení spotřeby motivované chutností a motivaci ke spotřebě. Zejména postupné zvyšování spotřeby COS během dnů přerušovaného přístupu bylo doprovázeno sníženou latencí k prvnímu lízání, větším počtem lízavých nárazů, zvýšenou mírou lízání v první minutě přístupu a delšími lizovými nárazy. První dva jsou považovány za ukazatele motivace a druhé dva jsou ukazatele chutnosti [36, 37, 64]. Každý z nich se během dnů výrazně zvýšil, protože spotřeba dramaticky vzrostla. Protože každá z těchto změn ve vzoru lízání by měla tendenci zvyšovat spotřebu, došli jsme k závěru, že zvyšovaná spotřeba v přístupových relacích je alespoň částečně důsledkem těchto strukturálních změn, a proto zvýšené motivace a chutnosti. Navíc toto zvýšení míry motivace a chutnosti nebylo v I pozorováno_CS skupina, která nevykazovala zvýšenou spotřebu. Zvýšená motivace a chutnost jsou proto pravděpodobně důsledkem vysokého obsahu kalorií a / nebo tuků v COS ve srovnání s CS.

Co by mohlo být základem pozorovaného postupného zvyšování motivace a chutnosti? Motivace není jedinečný mozkový proces, ale psychologický konstrukt, který odráží aktivitu více nervových mechanismů. Například hlad vyvolává motivaci k přístupu k jídlu, ale stejné motivované chování může být vyvoláno podnětem spojeným s jídlem iu subjektů, které nemají hlad, jako při podmíněném stravování [65]. Specifický nervový mechanismus, který je základem zvýšené motivace u bingeing krys, není znám. Je jistě možné, že se jedná o proces kondicionování tak, že podněty v přístupové komoře se spojí s COS, a následně v pozdějších sezeních vyvolávají motivaci hledat, přistupovat a zahájit spotřebu COS, jakmile je zvíře umístěno do komora. Postupně se zvyšující motivace zobrazovaná I_COS krysy mohou být funkcí posilovací síly nepodmíněného stimulu (COS); řešení CS může mít nedostatečnou posilovací sílu na podporu zvýšení spotřeby po počátečním učení.

Stimulem indukované přístupové chování je často závislé na projekci dopaminu do nucleus accumbens [66-69] a binge spotřeba sacharózy je doprovázena zvýšením extracelulárního dopaminu v accumbens [19]. Navíc binge-like spotřeba indukuje několik dlouhodobých změn v accumbens dopaminovém systému, včetně zvýšené exprese D1 receptoru a dopaminového transportéru a snížené exprese D2 receptoru [8], což naznačuje, že dlouhodobé změny v dopaminové aktivitě se podílejí na přejídání. Ve skutečnosti krysy, kterým byl poskytnut dlouhodobý přerušovaný přístup k tuku, vykazovaly vyšší body zlomu v progresivním poměru poměru zesílení tuku [70]. Toto pozorování nejen silně podporuje náš závěr, že motivace k chutnému jídlu je zvýšena při přejídání, ale poskytuje další důkazy o zapojení mezolimbického dopaminu, protože výkon úkolů s progresivním poměrem závisí na dopaminu accumbens [71]. Jsou však nutné další studie, aby se zjistilo, zda existuje příčinná souvislost mezi dopaminovou aktivitou u accumbens a zvýšenou motivací ke konzumaci v souvislosti s vývojem bingeing.

Kromě změn chování v souladu se zvýšenou motivací jsme také pozorovali účinky, které lze nejsnadněji vysvětlit zvýšením konzumace řízené chutností (zvýšená počáteční rychlost lízání a prodloužení délky lízání). Do konzumace řízené chutností se podílí řada mozkových struktur, včetně jádra accumbens, jádra solitérního traktu, amygdaly, ventrálního pallidum, ventrální tegmentální oblasti a laterálního hypotalamu [72-74]. Zejména μ opioidní receptory, zejména u accumbens [44, 75-78] může přispět ke spotřebě založené na chutnosti. Je zajímavé, že spotřeba typu binge je spojena s upregulovanými μ receptory v accumbens [8], což naznačuje, že zvýšená opioidergní neurotransmise může být odpovědná za zvýšenou spotřebu řízenou chutností pozorovanou během přístupu k binge. Tyto hypotézy čekají na další testování s invazivními manipulacemi s funkcemi opioidního receptoru u zvířete.

