Diet Tinggi Lemak Sedang Meningkatkan Self-Administration Sukrosa Pada Tikus Muda (2013)

. Naskah penulis; tersedia dalam PMC 2014 Feb 1.

Diterbitkan dalam bentuk yang diedit akhir sebagai:

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Abstrak

Kami sebelumnya telah melaporkan bahwa diet lemak yang cukup tinggi meningkatkan motivasi sukrosa pada tikus dewasa. Dalam studi ini, kami menguji efek motivasi, neurokimiawi, dan metabolisme dari diet tinggi lemak pada tikus jantan yang bertransisi melalui masa pubertas, selama usia 5-8 minggu. Kami mengamati bahwa diet tinggi lemak meningkatkan motivasi untuk sukrosa, yang tidak tergantung pada perubahan metabolik atau perubahan metabolit neurotransmitter katekolamin dalam nukleus accumbens. Namun, kadar mRNA AGRP di hipotalamus meningkat secara signifikan. Kami menunjukkan bahwa peningkatan aktivasi neuron AGRP dikaitkan dengan perilaku termotivasi, dan bahwa pemberian AGRP eksogen (ketiga serebroventrikular) menghasilkan peningkatan motivasi yang signifikan untuk sukrosa. Pengamatan ini menunjukkan bahwa peningkatan ekspresi dan aktivitas AGRP dalam hipotalamus medial dapat mendasari peningkatan respon terhadap sukrosa yang disebabkan oleh intervensi diet tinggi lemak. Akhirnya, kami membandingkan motivasi sukrosa pada tikus pubertas vs dewasa dan mengamati peningkatan motivasi sukrosa pada tikus pubertas, yang konsisten dengan laporan sebelumnya bahwa hewan muda dan manusia memiliki peningkatan preferensi untuk rasa manis, dibandingkan dengan orang dewasa. Bersama-sama, penelitian kami menunjukkan bahwa diet latar belakang memainkan peran modulatory yang kuat dalam motivasi untuk rasa manis pada hewan remaja.

Kata kunci: Motivasi, hadiah makanan, diet tinggi lemak, awet muda

Pengantar

Kami sebelumnya telah melaporkan bahwa paparan singkat untuk diet tinggi lemak (31.8%) menghasilkan peningkatan motivasi sukrosa pada tikus dewasa (). Pengaruh lingkungan vs biologis, atau sinergi mereka, pada preferensi makanan dan motivasi untuk makanan padat energi telah dihargai selama dekade terakhir. Ini telah meningkatkan relevansi pada orang muda, karena obesitas pediatrik telah meningkat secara dramatis selama dekade terakhir (). Peningkatan preferensi untuk rasa manis telah didokumentasikan pada hewan muda dan populasi anak manusia (; ; ; ; )), dan merupakan dasar dugaan bagi industri makanan untuk merancang dan memasarkan makanan dan minuman dalam kemasan dengan kadar gula tinggi, untuk anak-anak. Namun, dampak pengaruh lingkungan, seperti diet latar belakang, pada motivasi untuk sukrosa pada tikus muda belum dievaluasi secara sistematis.

Perkiraan saat ini menunjukkan bahwa 10-20% anak-anak dan remaja di AS dianggap obesitas (). Rata-rata populasi AS mengkonsumsi 336 kkal tambahan gula setiap hari (National Cancer Institute Applied Research Programme). Ketika populasi dipisahkan menjadi orang dewasa (19 + tahun) dan populasi anak (2-18 tahun), jumlah ini sedikit lebih tinggi untuk anak-anak / remaja dan sedikit lebih rendah untuk orang dewasa. Untuk remaja, mayoritas gula tambahan berasal dari soda, minuman berenergi, dan minuman olahraga (Program Penelitian Terapan National Cancer Institute). Tinjauan sistematis yang luas dan meta-analisis telah menunjukkan bahwa asupan minuman ringan dikaitkan dengan peningkatan asupan energi dan berat badan (). Populasi remaja (14–18 tahun) mengonsumsi gula tambahan senilai 444 kkal setiap hari, dan anak-anak berusia antara 9 dan 13 tahun mengonsumsi gula tambahan 381 kkal setiap hari (Program Riset Terapan Institut Kanker Nasional). Konsumsi tambahan ini mungkin sebagian disebabkan oleh preferensi makanan manis yang meningkat pada individu yang lebih muda dibandingkan orang dewasa (; ; ; ). Penelitian telah menunjukkan bahwa anak-anak antara usia 9 dan 15 tahun lebih suka larutan gula pada konsentrasi yang lebih tinggi daripada konsentrasi yang disukai dari sampel orang dewasa (). Studi longitudinal telah menguji preferensi manis anak-anak ini satu dekade kemudian dalam kehidupan, di mana titik preferensi mereka telah menurun dan tidak berbeda secara signifikan daripada preferensi orang dewasa (). Studi juga menunjukkan preferensi untuk konsentrasi sukrosa yang lebih tinggi pada anak-anak dibandingkan dengan ibu mereka (). Hal ini menunjukkan bahwa preferensi gula anak yang meningkat bukan disebabkan oleh genetika, tetapi lebih mencerminkan fenomena perkembangan. Studi juga menunjukkan preferensi sukrosa tinggi pada tikus ().

