Az obesogén étrend eltérően befolyásolhatja a szacharóz és a fruktóz bevitel dopamin kontrollját patkányokban (2011).

Physiol Behav. 2011 július 25, 104 (1): 111-6. doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048.

Pritchett CE1, Hajnal A.

Absztrakt

Az obesogén étrendek krónikus túlhevülése elhízáshoz, csökkentett dopamin-jelátvitelhez és a hozzáadott cukrok megnövekedett fogyasztásához vezethet, hogy kompenzálja a tompa jutalmat. Az étrend-összetétel sajátos szerepe azonban még nem ismert. Ennek tanulmányozására a Sprague-Dawley hím patkányokat nagy zsírtartalmú és alacsony szénhidráttartalmú (HFHE), nagy zsírtartalmú, nagy energiájú étrend (FCHE), vagy standard 24 héj standard táplálékkal táplálták. Azt tapasztaltuk, hogy mindkét nagy energiájú étrend jelentős testtömeg-gyarapodást eredményezett a chow-táplált kontrollokhoz képest. Az ízletes szacharóz vagy fruktózoldatok dopamin kontrolljának (2-h) vizsgálatához a patkányokat perifériásan (IP) kezeltük a dopamin D0 (SCH600) és a D1 (raclopride) altípus ekvimoláris dózisával (23390-2 nmol / kg) -specifikus receptor antagonisták.

Az eredmények a D1 és a D2 receptor antagonisták hatékonyságának általános növekedését mutatják az elhízott patkányok bevitelének elnyomására a sovány patkányokhoz képest; Pontosabban, a SCH23390 hatékonyan csökkentette mind a szacharóz-, mind a fruktózbevitelt minden csoportban; az alacsonyabb dózisok azonban hatékonyabbak voltak a HFHE patkányokban. Ezzel ellentétben a racloprid a leghatékonyabb volt az elhízott FCHE patkányok fruktózbevitelének csökkentésében.

Így úgy tűnik, hogy az étrendi zsír és a cukor kombinációjának fogyasztása miatt az elhízás, nem pedig az étrendi zsírból származó extra kalóriák, csökkent D2 receptor jelátvitelhez vezethet. Továbbá úgy tűnik, hogy az ilyen hiányosságok inkább befolyásolják a fruktózbevitel szabályozását.

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az étrend-összetétel és a szénhidrát-bevitel étrend-indukált elhízott patkányok közötti kontrollja közötti kölcsönhatás valószínűleg először valószínű. Ezenkívül további bizonyítékot szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a szacharóz és a fruktózbevitel a dopamin rendszer által szabályozottan szabályozott.

PMID: 21549729

PMCID: PMC3119542

Doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048

1. Bevezetés

Hoebel és gyakornokai évtizedek óta végzett kutatásai alapvető információkat szolgáltattak az agy dopaminerg rendszerének az etetés szabályozásában betöltött szerepéről, így fejlesztették ki az „ételjutalom” fogalmát [-]. Figyelemre méltó módon Hoebel korai kísérletei a középagy dopaminját a krónikus túlevés és az ebből adódó elhízás kulcsfontosságú tényezőjeként állapították meg [-], ameddig a képalkotási tanulmányokból nem állt rendelkezésre közvetlen bizonyíték [, ].

Az a gondolat, hogy az étel ellenőrzi az étkezést, és hogy az erősen ízletes ételek (azaz a magas cukor- és zsírtartalmú) ételek tartós vagy időszakos hozzáférése tartós változásokat okozhat az etetési szabályozó rendszerekben, már régóta központi szerepet játszik Hoebel elméleteiben fanyar típusú viselkedés. Pályája elején ennek az érvelésnek az elemeit is alkalmazta az elhízásra. Egy 1977-es áttekintésben Hoebel megjegyezte, hogy lehetnek „különféle elhízások, amelyek különböző kezelést igényelnek” []. Azóta az elhízással kapcsolatos kutatás rengeteg olyan genetikai, metabolikus és környezeti tényezőt azonosított, amelyek magyarázhatják az elhízás fejlődésének, következményeinek és kezelésének változását [-]. Azonban megértésünk a makrotápanyagok specifikus hozzájárulásáról a megváltozott ételjutalom-funkciókhoz még korántsem teljes. Ez a cikk egy olyan tanulmány adatait foglalja össze, amelyet Bart kutatásai ihlettek és célja, hogy csökkentse ezt a hiányosságot ismereteinkben.

Az elhízás sokoldalú etiológiáján belül az étrend továbbra is kulcsfontosságú tényező az elhízás fejlődésében. Az obesogén étrend magas kalóriatartalmú étrend, gyakran ízletes ételek, amelyek hosszabb expozíciót követően elhízáshoz vezetnek []. Azonban az obesogén étrendek makro-tápanyag-összetétele eltérhet, és ez a variáció befolyásolhatja az elhízásban megváltozott idegrendszereket, mint például a dopamin. Valójában kimutatták, hogy az obesogén étrend fenntartása csökkenti a dopamin szintjét az aknákban, valamint a mesokortikolimbikus rendszer reakcióképességét úgy, hogy egy ízletesebb étrendre van szükség ahhoz, hogy hasonló élelmiszer-indukált extracelluláris dopamin növekedést érjünk el a chow-ban vezérelt vezérlők []. Az egyik lehetséges mechanizmus egy adaptív lefelé történő szabályozás, melyet az ízletes ételek fokozott és krónikus stimulációja okoz.]. Tény, hogy laboratóriumunk tanulmányai azt mutatták, hogy még a szacharóz vagy zsír oroszenzoros stimulációja is elegendő a dopamin felszabadulásának stimulálásához a magban., ]. Különösen fontos, hogy a zsír és a cukrok eltérő módon befolyásolják a jutalmazási rendszereket, mivel a cukrok nagyobb hatásosságából következik, hogy addiktív viselkedést hoznak létre []. A közelmúltban végzett további vizsgálatok azt mutatják, hogy a neuroendokrin rendszerre gyakorolt ​​különbségek és a zsír és a szénhidrátok aránya az obesogén étrendben későbbi súlygyarapodásra érzékeny [, ]. Emellett fokozott figyelmet szenteltek a magas fruktóz-kukoricaszirup-diétára vonatkozó szabályozási válaszok lehetséges sajátosságainak és a nyilvánvaló könnyűségnek az élelmiszer-szabályozás elhízásának és elhanyagolásának a feltételezett következményeire. Az Avena és a Hoebel közelmúltbeli tanulmányai kimutatták, hogy az 12-hez minden nap 8-hez nagy sebességű kukoricasziruphoz (HFCS) hozzáférhető patkányok szignifikánsan nagyobb testtömegt értek el, mint az állatoknak az 10% -os szacharózhoz való egyenlő hozzáféréssel, bár fogyasztották a ugyanannyi összes kalóriát, de kevesebb kalóriát tartalmaz a HFCS-től, mint a szacharóz []. Az elhízás és az új kezelések felfedezésének növekvő gyakorisága megköveteli annak vizsgálatát, hogy a közös, nagy energiájú és ízletes ételek, például a szacharóz és a fruktóz bevitele étrend-elhízás esetén szabályozható.

