Un régime modérément riche en graisses augmente l'auto-administration de saccharose chez les jeunes rats (2013)

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 et Jon F. Davis³

Nous avons précédemment signalé qu'un régime modérément élevé en matières grasses augmente la motivation du saccharose chez le rat adulte. Dans cette étude, nous avons testé les effets motivationnels, neurochimiques et métaboliques du régime riche en graisses chez les rats mâles en transition pendant la puberté, au cours des semaines 5-8. Nous avons observé que le régime riche en graisses augmentait la motivation motivée à répondre au saccharose, ce qui était indépendant des modifications métaboliques ou des modifications des métabolites des neurotransmetteurs de la catécholamine dans le noyau accumbens. Cependant, les niveaux d'ARNm d'AGRP dans l'hypothalamus étaient significativement élevés. Nous avons démontré que l'activation accrue des neurones AGRP était associée à un comportement motivé et que l'administration exogène (troisième cérébroventriculaire) d'AGRP entraînait une augmentation significative de la motivation pour le saccharose. Ces observations suggèrent qu'une expression et une activité accrues de l'AGRP dans l'hypothalamus interne pourraient sous-tendre la réponse accrue au saccharose provoquée par l'intervention d'un régime alimentaire riche en graisses. Enfin, nous avons comparé la motivation du saccharose chez les rats pubères par rapport aux adultes et observé une augmentation de la motivation du saccharose chez les rats pubertés, ce qui concorde avec les rapports antérieurs selon lesquels les jeunes animaux et les humains ont une préférence accrue pour le goût sucré, par rapport aux adultes. Ensemble, nos études suggèrent que le régime de base joue un rôle modulateur important dans la motivation du goût sucré chez les animaux adolescents.

Sujets

Les sujets étaient des rats albinos mâles de Simonsen (Gilroy, CA). Les rats ont été maintenus sous régime (régime alimentaire pour les rongeurs de laboratoire 5001, LabDiet) ou avec un régime riche en graisses modéré (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Les régimes sont appariés pour la teneur globale en glucides (58% kcal vs 51% kcal pour faible en gras vs riche en gras, respectivement). Le chow faible en gras contient 6.23 gm% de sucres libres et le régime riche en graisses contient 29 gm% de saccharose. Ils ont été maintenus sur un cycle lumière-obscurité 12: 12 h avec des lumières allumées à 6 AM. Sauf indication contraire, les rats ont été amenés à l'âge de 3 semaines, immédiatement après le sevrage, et ont été logés pour acclimatation jusqu'à l'âge de 5 semaines. À cet âge, une formation et des tests de régime et / ou de comportement ont été commencés. Des protocoles spécifiques sont décrits en détail ci-dessous et résumés dans Tableau 1. Parce que les rats mâles vont à la puberté au 6^th-7^th semaine, le calendrier des études a été conçu pour étudier les rats traversant ce stade de développement. Toutes les procédures pratiquées sur les rats ont suivi les directives du NIH en matière de soin des animaux et ont été approuvées par le sous-comité du soin et de l'utilisation des animaux du comité de recherche et de développement du système de soins de santé VA Puget Sound.

  

Tableau 1

Protocoles expérimentaux

Auto-administration de saccharose

Protocole général. Les procédures étaient basées sur notre méthodologie publiée (Figlewicz et al., 2008; Figlewicz et al., 2006). Toutes les procédures de formation et de test ont été effectuées entre 0700 et 1200 h. L’expérience comprenait les phases 2-3: entraînement au modelage automatique et à rapport fixe (FR); chirurgie et récupération dans des cohortes spécifiées (voir Tableau 1) et la formation de ratios progressifs (PR) utilisant l’algorithme PR de Richardson et Roberts (Richardson et Roberts, 1996). L'algorithme PR nécessite 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110 etc) agit comme un levier pour obtenir des récompenses dans une session et constitue un test rigoureux pour la motivation et la récompense (145). Les rats ont été entraînés à s'auto-administrer 191% saccharose (251 ml récompense) administré dans un récipient pour gouttes liquide. Les boîtes opérantes, contrôlées par un système Med Associates (Georgia, VT), avaient deux leviers, mais un seul levier (un levier actif et rétractable) activait la pompe à perfusion. Des pressions sur l'autre levier (levier inactif et stationnaire) ont également été enregistrées. La solution de saccharose a été administrée dans un récipient de gouttes liquide pour la consommation orale (Med Associates). La formation initiale a été menée pendant des sessions d'une heure les jours 331 selon un programme de renforcement continu (FR437: chaque presse à levier a été renforcée), avec un maximum possible de récompenses 575 de saccharose délivrées par session. Chaque session commençait par l’insertion du levier actif et l’illumination d’une lampe de poche blanche qui restait allumée pendant toute la session. Une tonalité 759-s (999 Hz, 999 dB au-dessus de l'arrière-plan) + une lumière (lumière blanche 27 W au-dessus du levier actif) sont accompagnés d'un signal composé distinct, suivi d'un temps mort 5-sec après chaque livraison de saccharose. La formation des relations publiques a été réalisée pendant un maximum possible de 0.5 h / jour pendant dix jours. Les sessions quotidiennes se sont terminées après que 10 min n’ait pas répondu à une pression de levier active, puis la lumière de la maison a été éteinte et le levier actif s’est rétracté.