Banyak sistem dan konektivitas SSP bersifat plastis selama masa remaja pada manusia dan hewan pengerat, termasuk sistem mesokortikolimbik dan aktivitas dopaminergik dalam nucleus accumbens, situs utama untuk mediasi penghargaan dan motivasi (; ) (Lihat untuk ulasan terbaru). Signifikansi fungsional dari perubahan anatomis dan neurokimia ini sekarang sedang dijelaskan. Penelitian baru-baru ini dari Bolaños dan rekannya, dan yang lainnya, telah meneliti efek pasca perawatan antagonis trans-up dopamin transporter antagonis (Ritalin) pasca-penyapihan, tikus muda. Ada laporan perubahan neurokimia dan perilaku dalam kehidupan dewasa sebagai fungsi pengobatan peri-remaja dengan methylphenidate (; ; ; ). Sementara temuan tidak sepenuhnya konsisten, mungkin karena model hewan yang berbeda dipelajari, secara kolektif studi ini menekankan bahwa masa remaja tampaknya menjadi jendela perkembangan untuk mengubah fungsi dopamin. Makanan adalah stimulus alami untuk pelepasan dopamin dari proyeksi daerah ventral tegmental (VTA) ke nucleus accumbens, dan asupan operan sukrosa oleh tikus menghasilkan pelepasan dopamin yang sangat akut (). Kami berhipotesis bahwa motivasi untuk sukrosa dikaitkan dengan peningkatan nukleus accumbens dopamin, dan modulasi oleh pengaruh lingkungan mungkin unik sensitif selama masa remaja, tahap peri-pubertas pada tikus.

Mengingat tingginya preferensi untuk rasa manis pada anak-anak dan tikus muda, kami merasa penting untuk juga menentukan parameter motivasi untuk sukrosa pada tikus dewasa. Dalam serangkaian penelitian ini, kami mengevaluasi efek intervensi diet tinggi lemak pada motivasi sukrosa pada tikus ketika mereka tumbuh dari pasca penyapihan hingga pubertas. Kami kemudian melakukan evaluasi metabolik dan SSP untuk mengetahui perubahan metabolik, endokrin, atau saraf yang terkait dengan intervensi diet. Dibandingkan dengan apa yang kami laporkan pada tikus dewasa, diet tinggi lemak sedang (31.8%) efektif dalam meningkatkan pemberian sukrosa secara mandiri. Kami juga menguji apakah ada efek pengobatan pasca-diet pada motivasi sukrosa pada tikus sebagai orang dewasa muda, sebanding dengan jenis efek kehidupan selanjutnya yang dilaporkan untuk perilaku lain. Studi kami menunjukkan bahwa tikus muda menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa ketika diberi makan diet lemak cukup tinggi yang dapat dimediasi oleh AGRP hipotalamus oreksigenik; bahwa tampaknya tidak ada efek sisa dari intervensi diet awal, menjadi dewasa pasca pubertas; dan bahwa perilaku itu nyata meskipun tikus secara metabolisme normal, dan pra-obesitas. Akhirnya, tikus peripubertal menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa dibandingkan dengan tikus dewasa muda.

Bahan dan Metode

Subjek

Subjek penelitian adalah tikus jantan Albino dari Simonsen (Gilroy, CA). Tikus dipelihara pada chow (Laboratorium Rodent Diet 5001, LabDiet) atau diet tinggi lemak sedang (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Diet dicocokkan untuk kandungan karbohidrat keseluruhan (58% kkal vs 51% kkal untuk lemak rendah vs lemak tinggi, masing-masing). Chow rendah lemak memiliki gula bebas 6.23 gm% dan diet tinggi lemak memiliki sukrosa 29 gm%. Mereka dipertahankan pada 12: 12 h siklus gelap-terang dengan lampu menyala di 6 AM. Kecuali dinyatakan sebaliknya, tikus didatangkan pada usia 3 minggu, segera setelah penyapihan, dan disimpan untuk aklimasi hingga usia 5 minggu. Pada usia ini, pelatihan diet dan / atau perilaku dimulai. Protokol khusus dijelaskan secara rinci di bawah ini, dan dirangkum dalam Tabel 1. Karena tikus jantan melewati masa pubertas di 6th-7th Pada minggu usia, waktu penelitian dirancang untuk mempelajari tikus saat mereka melewati tahap perkembangan ini. Semua prosedur yang dilakukan pada tikus mengikuti pedoman NIH untuk perawatan hewan, dan telah disetujui oleh Sub-komite Perawatan dan Penggunaan Hewan dari Komite Penelitian dan Pengembangan di VA Puget Sound Health Care System.

Tabel 1  

Protokol Eksperimental

Sukrosa administrasi diri

Protokol Umum. Prosedur didasarkan pada metodologi yang kami publikasikan (; ). Semua prosedur pelatihan dan pengujian dilakukan antara 0700 dan 1200 jam. Eksperimen ini meliputi fase 2-3: pelatihan pembuatan gambar otomatis dan rasio tetap; operasi dan pemulihan dalam kelompok tertentu (lihat Tabel 1); dan pelatihan rasio progresif (PR) menggunakan algoritma PR dari Richardson dan Roberts (). Algoritma PR membutuhkan 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, XNX, 251, 331, 437, 575, 759, 999, 999, 27 dll) pengungkit tuas untuk pengiriman hadiah yang berhasil dalam suatu sesi, dan merupakan ujian ketat untuk motivasi dan hadiah (5). Tikus dilatih untuk mengatur sendiri sukrosa 0.5% (hadiah 10 ml) yang dikirim ke wadah tetesan cairan. Kotak operan, dikendalikan oleh sistem Med Associates (Georgia, VT), memiliki dua tuas, tetapi hanya satu tuas (tuas yang aktif dan dapat ditarik) yang mengaktifkan pompa infus. Penekan pada tuas lain (tuas stasioner yang tidak aktif) juga direkam. Solusi sukrosa dikirim ke wadah penurunan cairan untuk konsumsi oral (Med Associates). Pelatihan awal dilakukan selama sesi satu jam selama 1 hari di bawah jadwal penguatan berkelanjutan (FR50: setiap tuas pers diperkuat), dengan kemungkinan maksimum hadiah sukrosa 5 disampaikan per sesi. Setiap sesi dimulai dengan penyisipan tuas aktif dan iluminasi cahaya putih yang tetap menyala untuk seluruh sesi. Nada 2900-s (20 Hz, 7.5 dB di atas latar belakang) + cahaya (20 W cahaya putih di atas tuas aktif) isyarat gabungan isyarat disertai setiap pengiriman hadiah, diikuti dengan waktu 3-detik setelah setiap pengiriman sukrosa. Pelatihan PR dilakukan untuk kemungkinan 30 maksimum h / hari selama sepuluh hari. Sesi harian berakhir setelah XNUMX menit dari tidak ada tuas pers yang merespons, pada saat mana lampu rumah dimatikan dan tuas aktif ditarik.

