Sciencaj Raportoj 5, Artikola numero: 10041 (2015)
doi: 10.1038 / srep10041
AbstrLa manĝaj trituroj de manĝaĵaj manĝaĵoj enportas manĝokvantojn en ad libitum nutritaj ratoj, kiuj estas asociitaj kun modulado de la cerba rekompensa sistemo kaj aliaj cirkvitoj. Ĉi tie, ni montras, ke manĝokvanto en satigitaj ratoj ekas pro optimuma proporcio de graso / karbonhidrato. Kiel papoj, miksaĵo isocalórico de graso / hidratos de karbono influis la modelon de tuta aktiveco cerebral de ratoj, tuŝante cirkvitoj rilatigitaj, ekzemple, kun rekompenco / toksomanio, sed la numero de areoj moduladas kaj la etendo de la modulación estis plej malgranda kompare kun la manĝo en manĝita.
Enkonduko
Ad libitum havebleco de agrabla manĝaĵo povas konduki al hedona hipifago, te pliigita energio kaj sekve altigita korpa pezo pro ŝanĝo en manĝokonduto-konduto.1. Por provoki manĝaĵan konsumadon preter satio, devas esti implikitaj faktoroj, kiuj superregas la homeostatikan energian ekvilibron kaj satecon per malsamaj signalaj vojoj de ne-homeostata kompenso sistemo.2. Kiel montrite antaŭe, la konsumado de la manĝetaĵaj terpomfrapoj forte modulas la agadon en la cerba rekompencsistemo en ad libitum nutritaj ratoj. Aldone ĝi kondukas al signife malsama aktivigo de cerbaj regionoj reguligantaj manĝaĵon, satecon, dormon kaj lokomotoran agadon3. Kondutismaj studoj konfirmis, ke energio kaj manĝ-rilata lokomotora agado estis levitaj kiam disponeblaj terpomoj3. Kvankam la neŭrobiologia regulado de manĝokutimo estas multe pli kompleksa ol la reguligo de drogodependeco, iuj rimarkindaj koincidoj de neŭrofiziologiaj mekanismoj, cerbaj aktivigaj modeloj kaj kondutaj konsekvencoj estis diskutate diskutitaj4,5,6,7. La cerbaj cirkvitoj estas forte aktivigitaj per manĝokvanto post limigo, sed ankaŭ per la konsumado de tre plaĉaj manĝaĵoj precipe8,9,10. Enerale tre plaĉa manĝaĵo estas tre kaloria kaj / aŭ riĉa en grasoj kaj / aŭ karbonhidratoj. Tiel, estis hipotezite, ke la energia denseco de la manĝaĵo povus esti la kerna faktoro, kiu provokas manĝokvanton preter sateco rezultigante altan pezon kaj eventuale en obezeco.11,12.
Lastatempa studo pri konduto montris, ke grasoj kaj karbonhidratoj estas la ĉefaj molekulaj determinantoj de la manĝebleco de manĝaĵoj13. Krome, la energioĝento de terpomoj estas plejparte (94%) determinita de la graso kaj karbonhidrata enhavo. Tial, oni povus supozi, ke la energio-enhavo estas la motora forto de hedonaj hiphafagoj en la kazo de terpomo. Sekve, ni kondukis testajn preferajn kondutojn por esplori la konsumadon de manĝaĵoj kun malsamaj enhavoj de graso / karbonhidratoj kaj faris mezurojn de magneta resono (MRI) por esplori la moduladon de tuta cerba agado induktita en ratoj.
Rezultoj kaj diskuto
Por preferindaj testoj, polva ŝnura normo (STD) estis aldonita al ĉiu testmanĝaĵo (1: 1) por ekskludi la influon de organoleptikaj ecoj (Fig. 1)13. Estis montrite antaŭ ol la ordo kaj daŭro de la testaj epizodoj ne influis la rezulton13. Unue, la relativa konsumado kreskis kun kreskanta graso kaj tial energio en la testaj manĝaĵoj kun maksimumo je komponaĵo de 35% graso kaj 45% karbonhidratoj. Pli altaj enhavoj, tamen, kaŭzis malpliiĝon de manĝokvanto (Fig. 1). Ĉar graso havas pli altan energian densecon ol karbonhidratoj, ĉi tiuj rezultoj indikas, ke la energio-enhavo ne estas la sola determinanto de manĝokvanto en ne-senhavaj ratoj. Notinde, la meza proporcio de graso / karbonhidrato de la plej allogaj testaj manĝaĵoj preskaŭ egale kongruis kun la kunmetaĵo de terpomoj (Fig. 1). I restas esplori se la supera konkludo povas esti etendita al aliaj manĝproduktoj kun simila graso / karbonhidratoj kiel ĉokolado aŭ alia manĝaĵa manĝo.
Figuro 1: (a) Aktiveco de testaj manĝaĵoj kun malsamaj grasaj / karbonhidrataj rilatoj por indukti aldonan manĝokvanto dum mallongdaŭra testmanĝa prezento (10-minutoj) en duelelaj preferaj testoj.