Effet du PRGA sur l'auto-administration de saccharose

Comme nos résultats ont montré une augmentation de l'expression de l'ARNm d'AGRP chez les rats pubertés nourris au régime riche en graisses, nous voulions confirmer que l'AGRP pouvait augmenter l'auto-administration de saccharose. Des rats âgés de 5-wk et nourris au chow ont été entraînés par FR, puis ont reçu une canule dans le troisième ventricule cérébral (ICV). Après une semaine de récupération, confirmation du placement avec un test de réponse à l'absorption de l'angiotensine II (voir Figlewicz et al., [2006]), et une session de réentraînement de FR, des rats ont été initiés au paradigme d’auto-administration de PR. Après PR Day 1, les rats ont été répartis dans l’un des deux groupes, de sorte que les performances moyennes de PR Day 1 ne différaient pas entre les deux groupes (véhicule du LCR artificiel, aCSF; ou AGRP, 2 μl de 0.01 nmol). Ils ont reçu des injections d'aCSF (n = 8) ou d'AGRP (n = 7) les jours de relations publiques 2, 5 et 8. L'apport alimentaire quotidien total a été quantifié pendant la période de formation des relations publiques.

Effet de l'âge sur l'auto-administration de saccharose

Nous avons comparé le comportement d'auto-administration entre les rats pubères et les jeunes adultes recevant de la nourriture ou du régime 31.8% en matières grasses. Les rats ont été acclimatés au vivarium VAPSHCS pendant deux semaines (3 — 5wk ou 8 — 10 wk). Ils ont ensuite suivi le régime pendant toute la période d’essai / formation (semaine 4). Ainsi, comme dans l'expérience initiale, les rats pubertés ont été étudiés à la semaine 5-8. Les jeunes adultes ont été étudiés à la semaine 10-13.

Détermination de la composition corporelle

La composition corporelle a été mesurée par spectroscopie quantitative de résonance magnétique (QMR [Nixon et al., 2010]) pour déterminer la teneur en eau corporelle de chaque rat, à partir de laquelle la graisse corporelle relative est calculée. Les animaux ont été placés dans des supports cylindriques non anesthésiés, puis insérés dans la machine QMR pour un balayage minute 2, qui effectue des mesures en triple. Les données sont sauvegardées dans un ordinateur intégré (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX) pour le calcul immédiat de l’eau, de la graisse et de la masse maigre du corps entier.

Test de tolérance au glucose par voie intraveineuse (IVGTT)

Des IVGTT conscients ont été réalisés chez des rats munis de canules IV implantées de façon chronique, à jeun toute la nuit avant l'étude, en utilisant une méthodologie basée sur Frangioudakis, Gyte, Loxham et Poucher (2008). Des canules intraveineuses bilatérales ont été implantées deux semaines avant l’étude, conformément à notre méthodologie établie (Figlewicz et al., 2009). Les échantillons de base ont été prélevés à t-10 min (0.5 ml pour la détermination de l'insuline et du glucose, à tous les moments) et t0 min. Les rats ont reçu une perfusion de 1 gm glucose / 2ml / kg sur 15-20 secondes, suivie d'une injection de solution saline par 0.5 ml. Des échantillons de sang ont été prélevés à 5, 15, 30, 60, 90 et 120 min. En raison du blocage d’un cathéter pendant la procédure (d’où l’impossibilité d’obtenir des échantillons de sang), les données définitives pour les données de base / IVGTT présentées sont 7-8 pour les rats nourris au chow et 8 pour les rats recevant du régime 31.8 en%Tableau 3). L'insuline plasmatique a été déterminée à l'aide des kits RIA d'insuline de rat Linco (# RI-13K et SRI-13K, Linco) et la glycémie a été déterminée sur un analyseur de glucose YSI. L'aire sous la courbe (ASC) pour la réponse par rapport à la ligne de base a été calculée à 5 min et 120 min. L'indice HOMA a été calculé comme étant à jeun (glucose [mM] × insuline [U / L]) / 22.5 et a été calculé à l'aide d'échantillons terminaux à jeun mesurés pour l'insuline et le glucose.