Efek AGRP pada swa-administrasi sukrosa

Karena hasil kami menunjukkan peningkatan ekspresi mRNA AGRP pada tikus pubertas yang diberi diet tinggi lemak, kami ingin mengkonfirmasi bahwa AGRP dapat meningkatkan pemberian sukrosa secara mandiri. 5-minggu tua chow-fed tikus diambil melalui pelatihan FR, kemudian menerima kanula ke ventrikel otak ketiga (ICV). Setelah satu minggu pemulihan, konfirmasi penempatan dengan tes respons minum angiotensin II (lihat ), dan satu sesi pelatihan ulang FR, tikus dimulai dengan paradigma administrasi mandiri PR. Setelah PR Day 1, tikus ditugaskan ke salah satu dari dua kelompok sedemikian rupa sehingga kinerja PR Day 1 tidak berbeda antara kedua kelompok (kendaraan CSF buatan, aCSF; atau AGRP, 2 μl dari 0.01 nmol). Mereka menerima suntikan aCSF (n = 8) atau AGRP (n = 7) pada hari PR 2, 5, dan 8. Total asupan makanan harian dihitung selama waktu pelatihan PR.

Pengaruh usia pada sukrosa administrasi diri

Kami membandingkan perilaku administrasi diri antara tikus pubertas dan dewasa muda, memberi makan chow atau 31.8% diet lemak. Tikus memiliki dua minggu aklimasiasi terhadap varisarium VAPSHCS (3 — 5wk atau 8 — 10 minggu). Mereka kemudian menerima diet selama seluruh periode tes / pelatihan (4 minggu). Jadi, seperti pada percobaan awal, tikus pubertas dipelajari pada usia 5-8. Dewasa muda dipelajari pada usia 10-13 minggu.

Penentuan komposisi tubuh

Komposisi tubuh diukur menggunakan spektroskopi resonansi magnetik kuantitatif (QMR []) untuk menentukan kadar air tubuh tikus individu, dari mana lemak tubuh relatif dihitung. Hewan-hewan itu ditempatkan di pemegang silinder tanpa anestesi, dan kemudian pemegang dimasukkan ke dalam mesin QMR untuk pemindaian 2 menit, yang melakukan pengukuran rangkap tiga. Data disimpan ke komputer terintegrasi (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX) untuk penghitungan langsung seluruh air, lemak, dan massa tubuh tanpa lemak.

Tes toleransi glukosa intravena (IVGTT)

IVGTT sadar dilakukan pada tikus dengan kanula IV yang ditanamkan secara kronis, yang dilakukan puasa semalam sebelum studi, menggunakan metodologi berdasarkan . Kanula intravena bilateral diimplantasikan dua minggu sebelum penelitian, sesuai dengan metodologi kami yang sudah mapan (). Sampel baseline diambil pada t-10 min (0.5 ml untuk penentuan insulin dan glukosa, pada semua titik waktu) dan t0 min. Tikus menerima infus 1 gm glukosa / 2ml / kg lebih dari 15-20 detik diikuti oleh 0.5 ml siram saline. Sampel darah diambil pada 5, 15, 30, 60, 90, dan 120 min. Karena penyumbatan kateter selama prosedur (karenanya, ketidakmampuan untuk mendapatkan sampel darah), data akhir untuk data dasar / IVGTT yang disajikan adalah 7-8 untuk tikus yang diberi makan chow dan 8 untuk tikus yang diberi makan 31.8% diet lemak (Tabel 3). Insulin plasma ditentukan menggunakan kit RIA insulin tikus Linco (# RI-13K dan SRI-13K, Linco) dan glukosa plasma ditentukan pada YSI Glucose Analyzer). Area di bawah kurva (AUC) untuk respons dari baseline dihitung pada 5 min dan 120 min. Indeks HOMA dihitung sebagai puasa (glukosa [mM] × insulinm [U / L]) / 22.5 dan dihitung menggunakan sampel terminal puasa yang diukur untuk insulin dan glukosa.

Tabel 3  

Parameter Metabolik1

Parameter metabolisme puasa

Tikus dari Eksperimen 1 berpuasa semalaman sebelum eutanasia, beberapa hari setelah IVGTT selesai. Tikus-tikus dibius dengan inhalasi isoflurane dan diasingkan. Otak dengan cepat diangkat dan dibekukan dalam nitrogen cair untuk pengukuran mRNA hipotalamus peptida dan nukleus accumbens katekolamin. Plasma atau serum terminal digunakan untuk pengukuran insulin puasa, glukosa, leptin, dan trigliserida. Untuk trigliserida, Kit GPO Point Scientific Triglyceride # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) dan standar KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) digunakan dalam serum. Leptin plasma diukur dengan Kit RIA Millipore Linco # RL 3K.

