L'accès intermittent à un liquide sucré riche en graisse augmente l'appétence et la motivation à consommer dans un modèle de consommation excessive d'alcool chez le rat (2013)

Sylvie Lardeux, James J. Kimet Saleem M. Nicola^*

Les crises de boulimie sont caractérisées par des épisodes distincts de consommation alimentaire rapide et excessive. Chez le rat, un accès intermittent aux aliments sucrés et gras imite cet aspect de la frénésie alimentaire. Ces modèles utilisent généralement des aliments solides; Cependant, la quantité totale consommée dépend de la motivation, de la saveur et de la satiété, qui sont difficiles à dissocier des aliments solides. En revanche, l’analyse de microstructure de léchage peut être utilisée pour dissocier ces paramètres lorsque l’ingérant est un liquide. Par conséquent, nous avons développé un modèle de consommation excessive utilisant une émulsion liquide composée d’huile de maïs, de crème épaisse et de sucre. Nous montrons que les rats ayant un accès intermittent à cette émulsion riche en graisses développent un comportement de type frénésie comparable à celui observé auparavant avec des aliments solides riches en graisses. L'une des caractéristiques de ce comportement était une augmentation graduelle de la consommation pendant les semaines 2.5 d'accès intermittent, ce qui n'était pas apparent chez les rats recevant un liquide moins gras avec le même programme d'accès. L'analyse de microstructure de Lick suggère que cette escalade est due au moins en partie à une augmentation de la motivation à consommer et à une consommation basée sur l'appétence.

2.1 Animaux

Des rats mâles Long – Evans (n ​​= 144) pesant 275 – 300 g ont été obtenus auprès de Harlan et logés dans une chambre avec un cycle 12 h, 12 h off light. Les expériences ont été menées pendant la phase de lumière. Les animaux ont été habitués à être manipulés quotidiennement pendant au moins une semaine avant de commencer les expériences. Pendant ce temps, la consommation de nourriture et le poids corporel ont été mesurés quotidiennement. Avant le début de l'expérience, trois groupes de rats ont été appariés par la quantité moyenne de nourriture consommée et le poids corporel moyen. Toutes les procédures applicables aux animaux étaient conformes au Guide pour le soin et l'utilisation des animaux de laboratoire des National Institutes of Health des États-Unis et ont été approuvées par le Comité de protection et d'utilisation des animaux de l'établissement du Albert Einstein College of Medicine.

Comportement 2.2

2.2.3. Procédure d'accès intermittent

Les rats ont été divisés en trois groupes: le groupe à accès intermittent (binge) (I_COS; n = 46), le groupe à accès continu (C_COS; n = 36) et un groupe de contrôle n’ayant pas accès au COS (N_COS; n = 38). (Le nombre de rats utilisés est important car ils ont ensuite été utilisés dans des expériences pharmacologiques pour comparer les effets de médicaments sur différents groupes; ces résultats ne sont pas rapportés ici.) Pour les semaines 5, le_COS et C_COS les groupes avaient accès à un lickomètre contenant du COS dans les chambres opérantes trois fois par semaine (lundi, mercredi et vendredi; MWF) pendant 90 min. Le c_COS groupe avait aussi ad libitum accès au COS en tout temps dans leurs cages d'origine. Les horodatages et les consommations de COS ont été enregistrés pendant les sessions d'accès. Poids corporel, consommation de nourriture et (pour le C_COS groupe) la consommation de COS dans la cage de la maison a été enregistrée quotidiennement du lundi au vendredi; Par conséquent, les mesures 25 sont rapportées pour l’expérience de la semaine 5 (Figues. 2A, D, B, E; 3A, C). Le lundi, ces mesures ont été divisées par trois pour normaliser le week-end. Comparaisons de la consommation de nourriture le jour précédent et le lendemain de la session d’accès (Figues. 2C, F; 3B, D) ont été effectuées deux fois par semaine (pour un total de comparaisons 10 en semaines 5). Puis_COS les rats ont été achetés en même temps que les autres groupes et ont été maintenus dans la même colonie, mais n'ont pas eu accès au COS. Tous les rats avaient ad libitum accès à la nourriture et à l'eau en tout temps dans la cage de la maison.

 

Figure 2

L'apport calorique et la consommation de nourriture ont été influencés par le calendrier d'accès et par l'ingestion

 

Figure 3

L'accès intermittent à COS ou CS n'affecte pas la prise de poids

Une expérience séparée a utilisé la solution de CS moins calorique à la place du COS. Trois groupes de rats (n = 8 chacun) ont été utilisés dans cette expérience._CS, C_CS et N_CS, et ceux-ci ont été traités exactement comme le je_COS, C_COS et N_COS décrits ci-dessus, sauf que CS a été substitué à COS. N_COS et N_CS les groupes ont été traités de manière identique (pas d'accès à COS ou CS); la différence était que le N_COS groupe a été maintenu dans la colonie en même temps que le I_COS et C_COS groupes, alors que le N_CS groupe a été maintenu simultanément avec le I_CS et C_CS groupes.

2.3. L'analyse des données

2.3.1. Statistiques

Des ANOVA à mesures répétées avec un facteur (jours) ou deux facteurs (jours et groupe) ont été utilisées pour comparer les effets des procédures de boulimie et de contrôle. Les ANOVA ont été suivies par Holm – Sidak post hoc des tests; un ajusté p <0.05 était considéré comme une différence significative. Les résultats de l'ANOVA sont rapportés dans Tableau 1. Pour déterminer si la consommation a augmenté au cours de sessions d'accès successives, les données du jour 2 au jour 8 ont été ajustées à un modèle linéaire à l'aide de la régression des moindres carrés. La différence significative par rapport à 0 a été évaluée sur la pente au cours de ces journées, et les pentes ont été comparées entre_COS et moi_CS groupes utilisant ANCOVA. Toutes les analyses ont été effectuées à l'aide de l'environnement logiciel R [43].