Ezért a jelenlegi vizsgálat a szacharóz és a fruktózbevitel dopamin szabályozását vizsgálták patkányokban, akik elhízottak lettek, a két standard nagy energiaigényű táplálkozás széles körű karbantartása következtében, amelyeket széles körben alkalmaztak az étrend-elhízás kialakítására patkányokban, és változó zsír- és szénhidrát-tartalommal. Konkrétan a dopamin receptorok két fő osztályának bevonását vizsgáltuk a dopamin D1 receptor (D1R) antagonista perifériás (interperitonealis, ip) beadásával. SCH23390 vagy a dopamin D2 recpetor (D2R) antagonista racloprideje sovány és étrendű elhízott patkányokban rövid (2-óra) egy palack beviteli tesztben szacharóz vagy fruktóz. Ezek a közös szénhidrátok az emberi táplálkozásban elterjedtek, a patkányok könnyen fogyasztják, és pozitív erősítő tulajdonságaik vannak [-]. A szacharózbevitel korábban kimutatta, hogy stimulálja a dopamin felszabadulását a sejtmagban [, , és mindkettő perifériás beadása SCH23390 és a raclopride csökkenti a szacharóz-szégyen táplálást []. Bár a tudományközösség, valamint a közmédia is fokozott érdeklődést mutat, a dopamin antagonisták fruktózbevitelre gyakorolt ​​hasonló hatásait csak a kondicionált preferenciák megszerzésének és expressziójának összefüggésében vizsgálták, és ezek a vizsgálatok csak a sovány patkányokra korlátozódtak [-]. A lehetséges következmények ellenére a dopamin receptor antagonisták szénhidrát-bevitelre gyakorolt ​​hatását különböző elhízásmodellekben és homeosztatikus hajtás hiányában (azaz az élelmiszer-korlátozás időszakát követően) nem vizsgálták. Ezért a jelenlegi vizsgálatban lévő patkányokat az éhezés és az energiahiány okozta zavaró hatások elkerülése érdekében tartottuk.

2. Mód

2.1 Állatok és étrendek

Huszonnyolc felnőtt hím Sprague-Dawley patkányt (Charles River, Wilmington, MA), amelyek a vizsgálat kezdetén körülbelül 250 g-ot súlyoztak, az egyes ketrecekben hőmérséklet-szabályozott vivariumban tartottuk, és 12: 12 fény-sötét ciklusban tartottuk. világít a 0700-on.

Az állatokat adtuk ad libitum az alábbi három étrend egyikéhez való hozzáférés: standard laboratóriumi chow (Teklad #2018, 3.4 kcal / g, 18 kcal% zsír, 58 kcal% szénhidrátok, 24 kcal% fehérje; Teklad Diets, Somerville, NJ) energia étrend (Research Diets, New Brunswick, NJ), egy étrend, ahol a primer energiaforrás kövér volt (nagy zsírtartalmú, nagy energiájú, HFHE diéta;D12492: 5.24 kcal / g, 60 kcal% zsír, 20 kcal% szénhidrátok, 20 kcal% fehérje) vagy nagy energiájú étrend, amely mind zsírból, mind szénhidrátból áll (zsír-cukor kombináció nagy energiájú, FCHE diéta; kutatási étrendek #D12266B; 4.41 kcal / g, 32 kcal% zsír, 51 kcal% szénhidrátok, 17 kcal% fehérje). A vizsgálat megkezdésekor a csoportok testtömeg alapján statisztikailag egyenlő arányú csoportokat képeztek, majd a viselkedési kísérletek előtt és egészen az 24-hetekre támaszkodtak a megfelelő étrendre. 18 hetekben és a kísérlet során a testtömeg és az étkezési mennyiség naponta mérésre került. Az állatokat egy olyan állapotban vizsgáltuk, ahol a kísérlet során nem volt élelmiszer-korlátozás.

2.2 Testösszetétel

A testtömeg jelentős növekedése mellett az 1H-NMR testösszetétel elemzése (Bruker LF90 proton-NMR Minispec; Brucker Optics, Woodlands, TX) az étrendek karbantartását követő hetek után történt.

2.3 dopamin antagonisták, tesztoldatok és vizsgálati eljárások

A dopamin D1R antagonista SCH23390 (HFHE: n = 6; FCHE: n = 5; Chow: n = 4) és a dopamin D2 receptor antagonista racloprideje (HFHE: n = 5; FCHE: n = 6; Chow: n = 4). SCH23390 és raclopridet (Tocris Biosciences, Ellisville, MO) steril sóoldatban oldunk és intraperitoneálisan 10 perccel az 2 M szacharózhoz vagy 0.3 M fruktózhoz való hozzáférése előtt adunk be. Ezeket a koncentrációkat úgy választottuk meg, hogy a patkányok nagyon ízletesek, és ezért a korábbi vizsgálatokban általánosan használták [, , , ]. A szacharózt és a fruktózt (Fisher-Scientific, Fair Lawn, NJ) a vizsgálat előtt legfeljebb 24 órában oldottuk szűrt csapvízben.