Diferencoj en konsumado de energio por testo nutraĵo kompare kun la referenco (17.5% graso, 32.5% karbonhidratoj kaj 50% STD) estas montritaj kiel relativa kontribuo de la respektiva testmanĝaĵo al la totala konsumado de testo kaj referenca manĝo (meznombra ± SD). Malsupre la kunmetaĵo de testaj manĝaĵoj estas montrita kaj la plej alloga meznombra komponaĵo estas komparata kun la kunmetaĵo de terpomo. (B) Energetiko kaj respektiva manĝ-rilata lokomotora agado dum fazoj de 7-kontinua-taga provo manĝo-prezento. Ambaŭ faktoroj montras sian dependecon de la provmanĝaĵoj [norma manĝaĵo (STD) aŭ miksaĵo de 35% graso kaj 65% karbonhidratoj (FCH)] en la trejna fazo (TP) kaj la mangana fazo (MnP) dum la 12 / 12 h helaj / malhelaj cikloj dum 7 tagoj. Datumoj montras la averaĝan ± SD de 16 bestoj en 4 kaĝoj dum 7 sinsekvaj tagoj. Aldone, respondaj statistikaj datumoj estas listigitaj (** p <0.01, *** p <0.001, ns = ne signifa).
Ni ĵus montris, ke la konsumado de terpomoj en ad libitum nutritaj ratoj forte modulas la tutan cerban agadon ĉefe tuŝante la rekompencan cirkviton kaj sistemojn ligitajn al manĝokvanto, dormo kaj lokomotora agado.3. Tial, la nuna studo esploris la efikon de la grasa / karbonhidrata proporcio de la testmanĝaĵo sur ĉi tiuj moduladoj. Por ĉi tiu celo, ad libitum nutritaj ratoj estis eksponitaj al testa manĝaĵo enhavanta 35% dika kaj 65% karbonhidratoj (FCH) kiel preskaŭ-isokalora (565 kontraŭ 535 kcal / 100 g) modelo por terpomoj. Kontrola grupo anstataŭe ricevis polvajn erojn. Poste, ŝanĝoj en la tuta cerba agadmodelo dum la nutra fazo estis registritaj per Mangana-plibonigita magneta resono (MEMRI)14,15 kiel antaŭe priskribite3. Laŭ la studdezajno montrita en Fig. 1b, trejnada fazo (TP) proponanta la provajn manĝaĵojn ad libitum estis sekvita de meza fazo sen testmanĝaĵo (sep tagoj ĉiu). Antaŭ MEMRI-mezurado, la kontrasta agento mangana klorido estis administrita per dorsale subkutanaj enplantitaj osmotaj bomboj por mapi la integran cerban aktivecon dum la sekvaj sep tagoj. Dum ĉi tiu mangana fazo (MnP), la ratoj ree instalis sian jam konatan testan manĝon. Norma buleta kafo kaj kraka akvo estis disponeblaj ad libitum dum la tuta studo (Fig. 1b). Ĉi tiu aranĝo de testoj komparis energion kun tuta cerba agadmodelo de ambaŭ grupoj kaj rezultigis signife pli altan energion en la FCH-grupo dum TP kaj MnP en la lumo same kiel en la malhela ciklo de la tago kompare kun la kontrolo.Fig. 1b). Plie, lokomotora agado de unuopaj ratoj proksime al la manĝodistribuiloj estis kalkulita. Kontraste al aliaj lokomotoraj testoj, kiaj la malfermita kampa testo, kiu mezuras ĝeneralan lokomotoran agadon kaj angoron, la manĝ-rilata lokomotora agado, kiu estis taksita en la nuna studo, reflektas prefere manĝon-serĉi konduton. Nutrado-rilata lokomotora agado, aliflanke, estis nur iomete altigita kiam FCH estis havebla anstataŭe de pulvora STD dum la malluma ciklo de TP (meznuna lokomotora agado [grafoj] STD 205 ± 46, FCH 230 ± 41, n = 4, p = 0.0633 ) kaj MnP (meznombra lokomotora agado [grafoj] STD XNUMO ± NUMO, FCH XNUMO ± XNUMO, n = 155, p = 24) (Fig. 1b). En kontrasto, la aliro al terpomaj pecetoj kondukis al multe pli altaj lokomotivaj aktivecoj ligitaj al la sama STD-kontrola grupo dum la malluma ciklo.3, kiu estis signifa kaj en TP (averaĝa lokomotora agado [nombroj] STD 205 ± 46, terpomaj blatoj 290 ± 52, n = 4, p <0.001) kaj en MnP (averaĝa lokomotora agado [nombroj] STD 155 ± 24, terpomaj blatoj 197 ± 29, n = 4, p = 0.0011). Tiel, oni povas konkludi, ke la proporcio graso / karbonhidrato determinas la plaĉon de terpomaj pecetoj, sed ke la manĝa konduto ankaŭ estas influita de aliaj komponantoj en manĝaĵoj. Ĝi restas spekulativa, tamen, se ĉi tiuj diferencoj rilatas al "voli" - kaj "ŝati" aspektojn de manĝaĵo16.