 

Tableau 1

ANOVA résultats.

3.1. Consommation globale et poids corporel

Les rats dans le je_COS Le groupe (accès intermittent au COS) avait accès au groupe 5 pendant plusieurs semaines à une émulsion liquide (COS)% huile / huile (50% v / v) et au sucre (50% poids / volume) les lundis , Les mercredis et vendredis (et pas d'accès à COS à tout autre moment). Le COS a été délivré à l'aide d'un lickomètre au cours de périodes d'accès 8 min dans des chambres opérantes. Au cours des semaines d'accès intermittent au 90, le volume de COS consommé a augmenté régulièrement: le jour de l'accès, 5 (à la fin de la période 15).^th semaine), la quantité consommée était significativement supérieure à celle des jours 1 à 10 et les quantités consommées aux jours 6 à 15 étaient supérieures à celles des jours 1, 2 ou 3 (Fig. 1A) Contrairement au je_COS groupe, rats dans le C_COS groupe (Accès continu à COS) avait accès à COS non seulement dans la chambre opérant pendant la période d’accès 90 min, mais également dans la cage de la maison à tous les autres moments. Comme prévu, le C_COS groupe a consommé beaucoup moins de COS que le I_COS groupe dans les chambres opérant dans toutes les sessions après la première, et n'a montré aucune différence de consommation dans les jours d'accès 15 (Fig. 1A).

 

Figure 1

La consommation de CS, mais pas de CS, a augmenté au fil des sessions d'accès intermittentes successives

Contrairement aux effets observés dans le I_COS groupe, la quantité consommée n'a pas augmenté de manière significative au fil des semaines pour le I_CS groupe, qui avait accès à CS, une solution crème / sucre moins grasse. Ces rats ont présenté un faible niveau de consommation lors de la première session d'accès et, bien que la consommation ait tendance à être supérieure lors des sessions suivantes (et généralement supérieure à la consommation en chambre par le C_CS groupe), il n’ya pas eu d’augmentation supplémentaire sur plusieurs jours (Fig. 1B) L’absence d’effet statistiquement significatif du nombre de jours sur le I_CS groupe contraste avec le fort effet des jours dans le je_COS groupe (Tableau 1) cependant, cette différence pourrait, en théorie, provenir du plus petit nombre de sujets (et donc de la puissance statistique) dans le monde._CS groupe. Par conséquent, nous avons cassé le je_COS groupe en sous-groupes 6 de taille comparable au I_CS groupe (N = 8 pour 5 I_COS sous-groupes, N = 6 pour un sous-groupe; les sujets de chaque sous-groupe ont été formés ensemble). Il y a eu une augmentation significative de la consommation de COS dans 5 du 6 I_COS sous-groupes (effet des jours: groupe 1: F_(14,211) = 5.87, P <0.001; groupe 2: F_(14,210) = 4.06, p <0.001; groupe 3: F_(14,200) = 4.83, p <0.001; groupe 4: F_(14,196) = 7.98, p <0.001; groupe 5: F_(14,74) = 1.87, p <0.05); dans le sous-groupe restant, l'effet approchait la signification (F_(14,141) = 1.72, p = 0.058). Dans le je_CS groupe, cependant, il n'y avait aucune preuve d'une tendance même vers un effet significatif (p = 0.56; Tableau 1). Par conséquent, l’absence d’un effet significatif des jours sur le_CS Il est peu probable que les rats soient dus à un manque de puissance statistique.

Ces résultats suggèrent que je_CS les rats ont appris à consommer du CS et à vaincre la néophobie en une session, de sorte que leur consommation a atteint un plateau à la deuxième session. Parce que l'apprentissage initial et les effets de néophobie devraient être similaires pour le_COS et moi_CS groupes, la forte augmentation de la consommation au I_COS groupe du jour 1 au jour 2 (Fig. 1A) est probablement due à l'apprentissage initial et à la réduction de la néophobie. Cependant, l'augmentation plus graduelle des jours suivants est incompatible avec ces processus. Par conséquent, pour isoler l’augmentation progressive de l’apport (Fig. 1A) et d’autres mesures de consommation (Les figs. 5 ainsi que And6) 6) à partir des effets d’apprentissage initial et de la néophobie, nous comparons la consommation de tous les jours à la consommation de base des jours 2 et 3.

 

Figure 5

Le temps de latence et le taux de léchage initial ont changé au fil des jours d’accès intermittent au COS.

 

Figure 6

La microstructure d'éclatement a changé au fil des jours d'accès au COS, mais pas de CS

L'effet de plateau précoce dans le I_CS groupe est en contraste frappant avec l'escalade progressive observée dans le I_COS groupe, qui a atteint un plateau le jour 8. Comparer directement le taux d’augmentation de la consommation après le premier jour du_COS et moi_CS groupes, nous avons calculé la pente de l’augmentation du jour 2 au jour 8 (Fig. 1C). Alors que la pente était positive et très différente de 0 pour le I_COS groupe, il ne différait pas significativement de 0 pour le I_CS groupe. De plus, une pente significativement positive a été observée dans 5 du 6 I_COS sous-groupes décrits ci-dessus (non représentés). De plus, la comparaison des pentes du I_COS et moi_CS ANCOVA a montré une différence significative entre les deux groupes (Fig. 1C). Par conséquent, le je_COS groupe a démontré une augmentation progressive de la consommation au cours de périodes d'accès intermittentes qui ne peut pas être facilement expliquée comme une conséquence de l'apprentissage initial ou de la diminution de la néophobie. Cette escalade progressive est similaire à celle observée précédemment chez les rats recevant un accès intermittent à des aliments solides riches en matières grasses [5, 6, 10-12].