Az állatokat arra tanítottuk, hogy igyanak tesztoldatokat napi munkamenetek során, ahol a tesztelés előtt 2 napig 1000 órás hozzáférést (8 órától kezdődően) szacharózhoz vagy fruktózhoz biztosítottak a stabil kiindulási bevitel, azaz az oroszenzoros és posztesztesztív hatások megismerése érdekében. A kiképzésre és a tesztekre az állatok házának telepén került sor, 100 ml-es műanyag palackokkal, amelyeket ideiglenesen a házi ketrec elejéhez erősítettek, hogy a kiöntők benyúljanak a ketrecbe. A vivőanyag (fiziológiás sóoldat) vagy a dopamin antagonisták beadása 24 hetes étrend-fenntartás után kezdődött, ekkor mindkét obesogén étrendcsoport (HFHE és FCHE) testtömege szignifikánsan nagyobb volt, mint a chow kontrolloké (ábra 1). Az injekciós napok között legalább 48 órát alkalmaztunk, hogy a gyógyszerek teljesen metabolizálódjanak. A dopamin antagonistákkal történő kezelés után a testtömeg vagy az 24 órás táplálékfelvétel nem változott.

ábra 1 

Testtömeg a farmakológiai vizsgálati időszak előtti és egész időszak alatt (szürke sáv)

2.4 Statisztikai elemzés

Testtömeg és 1A H-NMR-adatokat egyfajta független minták varianciaanalízisével (ANOVA) elemeztük, a diétát mint független változót.

A bevitt mennyiséget elfogyasztott ml-ben mértük, és átlag ± SEM értékként adtuk meg. Az alapvonal-bevitel (a következő hordozóanyag, azaz a sóoldat injekciója) a táplálkozási csoportok közötti különbségeket háromfajta ANOVA-ban vizsgálták az étrend, a gyógyszer és a szénhidrát mint független változók között. Az étrendnek nem volt szignifikáns hatása (F(2,48)= 0.3533, p= 0.704), gyógyszer (F(1,48)= 0.1482, p= 0.701), és nem volt szignifikáns interakciós hatás (diéta × gyógyszer: F(2,48)= 0.4144,p= 0.66; diéta × szénhidrát: F(2,48)= 0.2759, p= 0.76; gyógyszer × szénhidrát: F(1,48)= 0.0062, p= 0.73; étrend × gyógyszer × szénhidrát: F(2,48)= 0.3108, p= 0.73). A szénhidrát jelentős hatása (F(1,48)= 8.8974, p<0.01) figyeltek meg (Táblázat 1). Ezért minden további elemzésnél a bevitt értéket a kiindulási értékhez viszonyított százalékos csökkenéssé alakították át (az 0 μg / kg [ml] után bevitt dózis × [ml] / bevitel után) és ismételt mérési analízissel elemeztük (ANOVA) diétával (HFHE, FCHE vagy Chow) és Drug (raclopride vagy. \ T SCH23390) mint független változók és dózis (0, 50, 200, 400 vagy 600 nmol / kg SCH23390 vagy raclopride) mint ismételt mérés. A gátló dózis (ID50) az alapszint 50% -ára csökkentett bevitel csökkentéséhez szükséges (0 nmol / kg) a korábban leírtak szerint számítottuk []. Az azonosító különbségei50 összehasonlítottuk az étrend és a gyógyszer függvényében kétirányú ANOVA alkalmazásával. Valamennyi elemzést Statistica (v6.0, StatSoft® Inc., Tulsa, OK) alkalmazásával végeztük, és a szignifikáns eredményeket tovább elemeztük Fischer legkevésbé szignifikáns különbségű (LSD) post-hoc tesztjeivel. A különbségeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük, ha p <0.05.

Táblázat 1 

Szacharóz és fruktóz bevitele 2-h tesztekben. A szacharóz és a fruktózbevitel abszolút beviteli értékei (ml-ben) a táplálkozási csoportok (0 nmol / kg) injekciókat követően. A táplálék vagy a gyógyszercsoportok között a kiindulási bevitelben nem volt különbség. A kiindulási szacharóz ...

3. Eredmények

3.1 Az étrend hatása a testtömegre és a zsírosságra

Az 12 hetek után az obesogén étrendeken a csoportok testtömege különbözött (F(2,27)= 27.25, p<0.001), zsírtömeg százalék (F(2,27)= 14.96, p<0.001), és a sovány tömeg százaléka (F(2,27)= 15.77, p<0.001). Az utólagos vizsgálatok azt mutatták, hogy a Chow patkányok súlya lényegesen kisebb volt, mint mindkét HFHE (p<0.001) és az FCHE (p<0.001) patkányok. A testösszetétel összehasonlítása azt mutatta, hogy a HFHE és az FCHE patkányok nagyobb tömegű zsírtartalommal bírtak, mint a Chow (p<0.05). 18. héten, a teszt kezdetén (24 hét) és az egész tesztelési időszakban az étrend továbbra is jelentős hatást gyakorolt ​​a testsúlyra (ábra 1; hét 18: F(2,27)= 13.05, p<0.001; 24. hét: F(2,27)= 16.96, p<0.001; 26. hét: F(2,27)= 13.99, p<0.001; 28. hét: F(2,27)= 13.05, p<0.001). A post hoc elemzésből kiderült, hogy a HFHE és FCHE patkányok testtömege lényegesen nagyobb, mint a Chow kontrolloké (ábra 1; p<0.001, minden időpont). A két elhízott csoport között egyetlen időpontban sem volt statisztikai különbség a testsúlyban.

