Mõõdukas kõrge rasvasisaldusega dieet suurendab noorte rottide sahharoosi eneseanalüüsi (2013)

Iha. Autori käsikiri; saadaval PMC 2014 Feb 1is.

Avaldatud lõplikus redigeeritavas vormis:

Söögiisu. 2013 Feb; 61 (1): 19 – 29.

Avaldatud Internetis 2012 Sep 27. doi: 10.1016 / j.appet.2012.09.021

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Dianne P. Figlewicz,^1,² Jennifer L. Jay,² Molly A. Acheson, Irwin J. Magrisso,⁴ Constance H. West,¹ Aryana Zavosh,² Stephen C. Benoit,³ ja Jon F. Davis³

Abstraktne

Me oleme varem teatanud, et mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega toit suurendab sahharoosi motivatsiooni täiskasvanud rottidel. Selles uuringus testisime 5-8i nädala vanuselt puberteeti läbinud isaste rottide kõrge rasvasisaldusega dieedi motivatsiooni, neurokeemilist ja metaboolset toimet. Me täheldasime, et suure rasvasisaldusega toit suurenes motiveeritud vastusena sahharoosile, mis ei sõltu metaboolsetest muutustest ega muutustest katehhoolamiini neurotransmitterite metaboliitides tuumasõlmedes. Kuid AGRP mRNA tasemed hüpotalamuses olid oluliselt tõusnud. Me näitasime, et AGRP neuronite suurenenud aktivatsioon on seotud motiveeritud käitumisega ja et eksogeenne (kolmas tserebroventrikulaarne) AGRP manustamine põhjustas oluliselt sahharoosi motivatsiooni. Need tähelepanekud viitavad sellele, et AGRP suurenenud ekspressioon ja aktiivsus mediaalse hüpotalamuse puhul võib olla aluseks suurenenud rasvase dieedi sekkumise põhjustatud sahharoosi ravile. Lõpuks võrdlesime sahharoosi motivatsiooni puberteesis ja täiskasvanud rottidel ning täheldati sahharoosi suurenenud motivatsiooni puberteedi rottidel, mis on kooskõlas varasemate aruannetega, et noortel loomadel ja inimestel on võrreldes täiskasvanutega suurem eelistus magusale maitsele. Üheskoos näitavad meie uuringud, et tausttoitumine mängib tugevat moduleerivat rolli noorte loomade magusa maitse motivatsioonis.

Märksõnad: Motivatsioon, toidu tasu, kõrge rasvasisaldusega dieet, noored

Sissejuhatus

Oleme varem teatanud, et lühikese kokkupuute korral mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega (31.8%) toitumisega suureneb sahharoosi motivatsioon täiskasvanud rottidel (Figlewicz et al., 2006). Viimase kümne aasta jooksul on hinnatud, et keskkonnamõjud ja bioloogilised mõjud või nende sünergia toidu eelistustele ja energiaga tihedale toidule on motiveeritud. See on noortel suurenenud, kuna laste ülekaalulisus on viimase kümne aasta jooksul järsult kasvanud (Ogden & Carroll, 2010). Magusa maitse eelistamist on dokumenteeritud nii noortel loomadel kui ka lastel lastel (Coldwell, Oswald ja Reed, 2009; Desor & Beauchamp, 1987; Desor, Greene ja Maller, 1975; Mennella, Pepino ja Reed, 2005; Meyers & Sclafani, 2006)) ja on toiduainetööstuse eeldatav alus kavandada ja turustada lastele pakendatud toiduaineid ja kõrge suhkrusisaldusega jooke. Samas ei ole süstemaatiliselt hinnatud keskkonnamõjude, näiteks taustaravimi mõju sahharoosi motivatsioonile noortel rottidel.

Praegused hinnangud näitavad, et 10-20i% lastest ja noorukitest USA-s peetakse rasvunud (Ogden & Carroll, 2010). Keskmiselt tarbib USA elanikkond 336 kcal lisatud suhkrut päevas (National Cancer Institute Applied Research Program). Kui populatsioon jaguneb täiskasvanuteks (19 + aastased) ja lastel (2-18 aastat vanad), on see arv lastel / noorukitel veidi suurem ja täiskasvanutel veidi väiksem. Noorukite puhul on enamik lisatud suhkruid pärit soodast, energiajoogist ja spordijookidest (National Cancer Institute Applied Research Program). Laiaulatuslik süstemaatiline läbivaatamine ja metaanalüüs on näidanud, et karastusjookide tarbimine on seotud suurenenud energiatarbimisega ja kehakaaluga.Vartanian, Schwartz ja Brownell, 2007). Noorukid (14–18-aastased) tarbivad päevas 444 kcal ja 9–13-aastased lapsed 381 kcal lisatud suhkrut päevas (National Cancer Institute Applied Research Program). See lisatarbimine võib olla osaliselt seotud nooremate inimeste ja täiskasvanute kõrgema magususeelistusega (Coldwell, Oswald ja Reed, 2009; Desor & Beauchamp, 1987; Desor, Greene ja Maller, 1975; Mennella, Pepino ja Reed, 2005). Uuringud on näidanud, et 9i ja 15i vanuses vanemad lapsed eelistavad suhkrulahuseid kõrgema kontsentratsiooniga kui täiskasvanud proovi eelistatud kontsentratsioon (Desor, Greene ja Maller, 1975). Pikisuunalised uuringud on testinud nende laste magusat eelistust kümnendil hiljem elus, mil hetkel olid nende eelistused vähenenud ja ei erinenud oluliselt täiskasvanute eelistustest (Desor & Beauchamp, 1987). Uuringud on näidanud ka eelistust kõrgematele sahharoosikontsentratsioonidele lastel võrreldes nende emadega (Mennella, Pepino ja Reed, 2005). See viitab sellele, et kõrgendatud lapsepõlve suhkrueelistust ei põhjusta geneetika, vaid võib peegeldada arengusündmust. Uuringud on näidanud seda kõrgendatud sahharoosi eelistust rottidel (\ tMeyers & Sclafani, 2006).

Paljud kesknärvisüsteemi süsteemid ja ühendused on noorukite ja näriliste puhul plastilised, sealhulgas mesokortikolimbiline süsteem ja dopamiinergiline aktiivsus tuuma accumbensis, mis on peamine koht tasustamise ja motivatsiooni vahendamiseks (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002) (vt Andersen & Teicher [2008] hiljutise läbivaatamise jaoks). Nende anatoomiliste ja neurokeemiliste muutuste funktsionaalset tähtsust on nüüd selgitatud. Hiljutised uuringud Bolañose ja kolleegide jt poolt on uurinud dopamiini tagasihaarde transporteri antagonisti metüülphendaadi (Ritalin) ravijärgseid toimeid võõrutusjärgses juveniilil. On teatatud muutunud neurokeemiast ja käitumisest täiskasvanueas metüülfenidaadi peri-noorukite ravi funktsioonina (Bolaños et al., 2003; Bolaños, Glatt ja Jackson, 1998; Brandon, Marinelli, Baker ja White, 2001; Brandon, Marinelli ja White, 2003). Kuigi leiud ei ole täiesti järjekindlad, võib-olla tänu erinevatele uuritud loomade mudelitele, rõhutavad need uuringud kollektiivselt, et noorukite periood näib olevat dopamiini funktsiooni muutmise arenguaken. Toit on loomulik stiimul dopamiini vabanemiseks ventral tegmental area (VTA) projektsioonidest tuuma accumbensile ja operatsiooniga sahharoosi manustamine rottidel põhjustab väga akuutse dopamiini vabanemise (Roitman et al., 2004). Me oletame, et sahharoosi motivatsioon seostub dopamiini tuumade suurenemisega ja keskkonnamõjude modulatsioon rottidel on unikaalselt tundlik selle noorukieas peri-puberteedi staadiumis.