Une autre explication possible de l'escalade progressive de la consommation dans le_COS groupe est que les rats ont progressivement appris à obtenir plus de COS par coup. Pour tester cette hypothèse, nous avons comparé le nombre de coup de langue par ml de liquide consommé sur I_COS et moi_CS groupes et sur plusieurs jours d’accès, en utilisant une ANOVA à deux facteurs. Le je_COS groupe léché plus efficacement que le I_CS groupe (moyenne globale pour toutes les sessions 15: COS: 315.0 ± léchettes 52.3 / mL; CS: 418.3 ± léchelles 106.4 / mL; F_(1,719) = 13.6; p <0.001) et il y avait un effet des jours d'accès (F_(14,719) = 1.8; p = 0.04), mais pas d'interaction (F_(14,719) = 0.5; p = 0.9). Des tests post-hoc ont montré que l’effet des jours était dû à une augmentation significative de l’efficacité du premier au deuxième jour, mais n’augmentait plus lors des sessions ultérieures. Par conséquent, l'escalade progressive de la consommation dans le_COS groupe ne peut pas être attribué à des changements dans l'efficacité du léchage.

Un autre facteur de confusion potentiel est la présence de l'émulsifiant (stéaroyl lactylate de sodium) dans le COS, mais pas de CS: le I_COS les rats peuvent avoir initialement évité le COS en raison de la présence de l'émulsifiant. Parce qu'il est impossible de fabriquer du COS sans émulsifiant, nous avons testé l'hypothèse que les rats évitent l'émulsifiant utilisé pour préparer le COS en comparant la consommation de CS et CS + 0.1% de stéaroyl lactylate de sodium (poids / volume). Six rats mâles naïfs ont été présentés simultanément avec des bouteilles contenant les deux liquides pendant 1 heure dans la cage domestique. Cette expérience a été répétée deux fois après une journée d'accoutumance; la position relative de la bouteille a été modifiée entre les jours pour éviter un biais secondaire. Dans les deux dernières sessions d'accès, les rats ont bu des quantités similaires de CS (4.2 ± 0.8 ml) et d'émulsifiant CS + (5.4 ± 0.4 ml; test t p> 0.05). Par conséquent, les rats n'évitent pas l'émulsifiant.

Au cours des semaines 5, le I_COS et C_COS les groupes consommaient progressivement moins de nourriture disponible dans la cage de leur foyer. Le c_COS groupe a consommé relativement peu de nourriture (Fig. 2A) mais, en raison de la consommation de grandes quantités de COS, consommait toujours plus de calories par jour que le N_COS groupe de contrôle qui n’avait pas accès au COS (Fig. 2B). Le je_COS groupe a présenté des fluctuations importantes et régulières de la consommation de chow (Fig. 2A), les rats de ce groupe consommant plus de nourriture la veille de l’accès au COS et moins dans l’heure 24 après l’accès au COS (Fig. 2C). En revanche, ni le N_COS ni le C_COS groupes ont différé dans leur consommation d’aliments immédiatement avant et après la période d’accès (Fig. 2C). Pour moi_COS rats, le résultat net était que lors des jours d'accès au COS, ce groupe consommait un nombre total de calories similaire à la quantité consommée par le C_COS groupe et les jours sans COS, le I_COS groupe consommé légèrement moins que le N_COS groupe. Le grand nombre de calories consommées par le je_COS groupe sur les jours d'accès était dû à la consommation de COS: à la fin des semaines 5, le I_COS groupe consommé dans 90 min légèrement plus de la moitié de la quantité de COS que le C_COS groupe consommé au cours d'une journée entière (le jour de l'accès 15: I_COS: 54.2 ± 4.0 kCal du COS consommé; C_COS: 97.7 ± 5.7 kCal du COS consommé). Ces effets ont abouti à un schéma «en dents de scie» de l'apport calorique total en jours au cours de la_COS groupe (Fig. 2B). Ce dernier effet est également visible dans Fig. 2C (le je_COS la consommation de chow du groupe avant les jours de crise était inférieure à celle du N_COS groupe). Ces résultats sont cohérents avec les conclusions d'autres utilisateurs utilisant l'accès intermittent à des aliments solides riches en graisses comme modèle de comportement alimentaire excessif chez les rongeurs [5, 10, 11, 16, 41, 42].

Fait important, ce mode d'alimentation n'a pas été observé chez les_CS rats, qui avaient accès à une solution de crème / sucre moins grasse qu'à la place de l'émulsion COS: leur consommation quotidienne de nourriture n'était pas affectée par le fait que les rats aient ou non eu une session d'accès CS (Fig. 2D, F). En outre, le schéma d’apport calorique en «dents de scie» était beaucoup moins prononcé_CS les rats que je_COS rats (comparer Fig. 2E avec Fig. 2B). Ainsi, on a observé une consommation en frénésie avec un accès intermittent au COS, mais pas avec le CS.

Bien que le poids corporel des rats de tous les groupes ait augmenté au cours des semaines 5, la C_COS le poids du groupe a augmenté plus rapidement que celui des autres groupes (Fig. 3A). Fait frappant, malgré l’accès au COS 3 jour / semaine, le I_COS groupe n'a pas pris plus de poids que le N_COS groupe (Fig. 3A). Le je_COS La régulation apparemment normale du poids corporel des rats peut être liée à la réduction de leur consommation de nourriture après la prise de COS (Fig. 2C): leur prise de poids était nettement plus importante la veille de l’accès au COS que le lendemain de l’accès (Fig. 3B). En revanche, le C_COS et N_COS les groupes ont pris du poids à un taux constant (Fig. 3B). De même, avec la solution crème / sucre, le C_CS Le poids du groupe a augmenté plus rapidement que celui du I_CS et N_CS groupes (Fig. 3C, D). Ces résultats sont cohérents avec les observations antérieures avec des aliments solides riches en graisses [10, 11, 41]. Ils indiquent que, comme c'est souvent le cas dans les troubles de l'hyperphagie boulimique chez l'homme [45, 46], les rats boulimiques sont en mesure de limiter leur consommation après une consommation importante d’aliments hautement caloriques, même après un accès intermittent répété à de tels aliments tout au long des semaines 5.