Tutmonda cerba agadkontrolado de MEMRI malkaŝis signifajn diferencojn en la aktivigo de cerbaj areoj per la konsumado de FCH kompare kun STD (Fig. 2a, b, Figo. 3unua kolono tablo 1). La nunaj rezultoj estis komparitaj kun antaŭaj MEMRI-analizoj de la modulado de cerbaj agadaj skemoj dum la konsumado de terpomaj pecetoj kontraŭ STD en la samaj kondiĉoj.3. La antaŭaj datumoj estas listigitaj en la dua kolumno de Figs. 2 kaj 3. Kvankam FCH havis similan grason / karbonhidraton rilaton kaj preskaŭ identan energip densecon kompare kun terpomoj, FCH aktivigis multe pli malgrandan numeron (33) de cerbaj areoj signife malsame de STD ol terpomoj (78-areoj, Figo. 2). Efektoj estis detektitaj en la funkciaj grupoj rilate al rekompenco kaj toksomanio (Fig. 3), manĝokvanto (Fig. 3b), dormi (Fig. 3c), kaj lokomotora agado (Fig. 3d). Figuro 2b montras superrigardon de ĉiuj signife malsamaj aktivaj cerbaj areoj komparantaj la efikojn de FCH kaj terpomo, respektive, kun tiuj de STD. Plie, la frakcia ŝanĝo en aktivigo, te la mangana prilaborado reflektanta neŭronan agadon, diferencas decide pri la konsumado de FCH kontraŭ STD kompare kun terpomoj kontraŭ STDFigo. 3, tria kolumno). La kerno accumbens estas konsiderata ĉefa strukturo de la sistemo de rekompenco17. La konsumado de FCH kondukis al signife pliigita 7.8-a pliigita aktivado en unu el la kvar sub-strukturoj, la kerna subregiono de la maldekstra hemisfero. La pliiĝo en la ŝelaj regionoj same kiel en la kerna subregiono de la dekstra hemisfero ne estis signifa.Fig. 3). La konsumado de terpomoj en similaj kondiĉoj ankaŭ kaŭzis la plej altan aktivadon de la maldekstra kerna subregiono de la kerno accumbens. Kompare al FCH, tamen, la aktivadnivelo en ĉi tiu substrukturo estis eĉ duoble pli alta. Kontraste al FCH, la tri aliaj subestructuras ankaŭ estis signife aktivigitaj kompare kun la kontrolo (Fig. 3). Tiel, oni povas konkludi, ke FCH aktivigas kompensajn sistemojn en la cerbo, sed kun plej malgranda efiko ol terpomoj. Ĉi tiu konkludo ankaŭ estas reflektita de aliaj strukturoj de la sistemo de rekompenco-dependeco, kiuj estis signife aktivigitaj de la enportado de terpomoj kaj FCH, kiel la lina kerno de stria terminalis (maldekstra hemisfero)17,18, la dorsa subikulo19, aŭ la antaŭŝipa kortekso (dekstra kaj maldekstra hemisfero)20. Aliaj cerbaj strukturoj, kontraŭe, ne estis signife tuŝitaj de la konsumado de FCH, eĉ kvankam ili estas gravaj komponantoj de la rekompencaj cirkvitoj kaj estis klare modulataj per la konsumado de terpomoj, kiel la ventra pallidum, la ventra tegmentala areo, aŭ la kaudata putamentablo 1)3.
Figuro 2: (a) Signife malsamaj aktivigitaj cerbaj areoj (miksaĵo de 35% dika / 65% karbonhidrato (FCH) kontraŭ normala ĉifo (STD) kaj terpomo kontraŭ STD3) per analizo morfométrico bazita en voxel ejemplificado por tri tranĉaĵoj montritaj en la duona surfaco de la cerbo de la rato.
Meznombraj datumoj de la manĝogrupo grasa / karbonhidratoj (FCH, maldekstra kolumno) estas komparitaj kun ŝanĝoj en cerba agadmodelo induktita de terpomoj en la samaj kondiĉoj (reviziita de Hoch et al. 20133, dekstra kolumno). (b) 3D-distribuo de signife malsamaj aktivigitaj cerbaj areoj montritaj en aksa kaj sageca vido (35% dika / 65% karbohidrataj testaj manĝaĵoj FCH kontraŭ STD, maldekstra kolumno kaj terpomoj kontraŭ STD, dekstra kolumno, reviziita de Hoch et al. 20133). Bluaj sferoj simbolas cerbajn areojn kun pli malaltaj, ruĝaj sferoj cerbaj regionoj kun pli alta agado post la eniro de la respektivaj testaj manĝaĵoj FCH aŭ terpomo3, ĉiu kompare kun STD. La grandeco de la sferoj simbolas signifecajn nivelojn (malgrandaj: p ≤ 0.05, mediumo: p ≤ 0.01, grandaj: p ≤ 0.001, n = 16).
Figuro 3: Cerbaj regionoj atribuitaj al la funkciaj grupoj (a) "rekompenco kaj toksomanio", (b) "manĝaĵo", (c) "dormo", kaj (d) "lokomotora agado" laŭ skema sagita vido de la rato cerbo kun signife malsama (p <0.05) mangana amasiĝo en cerbaj strukturoj de ad libitum manĝitaj ratoj kun aldona aliro al 35% graso / 65% karbonhidrata testmanĝaĵo (FCH, unua kolumno) aŭ la manĝaĵaj terpomaj pecetoj (reviziitaj de Hoch et al. 20133, dua kolumno).