Arvestades suurt eelistust magusale maitsele lastel ja noortel närilistel, pidasime oluliseks määrata ka sahharoosi motivatsiooni parameetrid noorukitel. Selles uuringute seerias hindasime suure rasvasisaldusega toidu sekkumise mõju sahharoosi motivatsioonile rottidel, kuna nad kasvasid võõrutamise järgselt puberteedieas. Seejärel viidi läbi metaboolsed ja kesknärvisüsteemi hinnangud, et eristada metaboolseid, endokriinseid või neuraalseid muutusi, mis on seotud dieediga. Võrreldes sellega, mida oleme teatanud täiskasvanud rottidel, oli mõõdukas kõrge rasvasisaldusega (31.8%) toit tõhusalt suurendanud sahharoosi eneseanalüüsi. Samuti kontrollisime, kas rottidel oli noorte täiskasvanutel pärast dieedi ravi mõju sahharoosi motivatsioonile võrreldav teiste käitumiste puhul teatatud hilisemate eluviisidega. Meie uuringud näitavad, et noortel rottidel on mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega dieedil toidetud sahharoosi motivatsioon suurenenud, mis võib olla vahendatud oreksigeense, hüpotalamuse peptiidi AGRP poolt; et varajase toitumise sekkumise mõju puberteedi-järgsele täiskasvanueas tundub olevat puudulik; ja et käitumine on ilmne, kuigi rotid on metaboolselt normaalsed, ja eel-rasvunud. Lõpuks, peripubertaalsetel rottidel on suurenenud motivatsioon sahharoosile võrreldes noorte täiskasvanud rottidega.

Materjalid ja meetodid

Õppeained

Subjektid olid Simonseni (Gilroy, CA) isased Albino rotid. Rotte hoiti lehmadel (laboratoorne näriliste dieet 5001, LabDiet) või mõõduka rasvasisaldusega dieedil (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Toitumine on vastavuses süsivesikute üldsisaldusega (58% kcal vs 51% kcal vastavalt madala rasvasisaldusega ja kõrge rasvasisaldusega). Madala rasvasisaldusega lehmadel on 6.23 gm% vabad suhkrud ja kõrge rasvasisaldusega dieedil on 29 gm% sahharoosi. Neid hoiti 12: 12 h valguse-pimedas tsüklis koos tuledega 6 AM. Kui ei ole teisiti näidatud, viidi rottidele 3-i nädala vanused, vahetult pärast võõrutamist, ja neid hoiti aklimatiseerumiseks kuni 5-i nädala vanuseni. Selles eas alustati toitumist ja / või käitumisalast koolitust ja testimist. Konkreetsed protokollid on allpool üksikasjalikult kirjeldatud ja kokku võetud Tabel 1. Kuna isased rotid läbivad puberteedi 6is^th-7^th nädala vanuselt oli uuringute ajastus mõeldud rottide uurimiseks, kui nad läbisid selle arengufaasi. Kõikidel rottidel läbiviidud protseduuridel järgiti NIH loomade eest hoolitsemise suuniseid ning need kiideti heaks VA Puget Soundi tervishoiusüsteemi teadus- ja arenduskomitee loomade hooldamise ja kasutamise allkomitee poolt.

Katseprotokollid

Sahharoos ise-manustamine

Üldprotokoll. Menetlused põhinesid meie avaldatud metoodikal (Figlewicz et al., 2008; Figlewicz et al., 2006). Kõik koolitus- ja testimisprotseduurid viidi läbi 0700i ja 1200 hr vahel. Katse hõlmas 2-3i faase: automaatse kujundamise ja fikseeritud suhe (FR); kirurgia ja taastumine teatud kohortides (vt Tabel 1); ja progressiivsed suhted (PR), kasutades Richardsoni ja Roberti PR-algoritmi (Richardson & Roberts, 1996). PR-algoritm vajab 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575, 759, 999, 999, 27, 5, 0.5, 10, 1, 50, 5 jne.) hoob vajutab eduka tasu eest istungil ja see on range motivatsiooni ja tasu test (2900). Rotid õpetati ise manustama 20% sahharoosi (7.5 ml tasu), mis viidi vedeliku tilgutisse. Medantiinide (Georgia, VT) süsteemiga kontrollitud operantkastidel oli kaks hooba, kuid ainult üks hoob (aktiivne, sissetõmmatav hoob) aktiveeris infusioonipumba. Samuti registreeriti teise hoova nupud (inaktiivne, statsionaarne hoob). Sahharoosilahus viidi suukaudseks tarbimiseks mõeldud vedeliku tilgutisse (Med Associates). Esialgne koolitus viidi läbi ühe tunni jooksul 20i päeva jooksul pideva tugevdamise ajakava alusel (FR3: iga hoova survet tugevdati), maksimaalselt võimaliku 30-i sahharoosipreemiaga. Iga seanss algas aktiivse kangi sisestamisega ja valge korpuse valgustusega, mis jäi kogu seansi vältel. XNUMX-i toon (XNUMX Hz, XNUMX dB taustast ülalpool) + valgus (XNUMX W valge valgus aktiivhoova kohal) diskreetne ühendvood koos iga tasu andmisega, millele järgnes XNUMX-sec aeg pärast iga sahharoosi kohaletoimetamist. PR-koolitus viidi läbi maksimaalse võimaliku XNUMX h / päeva eest kümne päeva jooksul. Päevased istungid lõppesid pärast XNUMX min aktiivse hoova vajutamise reageerimist, millisel hetkel maja tuli välja lülitati ja aktiivhoob tõmbus tagasi.

AGRP mõju sahharoosi eneseanalüüsile

Kuna meie tulemused näitasid AGRP mRNA ekspressiooni suurenemist puberteeritud rottidel, keda toideti suure rasvasisaldusega dieetiga, tahtsime kinnitada, et AGRP võib suurendada sahharoosi eneseanalüüsi. 5-wk vanad chow-toidetud rotid võeti FR-treeningu kaudu, seejärel said kanüülid kolmandasse aju vatsakesse (ICV). Pärast nädala taastumist kinnitus angiotensiin II joomise vastuse testiga (vt. \ T Figlewicz et al., [2006]) ja üks FR ümberõppe seanss, rottidel alustati PR-iseseisvuse paradigmaga. Pärast PR-päeva 1 määrati rottidele üks kahest rühmast, nii et keskmine PR-päev 1-i tulemus ei erinenud kahe rühma vahel (kunstlik CSF-i kandur, aCSF või AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Nad said aCSF (n = 8) või AGRP (n = 7) süstid PR-päevadel 2, 5 ja 8. Päevane toidutarbimine määrati PR-koolituse ajal.

Vanuse mõju sahharoosi eneseravile

Võrdlesime iseeneslikust käitumisest puberteedi rottide ja noorte täiskasvanute vahel, söödetud lehma või 31.8-i rasvasisaldusega dieeti. Rottidel oli kaks nädalat aklimatiseerumist VAPSHCS vivariumiga (3-5wk või 8-10 wk). Seejärel said nad dieedi kogu katse / koolituse ajal (4 wk). Seega, nagu ka esialgses katses, uuriti puberteeritud rotte 5-8-i vanuses. Noori täiskasvanuid uuriti 10-13'i vanuses.

Keha koostise määramine

Keha kompositsiooni mõõdeti kvantitatiivse magnetresonantsspektroskoopia abil (QMR [Nixon et al., 2010]) üksikute rottide keha veesisalduse määramiseks, millest arvutatakse suhteline keharasv. Loomad paigutati anesteseerimata silindrilistesse hoidjatesse ja seejärel sisestati hoidjad QMR-masinasse 2-minutilise skaneerimise jaoks, mis teostab kolmekordseid mõõtmisi. Andmed salvestatakse integreeritud arvutisse (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX) kogu keha vee, rasva ja lahja massi koheseks arvutamiseks.

Intravenoosne glükoositaluvuse testimine (IVGTT)

Teadlikud IVGTT-d viidi läbi rottidel, kellel oli krooniliselt implanteeritud IV kanüülid ja mida hoiti enne uuringut üleöö, kasutades metoodikat, mis põhines Frangioudakis, Gyte, Loxham ja Poucher (2008). Kahepoolsed intravenoossed kanüülid implanteeriti kaks nädalat enne uuringut vastavalt meie kehtestatud metoodikale (Figlewicz et al., 2009). Baasjoone proovid võeti t-10 min (0.5 ml insuliini ja glükoosi määramiseks kõigil ajahetkedel) ja t0 min. Rotid said 1 gm glükoosi / 2ml / kg infusiooni 15-20 sekundi jooksul, millele järgnes 0.5 ml soolalahus. Vereproovid võeti 5, 15, 30, 60, 90 ja 120 min. Kateetri ühendamise tõttu menetluse käigus (seega võimetus saada vereproove) on esitatud nullide ja IVGTT andmete lõplik null 7-8 rottidele ja 8 rottidele, keda toideti 31.8-i rasvasisaldusega dieet (Tabel 3). Plasma insuliin määrati, kasutades Linco roti insuliini RIA komplekte (# RI-13K ja SRI-13K, Linco) ja plasma glükoos määrati YSI glükoosi analüsaatoriga. Kõvera alune pindala (AUC) vastuse suhtes algväärtusest arvutati 5 min ja 120 min. HOMA indeks arvutati tühja kõhuga (glükoos [mM] x insuliin [U / L]) / 22.5 ja arvutati insuliini ja glükoosi jaoks mõõdetud terminaalse paastumise proovide abil.