  

Tableau 3

Paramètres métaboliques¹

Paramètres métaboliques à jeun

Les rats de l'expérience 1 ont été mis à jeun pendant une nuit avant l'euthanasie, quelques jours après l'achèvement du test IVGTT. Les rats ont été profondément anesthésiés par inhalation d’isoflurane et exsanguinés. Les cerveaux ont été rapidement retirés et congelés dans de l'azote liquide pour la mesure de l'ARNm du peptide hypothalamique et de la catécholamines de noyau accumbens. Le plasma ou le sérum terminal ont été utilisés pour mesurer l'insuline, le glucose, la leptine et les triglycérides à jeun. Pour les triglycérides, les kits GPO Point Scientific T7531-400 (Fisher # 23-666-418) et les standards KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) ont été utilisés, et 3 μl du sérum a été testé en double. La leptine plasmatique a été mesurée avec le kit Millipore Linco RIA # RL 83K.

Méthodes HPLC de catécholamine [Davis et al., 2008]

Les rats ont été euthanasiés sous anesthésie à l'isoflurane et les cerveaux ont été rapidement prélevés, congelés et stockés à -80 ° C. Des micro-poinçons bilatéraux du noyau accumbens (NAcc) ont été isolés de chaque animal. Bien que nous ayons pris soin de minimiser la contamination par les régions cérébrales voisines, notre méthode ne nous permettait pas de distinguer les sous-régions (c.-à-d. Le noyau et le coquillage) au sein du CRNA, en raison de la nature et de la taille de chaque micropunch. Pour l'analyse par chromatographie liquide à haute performance (CLHP), une solution antioxydante (perchlorate de 0.4 N, acide éthylènediaminetétraacétique 1.343 mM (EDTA) et méthanolulfite de sodium 0.526 mM a été homogénéisée à l'aide d'un homogénéisateur de tissu à ultrasons (Biologics; Gainesville, VA) Une petite partie de l'homogénat tissulaire a été dissoute dans du 2% de sodium dodécyl sulfate (SDS) (poids / volume) pour la détermination du taux de protéine (kit Pierce BCA Protein Reagent; Rockford, IL). La suspension restante a été centrifugée à 14,000 g pour 20. min dans une centrifugeuse réfrigérée, le surnageant étant réservé à la HPLC.

Les échantillons ont été séparés sur une colonne Microsorb MV C-18 (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, Californie) et simultanément analysés pour déterminer l'acide DA, 3,4-dihydroxyphénylacétique (DOPAC) et l'acide homovanillique (HVA), marqueurs de la dégradation de la dopamine, 5-HT et 5-HIAA. Les composés ont été détectés à l'aide d'un détecteur de réseau coulométrique à canal 12 (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA) fixé à un système de délivrance de solvant Waters 2695 (Waters; Milford, MA) dans les conditions suivantes: débit de 1 ml / min; les potentiels de détection de 50, 175, 350, 400 et 525 mV, et; potentiel de lavage de 650 mV. La phase mobile consistait en une solution de 10% méthanol dans du H distillé₂O contenant 21 g / l (0.1 M) acide citrique, 10.65g / l (0.075 M), Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M), acide heptanesulfonique et 36 mg / l (0.097 mM) EDTA à un pH de 4.1. Les échantillons inconnus ont été quantifiés par rapport à une courbe standard en points 6 avec un minimum de R² de 0.97. Des échantillons de contrôle de la qualité ont été intercalés avec chaque analyse pour assurer l'étalonnage HPLC.