Ruĝaj rektanguloj simbolas cerbajn regionojn signife aktivigitajn de la manĝaĵaj terpomaj blatoj aŭ FCH, ambaŭ kontraŭ pudra norma manĝaĵo (STD), bluaj rektangulaj respektivaj cerbaj regionoj kun pli alta agado pro la konsumado de pudra STD kontraŭ manĝaĵaj terpomaj blatoj aŭ FCH. Trianguloj ligitaj al la rektanguloj maldekstre kaj / aŭ dekstre indikas la hemisferon de signifaj diferencoj. Rektanguloj sen trianguloj reprezentas centrajn cerbajn strukturojn. La tria kolumno montras la frakcian ŝanĝon de manĝaĵoj kaj FCH respektive kontraŭ STD (*** p <0.001, ** p <0.01, * p <0.05, n = 16). Acb-kerno: kerna regiono de la kerno accumbens; Acb-ŝelo: ŝela regiono de la kerno accumbens, Arko: arkita hipotalama kerno, BNST: lita kerno de stria terminalo, CgCx: cingula kortekso, CPu: kaŭdata putameno (stratumo), DS: dorsa subiklo, Gi: gigantocela ĉelo, GPV: ventra pallidum, HyDM: dorsomedia hipotalamo, HyL: flanka hipotalamo, IlCx: infralimbia kortekso, InsCx: insula kortekso, IP: interpedunkula kerno, LPBN: flanka parabraka nukleo, LPGi: flanka paragigantocelula nukleo, LRt: flanka retikula primara kerno, MCx , MCx1: sekundara motorkortekso, OrbCx: orbita kortekso, PCRt: parvicelula retikula kerno, PnO: pontina retikula kerno buŝa, PrlCx: prelimbia kortekso, PTA: pretekta areo, PVN: paraventrikula talama kerno antaŭa, Rafo: rafekerno, Septo: vando , Suno: izola vojo, Teg: tegmentaj nukleoj, thMD: mediodorsa talamo, VS: ventra subikulo, VTA: ventra tegmenta areo, ZI: zona incerta.
Tabelo 1: Z-poentaroj de signife malsamaj aktivaj cerbaj areoj komparantaj ratojn kun aliro aŭ al normala manĝaĵo aŭ al miksaĵo de graso kaj karbonhidratoj kaj la respektivaj p-valoroj de t-statistikoj, n = 16.
Similaj konkludoj povas esti prenitaj de la analizo de cerbaj cirkvitoj asociitaj kun manĝokvanto. Ekzemple, la dorsomedia hipotalamo, la vando kaj la paraventra-talama kerno, kiuj estis aktivigitaj dum la konsumado de FCH kaj terpomoj, povas esti ligitaj al la kontrolo de manĝokvanto21,22. Sed denove, FCH ne modulis aliajn strukturojn de la satecaj cirkvitoj, kiuj estis senaktivigitaj per terpomaj pecetoj, kiel la arka hipotalamo aŭ la izolita vojo. Krome, la intenseco de aktivigo estis pli malalta ol FCH ol per terpomoj, kio estis reflektita, ekzemple, per 2.3-obla signife pli alta aktivado de la paraventricular-talama kerno anterior (Fig. 3b). Ĉi tiuj datumoj sugestas, ke FCH modulas cerbajn strukturojn ligitajn al manĝokvanto malsame de STD, efiko kiu povas esti reflektita per la pli alta energio per FCH (Fig. 1b).
La konsumado de FCH ankaŭ kaŭzis fortan senaktivigon de cerbaj strukturoj ligitaj al dormo. Iuj cerbaj areoj nur estis malaktivigitaj de FCH kiel la zono incerta.Fig. 3c), dum aliaj areoj estis nur malaktivigitaj per terpomoj, kiel la tegmentaj kernoj. Kvankam ok dormo-rilataj strukturoj estis modulitaj de FCH kaj dek unu per terpomoj, la efiko de ambaŭ testaj manĝaĵoj ŝajnas esti en simila teritorio. Ĉar ĉi tiu rezulto ne estis atendita, la daŭro de dormo ne estis mezurita en la nuna studo tiel ke ĝi ne estas klara, se la FCH-induktita modulado de dormaj cirkvitoj egalrilatas kun modulado de dorma konduto.
Cerbaj regionoj respondecaj pri lokomotora agado kaj movado ĝenerale ne estis signife influitaj de la konsumado de FCH kompare kun STD (Fig. 3d, unua kolumno). Ĉi tio estas samtempa kun la kondutaj observoj, ke FCH induktis nur iomete, sed ne signife pli altan manĝ-rilatan lokomotivan agadon kompare kun STDFig. 1b). En kontrasto, oni montris, ke la aktivigo de la strukturoj de la motora sistemo en la cerbo de ratoj kun aliro al terpomaj pecoj estis akompanata de aktiva lokomotora rilato kun nutrado.3.
Ne estas plene certe se la observita aktiviga padrono estas rilatita al hedona hiperfagio. Kontraste al la homeostatika manĝokvanto, kiu estas kontrolata de la energinivelo de la organismo, la hedona manĝo estas mediaciita de la rekompenco generita de iuj manĝaĵoj.23. Ĉar hedonaj nutraĵoj ne estas forte ligitaj al la energio-bezonoj, ĝi ofte kondukas al hiperfagio. Modeloj estis disvolvitaj, kiuj priskribas la neŭrajn ligilojn de hedona hiperfago. Berthoud, ekzemple, sugestas, ke la homeostatika manĝokvanto estas ligita al leptin-sensciaj cirkvitoj, kiuj inkluzivas ĉefe la arktan kernon kaj la nukleon de la izolita vojo, sed ankaŭ implikas larĝan gamon de aliaj areoj inkluzive de hipotalamaj lokoj, kiel la paraventrikula kerno aŭ la kerno accumbens23,24. Ĉi tiu homeostatika regulado de manĝokutimo tamen povas esti rifuzita de rekompenco kiel signoj de plaĉo kaj deziro25. Amata manĝaĵo estis rilata al mu-opi-infida signalado en la kerno accumbens, ventra pallidum, parabrachia kerno kaj la kerno de la izolita vojo.24, dum manko de manĝaĵo estis rilatita al la dopaminosistemo en la ventra tegmentala areo, kerno accumbens, prefrontala kortekso, amigdalo kaj hipotalamo. Kenny plue emfazis la kontribuon de la insula kortekso, kiu supozeble entenas informojn pri la hedonaj trajtoj de manĝaĵo kaj eble ankaŭ ligiĝas al avido.10. Kontraste al la cerbaktiviga skemo ligita al la konsumado de terpomoj, nur malmultaj el ĉi tiuj areoj asociitaj kun hedona hiperfago estis efektive influitaj de la konsumado de FCH. Tial etenditaj kondutaj eksperimentoj necesas por esplori, ĉu la prefero de FCH efektive akompanas hiperfagio.