Metaboolsed parameetrid¹

Ainevahetuse metaboolsed parameetrid

Katse 1 rotid olid paari päeva jooksul pärast IVGTT lõpetamist paastunud üleöö enne eutanaasia. Rotid anesteseeriti sügavalt isofluraani sissehingamise ja väljutamisega. Ajusid eemaldati kiiresti ja külmutati vedelas lämmastikus, et mõõta hüpotalamuse peptiidi mRNA ja tuuma accumbens katekolamiine. Tühja insuliini, glükoosi, leptiini ja triglütseriidide mõõtmiseks kasutati terminaalset plasmat või seerumit. Triglütseriidide puhul kasutati Point Scientific Triglyceride GPO komplekti # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) ja standardeid KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) ja 3 μl seerumit analüüsiti kahes eksemplaris. Plasma leptiini mõõdeti Millipore Linco RIA komplektiga # RL 83K.

Katekolamiini HPLC meetodid [Davis et al., 2008]

Rotid eutaniseeriti isofluraananesteesiaga ja ajud eemaldati kiiresti, külmutati ja hoiti -80 ° C juures. Igast loomast eraldati tuuma accumbens'i (NAcc) kahepoolsed mikropurud. Ehkki naabruses asuvate aju piirkondade saastumise minimeerimiseks on tehtud märkimisväärne ettevaatus, ei võimaldanud meie meetod iga mikropursi olemuse ja suuruse tõttu NAcc-s eristada alampiirkondi (st NAcc-tuuma vs. kest). Kõrgefektiivse vedelikkromatograafia (HPLC) analüüsi jaoks lisati proovidele antioksüdantlahus (0.4 N perkloraat, 1.343 mM etüleendiamiintetraäädikhape (EDTA) ja 0.526 mM naatriummetabisulfit, millele järgnes homogeniseerimine ultraheli koe homogenisaatoriga (Biologics; Gainesville, VA Väike osa kudede homogenaadist lahustati valgu määramiseks 2% naatriumdodetsüülsulfaadis (SDS) (w / v) (Pierce BCA valgu reagendi komplekt; Rockford, IL). min. jahutati tsentrifuugis, supernatant reserveeriti HPLC jaoks.

Proovid eraldati Microsorb MV C-18 kolonnil (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, CA) ja uuriti samaaegselt DA, 3,4-dihüdroksüfenüüläädikhappe (DOPAC) ja homovanillhappe (HVA) suhtes, mis mõlemad on markerid dopamiini lagunemisest, 5-HT ja 5-HIAA. Ühendid tuvastati, kasutades 12-kanali kolomeetrilist detektorit (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA), mis oli kinnitatud Waters 2695i lahustite kohaletoimetamise süsteemile (Waters; Milford, MA) järgmistes tingimustes: voolukiirus 1 ml / min; 50, 175, 350, 400 ja 525 mV detekteerimispotentsiaalid; 650 mV puhastuspotentsiaal. Liikuv faas koosnes destilleeritud H-i metanoolilahusest 10%₂O sisaldab 21 g / l (0.1 M) sidrunhapet, 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) heptaansulfoonhapet ja 36 mg / l (0.097 mM) EDTA 4.1 pH juures. Tundmatuid proove mõõdeti 6-punkti standardkõvera suhtes minimaalse R-ga² 0.97. Kvaliteedikontrolli proovid jagati iga katsega, et tagada HPLC kalibreerimine.

Orexigeensed peptiidid mRNA qPCR

Mõõdeti hüpotalamuse peptiidide ekspressiooni, mis stimuleerivad söötmist ja on seotud motivatsiooni ja tasu käitumisega (Figlewicz & Sipols, 2010): neuropeptiid Y (NPY [ Hahn, Breininger, Baskin ja Schwartz, 1998; Jewett et al., 1995; Kelley, Nannini, Bratt ja Hodge, 2001]); agoutiga seotud peptiid (AGRP [Aponte, Atasoy ja Sternson, 2011; Barnes, Argyropoulos ja Bray, 2010; Broberger jt, 1998; Hagan et al., 2000; Hahn, Breininger, Baskin ja Schwartz, 1998; Kaushik et al., 2011; Krashes et al., 2011; Rossi et al., 1998; Tracy et al., 2008]); ja oreksiin (Cason jt, 2010; Choi, Davis, Fitzgerald ja Benoit, 2010). Rotid eutaneeriti isofluraananesteesiaga ja aju eemaldati kiiresti, külmutati ja säilitati töötlemiseni temperatuuril -80 ° C. Mediaalne ja külgne hüpotalamus mikrodisektsiooniti ühe plokina, kasutades AHP-1200CPV külmutustasapinda (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il), mis hoidis kogu dissektsiooniprotsessi vältel püsivat temperatuuri 12 ° C. Mikrodissekteeritud koest eraldati kogu RNA Trizoli reagendiga (Invitrogen, Carlsbad, CA) ja puhastati RNeasy Mini Kitiga (Qiagen, Valencia, CA) vastavalt tootja juhistele. Kogu RNA-d töödeldi võimaliku genoomse DNA saastumise eemaldamiseks RNaasivaba DNaasi (Promega, Madison, WI) abil ja kvantifitseeriti NanoVue spektrofotomeetri abil (GE Healthcare, Cambridge, Suurbritannia). RNA kvaliteeti kinnitati standardse agaroosgeeli elektroforeesiga. Seejärel transkribeeriti täiendav DNA (cDNA) 1-2 μg kogu RNA-st juhuslike heksameeride ja oligo DT praimimise seguga, kasutades iScripti cDNA sünteesikomplekti (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Igast proovist valmistati ka mittetrotranskribeeritud reaktsioonid (RT puuduvad), et kontrollida võimaliku genoomse DNA saastumist. CDNA ja no-RT kontrollid lahjendati ning igast proovist 5-10 ng matriitsi cDNA-d kasutati valitud geenide mRNA ekspressiooni mõõtmiseks reaalajas kvantitatiivse PCR-i abil, kasutades MyIQ reaalajas toimuvat PCR-tuvastussüsteemi (Bio-Rad, Hercules Potentsiaalse ristsaastumise tuvastamiseks tehti iga proovi kolmekordsed mõõtmised standardsetel iCycler 96 süvendiga plaatidel koos mallikontrollita (NTC) 20 μl reaktsioonimahus, mis koosnes 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermixist (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 µl 0.2–0.5 µM iga praimerit, 3 µl DEPC vett ja 5 µl matriitsi. Kõik qPCR reaktsioonid hõlmasid signaali spetsiifilisuse tagamiseks sulakõvera analüüsi. Iga huvipakkuva geeni suhteline ekspressioon arvutati ekstrapoleerimise teel standardkõverale, mis kulges igal plaadil eraldi ja tuletati võrdlus-cDNA koondproovi seerialahjendustest, ning normaliseeriti võrdlusgeenide (happeline ribosomaalne fosfoproteiin 36B4 geeniekspressiooniks hüpotalamuse kude ja mitokondriaalne ribosomaalne valk L32 ekspresseerimiseks tuumas accumbens). Roti preprooreksiini, NPY ja AGRP amplifitseerimiseks kasutati järgmisi praimerisjärjestusi (IDT, San Diego, CA): NPY: edasi, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 '; Tagurpidi: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ’; AGRP, edasi: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ’; Tagurpidi: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ’.