3.2 A dopamin D1R és a D2R antagonizmus hatása a szacharóz bevitelre

A szacharóz bevitelét csökkentették SCH23390 minden csoportban (2a). Raclopride csökkentette a szacharóz bevitelét a HFHE patkányokban, de sokkal kevésbé volt hatékony Chow és FCHE patkányokban (2b). Az ANOVA ismételt mérései a Drug (\ tF(1,24)= 8.8446, p<0.01), dózis (F(4,96)= 27.1269, p<0.001), és a gyógyszer kölcsönhatásának dózisa (F(4,96)= 2.9799, p<0.05). Mivel a diéta összhatása nem volt szignifikáns (F(1,24)= 2.5787, p= 0.09), a post hoc összehasonlítások szignifikáns különbségeket mutattak a HFHE és a Chow csoportok között a raclopride kezelésben.p<0.05), valamint a HFHE és az FCHE csoportok között (p

ábra 2 

A szacharóz-bevitel változása a dopamin receptor antagonisták után

A post hoc elemzés kimutatta, hogy SCH23390 szacharóz-bevitel csökkentése szignifikánsan hatékonyabb volt a raclopridhez képest (\ tp SCH23390 az összes vizsgált dózis és a FCHE és Chow patkányok 200 nmol és nagyobb dózisokban történő szupresszált bevitelének elnyomott szacharózbevitelét.2a). A szacharóz bevitelét a HFHE patkányokban a raclopid minden dózisával elnyomtuk, de csak a legmagasabb dózis csökkentette szacharóz bevitelét FCHE patkányokban, míg egyik adag sem csökkentette a szacharóz bevitelét a Chow patkányokban (2b).

Az azonosító elemzése50 (Táblázat 2) nem mutatták ki az étrend hatását (F(2,24)= 0.576, p= 0.57) vagy Drug (F(1,24)= 2.988, p= 0.09), annak ellenére, hogy az azonosító azonosítója látható50 a raclopride. Ez a hiányosság a csoportokon belüli jelentős eltéréseknek tudható be.

Táblázat 2 

Az ID50 által kifejezett dopamin receptor antagonisták hatékonysága. Az ID50 azt a dózist képviseli, amelynél a bevitel az alapvonal 50% -ára csökken (jármű). A csoportok között nem volt különbség ...

3.3 A dopamin D1R és D2R antagonizmus hatása a fruktóz bevitelre

SCH23390 csökkentett fruktóz-bevitel minden csoportban (3a). Raclopride viszont csak az FCHE csoportban jelentősen csökkentette a bevitelt (3b). Az ANOVA ismételt mérések a Drug (\ tF(1,24)= 5.7400, p<0.05), dózis (F(4,96)= 33.9351, p<0.001) és a gyógyszerek közötti kölcsönhatás jelentős dózisa (F(4,96)= 3.0296, p<0.05), de az étrendnek nincs hatása (F(2,24)= 1.5205, p= 0.24). Ugyanakkor a post hoc elemzések jelentős különbséget mutattak a HFHE és az FCHE csoportok közötti racloprid kezelésben.p

ábra 3 

A fruktózbevitel változása a dopamin receptor antagonisták beadása után

A post hoc elemzés kimutatta, hogy SCH23390 összességében hatékonyabb volt a fruktóz-bevitel elnyomása, mint a raclopride (p<0.05), és ezt dózisfüggő módon (ábra 3). SCH23390 az 400 és 600 nmol összes étrend-csoportjában csökkent a bevitel, és a HFHE patkányok 200 nmol dózisában már csökkent a fruktóz-bevitel.3a). A fruktóz-bevitelre gyakorolt ​​roplopridhatások azonban csak az FCHE patkányokra korlátozódtak a poszt-analízissel, ami jelentősen csökkentette a fruktóz-fogyasztást az FCHE patkányokban 200 nmol és nagyobb dózisok esetén, és egyik raclopid dózis sem gátolta a fruktóz bevitelét a HFHE vagy Chow patkányokban (3b).

ANOVA az azonosítón50 (Táblázat 2) a Drug hatását (F(1,24)= 4.548, p<0.05), de nem diéta (F(2,24)= 1.495, p= 0.25). SCH23390 alacsonyabb dózisokat igényeltek, mint a raclopride, hogy csökkentse a bevitelt a kiindulási \ tp<0.05). A tényleges dózisok elemzésével összhangban az ID utólagos elemzése50 szignifikánsan megnövekedett érzékenységet mutat mindkét elhízott csoportban a Chow patkányokhoz képest.p

4. Vita

A jelen tanulmány a dopamin receptor blokád érzékenységét hasonlította össze két ízletes szénhidrát oldat, szacharóz vagy fruktóz bevitelének csökkentésében két étrendi elhízott állatmodellben. Két étrendet használtunk arra, hogy utánozhassuk a főként magas zsírtartalmú étrend (HFHE) vagy a zsír-cukor kombinált étrend (FCHE) krónikus fogyasztását, amint azt a nyugati étrend látja []. Amint az várható volt, mindkét étrend jelentős súlygyarapodást és zsírszövetet eredményezett az 12-héten kezdve, a testtömeg folyamatos növekedésével a kísérlet során (ábra 1). Ezután a csoportokat összehasonlítottuk az életkorhoz igazított chow-táplált kontrollokkal a D1 és D2 receptor altípus-specifikus blokádhoz viszonyított relatív érzékenységükkel. SCH23390 vagy raclopride. Megállapítottuk, hogy a D1 receptorok blokkolása mind a diétás csoportokban mind a szacharóz, mind a fruktóz bevitelét csökkentette. Függetlenül attól, hogy a patkányok szacharózt vagy fruktóz oldatot fogyasztanak, a HFHE patkányok kissé alacsonyabb dózisokra reagáltak SCH23390 összehasonlítva az elhízott FCHE-vel vagy sovány Chow-társaikkal (2a, , 3a) .3a). A dopamin D1 receptor antagonizmusra gyakorolt ​​érzékenység növekedését a HFHE patkányok D2 receptor blokkolása után is megfigyelték a szacharóz teszt során. Valóban, a HFHE patkányok a szacharóz-bevitel csökkenésével reagáltak az összes racloprid dózisra, míg az FCHE patkányok csak a legmagasabb dózisra reagáltak, és a Chow patkányok nem mutattak szignifikáns szacharóz-fogyasztás szuppressziót a raclopride kezelés után (3b). Érdekes módon azonban a HFHE patkányok nem csökkentették a fruktóz bevitelét a racloprid kezelés után. Ehelyett csak a FCHE patkányokban szignifikánsan elnyomta a fruktóz bevitelét. A dopamin receptor antagonistákkal szembeni fokozott érzékenység a csökkent dopamin jelátvitelre utal, azaz a kevesebb receptor miatt, az endogén DA csökkenése a receptor helyeken, vagy mindkettő kombinációja. Valójában bizonyíték van arra, hogy bármelyik mechanizmus alkalmazható a modellünkre. Például a magas zsírtartalmú étrenddel való érintkezés még a születés előtt is csökkentheti a D2R értékeket []. Továbbá a magas zsírtartalmú ételek fogyasztása csökkenti a természetes vagy elektromosan kiváltott dopamin felszabadulást, és gyengíti a dopamin forgalmat [-]. Míg a mögöttes mechanizmus további vizsgálatokat indokol, az adataink, valamint ezek és más korábbi megfigyelések alátámasztják azt a felfogást, hogy bizonyos ételek fogyasztása - az elhízástól potenciálisan függetlenül - olyan változásokat eredményezhet a dopamin rendszeren belül, amelyek emlékeztetnek a neuroplaszticitásra a kábítószerrel való visszaélés miatt]. Valójában a közelmúltban végzett kutatások arra utalnak, hogy a magas zsírtartalmú étrend fokozza a dopamin rendszerre ható gyógyszerek szenzitizálását [, ].