,Is nun, ne estas klare kiuj molekulaj komponantoj de terpomoj estas respondecaj pri la pli fortaj cerbaj modulaj efikoj de ĉi tiu testmanĝaĵo. Ekde salita, sed sensezona produkto uzis sen aldona gusto-pliboniga aldono, salo, gusto, kaj malgrandaj kvantoj de proteinoj ĉeestis krom la ĉefaj eroj graso kaj karbonhidratoj. Plue, molekulaj ŝanĝoj okazantaj dum prilaborado devas esti konsiderataj. I antaŭe montris, ke la gusto de salo esprimis Fos-esprimon en la kerno accumbens de sal-senhavaj ratoj. La akcepto de salo en ne-elĉerpitaj bestoj, kontraŭe, ne kondukis al aktivigo de ĉi tiu strukturo de la sistemo de rekompenco26. Plie, estis raportite ke la konsumado de salo en solida manĝaĵo prefere kaŭzis aversion en ratoj27. Tial, ĝi ne ŝajnas verŝajne, ke salo estis ĉefa modulilo de la cerba rekompensa sistemo en la nunaj eksperimentoj. La antaŭe enmetita duelekta prefertesto-testo nun povas servi por plue enketi la influon de aliaj terpomaj pecoj en manĝokvanto.
El niaj kondutaj datumoj ni konkludas, ke la proporcio de graso kaj karbonhidratoj, sed ne la absoluta energi-denseco, estas la plej grava determinanto de la manĝebleco kaj manĝokutimo dum mallongtempaj duelektaj preferaj testoj ĉe ratoj. Plie, la konsumado de la FCH-miksaĵo, kiu estas preskaŭ isokalora al terpomoj, kaŭzis la maksimuman energion en rokoloj nutritaj ad libitum, kiuj akompanis signife malsamajn aktivigojn de cerbaj strukturoj rilate al rekompenco, manĝokvanto kaj dormo. La konsumado de terpomoj en la samaj kondiĉoj kondukis al multe pli granda nombro de malsame aktivigitaj cerbaj strukturoj en ĉi tiuj cirkvitoj kaj ankaŭ al pli klara frakcia ŝanĝo kompare al STD. Tiel, de la bildiga alproksimiĝo, oni povas konkludi, ke la energi-denseco sole estas nur modera determinanto de la rekompencaj trajtoj de manĝaĵa manĝo. Kvankam la proporcio de graso kaj karbonhidratoj de terpomoj ŝajnas esti tre alloga, oni hipotezas, ke ekzistas aliaj molekulaj determinantoj en ĉi tiu manĝaĵa manĝaĵo, kiu modulas la agadon de cerbaj cirkvitoj, precipe la kompensosistemo, eĉ pli forta kaj kaŭzas pliigon de manĝaĵo. serĉante konduton.
metodoj
Etika deklaro
Ĉi tiu studo okazis strikte laŭ la rekomendoj de la Gvidilo por la Prizorgo kaj Uzo de Laboratorioj-Bestoj de la Naciaj Sanaj Institutoj. La protokolo estis aprobita de la Komitato pri Etiko de Bestaj Eksperimentoj de la Universitato Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (Regierung Mittelfranken, Permesa Nombro: 54-2532.1-28 / 12).
Preferenca testo
Preferaj testoj estis faritaj kiel antaŭe priskribite trifoje tage dum la luma ciklo por 10-minutoj ĉiun kun 20-36-ripetoj en totala sumo por testo-manĝo kontraŭ la referenco.13. Ĉi tiu provplano donas sufiĉajn datumajn punktojn por la taksado de manĝaĵa prefero. La testoj estis faritaj kun ratoj Wistar de 8 (2-kaĝoj kun 4-bestoj ĉiu, 571 ± 41 g, aĉetitaj de Charles River, Sulzfeld, Germanio) kaj reproduktitaj per ratoj de 10 Sprague Dawley viraj (2-kaĝoj kun 5-bestoj ĉiu, komenca pezo 543 ± 71 g, aĉetita de Charles River, Sulzfeld (Germanio), kiu estis trejnita por la testo. Tiel, la nombro de bestoj kiuj plenumis ĉiun teston estis 18 kaj la nombro de kaĝoj 4 (kvar biologiaj reproduktoj). Ĉiu eksperimento ripetis 5-6 fojojn kun ĉiu animala grupo. Ĉiuj ratoj estis tenitaj en malhela / malpeza ciklo de 12 / 12. La ratoj havis aliron al normaj grenkukoj (Altromin 1324, Lage, Germanio, 4 g / 100 g-grasoj (F), 52.5 g / 100 g karbonhidratoj (CH), 19 g / 100 g proteino (P)) aldone al la testi manĝaĵojn kaj frapadi akvon ad libitum tra la tuta studado. Testmanĝaĵoj kun malsamaj kvocientoj de F (sunflora oleo, aĉetita de loka superbazaro) kaj CH (maltodekstrino, dextrin 15 de maizo-amelo, Fluka, Germanio), miksitaj kun 50% -a polva STD estis uzitaj por kompari la respektivan aktivecon por indukti manĝokvanto . Powdered STD estis aldonita por minimumigi textural kaj sensaj influoj sur la konsumo. Kiel referenca manĝaĵo por ĉiuj kondutaj preferaj testoj, miksaĵo de 50% pulvora STD, 17.5% F, kaj 32.5% CH estis uzata, kiu havas tre similan F / CH-komponaĵon kiel 50% da terpomoj en STD kaj estis uzata kiel modelo por 50% da terpomoj en STD antaŭe13. Plie, ni elprovis manĝaĵojn konsistantajn el 50% en polva STD kun la aldonoj de la sekvaj miksaĵoj de F kaj CH (% F /% CH): 5 / 45, 10 / 40, 17.5 / 32.5, 25 / 25, 30 / 20, 35 / 15, 40 / 10, 45 / 5, kaj 50 / 0. Konsiderante la kunmetaĵon de 50% STD, la referencaj manĝaĵoj enhavataj en totala (% F /% CH) 20 / 59, la aliaj testmanĝejoj 7 / 71, 12 / 66, 20 / 59, 27 / 51, 32 / 46, 37 / 41, 42 / 36, 47 / 31 kaj 52 / 26. La enhavoj de ĉiuj aliaj komponantoj de polva STD kiel proteino (9%), fibro (3%), aŭ mineraloj (cindro, 3.5%) estis konstantaj en ĉiuj testaj manĝaĵoj.