cFos Immunotsütokeemia (ICC) ja kvantitatsioon

Fluorestsents-ICC-d kasutati Fos-positiivsete ja AGRP-positiivsete neuronaalsete rakkude identifitseerimiseks mediaalse hüpotalamuse korral vastavalt meie kehtestatud metoodikale (Figlewicz et al., 2011). Viimasel päeval (PR päev 10) pandi rotid 90 minutiks isemajanduskambritesse nagu tavaliselt. Kohe pärast seda viimase 90 minuti pikkust seanssi tuimastati rotid sügavalt isofluraani sissehingamise teel ja perfusiooniti 0.9% NaCl-ga, millele järgnes külm 4% paraformaldehüüdi lahus. Anesteesia ja eutanaasia ajastamine põhines teadaoleval cFos-valgu maksimaalse ekspressiooni ajateljel 90–120 minutit pärast sündmust. Seega peegeldaks cFos-i ekspressioon kesknärvisüsteemi aktiveerumist käitumisülesande alguses, selle asemel, et see oleks loomade tulemus, kes seda ülesannet kogevad. Ajud eemaldati ja fikseeriti mitu päeva paraformaldehüüdis, seejärel pandi need 20% sahharoosi-PBS, seejärel 30% sahharoosi-PBS lahusesse. Ajud jaotati immunohistokeemia jaoks krüostaadil (Leica CM 3050S krüostaat). Ajuosades kasutasime immunoreaktiivse cFos-valgu kvantifitseerimiseks oma väljakujunenud metoodikat (Figlewicz et al., 2011). Slaidile paigaldatud 12 μm terviku-aju koronaalseid sektsioone pesti kolm korda fosfaatpuhverdatud soolalahuses (PBS, OXOID, Hampshire, England). Sektsioone pesti 20-i min 100% etanooli / DI veega (50%, v / v), millele järgnes PBS-i pesemine, seejärel blokeeriti 1-tunniks toatemperatuuril PBS-is, mis sisaldas 5% normaalset kitse- või eesli seerumit. Seejärel pesti sektsioone mitu korda PBS-is ja inkubeeriti öö läbi 4 ° C juures primaarsetes antikehades, mis valmistati PBS-is. Sektsioone pesti kolm korda PBS-s ja seejärel inkubeeriti pimedas toatemperatuuril sekundaarse antikeha lahuses, mis oli valmistatud PBS-is 1-tunniks. Seejärel pesti sektsioone uuesti PBS-is ning paigaldati ja kaeti libisemisega Vectashieldi kõva komplektiga kinnitusvahendisse (Vector; Burlingame, CA). Sektsioonide digitaalsed pildid on saadud Nikon Eclipse E-800i fluorestsentsmikroskoobiga, mis on ühendatud Qimaging Retiga digitaalse kaameraga, kasutades NIS-elemente (Nikon) tarkvara.

Tuginedes PCR uuringutele, mis näitavad suurenenud AGRP mRNA tasemeid, keskendusime me keskmistele hüpotalamuse piirkondadele, eriti ventromediaalsele tuumale ja kaarvale tuumale (ARC). Atlas-sobitatud 12 μm-sektsioone hinnati cFos-i ekspressiooni ja kvantifitseerimise jaoks sobitatud sektsioonides ja piirkondades, tuginedes Paxinos ja Watson [2005]. Kvantitatiivseks määramiseks (40 × suurendusega) valiti atlasega sobitatud piirkonnad. NIS-i elementide tarkvara (Nikon) kasutati soovitud piirkonna pildistamiseks. Loendamiseks määratleti ala ja positiivsete rakkude arvu lävi määrati. Sama ala ja taust (künnis) kasutati vastavate katserühmade sektsioonide jaoks ja positiivsete rakkude (kvantitatiivne) tarkvara loendamine viidi läbi kõikides katserühmades samas sessioonis, et vältida seansi muutusi taustaseadetes. Statistilise analüüsi jaoks võeti loend üksikust rottist ainult siis, kui iga ala kohta olid kättesaadavad vastavad või täielikud lõigud; andmeid konkreetse piirkonna kohta ei võetud rottilt, kui selles piirkonnas oli puudulik kahepoolne esindatus.

Lisaks cFos-i kvantifitseerimisele viidi läbi kvantitatiivne topelt-märgistatud immunohistokeemia cFos-i ja AGRP jaoks. Kuna me ei soovinud loomade käitumist häirida, ei töödeldud neid AGRP visualiseerimise optimeerimiseks kolhitsiiniga. Seetõttu võib AGRP-positiivsete neuronite visualiseerimist alahinnata. AGRP kahekordse värvimise protseduur oli võrreldav cFos-immunoreaktiivsuse analüüsiga eraldi, välja arvatud see, et lõigud blokeeriti üheks tunniks toatemperatuuril PBS-5% eesli seerumis. Seejärel kasutati fos-Ab ja AGRP primaarsete antikehade segu üleöö inkubeerimiseks temperatuuril 4 ° C; samuti olid mõlemad sekundaarsed antikehad samas lahuses ja inkubeeriti üks tund toatemperatuuril pimedas. Esmaste antikehade sobiva lahjenduse määramiseks viidi läbi esialgsed optimeerimisanalüüsid. Primaarseteks antikehadeks olid küüliku anti-cFos (1: 500) (sc-52) ja kitse anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Sekundaarseteks antikehadeks olid Cy3-konjugeeritud eesli küülikuvastased (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA) ja Alexa fluor 488 eesli kitse vastased IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); kõik sekundaarsed antikehad lahjendati 1: 500 juures.

Statistilised analüüsid

Grupi andmed esitatakse kui keskmised ± keskmise viga (SEM) tekstis, tabelites ja joonistel. Olulisus on määratletud kui p ≤ 0.05. Statistilisi võrdlusi tehakse katserühmade vahel, nagu on toodud jaotises „Tulemused”, kasutades paardumata õpilase testi (nt dieedi, vanuse või ravivõrdlus). Andmete 'normaliseerimine' on määratletud kasutamisel.

Tulemused

Mõõduka kõrge rasvasisaldusega dieedi mõju sahharoosi peri-puberteedi motivatsioonile

31.8-5-i rottidel, keda toideti 8-i rasvasisaldusega dieeti, omasid iseseisvatel seansidel oluliselt suurenenud motivatsiooni sahharoosile, võrreldes chow-toiduga rottidega. Nagu näidatud Joonis 1aei esinenud esmase FR-treeningu ajal erinevusi jõudluses (keskmiselt FRDays 1-10 aktiivse hoova vajutamine, 38 ± 5 vs 39 ± 2 vastavalt chow vs 31.8% rasvasisaldusele). Siiski, kui rottidele anti rangem PR-ülesanne, suurenes aktiivsete hoovade vajutuste arv ja võetud sahharoosipreemiate arv, kuid mitte kogu istungi pikkuses (Joonis 1b). Kroonilise dieedi ravi mõju mitteaktiivsete hoovade arvule ei olnud. Kui rottidele manustati 5-8i ajal kõrge rasvasisaldusega dieeti, kuid seejärel naaseti nädalal 9-12i jooksul FR ja PR koolitust läbinud söögiravimite dieeti, oli aktiivse hoova vajutamisel suundumus, kuid märkimisväärset erinevust ei täheldatud. Seega näib, et peri-puberteedi ajal ei tarbita mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega dieedi käitumist. Nende kohortide PR parameetriandmed on kokku võetud Tabel 2. Selleks, et alustada toitumisest tingitud sahharoosi motivatsiooni suurenemise mehhanismi (de) selgitamist, viidi läbi mitu metaboolset ja kesknärvisüsteemi mõõtmist.

Joonis 1

PR-motiveeritud vastus sahharoosihüvitistele on suurenenud peripubertaalsete rottide puhul, keda toidetakse rasvasisaldusega 31.8% (n = 8). 1a. FR-istungitel ei olnud toitumise mõju, kuid toitumise efekt ilmneb siis, kui rotid lülitatakse PR-paradigma. 1b. Andmed on ...

Peri-Pubertali kõrge rasvasisaldusega dieedi mõju progresseeruvatele suhetele Sahharoosi efektiivsus

Mõõduka kõrge rasvasisaldusega dieedi mõju metaboolsetele parameetritele

Vahetult pärast käitumiskatsete lõppu määrati rottidele keharasva kompositsioon, millel oli toitumise sekkumine ja käitumisparadigma ajal 5-8. Seejärel said rotid kroonilisi intravenoosseid kanüüle (teadvusel) IV glükoositaluvuse testide (IVGTT) jaoks. Seejärel saadi täiendavad metaboolsed meetmed terminaalse tühja kõhu plasmas ja seerumis. Nagu näidatud Tabel 3ei olnud erinevusi keha koostises, kehakaalu, tühja kõhuga insuliini või glükoosi mõõtmises, insuliinitundlikkuses (HOMA arvutus) ega vastustega IVGTT-le söömisega ja suure rasvasisaldusega dieediga toidetud rottide vahel. Terminaalsete tühja kõhuga leptiini ja triglütseriidide mõõtmised kahe grupi vahel ei erinenud. Seega, kuigi dieetravil oli märkimisväärne mõju sahharoosi motivatsioonile, peegeldab see käitumuslikku vastust rasvaga toidetud rottidel, kes on rasvumisele eelnevad.