Peptides Orexigeniques ARNm qPCR

Nous avons mesuré l’expression de peptides hypothalamiques stimulant l’alimentation et impliqués dans les comportements de motivation et de récompense (Figlewicz et Sipols, 2010): neuropeptide Y (NPY [ Hahn, Breininger, Baskin et Schwartz, 1998; Jewett et al., 1995; Kelley, Nannini, Bratt et Hodge, 2001]); peptide apparenté à agouti (AGRP [Aponte, Atasoy et Sternson, 2011; Barnes, Argyropoulos et Bray, 2010; Broberger et al., 1998; Hagan et al., 2000; Hahn, Breininger, Baskin et Schwartz, 1998; Kaushik et al., 2011; Krashes et al., 2011; Rossi et al., 1998; Tracy et al., 2008]); et orexin (Cason et al., 2010; Choi, Davis, Fitzgerald et Benoit, 2010). Les rats ont été euthanasiés avec une anesthésie à l'isoflurane et les cerveaux ont été rapidement prélevés, congelés et conservés à -80 ° C jusqu'au traitement. L'hypothalamus médial et latéral ont été microdissectés en un seul bloc en utilisant un plan de congélation AHP-1200CPV (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il) qui a maintenu une température constante de 12 ° C tout au long du processus de dissection. L'ARN total du tissu microdissecté a été isolé par le réactif Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA) et purifié en utilisant le RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA) selon les instructions du fabricant. L'ARN total a été traité pour éliminer toute contamination potentielle de l'ADN génomique en utilisant de la DNase sans RNase (Promega, Madison, WI), et a été quantifié à l'aide d'un spectrophotomètre NanoVue (GE Healthcare, Cambridge, Royaume-Uni). La qualité de l'ARN a été confirmée par électrophorèse sur gel d'agarose standard. L'ADN complémentaire (ADNc) a ensuite été retrotranscrit (RT) à partir de 1 à 2 ug d'ARN total par un mélange d'hexamères aléatoires et d'amorçage oligo DT en utilisant le kit iScript cDNA Synthesis (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Des réactions non rétrotranscrites (pas de RT) ont également été préparées à partir de chaque échantillon pour contrôler la contamination potentielle de l'ADN génomique. Les contrôles ADNc et sans RT ont été dilués, et 5 à 10 ng d'ADNc matrice de chaque échantillon ont été utilisés pour mesurer l'expression de l'ARNm de gènes sélectionnés par PCR quantitative en temps réel en utilisant le système de détection par PCR en temps réel MyIQ (Bio-Rad, Hercules Des mesures en triple pour chaque échantillon ont été effectuées sur des plaques iCycler 96 puits standard, avec aucun contrôle de modèle (NTC) pour détecter une contamination croisée potentielle, dans des volumes de réaction de 20 μl consistant en 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl de 0.2-0.5 μM chaque amorce, 3 μl d'eau DEPC et 5 μl de matrice. Toutes les réactions qPCR comprenaient une analyse de la courbe de fusion pour assurer la spécificité du signal. L'expression relative pour chaque gène d'intérêt a été calculée par extrapolation à une courbe standard exécutée individuellement sur chaque plaque et dérivée de dilutions en série d'un échantillon groupé d'ADNc de référence, et normalisée à l'expression relative des gènes de référence (phosphoprotéine ribosomale acide 36B4 pour l'expression génique dans tissu hypothalamique et protéine ribosomale mitochondriale L32 pour l'expression dans le noyau accumbens). Les séquences d'amorces suivantes (IDT, San Diego, CA) ont été utilisées pour amplifier la prépro-orexine, le NPY et l'AGRP de rat: Prepro-orexin, Forward: 5'-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ', 5'-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3'; NPY: avant, 5-TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 '; Inverse: 5'-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 '; AGRP, avant: 5'-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 '; Inverse: 5'-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 '.

Immunocytochimie (ICC) et quantification cFos

La fluorescence ICC a été utilisée pour identifier des corps cellulaires neuronaux Fos positifs et AGRP positifs dans l’hypothalamus interne, conformément à notre méthodologie établie (Figlewicz et al., 2011). Le dernier jour (jour PR 10), les rats ont été placés dans leurs chambres d'auto-administration comme d'habitude, pendant 90 minutes. Immédiatement après cette dernière séance de 90 minutes, les rats ont été profondément anesthésiés par inhalation d'isoflurane et perfusés avec du NaCl à 0.9% suivi d'une solution de paraformaldéhyde froide à 4%. Le moment de l'anesthésie et de l'euthanasie était basé sur le déroulement connu du pic d'expression de la protéine cFos à 90–120 minutes après l'événement. Ainsi, l'expression de cFos refléterait l'activation du SNC au début de la tâche comportementale, plutôt que d'être le résultat des animaux expérimentant la tâche. Les cerveaux ont été prélevés et post-fixés dans du paraformaldéhyde pendant plusieurs jours, puis placés ensuite dans une solution à 20% de sucrose-PBS, puis à 30% de sucrose-PBS. Les cerveaux ont été sectionnés sur un cryostat (cryostat Leica CM 3050S) pour l'immunohistochimie. Nous avons utilisé notre méthodologie établie pour quantifier la protéine cFos immunoréactive dans des coupes cérébrales (Figlewicz et al., 2011). Des coupes coronales du cerveau entier en 12 montées sur lame ont été lavées trois fois dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS, OXOID, Hampshire, Angleterre). Les coupes ont été lavées pendant 20 min avec 100% éthanol / eau DI (50%, v / v) suivies d'un lavage au PBS, puis bloquées pendant une heure 1 à la température ambiante dans du PBS contenant 5% de sérum normal de chèvre ou d'âne. Les coupes ont ensuite été lavées plusieurs fois dans du PBS et incubées pendant une nuit à 4 ° C dans des solutions d'anticorps primaires préparées dans du PBS. Les coupes ont été lavées trois fois dans du PBS, puis incubées à l'obscurité à la température ambiante dans une solution d'anticorps secondaire préparée dans du PBS pendant une heure 1. Les coupes ont ensuite été lavées à nouveau dans du PBS, puis montées et recouvertes d'un support de montage dur (Vectashield) (Vector; Burlingame, CA). Les images numériques de sections ont été acquises à l'aide d'un microscope à fluorescence Nikon Eclipse E-800 connecté à une caméra de capture numérique Qimaging Retiga à l'aide du logiciel NIS Elements (Nikon).