Metode HPLC Catecholamine []

Tikus di-eutanasia dengan anestesi isofluran, dan otak dengan cepat diangkat, dibekukan, dan disimpan pada suhu −80 ° C. Mikro-pukulan bilateral nukleus accumbens (NAcc) diisolasi dari masing-masing hewan. Meskipun perawatan yang substansial dilakukan untuk meminimalkan kontaminasi oleh daerah otak tetangga, karena sifat dan ukuran masing-masing pukulan mikro metode kami tidak memungkinkan kami untuk membedakan subkawasan (yaitu inti NAcc vs shell) dalam NACC. Untuk analisis kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC), larutan antioksidan (0.4 N perklorat, 1.343 mM asam etilenadiaminetetraasetat (EDTA) dan 0.526 mM natrium metabisulfit ditambahkan ke sampel diikuti dengan homogenisasi menggunakan homogenizer jaringan ultrasonik (Biologis; Gainesville, VA Sebagian kecil dari jaringan homogenat dilarutkan dalam 2% sodium dodecyl sulfate (SDS) (b / v) untuk penentuan protein (Pierce BCA Protein Reagent Kit; Rockford, IL). Suspensi yang tersisa diputar pada 14,000 g untuk 20 min dalam centrifuge yang didinginkan. Supernatan dicadangkan untuk HPLC.

Sampel dipisahkan pada kolom Microsorb MV C-18 (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, CA) dan secara bersamaan diperiksa untuk asam DA, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC) dan asam homovanillic (HVA), keduanya merupakan penanda. degradasi dopamin, 5-HT dan 5-HIAA. Senyawa dideteksi menggunakan detektor array koulometrik saluran-12 (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA) yang dilampirkan ke Sistem Pengiriman Pelarut Waters 2695 (Waters; Milford, MA) dengan ketentuan berikut: laju aliran 1 ml / menit; potensi deteksi 50, 175, 350, 400 dan 525 mV, dan; menggosok potensi 650 mV. Fase gerak terdiri dari larutan metanol 10% dalam H suling2O mengandung 21 g / l (0.1 M) asam sitrat, 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) asam heptanesulfonat dan 36 mg / l (0.097 mM) EDTA pada pH 4.1. Sampel yang tidak diketahui dikuantifikasi terhadap kurva standar titik-6 dengan R minimum2 dari 0.97. Sampel kontrol kualitas diselingi dengan masing-masing proses untuk memastikan kalibrasi HPLC.

Peptida Orexigenic mRNA qPCR

Kami mengukur ekspresi peptida hipotalamus yang merangsang pemberian makan dan telah terlibat dalam perilaku motivasi dan penghargaan (): neuropeptide Y (NPY [ ; ; ]); agouti-related peptide (AGRP [; ; ; ; ; ; ; ; ]); dan orexin (; ). Tikus di eutanasia dengan anestesi isoflurane, dan otak dengan cepat dikeluarkan, dibekukan dan disimpan pada suhu -80 ° C sampai diproses. Hipotalamus medial dan lateral diseksi mikro sebagai satu blok menggunakan bidang pembekuan AHP-1200CPV (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il) yang mempertahankan suhu konstan 12 ° C selama proses diseksi. Total RNA dari jaringan yang diiris mikro diisolasi dengan reagen Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA) dan dimurnikan menggunakan RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA) sesuai dengan petunjuk pabrik. Total RNA dirawat untuk menghilangkan potensi kontaminasi DNA genom menggunakan DNase bebas RNase (Promega, Madison, WI), dan dihitung menggunakan spektrofotometer NanoVue (GE Healthcare, Cambridge, UK). Kualitas RNA dikonfirmasi dengan elektroforesis gel agarosa standar. DNA pelengkap (cDNA) kemudian ditranskripsikan ulang (RT) dari 1-2 μg total RNA dengan campuran hexamers acak dan cat dasar oligo DT menggunakan iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Reaksi non-transkripsi ulang (tanpa RT) juga disiapkan dari setiap sampel untuk mengontrol potensi kontaminasi DNA genom. Kontrol cDNA dan tanpa RT diencerkan, dan 5-10 ng template cDNA dari setiap sampel digunakan untuk mengukur ekspresi mRNA dari gen yang dipilih dengan PCR kuantitatif waktu nyata menggunakan Sistem Deteksi PCR Waktu Nyata MyIQ (Bio-Rad, Hercules , CA). Pengukuran rangkap tiga untuk setiap sampel dijalankan pada pelat sumur iCycler 96 standar, bersama tanpa kontrol templat (NTC) untuk mendeteksi potensi kontaminasi silang, dalam volume reaksi 20 μl yang terdiri dari 10 μl2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl masing-masing 0.2-0.5 μM primer, 3 μl DEPC water, dan 5 μl template. Semua reaksi qPCR termasuk analisis kurva leleh untuk memastikan spesifisitas sinyal. Ekspresi relatif untuk setiap gen yang diinginkan dihitung dengan ekstrapolasi ke kurva standar yang dijalankan secara individual pada setiap pelat dan diturunkan dari pengenceran serial sampel gabungan dari referensi cDNA, dan dinormalisasi ke ekspresi relatif gen referensi (fosfoprotein ribosom asam 36B4 asam untuk ekspresi gen di jaringan hipotalamus, dan protein ribosom mitokondria L32 untuk ekspresi dalam nukleus accumbens). Urutan primer berikut (IDT, San Diego, CA) digunakan untuk memperkuat prepro-orexin tikus, NPY, dan AGRP: Prepro-orexin, Forward: 5′-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ′, 5′-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3 ′; NPY: Maju, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 ′; Terbalik: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ′; AGRP, Teruskan: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ′; Terbalik: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ′.