3.2. Cours de consommation intra-session

Lorsqu'ils ont accès à un liquide très agréable au goût, la consommation avide au départ de rats diminue progressivement, car le nutriment ingéré (et le stimulus gustatif conditionné qui lui est associé) active les mécanismes de satiété [34]. Nous avons donc demandé si la consommation de COS avait suivi un schéma similaire. Comme le montrent les graphiques de la durée de léchage au cours de la session 90 min (dans les bacs 5 min), le_COS Le groupe a présenté un taux de léchage global considérablement accru au cours de la première ~ 20 min de la session au cours de la semaine 5 par rapport à la semaine 1 (Fig. 4A, B). Le je_COS les taux de léchage des rats sont revenus à des niveaux bas et sporadiques d’environ 30 min après le début de la session (Fig. 4A, B), conforme aux observations précédentes [34]. En raison de la différence considérable entre les taux de léchage dans les parties initiale et ultérieure de la session d’accès, nous analysons ultérieurement la consommation au cours du premier trimestre de la session (22.5 min) et des trois derniers trimestres (68.5 min).

 

Figure 4

L'augmentation de la consommation de COS au cours des semaines d'accès intermittent s'est concentrée au cours du premier trimestre de la session.

Comme prévu, l’augmentation du taux de consommation au cours du premier trimestre de la session était beaucoup moins importante en C_COS groupe (Fig. 4B). En effet, il est quelque peu surprenant que le C_COS les rats ont bu beaucoup de COS du tout dans les chambres de lickomètre, car le COS était librement disponible dans leurs cages domestiques. Une possibilité est que le COS frais a été plus avidement consommé que le COS dans la cage domestique, qui avait jusqu'à 24 heures. Cependant, un groupe naïf de 6 rats ayant reçu un COS frais et un COS d'un jour au cours d'une heure deux tests de choix de bouteilles dans la cage à domicile n'a montré aucune préférence pour le COS frais (COS frais: 1 ± 2.9 mL; COS d'un jour: 0.9 ± 6.0 ; test t p> 1.8). Par conséquent, l'augmentation de la consommation initiale de COS dans le C_COS Ce groupe peut être fonction de l'activation comportementale après son placement dans la chambre du lickomètre relativement nouvelle (comparée à la cage de la maison).

3.3. Latence au premier léchage et taux de léchage initial

L’augmentation progressive de la consommation d’un accès intermittent au COS (Fig. 1) pourrait être due en partie à une plus grande motivation à consommer et / ou à une consommation accrue liée à l'appétence. Pour tester ces hypothèses, nous avons examiné le temps de latence jusqu'au premier coup de langue (indice de motivation) et le taux de coup initial (censé refléter une consommation induite par la palatabilité) [35-37]. Au cours des sessions d’accès successives, le_COS latence du groupe pour initier la consommation de COS est devenue plus courte, alors que le C_COS la latence du groupe était inchangée (Fig. 5A). De plus, la latence au premier léchage était toujours significativement plus longue dans le C_COS groupe que le je_COS groupe (Fig. 5A), ce qui correspond aux différences de motivation attendues entre les animaux bénéficiant d'un accès continu et limité à un aliment privilégié. Cependant, le taux de léchage initial a augmenté d’une session à l’autre._COS et C_COS rats, et n'était généralement pas significativement différent entre les groupes un jour donné (Fig. 5C). Ainsi, contrairement à la mesure de la motivation, la mesure de la consommation liée à l'appétence a augmenté parallèlement dans les deux groupes.

Comme prévu compte tenu de l’absence d’escalade de la consommation au I_CS groupe, ni le je_CS ni le C_CS groupes ont présenté une diminution significative de la latence du premier léchage (Fig. 5B) ou une augmentation du taux de lick initial (Fig. 5D). En résumé, l'accès intermittent au COS (mais pas au CS) a entraîné une augmentation apparente de la motivation et de l'appétibilité qui a accompagné l'augmentation de la consommation de COS.

3.4. Nombre de rafales et longueur

Les rats lèchent à une fréquence stéréotypée de ~ 7 Hz. Au cours d'un repas, les éclats de coups de langue à ce rythme sont interrompus par des pauses, généralement> 1 s [36, 37]. À partir du deuxième jour d’accès au quinzième jour, le taux de léchage à l’intérieur du I_COS groupe est resté stable (6.7 ± 0.2 vs 6.9 ± 0.1 Hz, p> 0.05), indiquant que l'augmentation progressive de la consommation évidente dans ce groupe (Fig. 1A) n’était pas due à une modification du générateur de motif central qui contrôle le taux de lick intra-rafale.

Le nombre d'éclats lors de l'accès à un liquide au goût agréable est influencé par la motivation à consommer, tandis que la durée des éclats est plus fortement influencée par l'appétibilité du liquide [36, 37]. En accord avec cette idée, C_COS les rats présentaient généralement des nombres de rafales plus faibles que ceux de moi_COS les rats (Fig. 6A, C). Dans le je_COS groupe, le nombre de rafales était fortement dépendant du temps passé dans la session d'accès: au premier trimestre, le nombre de rafales a considérablement augmenté au cours des semaines d'accès 5, alors qu'il avait tendance à diminuer au cours des trois derniers trimestres (Fig. 6A, C). En revanche, je_CS rats, qui n'ont pas augmenté leur consommation (Fig. 1B), n’a pas montré de changements dans le nombre de rafales ni dans la phase précoce ni dans la phase tardive (Fig. 6B, D).

Contrairement au nombre de rafales, la durée de la rafale ne différait pas significativement entre_COS et C_COS groupes tous les jours (Fig. 6E). En effet, à la fois le je_COS et C_COS groupes, la durée d’éclatement a augmenté au cours des semaines d’accès intermittent 5 (Fig. 6E). Ces effets d'escalade étaient absents dans I_CS et C_CS les rats (Fig. 6F).