Mõõduka kõrge rasvasisaldusega dieedi mõju kesknärvisüsteemi homeostaatilisele ja tasuvale neurokeemiale

Lisaks terminaalsetele metaboolsetele mõõtmistele mõõdeti 5-8i nädala jooksul nii dieedi sekkumist kui käitumisalast koolitust omava kohordi ajusid hüpotalamuse oreksigeensete peptiidide tuuma accumbens amiiniprofiilide (n = 4 per dieedi rühm) või mRNA taseme kohta. Nagu näidatud Tabel 4- kõrge rasvasisaldusega dieedi mõju dopamiinile, norepinefriinile või serotoniini metaboliitidele tuuma accumbensis ei olnud oluline tasu ja motiveeriva tegevuse keskne koht (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002), kus neil neurotransmitteritel on oluline regulatiivne roll. Hüpotalamuse ekstraktides mõõdeti oreksigeensete peptiidide, NPY, AGRP ja oreksiini mRNA tasemed. Selles kohordis täheldati rasvaga toidetud rottidel tugevat, kuid mitteolulist AGRP suurenemise suundumust (n = 8 mõlema dieedi korral) kordasime seetõttu dieedi / käitumisharrastuse paradigmat täiendavas kohordis ja mõõtsime hüpotalamuses NPY, AGRP ja oreksiini mRNA-d. Kombineeritud kohortides täheldasime AGRP mRNA olulist (p <0.05) kasvu rottidel, keda toideti kõrge rasvasisaldusega dieediga võrreldes chow kontrollrühmadega (Joonis 2), kuid NPY või oreksiini ekspressioonis ei täheldatud olulisi muutusi. Et hinnata võimalikke seoseid AGRP ekspressiooni ja eneseanalüüsi käitumise vahel, mõõdeti me keskmises hüpotalamuses cFos ja AGRP immunopositiivseid neuroneid. Rottide rühmi söödeti rasvasisaldusega või 31.8-i rasvasisaldusega; mõned neist võeti eneseanalüüsiprotokolliga (nädala 5-8) ja teisi käsitleti käitumiskontrollina. Joonis 3a näitab näide cFose ja AGRP koospaiknemisest kaarelises tuuma neuronis. Nagu kokku võetud Tabel 5AGRP neuronite aktiveerimine (cFos-ICC ja AGRP-ICC koosekspressioon samades rakkudes) oli seotud iseenesliku manustamisega. Seda on näidatud Joonis 3b, kus aktiveeritud (cFos-positiivsete) neuronite arv on näidatud neuronaalsete rakkude arvuna või protsendina kogu AGRP-positiivsest neuronist: AGRP neuronite aktiveerimine on märkimisväärne sahharoosi manustatavatel rottidel, võrreldes käitlemiskontrollidega , kombineeritud dieedi rühmades. Toiduvaliku ravi võrdlemine aktiveeritud AGRP neuronite arvu kohta isereguleerimise rühmas vs ravikontrollimehhanismid näitasid suundumust, mis ei saavutanud statistilist olulisust (chow, p = .078; 31.8% rasvasisaldus, p = .073) . Tähtis on see, et mitte ainult need andmevahetus AGRP neuronaalsed aktiveeruvad iseseisva käitumisega, vaid cFos-mõõtmise ajastuse tõttu (90 minutit pärast rottide paigutamist nende iseseisvatesse kambritesse) peegeldab cFos-i ekspressioon AGRP neuronite aktiivsust iseenesliku manustamise ennetamine või selle alguses. AGRP-positiivsete neuronite suurenenud suundumus iseseisva manustamise rühmas (võrreldes ravikontrolliga, p = 0.16) esines. Nendes rottides, kus kangide vajutus oli vastavuses dieedirühmadega, sobitati ka AGRP-positiivsete neuronite arv. Ainult dieediravi mõju AGRP-positiivsete neuronite arvule käitumiskontrolli rottidel ei avaldanud.

Joonis 2

31.8% rasvasisaldusega dieedi mõju hüpotaalamuse peptiidi mediaalsele mRNA ekspressioonile. Andmed normaliseeritakse kõrge rasvasisaldusega rottide (n = 17) ja chow kontrollrühmade (n = 16) kohta. AGRP mRNA on märkimisväärselt kõrgenenud (p <0.05).

Joonis 3

AGRP neuronite aktiveerimine ise sahharoosi alguses. 3a. CFose ja AGRP üheaegne paiknemine kaarelises tuuma neuronis, 60x suurendus. 3b. Aktiivsete (cFos-immunopositiivsete) AGRP-immunopositiivsete neuronite arv mediobaalses hüpotalamuses ...

Nucleus Accumbens Amiini metaboliidid

Agrp Neuroni aktiveerimine: toitumine ja käitumine

AGRP manustamise mõju sahharoosi motivatsioonile

Selle tõlgenduse kohaselt on AGRP ekspressioon puberteeritud rottidel võtmetähtsusega mehhanism, mis on aluseks suure rasvasisaldusega dieediga toidetud rottide suurenenud sahharoosile. Et kinnitada AGRP efektiivsust sahharoosi motivatsiooni suurendamiseks, manustati AGRP kolmanda vatsakese kaudu chow-toidetud peri-puberteedi rottidele käitumusliku paradigma PR-osa ajal. See AGRP annustamisrežiim oli alampiir chow tarbimise stimuleerimiseks kahe PR-paradigma nädala jooksul, kuid selle tulemuseks oli oluliselt suurenenud sahharoosi eneseanalüüs, nagu on näidatud Joonis 4. (Pange tähele, et iga sahharoosi tasu kalorisisaldus on 0.1 kcal, mistõttu sahharoosiga iseenesest manustatav toime annab vähese kalorite kogu päevase tarbimise korral.) Tabel 6 näitab 9-i päeva PR-paradigma enda manustamisparameetriandmeid, AGRP või aCSF-i süstides ICV-d päevadel 2, 5 ja 8. AGRP-ga ravitud rottidel suurenes aktiivsete kangide presside arv üldjuhul PR-päeva 2-10 (p = 0.03) ja mitte-süstimispäevadel (p = 0.048), kusjuures suundumus suureneda (keskmiselt) süstimise päevad. Lisaks suurenes Stop Time (mis kajastab kogu iseteeninduse ülesannetega seotud aega) märkimisväärselt mitte-süstimispäevadel (p = 0.02), kusjuures suundumused kasvasid üldiselt ja süstimispäevadel. Sahharoosihüvitiste arvu suurendati üldjuhul PR Days 2-10is (p = 0.03). AGRP-ravi ei mõjutanud mitteaktiivse hoova vajutamist, võrreldes aCSF-ga töödeldud kontrollidega, ega süstimise ja mitte-süstimise päevade vahel. Tulemused toetavad AGRP püsiva toime sahharoosi enesetunde suurendamise tõlgendamist: rotid surusid rohkem tasuvale hoobale, said rohkem sahharoosipreemiaid ja kulutasid rohkem aega selle ülesande täitmiseks.

Kolmas vatsakese (ICV) AGRP (0.01 nmol) stimuleerib PR-paradigmas sahharoosi eneseanalüüsi, kuid ei mõjuta päevase toidu tarbimist kogu uuringuperioodi jooksul (PR Days 2 - 10, süstides päevadel 2, 5 ja 8) . AGRP (n = 9) andmed on väljendatud ...

ICV AGRP mõju aCSF-i suhtes sahharoosi progresseeruvates suhetes

Eluetapi mõju sahharoosi eelistustele ja motivatsioonile

Lõppkatses hindasime, kas sahharoosi motivatsioon erineb puberteedi ja täiskasvanud rottide vahel. Esialgu anti 5-i ja 10-wk-i vanadele rottidele sahharoosieelne test, milles kasutati lahuseid, mis olid vahemikus 0 kuni 20% sahharoos, enne iseseisva testimise ja koolituse alustamist. Nagu näidatud Joonis 5aja kooskõlas kirjanduses avaldatud andmetega tundusid pre-puberteedi rotid eelistavat magusamat lahust kui noored täiskasvanud rotid: enamikul puberteedielsetel rottidel oli 20-i sahharoosilahuse maksimaalne manustamine, samas kui täiskasvanud rottidel oli maksimaalne sissevõtt 15% sahharoosi. Seejärel jagati mõlema vanuserühma iseseisva koolituse ja testimise käigus rottide ja suure rasvasisaldusega dieedi vahel. Peri-puberteedi ja täiskasvanud rottide aktiivsete kangide presside arv vähenes, kuid statistiliselt olulisel määral (45 ± 3 vs. 37 ± 2, p = 0.05), mis oli keskmiselt arvutatud FR seansside vahel, ilma et nende arv oleks erinev sahharoosipreemiaid või mitteaktiivse hoova presside arvu. Nagu näidatud Joonis 5boli vanuse väga suur üldine mõju kogu PR-seansi vältel, kusjuures puberteedi (n = 15) ja noorte täiskasvanud (n = 14) rottide aktiivne hoob on oluliselt suurenenud (2-tee ANOVA, PRDay × vanus; vanuse mõju, p = 0.017, PRDay iseseisev mõju, märkimisväärne koostoime puudub). Suure rasvasisaldusega dieediga toidetud seisundis oli vanuse suurem mõju, kuid see ei saavutanud statistilist olulisust (p = .13). Tabel 7 loetleb PR-käitumise parameetrid: lisaks suurenenud aktiivse hoova pressidele said peri-puberteedi rottid oluliselt rohkem sahharoosipreemiaid ja näitasid suundumust peatumisaja pikenemise suunas. Lisaks olid peri-puberteedi rottidel väike, kuid märkimisväärne suurenemine mitteaktiivse (st mittehüvedava) hoova pressides, kuigi nii peri-puberteedi kui täiskasvanud rottide puhul oli mitteaktiivsete hoobade arv umbes 10% arvust aktiivse hoova vajutamisel. Need tulemused viitavad sellele, et peri-puberteedi rottidel on eelistatavam ja maitsvamalt maitsvaid toiduaineid ning mõju võib võimendada suure rasvasisaldusega dieedi taustaga.