cFos Immunocytochemistry (ICC) dan Kuantisasi

Fluoresensi ICC digunakan untuk mengidentifikasi badan sel neuronal positif-AGRP di dalam hipotalamus medial, menurut metodologi kami yang sudah mapan (). Pada hari terakhir (PR Hari 10), tikus ditempatkan di ruang administrasi sendiri seperti biasa, selama 90 menit. Segera setelah sesi 90 menit terakhir, tikus dibius mendalam dengan inhalasi isoflurane dan perfusi dengan NaCl 0.9% diikuti dengan larutan paraformaldehida 4% dingin. Waktu untuk anestesi dan eutanasia didasarkan pada waktu yang diketahui dari ekspresi puncak protein cFos pada 90-120 menit setelah kejadian. Jadi ekspresi cFos akan mencerminkan aktivasi SSP pada permulaan tugas perilaku, bukan hasil dari hewan yang mengalami tugas tersebut. Otak dilepas dan difiksasi dalam paraformaldehida beberapa hari, kemudian ditempatkan dalam 20% sukrosa-PBS, kemudian 30% larutan sukrosa-PBS. Otak dipotong pada cryostat (cryostat Leica CM 3050S) untuk imunohistokimia. Kami menggunakan metodologi kami yang sudah mapan untuk menghitung protein cFos imunoreaktif di bagian otak (). Bagian-bagian koronal seluruh otak 12 yang dipasang di slide dicuci tiga kali dalam larutan salin fosfat (PBS, OXOID, Hampshire, Inggris). Bagian dicuci selama 20 min dengan 100% etanol / air DI (50%, v / v) diikuti oleh pencucian PBS, kemudian diblokir selama jam 1 pada suhu kamar dalam PBS yang mengandung 5% kambing normal atau serum keledai. Bagian kemudian dicuci beberapa kali dalam PBS dan diinkubasi semalaman di 4 ° C dalam larutan antibodi primer yang dibuat dalam PBS. Bagian dicuci tiga kali dalam PBS dan kemudian diinkubasi dalam gelap pada suhu kamar dalam larutan antibodi sekunder yang dibuat dalam PBS selama 1 jam. Bagian kemudian dicuci lagi dalam PBS, dan dipasang dan diselipkan di media pemasangan Vectashield hard set (Vector; Burlingame, CA). Gambar digital bagian diperoleh dengan menggunakan mikroskop fluoresensi Nikon Eclipse E-800 yang terhubung ke kamera menangkap digital Retima Qimaging Retiga menggunakan perangkat lunak NIS Elements (Nikon).

Berdasarkan studi PCR yang menunjukkan peningkatan level mRNA AGRP, kami fokus pada daerah hipotalamus medial, khususnya nukleus ventromedial dan nukleus arkuata (ARC)). Bagian 12 μm yang cocok dengan Atlas dievaluasi untuk ekspresi dan kuantisasi cFos pada bagian dan wilayah yang cocok, berdasarkan atlas dari . Untuk kuantitasi (pada pembesaran 40 ×), daerah yang cocok dengan atlas dipilih. Perangkat lunak NIS Elements (Nikon) digunakan untuk mengambil gambar dari area yang diinginkan. Area ditentukan untuk penghitungan dan ambang batas untuk jumlah sel positif ditetapkan. Area dan latar belakang yang identik (ambang batas) digunakan untuk bagian dari masing-masing kelompok eksperimen, dan penghitungan perangkat lunak sel positif (kuantisasi) dilakukan pada sesi yang sama untuk semua kelompok eksperimen, untuk mencegah perubahan antar sesi dalam pengaturan latar belakang. Untuk analisis statistik, penghitungan diambil dari tikus individu hanya jika bagian yang sesuai atau lengkap melalui masing-masing daerah tersedia; data untuk area tertentu tidak diambil dari tikus jika ada perwakilan bilateral yang tidak lengkap untuk area itu.

Selain kuantitatif cFos, imunohistokimia label ganda kuantitatif untuk cFos dan AGRP juga dilakukan. Karena kami tidak ingin mengganggu penampilan perilaku hewan, mereka tidak diberikan kolkisin sebelumnya untuk mengoptimalkan visualisasi AGRP. Oleh karena itu visualisasi neuron AGRP-positif mungkin diremehkan. Prosedur pewarnaan ganda untuk AGRP sebanding dengan pengujian cFos-immunoreactivity sendiri, kecuali bagian yang diblokir selama satu jam pada suhu kamar dalam serum keledai PBS-5%. Kemudian, campuran antibodi primer fos-Ab dan AGRP digunakan untuk inkubasi semalam pada suhu 4 ° C; demikian pula kedua antibodi sekunder berada dalam larutan yang sama dan diinkubasi selama satu jam dalam gelap pada suhu kamar. Pengujian pengoptimalan awal dilakukan untuk menentukan pengenceran yang sesuai dari antibodi primer. Antibodi primer yang digunakan adalah anti-cFos kelinci (1: 500) (sc-52) dan kambing anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Antibodi sekunder yang digunakan adalah anti-kelinci Cy3-terkonjugasi keledai (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA), dan IgG anti-kambing Alexa fluor 488 keledai (Molecular Probes, Eugene, OR); semua antibodi sekunder diencerkan pada 1: 500.

Analisis statistik

Data kelompok disajikan sebagai sarana ± standard error mean (SEM) dalam teks, Tabel, dan Gambar. Signifikansi didefinisikan sebagai p ≤ 0.05. Perbandingan statistik dibuat antara kelompok eksperimen, seperti yang disajikan di bawah "Hasil" menggunakan uji Student's yang tidak berpasangan (misalnya, diet, usia, atau perbandingan pengobatan). 'Normalisasi' data didefinisikan seperti yang digunakan.