Sur la base d'études de PCR démontrant l'augmentation des taux d'ARNm d'AGRP, nous nous sommes concentrés sur les régions hypothalamiques médiales, en particulier le noyau ventromédial et le noyau arqué (ARC). Des coupes de XmX µm appariées à l’Atlas ont été évaluées pour déterminer l’expression et la quantification de cFos dans des coupes et régions appariées, en se basant sur l’atlas de Paxinos et Watson [2005]. Pour la quantification (à un grossissement 40 ×), des régions appariées à l'atlas ont été sélectionnées. Le logiciel NIS Elements (Nikon) a été utilisé pour capturer une image de la zone souhaitée. Une zone a été délimitée pour le comptage et un seuil pour le nombre de cellules positives a été établi. La zone et le fond identiques (seuil) ont été utilisés pour les sections des groupes expérimentaux respectifs, et le comptage logiciel des cellules positives (quantification) a été effectué au cours de la même session pour tous les groupes expérimentaux, afin d’éviter les changements entre les sessions dans les paramètres de fond. Pour l'analyse statistique, les comptes ont été pris à partir d'un rat individuel uniquement si des sections correspondantes ou complètes de chaque zone étaient disponibles; les données pour une zone spécifique n'ont pas été extraites d'un rat si la représentation bilatérale était incomplète pour cette zone.

En plus de la quantification de cFos, une immunohistochimie quantitative à double marqueur pour cFos et AGRP a été réalisée. Parce que nous ne voulions pas perturber les performances comportementales des animaux, ils n'ont pas été prétraités avec de la colchicine pour optimiser la visualisation de l'AGRP. Par conséquent, la visualisation des neurones AGRP-positifs pourrait être sous-estimée. La procédure de coloration double pour AGRP était comparable au dosage de l'immunoréactivité cFos seul, sauf que les coupes ont été bloquées pendant une heure à température ambiante dans du sérum d'âne PBS-5%. Ensuite, un mélange d'anticorps primaires fos-Ab et AGRP a été utilisé pour une incubation d'une nuit à 4 ° C; de même, les deux anticorps secondaires étaient dans la même solution et incubés pendant une heure dans l'obscurité à température ambiante. Des tests d'optimisation initiaux ont été effectués pour déterminer une dilution appropriée des anticorps primaires. Les anticorps primaires utilisés étaient des anti-cFos de lapin (1: 500) (sc-52) et des anti-AGRP de chèvre (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Les anticorps secondaires utilisés étaient l'anti-lapin d'âne conjugué à Cy3 (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA) et l'Alexa fluor 488 anti-chèvre IgG d'âne (Molecular Probes, Eugene, OR); tous les anticorps secondaires ont été dilués à 1: 500.

analyses statistiques

Les données de groupe sont présentées sous forme de moyenne ± erreur standard de la moyenne (SEM) dans le texte, les tableaux et les figures. La signification est définie par p ≤ 0.05. Des comparaisons statistiques sont effectuées entre les groupes expérimentaux, comme présenté sous «Résultats» en utilisant le test «t» de Student non apparié (par exemple, le régime alimentaire, l'âge ou la comparaison de traitement). La «normalisation» des données est définie au fur et à mesure de son utilisation.