Joonis 5

Noortel rottidel on suurenenud motivatsioon sahharoosihüvitistele võrreldes täiskasvanud rottidega. 5a. Sahharoosi eelistatud testid noortele (peri-puberteedi, n = 15) ja noortele täiskasvanutele (n = 14). Rotil oli 30 min, et juua kontsentratsioonide vahemikus (0-20% sahharoos). ...

Vanuse mõju progressiivsele suhtarvule^a sahharoosi puhul

Arutelu

Selle uuringu peamine järeldus on, et mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega toit, mida tarbitakse peri-puberteedi perioodil (vahetult enne, puberteedieasse siirdumise ajal ja vahetult pärast seda), suurendas oluliselt sahharoosilahuste motivatsiooni. See leid on kooskõlas meie eelmise sarnase vaatlusega täiskasvanud rottidel (Figlewicz et al., 2006). Nendel loomadel, samuti vanusepiirangutega ja täiendavate kohortidega, määrasime me ulatusliku metaboolse iseloomustamise abil kindlaks, et rotid ei olnud rasvunud ega rasvunud ja ei olnud perifeerselt insuliiniresistentsed. Me ei saa välistada võimalust, et rottidel oli CNS-i lokaliseeritud resistentsus insuliini või leptiini toime suhtes: mõlemad need hormoonid aitavad kaasa kesknärvisüsteemi spetsiifilisele toidu tasu modulatsioonile (Davis, Choi ja Benoit, 2010; Davis et al., 2011a; Figlewicz & Sipols, 2010).

Rottide alamhulkas mõõdeti amiini neurotransmittereid ja nendega seotud metaboliite tuuma accumbensis, mis saavad tugeva investeeringu keskjoonest pärinevaid dopamiinergilisi väljaulatuvaid osi ning mida peetakse keskse kesknärvisüsteemi kohaks tasu ja motiveeritud käitumise vahendamiseks (Ikemoto & Panksepp, 1996; Kelley & Berridge, 2002). Me ei täheldanud mingit muutust nende saatjate metaboliitide absoluuttasemetes ega suhetes, mis viitavad sellele, et muutunud katekolamiinergiline või serotonergiline aktiivsus tuuma accumbensis ei ole esmane või suur kesknärvisüsteemi mehhanism, mis põhineb suurenenud sahharoosi motivatsioonil. See on kooskõlas hiljutise raportiga Davis et al. [2011 b], kes demonstreerisid täiskasvanud rottidel, et ICV AGRP suurendab dopamiini käivet mediaalse prefrontaalses ajukoores, kuid mitte tuumakultuuri. Lisaks täheldasime, et toitumisharjumusi ei täheldatud, kui neid testiti noortel täiskasvanutel kohe pärast puberteeti. See on vastuolus Bolañose ja teiste tulemustega nii käitumis- kui ka katekolamiinergiliste parameetrite puhul metüülfenidaadiga ravitud täiskasvanud närilistel (Bolaños et al., 2003; Bolaños, Glatt ja Jackson, 1998; Brandon, Marinelli, Baker ja White, 2001; Brandon, Marinelli ja White, 2003). See on tõenäoliselt tingitud dopamiinergiliste neuronite otsesest sihtimisest metüülfenidaadi poolt ja see võib olla ka dieedi sekkumise ajastus ja loomade testimise aeg. Lõpuks, meil ei pruugi olla täheldatud ülekandumise efekte, sest selles uuringus näib, et esmane dieediefekti lookus on mediaalne hüpotalamus.

Selles uuringus toetavad kolm rida tõendeid meditsiinilise hüpotalamuse neuropeptiidi AGRP võtmerolli sahharoosi suurenenud eneseanalüüsil suure rasvasisaldusega dieediga toidetud rottidel. Kõigepealt täheldati AGRP ekspressiooni (mRNA) suurenemist terve hüpotalamuse ekstraktides rottidel, kellele manustati 31.8-i rasvasisaldusega dieeti võrreldes chow kontrollidega. Siiski ei muutunud orexin mRNA ja NPY mRNA tasemed. Seega näib kõrge rasvasisaldusega dieedi / käitumusliku paradigma mõju olevat spetsiifiline AGRP suhtes ja ei ole üldistatud oreksigeensete neuropeptiididega. See rõhutab AGRP rolli toidu motivatsioonis või otsimises ning on kooskõlas paljude hiljutiste kirjanduse aruannetega (mida on käsitletud allpool). Meie hiljutine töö on näidanud mediaalse hüpotalamuse aktivatsiooni võtmerolli seoses PR-tulemustega meie motivatsiooniparadigmas, kus cFos-i ekspressioon on suurenenud mitmetes mediaalse hüpotalamuse tuumades (Figlewicz et al., 2011). Samuti oleme identifitseerinud ARC-i (eksogeense) insuliini mõju vähendamiseks võtmepiirkonnaks sahharooside eneseanalüüsi vähendamiseks (Figlewicz et al., 2008). ARC sisaldab AGRP / NPY neuroneid (Broberger jt, 1998; Hahn, Breininger, Baskin ja Schwartz, 1998) mis toimivad mediaalse hüpotalamuse sees, et stimuleerida söötmist mitme mehhanismiga. Selles uuringus näitas aktiveeritud AGRP neuronite immunotsütokeemiline kvantifitseerimine cFos / AGRP neuronite suurenemist rottidel, kes olid koolitatud sahharoosi iseseisvaks manustamiseks, võrreldes mitteharitud käitumuslike kontrollidega. See on teine lähenemisviis, mille tulemuseks on tõlgendus, et AGRP neuronaalne aktiveerimine aitab kaasa sahharoosi eneseanalüüsile. Nii varasemates kui ka hilisemates uuringutes seostati AGRP-i ekspressiooni ja aktiivsust rasvasisaldusega, kas dieedina (Hagan et al., 2000) või motiveeriva paradigma kontekstis (Tracy et al., 2008); ja täiskasvanud rottidel tingib ICV AGRP eelistatavalt rasva eelistamise (Davis et al., 2011b). Hiljutised uuringud, milles kasutatakse sihipäraseid molekulaarmeetodeid, mis võimaldavad AGRP neuronite spetsiifilist aktiveerimist hiirtel (Aponte, Atasoy ja Sternson, 2011; Krashes et al., 2011) on kinnitanud, et AGRP stimuleerib jõuliselt söötmist, suurendab toitumist ja vähendab energiakulutusi. Huvitav on märkida, et suure rasvasisaldusega dieediga toidetud eksperimentaalsetes rühmades oli kogu kalorite tarbimine oluliselt madalam kui kontroll-sööda saanud rottidel (Tabel 8), mis oleks kooskõlas endogeense AGRP mõjuga energiakulude vähendamiseks. Need mõjud on kooskõlas varasematega Hagan et al. [2000], et välised AGRP mõjud energia tasakaalu mõnele aspektile võivad olla üsna pikad. Seega näitavad kolmandad meetodid, et tulemused, mis näitavad suurenenud sahharoosi eneses manustamist puberteeritud rottidel, kes said ICV AGRP-d, viitavad samuti toimele, mis on püsiv. AGRP mRNA ekspressiooni spetsiifiline suurenemine rottidel, keda toideti nelja nädala jooksul kõrge rasvasisaldusega dieediga, on kooskõlas hiljutise uuringuga Kaushik ja kolleegid [2011] mis ühendab eksogeenseid rasvhappeid, rakusiseseid rasvhappeid ja suurenenud AGRP ekspressiooni hüpotalamuse neuronites. Seega andis oleiin- või palmitiinhappe lisamine kultiveeritud hüpotalamuse rakkudele suurenenud AGRP ekspressiooni. Kuigi meie kasutatav toit oli suurenenud steariin, palmitiin ja oleiinhape, ei ole võimalik teada, kas need rasvhapped on suurenenud. in vivo hüpotalamuse keskkond, kas nende lokaliseeritud kontsentratsioonid vastavad rasvhapete profiilile ja kas üks või mitu neist viiksid eriti AGRP ekspressiooni suurenemiseni. Sellegipoolest on ahvatlev spekuleerida, et dieedi allkomponendid võivad aidata kaasa maiustuste motivatsiooni suurenemisele esmase tegevuse kaudu mediaalse hüpotalamuse juures.