Hasil

Pengaruh diet tinggi lemak sedang pada motivasi peri-pubertas untuk sukrosa

Tikus yang diberi 31.8% diet lemak selama minggu 5-8, sementara dalam sesi administrasi diri, memiliki motivasi meningkat secara signifikan untuk sukrosa, dibandingkan dengan tikus yang diberi makan chow. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1a, tidak ada perbedaan dalam kinerja selama pelatihan FR awal (rata-rata FRDays 1-10 menekan tuas aktif, 38 ± 5 vs 39 ± 2 untuk chow vs 31.8% diet lemak, masing-masing). Namun, ketika tikus dialihkan ke tugas PR yang lebih ketat, ada peningkatan yang signifikan jumlah pengungkit tuas aktif, dan jumlah hadiah sukrosa yang diambil, tetapi tidak dalam keseluruhan panjang sesi (Gambar 1b). Tidak ada efek dari perawatan diet kronis pada jumlah tekanan tuas tidak aktif. Ketika tikus diberi makan diet tinggi lemak selama minggu 5-8 tetapi kemudian kembali ke diet chow yang diambil melalui pelatihan FR dan PR selama berminggu-minggu 9-12, ada tren tetapi tidak ada perbedaan yang signifikan dalam tuas pengepresan aktif. Dengan demikian, tampaknya tidak ada efek carry-over perilaku dari diet lemak cukup tinggi yang dikonsumsi selama jangka waktu peri-pubertas. Data parameter PR untuk kohort ini dirangkum dalam Tabel 2. Untuk mulai menjelaskan mekanisme yang berkontribusi terhadap peningkatan diet dalam motivasi sukrosa, kami melakukan sejumlah pengukuran metabolik dan SSP.

Gambar 1Gambar 1  

Respons termotivasi PR untuk imbalan sukrosa meningkat pada tikus peripubertal yang diberi diet lemak 31.8% (n = 8). 1a. Di seluruh sesi FR, tidak ada efek diet, tetapi efek diet dimanifestasikan ketika tikus beralih ke paradigma PR. 1b. Data adalah ...
Tabel 2  

Pengaruh Diet Tinggi Lemak Peri-Pubertas pada Kinerja Rasio Progresif untuk Sukrosa

Efek diet tinggi lemak sedang pada parameter metabolisme

Segera setelah kesimpulan dari pengujian perilaku, komposisi lemak tubuh ditentukan pada tikus yang memiliki intervensi diet dan paradigma perilaku selama minggu 5-8. Tikus kemudian menerima kanula intravena kronis untuk tes toleransi glukosa IV (IVGTTs). Selanjutnya, plasma puasa terminal dan serum diperoleh untuk tindakan metabolisme tambahan. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3, tidak ada perbedaan dalam komposisi tubuh, berat badan, insulin puasa atau ukuran glukosa, sensitivitas insulin (perhitungan HOMA) atau tanggapan terhadap IVGTT, antara tikus yang diberi makan chow dan tikus yang diberi makan lemak tinggi. Pengukuran terminal puasa leptin dan trigliserida tidak berbeda antara kedua kelompok. Jadi, meskipun pengobatan diet memiliki efek signifikan pada motivasi untuk sukrosa, itu mencerminkan respon perilaku pada tikus yang diberi makan lemak tinggi yang pra-obesitas.

Efek diet tinggi lemak sedang pada homeostatik SSP dan memberi penghargaan pada neurokimia

Selain pengukuran metabolik terminal, otak dari kohort yang memiliki intervensi diet dan pelatihan perilaku selama berminggu-minggu 5-8 diukur untuk profil nucleus accumbens amine (n = 4 per kelompok diet) atau tingkat mRNA dari peptida orexigenic hipotalamus. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4, tidak ada efek signifikan dari diet tinggi lemak pada dopamin, norepinefrin, atau metabolit serotonin dalam nucleus accumbens, sebuah situs pusat aktivitas penghargaan dan motivasi (; ) di mana masing-masing sistem neurotransmitter ini memainkan peran regulasi kunci. Dalam ekstrak hipotalamus, tingkat mRNA dari peptida orexigenic, NPY, AGRP, dan orexin diukur. Tren yang kuat tetapi tidak signifikan untuk peningkatan AGRP pada tikus yang diberi makan lemak diamati pada kelompok ini (n = 8 untuk kedua diet); Oleh karena itu kami mengulangi paradigma diet / pelatihan perilaku dalam kelompok tambahan dan mengukur NPY, AGRP, dan orexin mRNA di hipotalamus. Dalam kohort gabungan, kami mengamati peningkatan yang signifikan (p <0.05) pada AGRP mRNA pada tikus yang diberi diet tinggi lemak vs. kontrol makanan (Gambar 2), tetapi tidak ada perubahan signifikan dalam ekspresi NPY atau orexin. Untuk mengevaluasi koneksi yang mungkin antara ekspresi AGRP dan perilaku administrasi diri, kami mengukur cFos dan AGRP neuron imunopositif dalam hipotalamus mediobasal. Kelompok tikus diberi makan chow atau 31.8% diet lemak; beberapa diambil melalui protokol administrasi diri (minggu 5-8) dan yang lainnya ditangani sebagai kontrol perilaku. Gambar 3a menunjukkan contoh co-lokalisasi cFos dan AGRP dalam neuron nucleu arcus. Seperti yang dirangkum dalam Tabel 5, aktivasi neuron AGRP (co-ekspresi cFos-ICC dan AGRP-ICC dalam sel yang sama) dikaitkan dengan aktivitas administrasi diri. Ini ditunjukkan dalam Gambar 3b, di mana jumlah neuron teraktivasi (cFos-positif) ditampilkan sebagai jumlah sel neuron, atau sebagai persen dari total neuron AGRP-positif: ada aktivasi signifikan dari neuron AGRP pada tikus yang mengatur sukrosa, dibandingkan kontrol kontrol , dalam kelompok diet gabungan. Perbandingan pengobatan dalam-diet untuk jumlah neuron AGRP yang diaktifkan pada kelompok administrasi-sendiri vs kontrol penanganan menampilkan tren yang tidak mencapai signifikansi statistik (chow, p = .078; 31.8% diet lemak, p = .073) . Yang penting, tidak hanya data ini menghubungkan aktivasi saraf AGRP dengan perilaku administrasi diri, tetapi karena waktu untuk pengukuran cFos (90 menit setelah tikus ditempatkan di ruang administrasi diri mereka), ekspresi cFos mencerminkan aktivitas neuron AGRP di antisipasi, atau pada awal, kegiatan administrasi diri. Ada tren yang tidak signifikan untuk peningkatan total neuron positif AGRP pada kelompok administrasi mandiri (vs kontrol kontrol, p = 0.16). Pada tikus-tikus itu, di mana tuas pengepresan dicocokkan antara kelompok diet, jumlah neuron positif AGRP juga dicocokkan. Tidak ada efek pengobatan diet saja pada jumlah neuron positif AGRP pada tikus kontrol perilaku.