La konsumado de energio dependanta de la respektiva testmanĝaĵo estis kalkulita per multipliko de la ingestita kvanto de la testmanĝaĵo kun sia respektiva energia enhavo. La relativa kontribuo de unu testmanĝaĵo al la sumo de konsumita testmanĝaĵo kaj referenco estis kalkulita dividante la kvanton de la respektiva testmanĝaĵo per la totala konsumado de testmango kaj referenco.
Registrado de la kondutaj datumoj pri energio kaj manĝ-rilata lokomotora agado
Kondutaj datumoj estis registritaj kiel antaŭe priskribite3. Mallonge, testo konsumado manĝo estis mezurita sur ĉiutaga kaj energio konsumado estis kalkulita per multipliko de la maso de la ingestita testo manĝo kun la respektiva energio enhavo. Manĝ-rilata lokomotora agado estis kvantigita per webcam-bildoj, kiuj estis prenitaj ĉiun 10 sekundojn de super la kaĝo. Unu kalkulo estis difinita kiel "unu rato montras lokomotoran agadon proksime de unu manĝaĵa distribuilo". Por statistika pritaksado, la t-testoj de Student (du-bukloj) estis farataj uzante la mezan valoron (konsumado de energio aŭ lokomotora agado rilate al nutrado) dum 7-tagoj (TP aŭ MnP) por kaĝo (n = 4-kaĝoj, kun ratoj 16 entute en ĉiu grupo).
Registrado de tuta cerba agadmodelo de MEMRI
Masklaj Wistar-ratoj (komenca pezo 261 ± 19 g, aĉetita de Charles River, Sulzfeld, Germanio) konservitaj en 12 / 12-a malhela / malpeza ciklo estis dividitaj hazarde en du grupojn. Ambaŭ grupoj havis ad libitum aliron al normaj ĉukaj buletoj (Altromin 1324, Altromin, Lage, Germanio) dum la tuta kurso de la studo.
Unu grupo (n = 16, komenca korpa pezo 256 ± 21 g) ricevis polvitan STD (Altromin 1321) kaj la alia grupo (n = 16, komenca pezo 266 ± 16 g) ricevis miksaĵon de 35% F (sunflora oleo, aĉetite de loka superbazaro) kaj 65% CH (maltodekstrino, dextrino 15 el maizo-amelo, Fluka, Taufkirchen, Germanio) aldone al la norma kukoleta bulko. La nuna studo estis paralela al la antaŭe publikigita studo pri terpomoj3, tiel ke la sama kontrola grupo povus esti uzata permesante maksimuman kompareblecon de la datenaroj.
MEMRI (en magneta magneto 4.7 T Bruker uzanta sekvencon de optimumigita modifita transformita ekvilibro de Fourier (MDEFT)) estis mapita la cerba aktivigo per bona rezolucio de 109 × 109 × 440 μm (por detaloj vidi Hoch et al. 20133). Ĉar la sentemo de MEMRI estas pli malgranda kompare kun la preferaj testoj, la testaj manĝaĵoj estis prezentitaj dum pli longa tempo. Registradoj postulas relative altajn koncentriĝojn de la potenciale toksa kontrasto mangano, kiu atingas la cerbon nur kelkajn horojn post aplikiĝo. Por eviti negativajn flankajn efikojn al baza fiziologio kaj konduto de la bestoj pro la injekto de la mangana klorida solvo en dozo sufiĉaj por mezuri MEMRI, osmotaj pumpiloj servis por milda, sed sufiĉe konsumema kontinua apliko de ne-venenaj kvantoj de mangano , kiu akumuliĝis en la aktivigitaj cerbaj areoj dum la tuta tempo-kurso de la 7-taga manĝaĵfazo28. Studdezajno, preparo de osmotaj bomboj, parametroj por MRI-mezuroj, prilaborado de datumoj same kiel la registrado de manĝokvanto kaj manĝ-rilata lokomotora agado estis antaŭe priskribitaj.3. La originalaj RM-grizaj valoroj de la segmentita cerbo per animalo estis registritaj per ne-rigida registriĝo3. Surbaze de ĉi tiuj registritaj aroj de datumoj oni efektivigis analizon morfométrico bazita en voxel kaj la statistikaj parametroj resultantes estis visualizados. La bazaj testoj pri Z-interpunkcio pri Studento estis faritaj por detekti signifajn diferencojn en cerba aktivigo. Por 3D-bildigo de la distribuado de la signife malsamaj aktivigitaj cerbaj strukturoj, ni reprezentas ĉiun cerban strukturon kiel sferon je ĝia centro de gravito. La koordinatoj estis derivitaj de 3D-cifereca cerba atlaso. La radiuso de ĉiu sfero estis uzata por kodi ĝian signifan nivelon kaj la intensa ombraj kodoj la agaddiferenco al STD.