En résumé, les résultats montrent que des semaines d'accès intermittent au COS ont entraîné une augmentation progressive de la consommation au début de chaque session d'accès. Cette augmentation s'est accompagnée d'une latence plus courte au début de la consommation et d'un plus grand nombre d'éclats de lèche (ce qui correspond à une motivation accrue de consommer), ainsi que d'un plus grand taux de léchage initial et d'une durée plus longue (correspondant à une consommation accrue liée à la palatabilité). On n'a observé ni augmentation progressive de la consommation, ni augmentation de la motivation et de la palatabilité lorsque des rats ont reçu CS au lieu de COS. Pris ensemble, les résultats suggèrent que la consommation excessive d'alcool est au moins en partie due à une augmentation progressive de la motivation et de la palatabilité au-delà de celle attendue. de l'apprentissage initial et la diminution de la néophobie.

4.1. Résumé

La frénésie alimentaire est caractérisée par des épisodes discrets (heures 2 ou moins) de consommation alimentaire rapide et excessive qui n'est pas motivée par la faim ou un besoin métabolique [2]. Pour étudier les effets d'une consommation excessive sur les processus neuronaux régulant la prise alimentaire, des études animales antérieures ont utilisé l'accès intermittent à des aliments riches en calories, en particulier en lipides [5, 10, 11, 16, 41], parce que les êtres humains souffrant de trouble de l'hyperphagie boulimique ou de boulimie se gaver de nourriture sucrée riche en graisse [47-49]. La consommation d'aliments et de boissons riches en nutriments est régie par trois processus interdépendants: motivation, appétibilité et satiété. Pour étudier les mécanismes neuronaux sous-jacents à la consommation excessive d'alcool à l'aide de techniques invasives (telles que la microinjection intracrânienne de médicaments), il serait utile d'examiner ces processus séparément. Un moyen de le faire consiste à examiner le schéma temporel de la consommation, une procédure grandement facilitée par la distribution d’un agent d’ingestion liquide à l’aide d’un lickomètre. Par conséquent, nous avons développé un modèle d'accès intermittent de consommation excessive de liquide riche en graisse, basé sur les modèles de consommation excessive développés à l'origine par Corwin et ses collègues à l'aide de graisse solide [11, 12] et ensuite étendu aux mélanges de matières grasses et de sucres solides [10, 13, 16]. Étant donné que l'ingestant est composé d'ingrédients peu coûteux et largement disponibles (crème de supermarché, huile de maïs et sucre) et ne nécessite aucun équipement particulier, son modèle peut être utilisé dans des expériences ultérieures afin de mettre en évidence les effets des manipulations neuronales sur la satiété, la motivation et la santé. palatabilité pendant la consommation excessive de frénésie.

4.2. Modèle de consommation et relation avec les modèles précédents de consommation excessive d’accès intermittent

Nos résultats sont similaires à ceux établis précédemment pour les rats recevant un accès intermittent à des aliments solides riches en graisses sucrées. En particulier, lorsque les rats ont eu un accès intermittent au COS (crème / huile / sucre, I_COS groupe), la consommation au cours de la période d'accès a augmenté progressivement au fil des jours d'accès, conformément aux observations antérieures [5-12]. De plus, je_COS Les rats présentaient un schéma calorique «d’alimentation en dents de scie», avec une consommation réduite d’aliments après l’accès au COS. Ces effets ont été observés malgré les différences de procédure par rapport aux modèles précédents, notamment l’accès intermittent en cage de l’ingérant à haute teneur en calories et la disponibilité simultanée d’aliments lors de études mais pas les nôtres (dans lesquelles l'accès au COS était prévu dans des chambres séparées). Curieusement, l’apport calorique au cours des jours d’accès au COS intermittents a atteint des niveaux similaires à ceux observés chez 24 hr chez les rats recevant un accès continu au COS, et l’apport en nourriture après l’accès au COS a été réduit à des niveaux inférieurs à ceux observés chez les rats n'ayant aucun accès au COS. Ces résultats sont cohérents avec les découvertes précédentes utilisant des aliments solides riches en graisse [5, 10, 13, 50]. Les fortes fluctuations de l'apport calorique ont induit des fluctuations parallèles du poids, avec pour résultat net_COS les rats ne prenaient du poids pas plus vite que ceux n'ayant accès qu'à la nourriture. Pris ensemble, ces résultats reflètent les observations précédentes utilisant un accès intermittent à des aliments solides riches en graisses [5, 10-13, 50] et suggèrent qu'un accès intermittent au COS liquide induit un comportement de consommation excessive qui est remarquablement similaire à celui induit par l'utilisation d'aliments solides riches en graisse.