Gambar 2  

Pengaruh diet lemak 31.8% pada ekspresi mRNA peptida hipotalamus medial. Data dinormalisasi untuk tikus yang diberi makan berlemak tinggi (n = 17) vs tikus kontrol (n = 16). AGRP mRNA meningkat secara signifikan (p <0.05).
Gambar 3Gambar 3  

Aktivasi neuron AGRP pada awal pemberian sukrosa sendiri. 3a. Co-lokalisasi cFos dan AGRP dalam neuron nucleus arcuate, pembesaran 60x. 3b. Jumlah neuron-imunopositif AGRP yang diaktifkan (cFos-imunopositif) dalam hipotalamus mediobasal ...
Tabel 4  

Nucleus Accumbens Amine Metabolites
Tabel 5  

Aktivasi Neuron Agrp: Diet dan Perawatan Perilaku

Pengaruh administrasi AGRP pada motivasi sukrosa

Interpretasi kami atas temuan ini adalah bahwa ekspresi AGRP pada tikus pubertas adalah mekanisme kunci yang mendasari peningkatan pemberian sukrosa secara mandiri pada tikus yang diberi makan makanan berlemak tinggi. Untuk mengkonfirmasi kemanjuran AGRP untuk meningkatkan motivasi sukrosa, AGRP diberikan melalui ventrikel ketiga untuk tikus peri-pubertas yang diberi makan selama bagian PR dari paradigma perilaku. Regimen dosis AGRP ini adalah sub-ambang untuk stimulasi asupan chow di dua minggu paradigma PR, tetapi menghasilkan peningkatan swa-administrasi sukrosa secara signifikan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. (Perhatikan bahwa setiap hadiah sukrosa memiliki kandungan kalori 0.1 kkal, oleh karena itu aktivitas swa-administrasi menyumbangkan kalori yang dapat diabaikan dengan total asupan harian). Tabel 6 menunjukkan data parameter swa-administrasi melintasi paradigma PR 9-hari, dengan AGRP atau aCSF menyuntikkan ICV pada Days 2, 5, dan 8. Pada tikus yang diberi perlakuan AGRP, jumlah penekan tuas aktif meningkat secara signifikan di seluruh PR Days 2-10 (p = 0.03), dan pada hari-hari non-injeksi (p = 0.048) dengan kecenderungan peningkatan pada (rata-rata) hari injeksi. Selain itu, Stop Time (yang mencerminkan total waktu yang dihabiskan terlibat dalam tugas administrasi diri) secara signifikan meningkat pada hari-hari non-injeksi (p = 0.02) dengan tren peningkatan secara keseluruhan, dan pada hari injeksi. Jumlah hadiah sukrosa meningkat secara keseluruhan di PR Days 2-10 (p = 0.03). Tidak ada efek pengobatan AGRP pada penekanan tuas tidak aktif, dibandingkan dengan kontrol yang diobati dengan aCSF, atau antara hari injeksi dan non-injeksi. Hasilnya mendukung interpretasi efek berkelanjutan AGRP untuk meningkatkan pemberian sukrosa sendiri: tikus lebih menekankan pada tuas yang memberi penghargaan, menerima lebih banyak hadiah sukrosa, dan menghabiskan lebih banyak waktu untuk terlibat dengan tugas tersebut.

Gambar 4  

Ventrikular ketiga (ICV) AGRP (0.01 nmol) menstimulasi pemberian sukrosa secara mandiri dalam paradigma PR, tetapi tidak berpengaruh pada asupan makanan harian selama periode penelitian (PR Days 2 — 10, dengan suntikan pada Hari 2, 5, dan 8) . Data AGRP (n = 9) diekspresikan ...
Tabel 6  