Kromaj Informoj
Kiel citi ĉi tiun artikolon: Hoch, T. et al. Rilata graso / karbonhidratoj sed ne energi denseco determinas manĝon de manĝetoj kaj aktivigas areojn de cerbo-rekompencoj. Sci. Rep. 5, 10041; doi: 10.1038 / srep10041 (2015).
Referencoj
- 1.
La Fleur, SE, Luijendijk, MCM, van der Zwaal, EM, Brans, MAD & Adan, RAH La manĝanta rato kiel modelo de homa obezeco: efikoj de libera-elekta alta grasa alta-sukera dieto pri manĝopraktaroj. Int. J. Obes. 38, 643-649 (2014).
· 2.
Berthoud, H.-R. Vojoj homeostáticas kaj ne homeostáticas implikitaj en la kontrolo de la ingesta de nutraĵoj kaj la energidona bilanco. obesidad. 14 S8, 197S-200S (2006).
· 3.
Hoch, T., Kreitz, S., Gaffling, S., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Magneta resonanco plifortigita per mangano por mapado de tutaj cerbaj agadaj skemoj asociitaj kun la konsumado de manĝaĵaj manĝaĵoj en ratoj ad libitum nutritaj. PLOJ UN. 8, e55354; 10.1371 / journal.pone.0055354 (2013).
· 4.
Volkow, ND & Wise, RA Kiel povas drogomanio helpi nin kompreni obesecon? Nat. Neurosci. 8, 555-560 (2005).
· 5.
Berthoud, H.-R. Disketoj metabólicas kaj hedónicas en la kontrolo neuronal de la apetito: ¿kiu estas la estro? Curr. Opinio. Neurobiolo. 21, 888-896 (2011).
· 6.
Gearhardt, AN, Grilo, CM, DiLeone, RJ, Brownell, KD & Potenza, MN Ĉu manĝo povas dependigi? Publikaj sano kaj politikaj implicoj. toksomanio. 106, 1208-1212 (2011).
· 7.
Hebebrand, J. et al. "Manĝi toksomanion", anstataŭ "manĝaĵa dependeco", pli bone kaptas dependigan manĝan konduton. Neurosci. Biobehav. Rev. 47, 295-306 (2014).
· 8.
Epstein, DH & Shaham, Y. Ratoj kun fruktoj por kuko kaj la problemo de toksomanio. Nat. Neurosci. 13, 529-531 (2010).
· 9.
DiLeone, RJ, Taylor, JR & Picciotto, MR La veturado por manĝi: komparoj kaj distingoj inter mekanismoj de manĝa rekompenco kaj drogomanio. Nat. Neurosci. 15, 1330-1335 (2012).
· 10.
Kenny, PJ Komunaj ĉelaj kaj molekulaj mekanismoj en obesidad kaj drogemulo. Nat. Rev. Neurosci. 12, 638-651 (2011).
· 11.
Rolls, BJ & Bell, EA Konsumado de graso kaj karbonhidrato: rolo de energipenseco. Eur. J. Clin. Nutr. 53 (Suppl 1), S166-173 (1999).
· 12.
Shafat, A., Murray, B. & Rumsey, D. Energio denseco en kafejo dieto induktita hiperfagia en rato. apetiton. 52, 34-38 (2009).
· 13.
Hoch, T., Pischetsrieder, M. & Hess, A. Manĝokvanto konsumita en ad libitum nutritaj ratoj estas ekigita per la kombinaĵo de graso kaj karbonhidratoj. Fronto. Psikolo. 5250; 10.3389 / fpsyg.2014.00250 (2014).
· 14.
Lin, YJ & Koretsky, AP Mangana jono plibonigas T1-pezigitan MRI dum cerbaj aktivigo: Alproksimiĝo al rekta bildigo de cerba funkcio. Magn. Resonon. Med. 38, 378-388 (1997).
· 15.
Koretsky, AP & Silva, AK Mangano-plibonigita magneta resono (MEMRI). RMN Biomed. 17, 527-531 (2004).
· 16.
Berridge, KC Plezuroj de la cerbo. Braina Kono. 52, 106-128 (2003).
· 17.
Haber, SN & Knutson, B. La rekompenccirkvito: interligado de primatoj-anatomio kaj homa bildigo. Neuropsychofarmacology 35, 4-26 (2010).
· 18.
Epping-Jordan, parlamentano, Markou, A. & Koob, GF La dopamina D-1-receptora antagonisto SCH 23390 injektita en la dorsolateran lina kernon de la stria terminalo malpliiĝis kokainan plifortigon en la rato. Brain Res. 784, 105-115 (1998).
· 19.
Martin-Fardon, R., Ciccocioppo, R., Aujla, H. & Weiss, F. La dorsa subikulo intermetas la akiron de kondiĉita restarigo de kokana-serĉanta. Neuropsychofarmacology. 33, 1827-1834 (2008).
· 20.