Effet d'un régime riche en graisses sur la motivation péri-pubère pour le saccharose

Les rats recevant la diète 31.8 en matières grasses pendant les séances 5-8, au cours des séances d’auto-administration, présentaient une motivation significativement plus élevée pour le saccharose que les rats nourris au chow. Comme représenté sur la Figure 1a, il n’ya pas eu de différence de performances lors de la formation initiale en FR (moyenne des presses à levier actives 1 ± 10 par rapport aux régimes 38 ± 5 par rapport aux régimes 39 vs 2, respectivement). Cependant, lorsque les rats sont passés à la tâche de relations publiques plus stricte, il y a eu une augmentation significative du nombre de presses à levier actives et du nombre de récompenses au saccharose prises, mais pas de la durée totale de la session (Figure 1b). Le traitement par régime alimentaire chronique n’a aucun effet sur le nombre de presses à levier inactives. Lorsque les rats ont été nourris avec un régime riche en graisses pendant la semaine 5-8, puis sont revenus à un régime de prise d'aliments suivis pendant l'entraînement en FR et en PR pendant les semaines 9-12, il y avait une tendance mais pas de différence significative dans les presses à levier actives. Ainsi, il semble que le régime alimentaire modérément riche en matières grasses consommé pendant la période péri-pubère ne semble pas avoir d'effet de prolongement sur le comportement. Les données de paramètre PR pour ces cohortes sont résumées dans Tableau 2. Afin de commencer à élucider le ou les mécanismes contribuant à l'augmentation de la motivation du saccharose induite par le régime alimentaire, nous avons effectué un certain nombre de mesures métaboliques et du système nerveux central.

  

Figure 1

La réponse motivée de PR à des récompenses de saccharose est augmentée chez les rats péripubères nourris avec un régime 31.8 en matières grasses (n = 8). 1a. Au cours des séances de FR, le régime n’a pas eu d’effet, mais son effet est manifeste lorsque les rats sont passés au paradigme PR. 1b. Les données sont ...

  

Tableau 2

Effet du régime riche en graisses péri-pubertales sur la performance des ratios progressifs pour le saccharose

Effet d'un régime riche en graisses sur les paramètres métaboliques

Immédiatement après la conclusion des tests comportementaux, la composition en graisse corporelle a été déterminée chez des rats soumis au régime alimentaire et au paradigme comportemental au cours des séances 5-8. Les rats ont ensuite reçu des canules intraveineuses chroniques pour des tests de tolérance au glucose (conscients) par voie intraveineuse (IVGTT). Par la suite, du plasma et du sérum à jeun ont été obtenus pour des mesures métaboliques supplémentaires. Comme représenté sur la Tableau 3, il n’existait aucune différence de composition corporelle, de poids corporel, d’insuline ou de glycémie à jeun, de sensibilité à l’insuline (calcul HOMA) ou de réponse à l’IVGTT, entre le rat nourri au chow et le régime riche en graisses. Les mesures terminales de leptine et de triglycérides à jeun ne différaient pas entre les deux groupes. Ainsi, bien que le traitement de régime ait eu un effet significatif sur la motivation pour le saccharose, il reflète une réponse comportementale chez les rats pré-obèses nourris à la graisse.

Effet d'un régime riche en graisses sur l'homéostatique du SNC et la neurochimie de la récompense