De façon frappante, les rats ont eu accès de manière intermittente à une solution moins calorique de crème et de sucre (CS; I_CS groupe) n'ont montré ni l'escalade graduelle de la consommation ni le schéma prononcé de dents de scie observé chez les rats traités par le COS. Ces résultats suggèrent qu'une teneur élevée en matières grasses et / ou en calories est nécessaire pour développer un comportement de type hyperphagie sur ce schéma. Cependant, les résultats n'excluent pas la possibilité que le développement de l'hyperphagie soit fonction de l'efficacité du lick (quantité de fluide obtenue par lick), qui était supérieure pour le COS que pour le CS. La raison de cette différence est inconnue, mais elle est probablement liée aux propriétés physiques différentes de COS et de CS. Le taux plus élevé d'apport calorique favorisé par une plus grande efficacité de léchage peut contribuer à l'escalade de la consommation dans le pays._COS groupe. En outre, les types spécifiques de graisse contenus dans l'huile de maïs peuvent contribuer à la susceptibilité des rats à développer des crises de boulimie, tout comme la forme de la graisse (une émulsion). En effet, les rats consomment encore plus avidement les émulsions d'huile de maïs que 100% d'huile de maïs. Les émulsions d'huile de maïs évoquent un niveau de consommation similaire à celui des graisses solides et les émulsions d'huile de maïs sucrées provoquent une consommation encore plus importante [51-53]. Ainsi, étant donné que de nombreuses études précédentes sur la consommation excessive de nourriture utilisaient un mélange de graisse solide et de sucre [5, 16], la présence d’huile de maïs émulsionnée peut être le facteur critique qui confère à COS, mais pas à CS, la capacité d’évoquer une consommation excessive d’aliments. Cette hypothèse pourrait être vérifiée en déterminant si les émulsions édulcorées à base d’huile de maïs et d’eau (sans crème) entraînaient un comportement semblable à une frénésie similaire à celui induit par le COS. Toutefois, même si tel était le cas, il serait préférable d’utiliser le COS dans des expériences futures. des émulsions d’huile de maïs / eau stables à long terme nécessite un matériel coûteux (un microfluidiseur), tandis que la préparation de COS ne nécessite pas d’appareil plus sophistiqué que le fouet à fil.

Étant donné que notre modèle de consommation excessive de tabac donne aux rats un accès à un ingrédient riche en graisse trois jours par semaine, nous avons pu observer une réduction de la consommation de nourriture pendant la prochaine heure 24, qui s'est ensuite rétablie au cours de la prochaine heure 24. La consommation de chow dans les heures 24 après un accès intermittent à COS (mais pas dans CS) était nettement inférieure à la consommation d’heures 24 du groupe de contrôle sans aucun accès à COS (N_COS groupe), ce qui concorde avec les rapports antérieurs concernant les aliments gras et sucrés [10, 12, 13]. Avec nos résultats, ces résultats suggèrent que la consommation excessive de frénésie active un processus de satiété à long terme qui limite la consommation pendant des heures après le très court épisode de consommation au cours de la période d'accès. Ces résultats sont intriguants à la lumière des conclusions selon lesquelles les rats consomment trop d'aliments riches en graisses par rapport aux aliments riches en glucides et de même densité calorique [28, 29, 54-58]. La précharge intragastrique avec des matières grasses entraîne une inhibition moindre de la consommation ultérieure par rapport à la précharge avec une dose isocalorique de glucides [29], et ces effets durent longtemps (jusqu’à un jour) [28]. Ainsi, les rats consomment trop de graisse en partie parce que la graisse est moins efficace (par calorie) pour activer les mécanismes de satiété postestifs. Ces études suggèrent que la teneur en sucre du COS et des autres mélanges de matières grasses / sucres utilisés dans les procédures de consommation excessive à accès intermittent pourrait contribuer de manière significative à l'inhibition après consommation excessive de la consommation de nourriture. D'autres études comparant directement les conséquences d'ingrédients contenant du sucre et des matières grasses sont nécessaires pour clarifier les rôles différentiels des graisses et du sucre dans la satiété à long terme provoquée par la consommation excessive de frénésie.

La consommation de COS a augmenté progressivement au cours des premiers jours 8 (semaines 2.5) d'accès intermittent. Notamment, les rats ayant reçu un accès intermittent au CS n'ont pas montré une augmentation progressive similaire, bien que les groupes d'accès intermittent du COS et du CS aient augmenté leur consommation de manière substantielle du premier au deuxième jour d'accès. Étant donné que les rats des deux groupes doivent apprendre à accéder aux lickomètres et à vaincre la néophobie initiale, on peut attribuer l'augmentation initiale (consommation de 1 au jour de 2) à ces processus. Cependant, la nouvelle augmentation progressive du I_COS groupe est incompatible avec ces processus, car il n'a pas été observé dans le I_CS groupe. Des augmentations progressives similaires ont été rapportées chez des rats recevant des aliments sucrés et / ou riches en matières grasses ou des liquides soit le jour ou la semaine de 3, soit selon un schéma journalier d'accès intermittent [9-12, 14, 59]. Ces résultats contrastent remarquablement avec ceux obtenus chez des rats recevant un accès continu à des aliments hypercaloriques: soit la consommation quotidienne diminue soit progressivement à partir d'un pic initial [5, 6, 10], comme dans notre étude (Fig. 3), ou reste constante [12, 14]. Ainsi, la surconsommation lors des accès intermittents est due en partie à une augmentation de la consommation qui est absente chez les sujets non soumis à des restrictions; Comme cet effet dépend de la teneur en matières grasses et / ou en calories de l'ingrédient, nos résultats suggèrent que cette augmentation n'est pas une simple conséquence d'apprendre à consommer ou de vaincre la néophobie. Au contraire, la consommation en augmentation progressive est probablement due à d'autres processus qui sont une conséquence des propriétés physiques et / ou nutritives du COS qui le différencient du CS.

Les modèles précédents de frénésie de rats utilisaient un accès intermittent quotidien à des aliments riches en graisses comme contrôle pour un accès «en frénésie» jour / semaine 3 [6, 11, 12, 15, 16, 40, 42, 60-63]. Cependant, d'autres études ont utilisé l'accès intermittent quotidien pour modéliser la frénésie du modèle [9, 10, 13, 14, 35, 59]; en particulier, la consommation d'ingrédients hypercaloriques augmente souvent d'une période à l'autre, bien que cette augmentation puisse être moins prononcée que pour l'accès 3 jour / semaine [6]. Il existe donc une certaine confusion quant à ce qui constitue le protocole idéal de consommation excessive et de contrôle d'accès. Nos résultats offrent une solution potentielle: ils indiquent qu'un groupe de contrôle bénéficiant d'un accès intermittent à CS sur le même calendrier que le groupe de consommation excessive de COS ne présente pas une consommation accrue. I expérimenté_COS les rats consomment plus de calories pendant les périodes d'accès que moi_CS rats, et donc la comparaison entre ces groupes permet de conclure que je_COS les rats répondent à la définition opérationnelle de l'hyperphagie boulimique (consommer plus de calories en une période restreinte que les non-bingeurs en consomment au cours d'une période similaire). Ainsi, l'utilisation de COS et de CS (ou, plus généralement, de liquides à haute et basse calories ou à haute et basse teneur en matières grasses) peut s'avérer utile pour des expériences ultérieures dans lesquelles un contrôle de la consommation excessive d'alcool est requis. Ce modèle présente l’avantage supplémentaire de refléter la frénésie alimentaire chez l’homme: il consomme en abondance des aliments riches en graisses et en calories, tandis que l’alimentation sans consommation excessive implique généralement la consommation d’aliments moins denses en calories. Par ailleurs, les personnes qui consomment de l'hyperphagie humaine consomment des aliments solides et semi-solides, alors que les produits COS et CS sont des liquides.