Katseprotokollid: Kcal Consumed

Meie uuring näitab, et noortel rottidel on suurenenud motivatsioon sahharoosile võrreldes täiskasvanud rottidega. See oli ilmne kogu PR-iseseisva manustamise ajal ja kõrge rasvasisaldusega dieedi suundumus vanuse efekti suurendamiseks. Võimalik, et see ei saavutanud statistiliselt olulist suhteliselt väikeste rühmade suuruse tõttu; seega näitavad andmed, et pubertatiivsetel loomadel (ja võib-olla inimestel) võib toitumises mõõdukalt kõrgenenud rasv kaasa aidata magusate jookide või toitude hankimisele. Ühiskondlikust vaatepunktist rõhutab ta vajadust pöörata tähelepanu „tweens” -i või teismeliste dieedi rasvasisaldusele, mitte ainult liigse rasvasisalduse otseste, negatiivsete metaboolsete tagajärgede tõttu, vaid ka seetõttu, et see võib kaasa tuua käitumise, mis toob kaasa \ t suhkru suurenenud tarbimises. Nagu hiljuti läbi vaadanud Stanhope [2012]rasvaga suhkrute samaaegsel manustamisel võib olla olulisi negatiivseid metaboolseid tagajärgi. Inimestel on ka kõrge rasva / suhkru kombinatsioon suhteliselt vähem küllastav toit (Drewnowski, 1998). Diabeedi esinemissageduse suurenemisega (Cizza, Brown ja Rother, 2012) ja rasvamaks (Kohli jt, 2010) lastel esinev tervislik ja tasakaalustatud toitumise tähtsus noortes on selge. Me täheldasime puberteeritud rottide mitteaktiivse hoova presside märkimisväärset suurenemist (võrreldes täiskasvanud rottidega), kuigi hoobade presside arv oli endiselt väga väike. Võimalik, kuid tundub ebatõenäoline, et suurenenud aktiivse kangi vajutamine võiks olla üldise aktiivsuse „mittespetsiifilise” efektina arvestatav, kuna enamik aktiivsusest oli suunatud aktiivse hoova suunas. Kuigi tegelike mitteaktiivsete kangipresside arvu suurendati, oli proportsionaalne suhe aktiivsete hoovade pressidega peri-puberteedi ja täiskasvanud rottide vahel võrreldav ning suurenenud kangide pressid võivad peegeldada pikemat aktiivset aega eneseanalüüsi kambrites. Teises paradigmas (mõned toidupiirangud, toiduainete graanulite kasutamine, mitte magus tasu ja FR1i ajakava) Sturman, Mandell ja Moghaddam [2010] hiljuti on teatatud muutunud instrumentaalsetest tulemustest noorukitel võrreldes täiskasvanud rottidega. Nad ei täheldanud närvirakkude erinevust, mis andsid toidupelletid noorte ja täiskasvanud rottide vahel. Nad täheldasid siiski ekstinktsiooni ajal suurenenud püsivat käitumist noortel rottidel. Kokkuvõttes rõhutavad kaks uuringut vanuse ja arenguetapi mõju toidu motivatsioonile, mis on kooskõlas puberteediumi rottide kiire kasvuga. Selles uuringus hinnati isaseid, kuid mitte emaseid rotte. Praegu on uuringutes meeste ja naiste rottide võrdlemine toidu motivatsiooni paradigmas otseselt piiratud ning süstemaatiline hindamine puberteedi perioodil on õigustatud. Tuleb märkida, et (inim) noorukite uuringus on \ t Coldwell ja kolleegid (2009) täheldati seost kasvumarkeri, mitte gonadiinsteroidide vahel Rep. Sellest hoolimata väärivad soolist mõju selles vanuserühmas täiendavat uurimist.

Kokkuvõttes näitavad meie uuringud, et sahharoos motivatsioon puberteedirottidel on täiskasvanutega võrreldes suurenenud, ja seda parandab ligipääs mõõduka rasvasisaldusega dieedile. Suure rasvasisaldusega dieedi mõju sahharoosi motivatsioonile võib vahendada suurenenud AGRP aktiivsus mediaalse hüpotalamuse korral. See on täiendav tõestus tugevast sisemisest kesknärvisüsteemi funktsionaalsest ühendusest, mis reguleerib energia homeostaasi voolu ja motivatsiooni reguleerivate lülitustega. Sahharoosi motivatsiooni suurendamine mõõdukalt kõrge rasvasisaldusega dieediga eelneb metaboolsetele kõrvalekalletele ja ilmne rasvumisele ning viitab sellele, et käitumine võib esialgu viia metaboolseid muutusi, mitte vastupidi. Suure rasvasisaldusega ja fruktoosi sisaldavate magusate toiduainete allaneelamine aitaks üheskoos kaasa metaboolsele profiilile, mis on suur risk nii tüüpi2i diabeedi kui ka südame-veresoonkonna haiguste puhul. Need tähelepanekud rõhutavad, kui oluline on keskenduda puberteedi ajal söömisharjumustele ja toitumisele, mida mõjutavad mitte ainult sotsiaal-keskkonnamõjud, vaid ka kesknärvisüsteemi neurokeemilised ja käitumuslikud kohandused loomade või inimeste üleminekuna läbi paljude küpsete muutuste perioodi omandamise ajal pädevust.

Mõõdukas kõrge rasvasisaldusega toit suurendab sahharoosi motivatsiooni täiskasvanud rottidel.
Selles uuringus suurendab kõrge rasvasisaldusega dieet sahharoosi motivatsiooni peri-puberteedi rottidel.
Peri-puberteedi rottidel oli võrreldes täiskasvanutega suurenenud sahharoosi motivatsioon.
Suurenenud sahharoosi motivatsiooni võib vahendada hüpotalamuse AGRP.
Järeldus: Kõrge rasvasisaldusega dieet juhib maiustuste motivatsiooni sõltumatult rasvumisest.

Tunnustused

Seda uuringut toetas NIH toetus DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann on vanemteadur, biomeditsiinilise laboratooriumi uurimisprogramm, veteranide osakonna Puget Soundi tervishoiusüsteem, Seattle, Washington. Stephen Benoiti toetasid NIH DK066223 ja Ethicon Endosurgery Inc. Autorid tänavad dr Tami Wolden-Hansonit keha koostise mõõtmise toetamise eest; William Banks ja Lucy Dillman toetavad triglütseriidide mõõtmist; ja Amalie Alver ja Samantha Thomas-Nadler käitumisuuringute abistamiseks.