En plus des mesures métaboliques terminales, les cerveaux de la cohorte ayant bénéficié à la fois d'une intervention diététique et d'un entraînement comportemental au cours des semaines 5-8 ont été mesurés pour déterminer les profils d'amine de noyau accumbens (n ​​= 4 par groupe de régime) ou les taux d'ARNm de peptides hypothalamiques ou exogènes. Comme représenté sur la Tableau 4, le régime riche en graisses n’avait aucun effet significatif sur les métabolites de la dopamine, de la noradrénaline ou de la sérotonine dans le noyau accumbens, site central de la récompense et de l’activité de motivation (Ikemoto et Panksepp, 1996; Kelley et Berridge, 2002) dans lequel chacun de ces systèmes de neurotransmetteurs joue un rôle régulateur clé. Dans les extraits hypothalamiques, les taux d'ARNm des peptides orexigènes, NPY, AGRP et orexine ont été mesurés. Une tendance forte mais non significative d'augmentation de l'AGRP chez les rats nourris avec des graisses a été observée dans cette cohorte (n = 8 pour l'un ou l'autre régime); nous avons donc répété le paradigme de l'alimentation / entraînement comportemental dans une cohorte supplémentaire et mesuré l'ARNm de NPY, AGRP et orexine dans l'hypothalamus. Dans les cohortes combinées, nous avons observé une augmentation significative (p <0.05) de l'ARNm d'AGRP chez les rats nourris avec un régime riche en graisses par rapport aux témoins de nourriture (Figure 2), mais pas de changement significatif dans l'expression de NPY ou d'orexine. Pour évaluer les liens possibles entre l'expression de l'AGRP et le comportement d'auto-administration, nous avons mesuré les neurones immunopositifs de cFos et d'AGRP dans l'hypothalamus médiobasal. Des groupes de rats ont été nourris au régime Chow ou 31.8% Fat; certaines ont été prises selon le protocole d'auto-administration (semaines 5-8) et d'autres ont été traitées comme des contrôles comportementaux. Figure 3a montre un exemple de co-localisation de cFos et d'AGRP dans un neurone à noyau arqué. Comme résumé dans Tableau 5, l’activation des neurones AGRP (co-expression de cFos-ICC et AGRP-ICC dans les mêmes cellules) était associée à une activité d’auto-administration. Ceci est démontré dans Figure 3b, où le nombre de neurones activés (cFos positifs) est indiqué en nombre de cellules neuronales ou en pourcentage du nombre total de neurones positifs en AGRP: il existe une activation significative des neurones AGRP chez les rats saccharose auto-administré, par rapport aux contrôles de manipulation , dans les groupes de régime combiné. Une comparaison de traitement intra-diététique pour le nombre de neurones AGRP activés dans le groupe auto-administration par rapport aux témoins de manipulation a montré une tendance qui n’atteignait pas une signification statistique (chow, p = .078; 31.8% diète grasse, p = .073) . Il est important de noter que non seulement ces données lient l’activation neuronale AGRP au comportement d’auto-administration, mais aussi en raison du moment choisi pour la mesure du cFos (minutes 90 après que les rats ont été placés dans leur chambre d’auto-administration), l’expression de cFos reflète l’activité des neurones AGRP dans anticipation ou au début de l'activité d'auto-administration. Une tendance non significative à l'augmentation du nombre total de neurones positifs en AGRP dans le groupe auto-administré (par rapport aux témoins de manipulation, p = 0.16). Chez ces rats, où le levier de pression était apparié entre les groupes de régime, le nombre de neurones positifs pour AGRP était également apparié. Le régime alimentaire seul n'a eu aucun effet sur le nombre de neurones positifs en AGRP chez les rats témoins comportementaux.

  

Figure 2

Effet d'un régime à 31.8% de matières grasses sur l'expression médiale de l'ARNm du peptide hypothalamique. Les données sont normalisées pour les rats riches en graisses (n = 17) par rapport à celles des témoins de nourriture (n = 16). L'ARNm de l'AGRP est significativement élevé (p <0.05).

  

Figure 3

Activation des neurones AGRP au début de l'auto-administration de saccharose. 3a. Co-localisation de cFos et d'AGRP dans un neurone à noyau arqué, grossissement 60x. 3b. Nombre de neurones immuno-positifs activés (cFos-immunopositifs) dans l'hypothalamus médiobasal ...

  

Tableau 4

Noyau Accumbens Métabolites Amines

  

Tableau 5

Agrp Neuron Activation: Traitement de l'alimentation et du comportement

Effet de l'administration de l'AGRP sur la motivation du saccharose

Notre interprétation de cette constatation est que l'expression de l'AGRP chez les rats pubertés est un mécanisme clé sous-jacent à l'auto-administration accrue de saccharose chez les rats nourris au régime riche en graisses. Pour confirmer l'efficacité de l'AGRP dans l'augmentation de la motivation pour le saccharose, l'AGRP a été administré via le troisième ventricule à des rats péri-pubères nourris au chow pendant la partie PR du paradigme comportemental. Ce schéma posologique de PRGA était inférieur au seuil de stimulation de la consommation de nourriture pendant les deux semaines du paradigme de la RP, mais il en a résulté une augmentation significative de l'auto-administration de saccharose, comme indiqué dans Figure 4. (Notez que chaque récompense de saccharose a une teneur calorique de 0.1 kcal. Par conséquent, l’auto-administration de saccharose contribue à un apport en calories négligeable dans l’apport quotidien total.) Tableau 6 affiche les données des paramètres d’auto-administration selon le paradigme PR-jour 9, avec AGRP ou aCSF injecté ICV les jours 2, 5 et 8. Chez les rats traités par AGRP, le nombre de presses à levier actives a été significativement augmenté globalement pendant les PR Days 2-10 (p = 0.03) et les jours sans injection (p = 0.048), avec une tendance à l'augmentation du jours d'injection. De plus, le temps d'arrêt (qui reflète le temps total consacré à la tâche d'auto-administration) a été considérablement augmenté les jours sans injection (p = 0.02), avec une tendance à la hausse globale et aux jours d'injection. Le nombre de récompenses de saccharose a été augmenté globalement au cours des PR Days 2-10 (p = 0.03). Le traitement par AGRP n'a eu aucun effet sur la pression de levier inactive, par rapport aux témoins traités au aCSF, ou entre les jours d'injection et les jours sans injection. Les résultats appuient l'interprétation d'un effet prolongé de l'AGRP sur l'augmentation de l'auto-administration de saccharose: les rats ont davantage appuyé sur le levier enrichissant, ont reçu plus de récompenses de saccharose et ont passé plus de temps à la tâche.