4.3. Motivation, appétibilité et satiété en consommation excessive

Globalement, des changements dans trois processus distincts pourraient être à la base de l’augmentation progressive de la consommation au fil des jours d’accès intermittents: (1), la consommation induite par l’appétence pourrait augmenter; (2) la motivation pour commencer la consommation pourrait augmenter; et / ou (3), l'efficacité des mécanismes de satiété pourrait être réduite, prolongeant ainsi le «repas» pris pendant la période d'accès. Nos résultats fournissent des preuves suggestives d'augmentation de la consommation liée à l'appétence et de la motivation à consommer. En particulier, l'escalade progressive de la consommation de COS au fil des jours d'accès intermittent s'est accompagnée d'une diminution du temps de latence jusqu'au premier coup, d'un plus grand nombre d'éclats, d'un taux de léchage accru à la première minute et de plus longs éclaboussures. Les deux premiers sont considérés comme des indices de motivation et les deux derniers sont des indices d'appétence [36, 37, 64]. Chacune de celles-ci a augmenté de manière significative au fil des jours, à mesure que la consommation augmentait considérablement. Étant donné que chacun de ces changements dans la structure de léchage tendrait à augmenter la consommation, nous concluons que la consommation accrue lors des sessions d'accès est au moins partiellement une conséquence de ces changements structurels, et donc d'une motivation et d'une palatabilité accrues. En outre, ces augmentations des mesures de motivation et d'appétence n'ont pas été observées dans les années à venir._CS groupe, qui n'a pas montré une consommation accrue. Par conséquent, la motivation accrue et la palatabilité sont probablement une conséquence de la teneur élevée en calories et / ou en matières grasses du COS par rapport au CS.

Qu'est-ce qui pourrait sous-tendre les augmentations graduelles observées de la motivation et de la palatabilité? La motivation n'est pas un processus cérébral singulier, mais une construction psychologique qui reflète l'activité de multiples mécanismes neuronaux. Par exemple, la faim incite à vouloir se nourrir, mais le même comportement motivé peut être provoqué par un stimulus associé à la nourriture, même chez les sujets qui n'ont pas faim, comme dans le cas d'une alimentation conditionnée [65]. Le mécanisme neuronal spécifique à la base de la motivation accrue chez les rats en boulimie est inconnu. Il est certainement possible qu’un processus de conditionnement soit impliqué, de sorte que les stimuli dans la chambre d’accès soient associés au COS et, par conséquent, incitent, lors de sessions ultérieures, à rechercher, à approcher et à initier la consommation de COS dès que l’animal est placé dans la pièce. chambre. Ainsi, la motivation progressivement croissante affichée par le_COS les rats pourraient être fonction de la force de renforcement du stimulus non conditionné (COS); la solution de CS peut ne pas avoir une force de renforcement suffisante pour favoriser une augmentation de la consommation au-delà de l'apprentissage initial.

Le comportement d’approche induit par un stimulus dépend souvent de la projection de dopamine sur le noyau accumbens [66-69], et la consommation excessive de saccharose s'accompagne d'une élévation de la dopamine extracellulaire dans l'accumbens [19]. En outre, la consommation excessive de patients induit plusieurs modifications à long terme du système de dopamine d’accumbens, notamment une expression élevée du récepteur D1 et du transporteur de la dopamine, ainsi qu’une diminution de l’expression du récepteur D2 [8], suggérant que des modifications à long terme de l'activité de la dopamine sont impliquées dans la frénésie alimentaire. En effet, les rats ayant eu un accès intermittent prolongé à la graisse ont présenté des points de rupture plus élevés selon un schéma de rapport progressif de renforcement de la graisse [70]. Cette observation conforte non seulement notre conclusion que la motivation pour une nourriture au goût agréable est accrue dans les crises de boulimie, mais fournit une preuve supplémentaire de l'implication de la dopamine mésolimbique, dans la mesure où l'exécution des tâches à rapport progressif dépend de la dopamine accumbens [71]. Cependant, des études complémentaires sont nécessaires pour déterminer s’il existe un lien de causalité entre l’activité de la dopamine dans l’accumbens et une motivation accrue à consommer à mesure que se développe une frénésie.

En plus des changements de comportement correspondant à une motivation accrue, nous avons également observé des effets qui s'expliquent le plus facilement par une augmentation de la consommation induite par l'appétence (augmentation du taux de léchage initial et de la longueur de l'éclat de léchage). Un certain nombre de structures cérébrales sont impliquées dans la consommation induite par l'appétence, notamment le noyau accumbens, le noyau du tractus solitaire, l'amygdale, le pallidum ventral, la région du tegmental ventral et l'hypothalamus latéral [72-74]. En particulier, les récepteurs µ opioïdes, en particulier dans l’accumbens [44, 75-78] peut contribuer à une consommation basée sur l'appétence. Fait intéressant, la consommation excessive est associée à des récepteurs μ régulés à la hausse dans l’accumbens [8], suggérant qu'une augmentation de la neurotransmission opioïdergique pourrait être responsable de la consommation accrue liée à la palatabilité observée lors d'un accès de consommation excessive. Ces hypothèses attendent des tests supplémentaires avec des manipulations invasives de la fonction des récepteurs opioïdes chez les animaux en boulimie.