A korábbi vizsgálatokban a sovány patkányokban a D1 és a D2 receptor blokád differenciált hatékonysága mutatkozott a szénhidrát bevitel csökkentésére, a jelen vizsgálatban alkalmazottakkal megegyező koncentrációk alkalmazásával [-, ]. Úgy véljük, hogy ezek a hatások részben az élelmiszer-jutalomban részt vevő agyi területeken közvetítettek, és ezeken a területeken a D2 receptorok különösen érzékenyek lehetnek az elhízás okozta változásokra [, , -]. A jelen tanulmány kiterjedt a szénhidrát bevitelének sovány patkányokban történő dopaminreceptor modulációjának eredményére, és kiegészíti azokat a tanulmányokat, amelyek tartós plaszticitást mutatnak az elhízás jutalmazási rendszerében. Míg az ilyen kölcsönhatást befolyásoló rendszerek és tényezők összetettsége (a krónikusan megváltozott rendszer bevitelének akut ellenőrzése) nyilvánvalóan növeli az egyéni eltéréseket, és így csökkent az interakciós hatások a teljes ANOVA-kban, a dózis-válasz hatások közvetlen (post hoc) összehasonlításai a következők voltak: az étrend-csoportok között a receptor antagonista izomoláris dózisainak differenciális érzékenysége. A D2R-eket érintő változások kifejezetten a magas zsírtartalmú étrendben jelenlévő szénhidrátok tartalmától függnek, ami arra utal, hogy az étrendek makro-tápanyag-tartalma eltérő módon változtathatja meg a jutalomrendszert.

A szacharóz tesztben a raclopridre adott érzékenység differenciális hatásai a szacharóz jelenlétének köszönhetőek az étrendben. Bár mindkét obesogén diéta tartalmazott valamilyen szacharózt, az FCHE diéta 23% -kal több szacharózt tartalmazott, mint a HFHE étrend. Tehát a szacharóz kihívásában a raclopidra adott válasz hiánya FCHE patkányok, de nem a HFHE patkányok esetében a szacharóz fokozott expozíciójának lehetett volna a HFHE étrendben. Azonban az obesogén étrend sem tartalmaz fruktózt, de a fruktóz tesztben is megfigyelték az obesogén diétás csoportok válaszaiban a raclopridet. Továbbá, a Chow-étrendben nem volt szacharóz, de a Chow-csoport válaszai a szacharóz-tesztben a raclopridre jobban hasonlítottak az FCHE-vel, mint a HFHE patkányokkal. Ez azt jelzi, hogy a racloprid kezelésre gyakorolt ​​differenciális válaszok más tényezők is lehetnek az étrend és a vizsgálati szénhidrát függvényében.

Alternatív magyarázatok lehetnek a fruktóz és a szacharóz által kifejtett differenciális neurális és hormonális utóhatások. Míg a pontos mechanizmusok továbbra is homályosak, egyre több bizonyíték támasztja alá ezt a fogalmat [, ]. Ebben az összefüggésben nem zárható ki, hogy a két étrend megváltoztatta a szacharózt és a fruktóz preferenciákat az orális és a gyomor-bélrendszeri jelekre gyakorolt ​​eltérő hatásuk következtében, amelyek a jutalomrendszer felé fordulnak.

Az elhízás és az ízletes ételek függetlenek voltak a dopamin jelátvitel megváltoztatásában [, , , ], és ezért figyelembe vehetik a jelen tanulmányban megfigyelt differenciált reagálást is. Adataink igazolják a korábbi megállapításokat, amelyek szerint a dopamin D2R jelátvitel csökken az elhízásban [, ]. A jelen tanulmány újszerű megállapítása azonban az volt, hogy ennek a kapcsolatnak a jellege az obesogén étrendek makrotápanyag-tartalmától, az elhízástól és az ahhoz kapcsolódó szövődményektől függhet. További fontos megállapítás volt a D2R antagonisták hatékonyságának vizsgálata a vizsgálati szénhidrátok között. Adatainkban megfigyelhető tendencia, hogy a fruktózbevitel a D2R-eknél jobban szabályozott, mint a szacharóz-bevitel, ami arra utal, hogy a különböző szénhidrátok bevitele differenciálisan szabályozható, és ha a különböző szénhidrátok által kiváltott jutalom különböző mechanizmusokat toborozhat. A korábbi adatok azt mutatják, hogy a szacharóz és a fruktóz bevitel különböző fiziológiai válaszokat eredményez. Kimutatták, hogy a szacharóz kondicionált hatást fejt ki mind az íze, mind a lenyelés utáni tulajdonságai alapján [, , ] míg úgy tűnik, hogy a fruktóz viselkedési szempontból releváns stimulációt fejt ki kizárólag az íze miatt, és nem az inferitív hatások megerősítésével [, ]. Ezért a jutalom-áramkörök fruktózra való reagálása érintetlen maradhat még akkor is, ha a szacharóz által kiváltott visszacsatolás az elhízás következtében fellépő károsodások miatt (pl. Csökkent inzulin / leptin érzékenység) csökken. Az ellenkezője is igaz lehet: a szacharóz-bevitel visszaszorítására irányuló ellenszabályozó válasz nem ellenőrzi a fruktózbevitelt. Az emberekkel kapcsolatos további vizsgálatokra azért van szükség, hogy megvizsgáljuk, hogy a fruktózban gazdag élelmiszerekre vonatkozó preferenciák valóban növekednek-e az elhízással, vagy ha a cukorbetegeknél elhízott betegeknél a relatív szacharóz- és fruktóz-preferenciák eltérőek.