viited

Andersen SL, Teicher MH. Stressi, tundlike perioodide ja küpsemisega seotud sündmused noorukieas. Neuroteaduse suundumused. 2008: 31: 183 – 191. [PubMed]
Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. AGRP neuronid on piisavad, et kiiresti ja ilma koolitamiseta korraldada söötmise käitumist. Nature Neuroscience. 2011: 14: 351 – 355. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Kõrge rasvasisaldusega dieedi eelistamine, kuid mitte hüperfagia pärast mu opioidiretseptorite aktiveerimist, on blokeeritud AgRP knockout hiirtel. Ajuuuringud. 2010: 1317: 100 – 107. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Metüülfenidaadi ravi eel- ja periadoolsuse ajal muudab käitumuslikke vastuseid emotsionaalsetele stiimulitele täiskasvanueas. Bioloogiline psühhiaatria. 2003: 54: 1317 – 1329. [PubMed]
Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Alarõhk dopamiinergiliste ravimite suhtes periadoolsetel rottidel: käitumuslik ja neurokeemiline analüüs. Ajuuuringute arendamise ajuuuringud. 1998: 111: 25 – 33. [PubMed]
Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, Valge FJ. Kasvanud reaktiivsus ja haavatavus kokaiinile pärast metüülfenidaadi ravi noorukitel. Neuropsühharmakoloogia. 2001: 25: 651 – 61. [PubMed]
Brandon CL, Marinelli M, valge FJ. Noorte kokkupuude metüülfenidaadiga muudab rottide keskmise aju dopamiini neuronite aktiivsust. Bioloogiline psühhiaatria. 2003: 54: 1338 – 1344. [PubMed]
Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Neuropeptiidi Y / agouti geeniga seotud valgu (AGRP) aju ahelad normaalsetes, anorektilistes ja mononaatriumglutamaadiga töödeldud hiirtes. Riikliku Teaduste Akadeemia menetlus. 1998: 95: 15043 – 15048. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Oreksiini / hüpokretiini roll tasu otsimisel ja sõltuvuses: tagajärjed rasvumisele. Füsioloogia ja käitumine. 2010; 100: 419–428. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Oreksiin-A roll toidu motivatsioonis, tasupõhises toitumiskäitumises ja toidu poolt põhjustatud neuronite aktiveerumises rottidel. Neuroteadus. 2010: 167: 11 – 20. [PubMed]
Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Lapsepõlve diabeedi kasvav esinemissagedus ja väljakutsed. Minikontroll. Endokrinoloogilise uurimise ajakiri. 2012 epub Mai 8, 2012. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Coldwell SE, Oswald TK, Reed DR. Kasvumarker erineb noorukite seas, kellel on eelistatud kõrge suhkrusisaldus ja madal suhkrusisaldus. Füsioloogia ja käitumine. 2009; 96: 574–580. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insuliin, leptiin ja tasu. Endokrinoloogia ja ainevahetuse suundumused. 2010: 21: 68 – 74. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptin reguleerib energia tasakaalu ja motivatsiooni toimega erinevatel neuraalsetel ahelatel. Bioloogiline psühhiaatria. 2011a: 69: 668 – 674. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Tsentraalsed melanokortiinid moduleerivad roti mesokortikolimbilist aktiivsust ja toidu otsimise käitumist. Füsioloogia ja käitumine. 2011b; 102: 491–495. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Toidu rasvade kõrgenenud tasemega kokkupuude vähendab psühhostimuleerivat tasu ja mesolimbilist dopamiini käivet rottidel. Käitumise neuroteadus. 2008: 122: 1257 – 1263. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Desor JA, Beauchamp GK. Inimeste magusate eelistuste pikisuunalised muutused. Füsioloogia ja käitumine. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
Desor JA, Greene LS, Maller O. Eelistused magusate ja soolaste 9-i 15-i ja täiskasvanud inimeste jaoks. Teadus. 1975: 190: 686 – 687. [PubMed]
Drewnowski A. Energiatihedus, maitseomadused ja küllastuvus: mõju kaalu kontrollile. Toitumise ülevaated. 1998: 56: 347 – 353. [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insuliin toimib erinevates kesknärvisüsteemides, vähendades akuutset sahharoosi söötmist ja sahharoosi omastamist rottidel. American Journal of Physiology. 2008: 295: R388 – R394. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Intraventrikulaarne insuliin ja leptiin vähendavad sahharoosi manustamist rottidel. Füsioloogia ja käitumine. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Sahharoos ise-manustamine ja kesknärvisüsteemi aktivatsioon rottidel. Am J Physiol. 2011: 300: R876 – R884. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Magusainete mõõduka tarbimise mõju roti metaboolsele tervisele. Füsioloogia ja käitumine. 2009; 98: 618–624. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Figlewicz DP, Sipols AJ. Energia reguleerivad signaalid ja toidu tasu. Farmakoloogia, biokeemia ja käitumine. 2010: 97: 15 – 24. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Intravenoosne glükoositaluvuse test kanüülitud Wistari rottidel: Tugev meetod glükoosi stimuleeritud insuliini sekretsiooni in vivo hindamiseks. Farmakoloogiliste ja toksikoloogiliste meetodite ajakiri. 2008: 57: 106 – 113. [PubMed]
Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. AgRP- (83-132) pikaajalised oreksigeensed toimed hõlmavad muid mehhanisme kui melanokortiini retseptori blokaad. American Journal of Physiology. 2000: 279: R47 – R52. [PubMed]
Hahn TM, Breininger JF, Baskini peadirektoraat, Schwartz MW. Agrp ja NPY koosekspressioon tühja kõhuga aktiveeritud hüpotalamuse neuronites. Nature Neuroscience. 1998: 1: 271 – 272. [PubMed]
Hodos W. Progressiivne suhe tasu tugevuse näitajana. Teadus. 1961: 134: 943 – 944. [PubMed]
Ikemoto S, Panksepp J. Dissotsiatsioonid söögiisuliste ja tarbivate vastuste vahel premeerivate aju piirkondade farmakoloogiliste manipulatsioonidega. Käitumise neuroteadus. 1996: 110: 331 – 345. [PubMed]
Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Neuropeptiidi Y, insuliini, 2-deoksüglükoosi ja toidu puuduse mõju toidu motivatsioonile. Psühhofarmakoloogia. 1995: 120: 267 – 271. [PubMed]
Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autophagy hüpotalamuse AgRP neuronites reguleerivad toidu tarbimist ja energia tasakaalu. Rakkude ainevahetus. 2011: 14: 173 – 183. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Kelley AE, Berridge KC. Looduslike hüvede neuroteadus: asjakohasus sõltuvust tekitavate ravimite suhtes. Journal of Neuroscience. 2002: 22: 3306 – 3311. [PubMed]
Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neuropeptiid-Y paraventrikulaarses tuumas suurendab etanooli enda manustamist. Peptiidid. 2001: 22: 515 – 522. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Kohli R, Boyd T, Lake K, Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. NASH kiire progresseerumine lapsepõlves. Lasteaia gastroenteroloogia ja toitumise ajakiri. 2010: 50: 453 – 456. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. AgRP neuronite kiire pöörduv aktiveerimine juhib hiirte toitumisharjumusi. Journal of Clinical Investigation. 2011: 121: 1424 – 1428. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Mõru tajumise ja magusate eelistuste geneetilised ja keskkonnaalased tegurid. Pediaatria. 2005: 115: 216 – 222. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Myers KP, Sclafani A. Õpitud maitse eelistuste arendamine. Arengupsühobioloogia. 2006: 48: 380 – 388. [PubMed]
Riiklik Vähiinstituudi rakendusuuringute programm. Lisandunud suhkrute kalorite allikad USA elanikkonna hulgas, 2005-06. Uuendatud 21 detsember 2010. [Juurdepääs 21 september 2011ile]; 2010 Saadaval: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Kvantitatiivse magnetresonantstomograafilise süsteemi hindamine kogu keha koostise analüüsiks närilistel. Rasvumine. 2010: 18: 1652 – 1659. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Ogden CL, Carroll MD. Tervise ja toitumise uuringute osakond. Rasvumise levimus laste ja noorukite hulgas: Ameerika Ühendriigid, 1963-1965i 2007-2008i suundumused. [Juurdepääs 21 september 2011ile]; 2010 2010 Saadaval: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
Paxinos G, Watson C. Roti aju Atlas stereotaksilistes koordinaatides. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
Richardson NR, Roberts DC. Progressiivse suhte skeemid rottidel läbiviidud ravimite eneseanalüüsi uuringutes: meetod tõhususe hindamiseks. Journal of Neuroscience Methods. 1996: 66: 1 – 11. [PubMed]
Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamiin toimib toidu otsimise allsõlme modulaatorina. Journal of Neuroscience. 2004: 24: 1265 – 1271. [PubMed]
Rossi M, Kim M, Morgan D, Small C, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. Agouti C-terminaalne fragment sellega seotud valk suurendab söötmist ja antagoniseerib alfa-melanotsüütide stimuleeriva hormooni toimet in vivo. Endokrinoloogia. 1998: 139: 4428 – 4431. [PubMed]
Stanhope KL. Fruktoosi sisaldavate suhkrute roll rasvumise ja metaboolse sündroomi epideemiates. Iga-aastased ülevaated meditsiinist. 2012: 63: 329 – 343. [PubMed]
Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Noorukitel on täiskasvanutel käitumuslikud erinevused insturmeetaalse õppe ja väljasuremise ajal. Käitumise neuroteadus. 2010: 124: 16 – 25. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Melanokortiini antagonist AgRP (83-132) suurendab rasva, kuid mitte süsivesikute, tugevnevat reageerimist. Farmakoloogia Biokeemia ja käitumine. 2008: 89: 263 – 271. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Karastusjookide tarbimise mõju toitumisele ja tervisele: süstemaatiline ülevaade ja metaanalüüs. American Journal of Public Health. 2007: 97: 667 – 75. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]