Curieusement, les mesures de la saveur ont augmenté non seulement dans le_COS rats, mais dans le C_COS groupe aussi. Ces résultats suggèrent donc que c’est l’accès prolongé au COS, et non l’intermittence de l’accès, qui entraîne une augmentation de la consommation induite par l’appétence. Une différence entre le C_COS et moi_COS groupes est que le C_COS les rats ont pris du poids, comme on pouvait s'y attendre étant donné que ad libitum L’accès à un régime alimentaire riche en graisses entraîne l’obésité [41, 79, 80]. Ainsi, nos résultats suggèrent que la consommation d’aliments sucrés riches en matières grasses basée sur l’appétence pourrait être augmentée chez les sujets obèses. Des études antérieures ont montré des effets complexes de l'obésité sur la palatabilité. Dans un cas, des concentrations plus faibles de graisse et de saccharose étaient moins agréables au goût chez les obèses que les rats maigres, alors que des concentrations plus élevées étaient légèrement plus agréables au goût [79]. Dans une autre étude, les mesures d'appétence du saccharose (taille de la rafale) n'étaient pas du tout affectées par l'obésité [81], et dans un autre cas encore, les mesures de palatabilité ont été diminuées chez une souche de rats obèses [82]. Une différence importante entre notre étude et les études précédentes réside dans le fait que nous avons testé la palatabilité du même ingrédient riche en graisses auquel les animaux avaient accès 24 hr en continu (c’est-à-dire que nous avons testé la palatabilité du régime alimentaire qui induisait l’obésité), alors que d’autres études donnaient aliments riches en matières grasses pour animaux dans la cage de la maison, mais ont testé l’aptitude au goût de l’huile ou des solutions de saccharose. Ces conceptions peuvent introduire des effets de contraste négatifs, ce qui pourrait empêcher la détection d'un mécanisme d'appétence accru. Des modèles expérimentaux minimisant les effets de contraste doivent être utilisés pour tester plus amplement l'hypothèse selon laquelle la consommation induite par l'appétence est potentialisée chez les sujets obèses.

L'observation que les rats recevant un accès continu au COS montrait une consommation accrue induite par l'appétence, mais montrait une diminution de l'apport calorique global (et de la consommation de COS) dès le premier jour (Fig. 2) suggère qu'un autre processus, tel que la satiété, contrecarre l'augmentation de l'appétibilité pour limiter l'ingestion globale. Cela soulève la question de savoir si les mécanismes de satiété sont plus efficaces chez les bingers expérimentés que chez les rats naïfs au COS. Par 5^th semaine d'accès intermittent, je_COS les rats ont présenté une forte baisse de consommation au cours des premières minutes 20 – 30 après le début de la période d'accès. Cette baisse est probablement due à la satiété conditionnée et non conditionnée [34], et démontre que les mécanismes de satiété sont robustes chez les rats en boulimie, consistent en des découvertes chez des patients atteints de boulimie humaine [83]. Bien que le taux de déclin soit plus rapide dans la semaine 5 que dans les semaines précédentes (en particulier la semaine 1), cette mesure pourrait être influencée par les différents taux d'ingestion initiale en début de session par rapport aux dernières (qui sont des fonctions de motivation et de palatabilité). Par conséquent, un travail supplémentaire, utilisant peut-être une précharge intragastrique, est nécessaire pour déterminer si des différences dans les mécanismes de satiété pourraient contribuer à l'augmentation progressive de la consommation au fil des jours d'accès intermittent. Néanmoins, la forte diminution de la consommation intra-session peut être utilisée dans les études futures comme mesure de la satiété lors de l'examen des effets des manipulations neuronales sur la consommation excessive de frénésie établie.

4.4. Conclusions

Nous démontrons qu'un liquide sucré riche en graisse peut être utilisé chez le rat pour induire une consommation excessive de frénésie semblable à celle observée précédemment dans les modèles d'accès intermittent utilisant des aliments solides riches en graisse. L'utilisation d'un agent d'ingestion liquide présente plusieurs avantages. Premièrement, un liquide moins calorique peut être administré selon le même programme d’accès qu'un contrôle de la consommation excessive de frénésie. Deuxièmement, la précision temporelle offerte par la mesure de la consommation à l'aide de lickomètres facilitera des investigations ultérieures sur le comportement en hyperphagie, en particulier en utilisant l'électrophysiologie chez les animaux se comportant. Enfin, l'utilisation d'un ingrédient liquide riche en graisse permet l'analyse de la microstructure, qui peut être utilisée pour recueillir des preuves pour ou contre les différences de satiété, de motivation et d'appétence chez les rats en boulimie à la suite de manipulations neurales invasives (par exemple, microinjection locale de composés neuroactifs). Nous utilisons ici une analyse microstructurale pour démontrer que l'escalade progressive de la consommation au cours des périodes d'accès successives est due, du moins en partie, à une motivation accrue à initier une consommation et à une consommation croissante basée sur l'appétence. Une étude plus approfondie de ces processus chez des rats en excès de COS permettra de mieux comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents à la consommation excessive.

Nous remercions les Drs. Gary Schwartz et Nicole Avena pour leurs discussions utiles, le Dr Schwartz et le centre de phénotypage de l’équilibre énergétique chez les animaux du New York Obesity Nutrition Research Centre pour l’utilisation des chambres opérantes, et Niacet Corporation pour leur généreux don de stéaroyle lactylate de sodium. Cette recherche a été financée par des subventions de la Klarman Family Foundation, de NARSAD et des NIH (MH092757) à SMN, ainsi que par une bourse de la Fondation Hilda et Preston Davis à SL.

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