Míg a szacharóz dopaminra gyakorolt ​​hatásait széles körben vizsgálták [, , , ] kevésbé ismert a fruktóz és a dopamin jutalomrendszer közötti kölcsönhatás, bár a Hoebel laboratórium korai jelentések azt mutatják, hogy a fruktóz saját egyedülálló fiziológiai választ adhat []. A jelen tanulmány további információt szolgáltat ehhez a bonyolult puzzle-hoz, ami arra utal, hogy a különböző makro-tápanyagtartalmú étrendek differenciáltan megváltoztathatják a dopamin kontrollját a fruktózbevitelben. További vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük a táplálkozási zsírok és a cukor alapját képező mechanizmusokat, amelyek befolyásolhatják a bél-agy jelátvitelét és az agyon belüli változásokat.

5. Következtetések

Ez a tanulmány azt bizonyítja, hogy az obesogén (nagy energiájú) étrend, amely zsír- és szénhidráttartalomban változik, nem maga az elhízás, differenciálisan növelheti a D1 és D2 receptor antagonisták érzékenységét a szénhidrát bevitel csökkentésében. Ez a megállapítás összeegyeztethető azzal az általános elképzeléssel, hogy a dopamin jelátvitel étrend-elhízás esetén elhomályosodik, és új összefüggést sugall a táplálkozás és a központi dopamin hatás között. További fontos megállapítás volt, hogy a táplálkozás különbözõen megváltoztatta a dopamin receptor antagonisták hatásosságát a szacharóz- és fruktózbevitel elnyomásában. A normális (alacsony zsírtartalmú) vagy magas zsírtartalmú, magas szénhidrát diétával összehasonlítva az igen nagy zsírtartalmú, de alacsony cukortartalmú étrend által elhízás növelte a D1 és a D2 receptor antagonizmus érzékenységét a szacharóz bevitel csökkentésében, de a D2 receptor fruktózbevitel szabályozása volt. konzervált. Ezzel ellentétben a nagy energiájú étrendben táplált, magas táplálkozási zsírt és szénhidrátot tartalmazó patkányok fokozott D2 receptor szabályozást mutattak a fruktóz bevitelben. Így úgy tűnik, hogy a táplálkozási előzmények megváltoztathatják a korábban elhízásnak tulajdonított dopaminhiány alakulását. A jelen adatok arra is utalnak, hogy ezek a dopamin-plaszticitás sajátosságai befolyásolhatják azt, hogy bizonyos szénhidrátok, mint például a fruktóz és a szacharóz nyereséges hatással járnak. Az ilyen különbségek magyarázhatják a különböző elhízás elleni kezelések és terápiák sikerességének változását. További vizsgálatokra van szükség, hogy teszteljék ezeknek az eredményeknek az alkalmazhatóságát az emberekre, és vizsgálják meg az alapul szolgáló mechanizmusokat.

Főbb

  • A makro tápanyagtartalmától független magas energiájú étrend erősen elhízást okoz.
  • Úgy tűnik, hogy az étrend összetétele megváltoztatja a dopamin receptor érzékenységét.
  • A D1 receptor blokád csökkentette a szacharózt és a fruktóztartalmat sovány és elhízott patkányokban.
  • A D2 receptor blokád csökkentette a szacharóz bevitelét magas zsírtartalmú, de nem sovány patkányokban.
  • A D2 receptor blokád csökkentette a fruktóz bevitelét csak zsírtartalmú patkányokban.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a kutatást az Országos Diabetes Intézet, Emésztési és Vesebetegségek DK080899 támogatása, a Nemzeti Süketség és Más Kommunikációs Zavarok Intézetének DC000240 támogatása és a Jane B. Barsumian Trust Fund támogatta. A szerzők köszönetet mondanak NK Acharya úrnak a patkányok fenntartásában és az NMR-vizsgálatok elvégzésében nyújtott kiváló segítségéért.

Lábjegyzetek

Kiadói nyilatkozat: Ez egy PDF-fájl egy nem szerkesztett kéziratból, amelyet közzétételre fogadtak el. Ügyfeleink szolgálataként a kézirat korai változatát nyújtjuk. A kéziratot másolják, megírják és felülvizsgálják a kapott bizonyítékot, mielőtt a végleges idézhető formában közzéteszik. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a gyártási folyamat során hibák észlelhetők, amelyek hatással lehetnek a tartalomra, és minden, a naplóra vonatkozó jogi nyilatkozat vonatkozik.