Limpens, JHW, Damsteegt, R., Broekhoven, MH, Voorn, P. & Vanderschuren, LJMJ Farmakologia inactivación de la kortego prelímico emula la serĉo de premioj compulsivos en ratoj. Brain Res.; 10.1016 / j.brainres.2014.10.045 (2014).
21.
Bellinger, LL & Bernardis, LL La dorsomedia hipotalama kerno kaj ĝia rolo en ingestiva konduto kaj korpa pezo - lecionoj lernitaj de lezecaj studoj. Physiol. Behav. 76, 431-442 (2002).
· 22.
Stratford, TR & Wirtshafter, D. Injektoj de muscimol en la paraventrikula talama kerno, sed ne mediodorsalaj talamaj nukleoj, induktas manĝon ĉe ratoj. Brain Res. 1490, 128-133 (2013).
· 23.
Harrold, JA, Dovey, TM, Blundell, JE & Halford, JCG CNS-regulado de apetito. Neuropharmacology 63, 3-17 (2012).
· 24.
Berthoud, H.-R. Neŭra kontrolo de apetito: interparoloj inter homeostatiko kaj ne-homeostataj sistemoj. apetiton. 43, 315-317 (2004).
· 25.
Berridge, KC Manĝo rekompencas: Cerbo-substratoj de deziro kaj plaĉo. Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1-25 (1996).
· 26.
Voorhies, AC & Bernstein, IL Indukto kaj esprimo de salta apetito: efikoj al esprimo de Fos en kerno accumbens. Konduto. Brain Res. 172, 90-96 (2006).
· 27.
Beauchamp, GK & Bertino, M. Ratoj (Rattus norvegicus) ne preferas salan solidan manĝaĵon. J. Comp. Psikolo. 99, 240-247 (1985).
· 28.
Eschenko, O. et al. Mapado de funkcia cerba agado en libere agante ratoj dum libervola kurado uzante mangano-plibonigita MRI: Implikaĵo por longitudaj studoj. Neuroimage 49, 2544-2555 (2010).
· 29.
Denbleyker, M., Nicklous, DM, Wagner, PJ, Ward, HG & Simansky, KJ Aktivigaj mu-opiopeaj riceviloj en la flanka parabraksa kerno pliigas la esprimon de c-Fos en cerbo-sekcioj asociitaj kun kaloria regulado, rekompenco kaj pensado. Neurokienco 162, 224-233 (2009).
· 30.
Hernandez, L. & Hoebel, BG Manĝa rekompenco kaj kokaino pliigas eksterĉelan dopaminon en la kerno accumbens mezurita per mikrodeksto. Vivo Sci. 42, 1705-1712 (1988).
· 31.
Zahm, DS et al. Fos post sola memdifinita memadministrado de kokaino kaj salajro en rato: emfazo de la Baza praulo kaj rekalibrado de esprimo. Neuropsychofarmacology 35, 445-463 (2010).
· 32.
Oliveira, LA, Gentil, CG & Covian, MR Rolo de la septala areo en manĝokonduto elogita de elektra stimulo de la flanka hipotalamo de la rato. Braz. J. Med. Biol. Res. 23, 49-58 (1990).
· 33.
Chase, MH Konfirmo de la interkonsento, ke glicinergika postinapta inhibo respondecas pri la atonia dormo. dormo. 31, 1487-1491 (2008).
· 34.
Sirieix, C., Gervasoni, D., Luppi, P.-H. & Léger, L. Rolo de la flanka paragigokela kerno en la reto de paradoksa (REM) dormo: elektrofiziologia kaj anatomia studo en rato. PLOJ UN. 7, e28724; 10.1371 / journal.pone.0028724 (2012).
· 35.
Trepel, M. Neuroanatomio. Struktur und Funktion 3rd ed. Urban & Fischer, München, 2003).
36.
Miller, AM, Miller, RB, Obermeyer, WH, Behan, M. & Benca, RM La pretekto medias la rapidan reguladon de la dormokula movado per lumo. Konduto Neurosci. 113, 755-765 (1999).
· 37.
Léger, L. et al. Dopaminergikaj neŭronoj esprimantaj Fos dum vekiĝo kaj paradoksa dormado en rato. J. Chem. Neuroanato. 39, 262-271 (2010).
37.
o
Dankoj
La studo estas parto de la Neurotrition Projekto, kiu estas subtenata de la FAU Emerging Fields Initiative. Plie, ni dankas Christine Meissner pro ĝia legaĵo.
Informoj pri aŭtoro
Afiliaciones
1. Unua Kemia Unueco, Fako de Kemio kaj Apoteko, Emil Fischer-Centro, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Germanio
o Tobias Hoch
o & Monika Pischetsrieder
2. Instituto de Eksperimenta kaj Klinika Farmakologio kaj Toxikologio, Emil Fischer-Centro, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Germanio
o Silke Kreitz
o & Andreas Hess
3. Labora Rekono-Laboratorio, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Germanio
o Simone Gaffling
4. Lernejo de Altnivelaj Optikaj Teknologioj (SAOT), Universitato Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Germanio
o Simone Gaffling
kontribuoj
Koncipita kaj desegnita la eksperimentojn: THMPAH Efektivigis la eksperimentojn: THAH Analizis la datumojn: THSKSGAH Interpretis la datumojn THMPAH Kontribuis reagantoj / materialoj / analizo iloj: AHMP Skribis la artikolon: THMPAH
Konkurantaj interesoj
La aŭtoroj deklaras neniujn konkurencajn financajn interesojn.
Respondema aŭtoro
Korespondado al Monika Pischetsrieder.
;