Je zajímavé, že míra chuti se zvýšila nejen v I_COS krysy, ale v C_COS skupina také. Tyto výsledky proto naznačují, že zvýšení spotřeby na základě chutnosti vede k prodlouženému přístupu k COS, nikoli k přerušování přístupu. Jeden rozdíl mezi C_COS a já_COS skupiny je to C_COS krysy přibývají na váze, jak by se dalo očekávat podle libosti přístup k dietě s vysokým obsahem tuku vyvolává obezitu [41, 79, 80]. Naše výsledky tedy naznačují, že u obézních jedinců může být konzumace sladkých potravin s vysokým obsahem tuků zvyšována chutností. Předchozí studie prokázaly komplexní účinky obezity na chutnost. V jednom případě byly nižší koncentrace tuku a sacharózy méně chutné u obézních než štíhlé krysy, zatímco vyšší koncentrace byly o něco chutnější [79]. V jiné studii neměla obezita vůbec vliv na chutnost sacharózy (velikost prasknutí) [81] a ještě v dalším případě byla míra chuti snížena u kmene obézních potkanů ​​[82]. Důležitým rozdílem mezi naší studií a předchozími studiemi je to, že jsme testovali chutnost stejného vysokotučného poživatele, ke kterému měla zvířata nepřetržitý přístup 24 h (tj. Testovali jsme chutnost stravy, která vyvolala obezitu), zatímco jiné studie poskytly Zvířata s vysokým obsahem tuku v domácí kleci, ale testovala chutnost roztoků oleje nebo sacharózy. Tyto konstrukce mohou představovat negativní kontrastní účinky, které by mohly bránit detekci zvýšeného chutného mechanismu. Experimentální návrhy, které minimalizují kontrastní účinky, by měly být použity k rozsáhlejšímu testování hypotézy, že u obézních jedinců je spotřeba řízená chutností potencována.

Pozorování, že krysy, které získaly nepřetržitý přístup k COS, vykazovalo zvýšenou spotřebu poháněnou chutností, přesto od prvního dne vykazovalo pokles celkového kalorického příjmu (a spotřeby COS) (Obr. 2) naznačuje, že některé další procesy, jako je sytost, působí proti zvýšení chuti, aby omezily celkový příjem. To vyvolává otázku, zda jsou mechanismy nasycení účinnější u zkušených zvonců než u krys, které dosud nebyly na COS.^th týden přerušovaného přístupu, já_COS krysy vykazovaly prudký pokles spotřeby v prvních 20 – 30 min po začátku přístupového období. Tento pokles je pravděpodobně způsoben podmíněnou a nepodmíněnou saturací [34], a ukazuje, že mechanismy nasycení jsou silné u bingeing krys, spočívají ve zjištění u pacientů s lidskou bulimií [83]. Ačkoli je rychlost poklesu v týdnu 5 rychlejší než v předchozích týdnech (zejména v týdnu 1), toto opatření by mohlo být ovlivněno rozdílnou mírou počátečního příjmu v časných a pozdních sezeních (což jsou funkce motivace a chutnosti). Proto je nutné posoudit, zda rozdíly v mechanismech sytosti mohou přispět k postupnému nárůstu spotřeby během přerušovaných přístupových dnů, třeba pomocí intragastrického předpětí. Robustní pokles spotřeby v rámci relace však může být použit v budoucích studiích jako míra sytosti při zkoumání účinků nervových manipulací na prokázanou spotřebu binge.

4.4. Závěry

Prokazujeme, že sladká tekutina s vysokým obsahem tuků může být použita u potkanů ​​k vyvolání konzumace podobné nárazům podobné té, která byla pozorována dříve u modelů s přerušovaným přístupem pomocí tuhé potraviny s vysokým obsahem tuků. Použití kapalného poživatelného prostředku je výhodné několika způsoby. Za prvé, méně kalorická kapalina může být podávána ve stejném přístupovém plánu jako kontrola spotřeby binge. Za druhé, časová přesnost poskytovaná měřením spotřeby pomocí lícetrů usnadní další zkoumání chování při nárazech, zejména pomocí elektrofyziologie u zvířat. Konečně, použití kapalného vysokotučného poživatele umožňuje analýzu lizní mikrostruktury, která může být použita k získání důkazů pro nebo proti rozdílům v sytosti, motivaci a chutnosti u potkaních potkanů ​​po invazivních nervových manipulacích (např. Místní mikroinjekce neuroaktivních sloučenin). Zde používáme mikrostrukturální analýzu, abychom prokázali, že postupné zvyšování spotřeby během následujících přístupových období je způsobeno přinejmenším částečně rostoucí motivací k zahájení spotřeby a rostoucí spotřebou poháněnou chutností. Další zkoumání těchto procesů u bosingových krys COS povede k lepšímu porozumění nervovým mechanismům, které jsou základem konzumace binge.

Děkujeme Drs. Gary Schwartz a Nicole Avena za užitečné diskuse, Dr. Schwartz a jádro fenotypizace zvířecí energetické bilance Výzkumného centra obezity výživy v New Yorku pro použití operačních komor a Niacet Corporation za jejich štědrý dar stearoyllaktátu sodného. Tento výzkum byl podporován granty z Nadace Klarman Family Foundation, NARSAD a NIH (MH092757) společnosti SMN a stipendia nadace Hilda a Preston Davis pro SL.

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.