Referenciák

1. Hernandez L, Hoebel, BG. Az etetés és a hipotalamusz stimulálása növeli a dopamin forgalmát az accumbensben. Élettan és viselkedés. 1988; 44: 599–606. [PubMed]
2. Hernandez L, Hoebel BG. Az élelmiszer-jutalom és a kokain növeli az extracelluláris dopamint a nukleáris accumbensben, mikrolízis segítségével mérve. Élettudományok. 1988; 42: 1705-12. [PubMed]
3. Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. A szacharóz-szégyen táplálkozás a batch-módszerrel ismételten felszabadítja a dopamint, és kiküszöböli az acetil-kolin-telítettségi reakciót. Neuroscience. 2006; 139: 813-20. [PubMed]
4. Rada P, Avena NM, Hoebel BG. A napi cukorpótlás ismételten a dopamin felszabadul az accumbens héjban. Neuroscience. 2005; 134: 737-44. [PubMed]
5. Ahlskog JE, Randall PK, Hernandez L, Hoebel BG. Csökkent az amfetamin-anorexia és a fokozott fenfluramin-anorexia az 6-hidroxidopamin közepén. Psychopharmacology. 1984; 82: 118-21. [PubMed]
6. Hernandez L, Hoebel BG. Túlhevülés a középső agy után 6-hidroxidopamin: szelektív katekolamin újrafelvétel-blokkolók megelőzése központi injekcióval. Agykutatás. 1982; 245: 333-43. [PubMed]
7. Ahlskog J. Etetési válasz a szabályozási kihívásokra a 6-hidroxidopamin injekciója után az agy noradrenerg útvonalaiba. Élettan és viselkedés. 1976; 17: 407–11. [PubMed]
8. Hoebel BG, Hernandez L, Monaco A, Miller W. Amfetamin által indukált túlzott és túlsúlyos patkányok. Élettudományok. 1981; 28: 77-82. [PubMed]
9. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Jutalom, dopamin és táplálékfelvétel ellenőrzése: az elhízás következményei. A kognitív tudományok trendjei. 15: 37-46. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
10. E stice, Spoor S, Bohon C, kis DM. Az elhízás és az elhízott Striatus válasz közötti összefüggést a TaqIA A1 Allele szabályozza. Tudomány. 2008; 322: 449-52. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
11. Hoebel BG. A táplálkozás famakológiai ellenőrzése. Ann Rev Pharmacol Toxicol. 1977; 17 [PubMed]
12. C. Bouchard C. Az elhízás etiológiájának jelenlegi megértése: genetikai és nongenetikai tényezők. Az American Journal of Clinical Nutrition. 1991; 53: 1561S-5S. [PubMed]
13. Vogele C. Az elhízás etiológiája. In: Munsch S, Beglinger C, szerkesztők. Elhízás és étkezési zavar. Svájc: S. Karger; 2005. 62 – 73.
14. Weinsier RL, Hunter GR, Heini AF, Goran MI, Sell SM. Az elhízás etiológiája: a metabolikus tényezők, az étrend és a fizikai aktivitás relatív hozzájárulása. Az American Journal of Medicine. 1998; 105: 145-50. [PubMed]
15. Kis DM. Egyéni különbségek a jutalom neurofiziológiájában és az elhízás járványában. Int. Obes. 2009; 33: S44-S8. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
16. Archer ZA, Mercer JG. Agyi válaszok az obesogén étrendre és az étrend által okozott elhízásra. A Táplálkozási Társaság eljárása. 2007; 66: 124-30. [PubMed]
17. Geiger BM, Behr GG, Frank LE, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotou EG és mtsai. Bizonyíték az elhízás-hajlamos patkányok hibás mesolimbikus dopamin exocitózisára vonatkozóan. FASEB J. 2008; 22 [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
18. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Jutalom, dopamin és táplálékfelvétel ellenőrzése: az elhízás következményei. A kognitív tudományok trendjei. 2011; 15: 37-46. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
19. Hajnal A, Smith GP, Norgren R. Az orális szacharózstimuláció növeli a dopamint a patkányokban. Am. J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004; 286: R31-7. [PubMed]
20. Liang NC, Hajnal A, Norgren R. A kukoricaolaj etetése a patkányban növeli az akumbének dopamint. American Journal of Physiology - Szabályozó, integratív és összehasonlító élettan. 2006; 291: R1236 – R9. [PubMed]
21. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. A cukor és a zsírsűrűség figyelemre méltó különbségeket mutat az addiktív jellegű viselkedésben. J Nutr. 2009; 139: 623-8. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
22. Shahkhalili Y, Mace K, Moulin J, Zbinden I, Acheson KJ. A zsír: szénhidrát energia aránya a választott étrend programokban Későbbi fogékonyság az elhízásra a férfi Sprague Dawley Rats-ban. Journal of Nutrition. 2011; 141: 81-6. [PubMed]
23. van den Heuvel JK, van Rozen AJ, Adan RAH, La Fleur SE. Áttekintés arról, hogy a melanocortin-rendszer összetevői hogyan reagálnak a különböző nagy energiájú étrendekre. European Journal of Pharmacology. 2011 Epub nyomtatás előtt. [PubMed]
24. Bocarsly ME, Powell ES, Avena NM, Hoebel BG. Magas fruktóz kukoricaszirup az elhízás jellemzőit okoz patkányokban: megnövekedett testtömeg, testzsír és trigliceridszint. Farmakológia Biokémia és viselkedés. 2010; 97: 101-6. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
25. Reedy J, Krebs-Smith SM. Diétás energiaforrások, szilárd zsírok és hozzáadott cukor a gyermekek és serdülők körében az Egyesült Államokban. Journal of the American Dietetic Association. 2010; 110: 1477-84. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
26. Sclafani A. Szénhidrát íz, étvágy és elhízás: Áttekintés. Idegtudományi és biológiai viselkedési vélemények. 1987; 11: 131–53. [PubMed]
27. Ackroff K, Touzani K, Peets TK, Sclafani A. Az intragasztrikus fruktóz és a glükóz által kondicionált ízpreferenciák: a megerősítési potencia különbségei. Élettan és viselkedés. 2001; 72: 691–703. [PubMed]
28. Sclafani A, Thompson B, Smith JC. A patkány elfogadása és előnyben részesítése a szacharóz, maltodextrin és szacharin oldatok és keverékek szempontjából. Élettan és viselkedés. 1998; 63: 499–503. [PubMed]
29. Hajnal A, Norgren R. Ismétlődő hozzáférés a szacharózhoz növeli a dopamin forgalmat a magban. Neuroreport. 2002; 13: 2213-6. [PubMed]