  

Figure 4

Le troisième programme AGRP ventriculaire (ICV) (0.01 nmol) stimule l’auto-administration de saccharose dans le paradigme PR, mais n’a aucun effet sur la prise alimentaire quotidienne au cours de la période à l’étude (PR Days 2 - 10, avec injections les jours 2, 5 et 8). . Les données AGRP (n = 9) sont exprimées ...

  

Tableau 6

Effet de ICV AGRP vs aCSF sur la performance des ratios progressifs pour le saccharose

Effet du stade de la vie sur la préférence et la motivation pour le saccharose

Dans la dernière expérience, nous avons évalué si la motivation pour le saccharose diffère entre les rats pubertaires et les rats adultes. Initialement, les rats âgés de 5 et 10-wk ont ​​été soumis à un test de préférence pour le saccharose avec un choix de solutions allant de 0 à 20% saccharose, avant de commencer les tests d'auto-administration et l'entraînement. Comme représenté sur la Figure 5a, et conformément aux conclusions rapportées dans la littérature, les rats prépubères semblaient préférer une solution plus sucrée que les rats adultes jeunes: la plupart des rats prépubères présentaient une consommation maximale de solution 20% saccharose, tandis que les rats adultes affichaient une consommation maximale de 15% saccharose. Par la suite, les deux groupes d’âge ont été répartis entre l’alimentation pour rats et le régime riche en graisses lors de la formation et des tests d’auto-administration. Il y avait une augmentation légère mais statistiquement significative du nombre de presses à levier actives chez les rats péri-pubères par rapport aux adultes (45 ± 3 vs 37 ± 2, p = 0.05) en moyenne pendant les sessions FR, sans différence de nombre de récompenses de saccharose ou nombre de pressions sur le levier inactif. Comme représenté sur la Figure 5b, il y avait un effet global très significatif de l’âge, au cours des séances de relations publiques, avec une augmentation significative de la pression exercée sur le levier chez les rats pubertaires (n = 15) par rapport aux jeunes adultes (n = 14) (ANOVA selon la méthode 2, PRDay × age; effet de l'âge, p = 0.017, pas d'effet indépendant de PRDay, pas d'interaction significative). Il y avait une tendance à un effet plus important de l’âge dans les conditions de régime riche en graisses, mais cela n’atteignait pas une signification statistique (p = .13). Tableau 7 répertorie les paramètres comportementaux des relations publiques: outre l'augmentation du nombre de presses à levier actives, les rats péripubères ont reçu beaucoup plus de récompenses au saccharose et ont montré une tendance à l'augmentation du temps d'arrêt. De plus, les pressions exercées sur le levier inactif (c'est-à-dire non récompensant) ont légèrement augmenté, mais significativement, chez les rats péripubères, bien que, chez les rats péripubères comme chez les adultes, le nombre d'appuis pressés à levier inactif était d'environ 10% du nombre des presses à levier actives. Ces résultats suggèrent que les rats péri-pubères préfèrent et recherchent plus avidement les aliments sucrés, et que l'effet peut être amplifié par un régime riche en graisses.

  

Figure 5

Les rats juvéniles ont une motivation accrue pour les récompenses au saccharose par rapport aux rats adultes. 5a. Tests de préférence pour le saccharose chez les rats juvéniles (péripubères, n = 15) et jeunes adultes (n = 14). Les rats devaient boire au minimum 30 dans la plage de concentrations (0-20% saccharose). ...

  

Tableau 7

Effet de l'âge sur la performance des ratios progressifs^a pour le saccharose

Cette recherche a été financée par la subvention DK40963 du NIH. Dianne Figlewicz Lattemann est chercheuse principale en sciences de la recherche, programme de recherche en laboratoire biomédical, ministère des Anciens Combattants, système de soins de santé de Puget Sound, Seattle, Washington. Stephen Benoit a reçu le soutien de NIH DK066223 et d'Ethicon Endosurgery Inc. Les auteurs remercient le Dr Tami Wolden-Hanson pour son aide concernant les mesures de la composition corporelle; Les docteurs William Banks et Lucy Dillman pour leur soutien concernant les mesures des triglycérides; et Amalie Alver et Samantha Thomas-Nadler pour leur aide dans les études comportementales.

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