30. Weatherford SC, Greenberg D, Gibbs J, Smith GP. A D-1 és a D-2 receptor antagonisták hatékonysága fordítottan összefügg a patkányokban elszenvedett kukoricafélék és szacharóz jutalom értékével. Farmakológia Biokémia és viselkedés. 1990; 37: 317-23. [PubMed]
31. Bernal SY, Dostova I, Kest A, Abayev Y, Kandova E, Touzani K, et al. A dopamin D1 és a D2 receptorok szerepe a nukleáris accumbens héjában a fruktóz-kondicionált íz-aroma preferenciák megszerzésére és expressziójára patkányokban. Viselkedési agykutatás. 2008; 190: 59-66. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
32. Baker RM, Shah MJ, Sclafani A, Bodnar RJ. A Dopamin D1 és D2 antagonisták csökkenti a fruktóz által kondicionált aroma-preferenciák megszerzését és expresszióját patkányokban. Farmakológia Biokémia és viselkedés. 2003; 75: 55-65. [PubMed]
33. Bernal S, Miner P, Abayev Y, Kandova E, Gerges M, Touzani K, et al. Az amygdala dopamin D1 és D2 receptorok szerepe a fruktóz-kondicionált íz preferenciák megszerzésében és expressziójában patkányokban. Viselkedési agykutatás. 2009; 205: 183-90. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
34. Smith GP. Az Accumbens dopamin közvetíti az oroszenzoros stimulációnak a szacharóz által okozott előnyös hatását. Étvágy. 2004; 43: 11-3. [PubMed]
35. Hajnal A, De Jonghe BC, Covasa M. Dopamin D2 receptorok hozzájárulnak a szacharóz fokozott aviditásához az elhízott patkányokban, amelyekben nincs CCK-1 receptor. Neuroscience. 2007; 148: 584-92. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
36. Naef L, Moquin L, Dal Bo G, Giros B, Gratton A, Walker CD. Az anyai magas zsírtartalom megváltoztatja a dopamin preszinaptikus szabályozását a magban, és növeli az utódokban a zsír jutalom motivációját. Neuroscience. 2010; 176: 225-36. [PubMed]
37. Rada P, Bocarsly ME, Barson JR, Hoebel BG, Leibowitz SF. Csökkentett accumbens dopamin azoknál a Sprague-Dawley patkányoknál, akik hajlamosak a zsírban gazdag étrend túlevésére. Élettan és viselkedés. 2010; 101: 394–400. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
38. Geiger BM, Haburcak M, Avena NM, Moyer MC, Hoebel BG, Pothos EN. A mezolimbikus dopamin neurotranszmisszió hiányosságai patkány táplálék elhízásában. Neuroscience. 2009; 159: 1193-9. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
39. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschöp MH, Lipton JW, Clegg DJ és mtsai. Az étrend-zsír megemelkedett szintjének kitettsége Lelassítja a pszichostimuláns jutalmat és a mezolimbikus dopamin forgalmat a patkányban. Viselkedési idegtudomány. 2008; 122: 1257-63. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
40. Koob GF, Volkow ND. A függőség neurocircuit. Neuropsychop. 2009; 35: 217-38. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
41. Baladi MG, Franciaország CP. A nagy zsírtartalmú tehén eszik növeli a patkányok érzékenységét a quinpirol által kiváltott diszkriminatív ingerhatásokra és ásításra. Viselkedési farmakológia. 2010; 21: 615-20. doi: 10.1097 / FBP.0b013e32833e7e5a. [PMC ingyenes cikk] [PubMed] [Cross Ref]
42. McGuire BA, Baladi MG, Franciaország CP. A magas zsírtartalmú tehén étkezés fokozza a szenzibilizációt a metamfetamin hatására patkányok mozgására. European Journal of Pharmacology. 2011; 658: 156-9. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
43. A Tyrka A, Smith GP. SCH23390, de nem raclopid, csökkenti az intraorálisan beadott 10% szacharóz bevitelét felnőtt patkányokban. Farmakológia Biokémia és viselkedés. 1993; 45: 243-6. [PubMed]
44. Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F. Átfedő idegsejtek a függőségben és az elhízásban: a rendszerek patológiájának bizonyítéka. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008; 363: 3191-200. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
45. Johnson PM, Kenny PJ. Dopamin D2 receptorok függőség-szerű jutalmi diszfunkcióban és kényszeres étkezésben az elhízott patkányokban. Nat Neurosci. 2010; 13: 635-41. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
46. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, et al. Agyi dopamin és elhízás. A Lancet. 2001; 357: 354-7. [PubMed]
47. Ackroff K, Sclafani A. A patkányok preferenciái a magas fruktóztartalmú kukoricaszirup és a szacharóz- és cukorkeverékek tekintetében. Élettan és viselkedés. 2011; 102: 548–52. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
48. Glendinning JI, Breinager L, Kyrillou E, Lacuna K, Rocha R, Sclafani A. A szacharóz és a fruktóz differenciális hatásai az étrendi elhízásra négy egér törzsben. Élettan és viselkedés. 2010; 101: 331–43. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
49. Hajnal A, Margas WM, Covasa M. Módosított dopamin D2 receptor funkció és kötődés az elhízott OLETF patkányokban. Brain Res Bull. 2008; 75: 70-6. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
50. Bello NT, Lucas L, Hajnal A. Ismétlődő szacharóz hozzáférés befolyásolja a dopamin D2 receptor sűrűségét a striatumban. Neuro. 2002; 13: 1565-8. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
51. Ackroff K. Megtanult aroma preferenciák. A szájon át adagolt tápanyag-erősítők változó hatása. Étvágy. 2008; 51: 743-6. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
52. Bonacchi KB, Ackroff K, Sclafani A. A szacharóz íze, de nem a polikóz íze feltételezi az ízpreferenciákat patkányokban. Élettan és viselkedés. 2008; 95: 235–44. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
53. Sclafani A, Ackroff K. Glükóz- és fruktóz-kondicionált ízpreferenciák patkányokban: Íz kontra posztesztesztív kondicionálás. Élettan és viselkedés. 1994; 56: 399–405. [PubMed]