Pengaruh ICV AGRP vs aCSF pada Kinerja Rasio Progresif untuk Sukrosa

Pengaruh tahap kehidupan pada preferensi dan motivasi untuk sukrosa

Dalam percobaan terakhir, kami mengevaluasi apakah motivasi untuk sukrosa berbeda antara tikus pubertas dan dewasa. Awalnya, tikus tua 5-dan 10-wk diberi tes preferensi sukrosa dengan pilihan solusi mulai dari 0 hingga 20% sukrosa, sebelum memulai pengujian dan pelatihan administrasi mandiri. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5a, dan konsisten dengan temuan yang dilaporkan dalam literatur, tikus pra-pubertas tampaknya lebih suka solusi yang lebih manis daripada tikus dewasa muda: sebagian besar tikus pra-pubertas memiliki asupan puncak larutan sukrosa 20%, sedangkan tikus dewasa menunjukkan asupan puncak dari sukrosa 15%. Selanjutnya, kedua kelompok umur dibagi antara chow tikus dan diet tinggi lemak selama pelatihan administrasi mandiri dan pengujian. Ada peningkatan kecil tapi signifikan secara statistik dalam jumlah penekanan tuas aktif oleh peri-pubertas vs tikus dewasa (45 ± 3 vs 37 ± 2, p = 0.05) rata-rata di seluruh sesi FR, dengan tidak ada perbedaan dalam jumlah hadiah sukrosa atau jumlah penekanan pada tuas yang tidak aktif. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5b, ada efek keseluruhan usia yang sangat signifikan, di seluruh sesi PR, dengan peningkatan tuas aktif yang meningkat secara signifikan untuk tikus pubertas (n = 15) vs tikus dewasa muda (n = 14) (ANOVA cara 2, usia PRDay ×; efek usia, p = 0.017, tidak ada efek independen dari PRDay, tidak ada interaksi yang signifikan). Ada tren untuk efek yang lebih besar dari usia dalam kondisi makan makanan berlemak tinggi tetapi ini tidak mencapai signifikansi statistik (p = .13). Tabel 7 daftar parameter perilaku PR: selain peningkatan tuas aktif, tikus peri-pubertas menerima lebih banyak penghargaan sukrosa, dan menunjukkan kecenderungan peningkatan Stop Time. Selain itu, peri-pubertas tikus memiliki peningkatan kecil tapi signifikan dalam tekanan pada tuas tidak aktif (yaitu, tidak bermanfaat), meskipun untuk tikus peri-pubertas dan dewasa, jumlah penekanan tuas tidak aktif sekitar 10% dari jumlah dari pengungkit tuas aktif. Hasil ini menunjukkan bahwa tikus peri-pubertas lebih suka dan akan lebih rajin mencari makanan yang rasanya manis, dan efeknya dapat diperkuat dengan latar belakang diet tinggi lemak.

Gambar 5Gambar 5  

Tikus muda telah meningkatkan motivasi untuk imbalan sukrosa dibandingkan dengan tikus dewasa. 5a. Tes preferensi sukrosa untuk tikus muda (peri-pubertas, n = 15) dan dewasa muda (n = 14) tikus. Tikus memiliki min min 30 untuk minum dari berbagai konsentrasi (0-20% sukrosa). ...
Tabel 7  

Pengaruh usia terhadap Kinerja Rasio Progresifa untuk sukrosa

Diskusi

Temuan utama dari penelitian ini adalah bahwa diet lemak cukup tinggi dikonsumsi selama periode peri-pubertas (tepat sebelum, selama, dan setelah usia transisi ke masa pubertas) secara signifikan meningkatkan motivasi untuk solusi sukrosa. Temuan ini konsisten dengan pengamatan kami sebelumnya, serupa, pada tikus dewasa (). Pada hewan-hewan ini, dan dalam kohort yang sesuai dengan usia dan perlakuan, kami menentukan melalui karakterisasi metabolik yang luas bahwa tikus-tikus tersebut adalah non-obesitas atau pra-obesitas dan tidak resisten terhadap insulin secara perifer. Kami tidak dapat mengesampingkan kemungkinan bahwa tikus memiliki resistansi terlokalisir SSP terhadap aksi insulin atau leptin, namun: kedua hormon ini berkontribusi pada modulasi hadiah makanan spesifik lokasi CNS (; ; ).

Dalam subset tikus, kami mengukur neurotransmiter amina dan metabolit terkait di nucleus accumbens, yang menerima investasi besar dari proyeksi dopaminergik dari otak tengah, dan dianggap sebagai situs CNS kunci dan pusat untuk mediasi penghargaan dan perilaku termotivasi (; ). Kami mengamati tidak ada perubahan dalam tingkat absolut atau rasio dari salah satu metabolit pemancar ini yang menunjukkan bahwa aktivitas katekolaminergik atau serotonergik yang berubah dalam nucleus accumbens bukanlah mekanisme SSP primer atau utama yang mendasari peningkatan motivasi sukrosa. Ini konsisten dengan laporan terbaru dari , yang menunjukkan pada tikus dewasa bahwa ICV AGRP meningkatkan pergantian dopamin di medial prefrontal cortex tetapi tidak pada nucleus accumbens. Lebih lanjut, kami mengamati tidak ada efek 'perilaku' dari diet ketika diuji pada tikus segera setelah pubertas, sebagai orang dewasa muda. Ini berbeda dengan temuan dari Bolaños dan lainnya, pada parameter perilaku dan katekolaminergik, pada tikus dewasa yang diobati dengan methylphenidate (; ; ; ). Ini kemungkinan karena penargetan langsung neuron dopaminergik oleh methylphenidate, dan mungkin juga merupakan fungsi waktu intervensi diet dan waktu pengujian hewan. Akhirnya, kami mungkin tidak mengamati efek carryover, karena dalam penelitian ini, lokus utama dari efek diet tampaknya adalah hipotalamus medial.

Dalam penelitian ini, tiga baris bukti mendukung peran kunci untuk AGRP hipotalamus neuropeptida medial dalam peningkatan pemberian sukrosa secara mandiri pada tikus yang diberi makan makanan berlemak tinggi. Pertama, kami mengamati peningkatan ekspresi AGRP (mRNA) dalam ekstrak seluruh hipotalamus pada tikus yang diberi makan diet lemak 31.8% relatif terhadap kontrol chow. Namun, level mRNA orexin dan NPR mRNA tidak berubah. Dengan demikian, efek dari diet tinggi lemak / paradigma perilaku tampaknya spesifik untuk AGRP, dan tidak digeneralisasi ke neuropeptida origenik. Ini menekankan peran AGRP dalam motivasi untuk, atau mencari, makanan, dan konsisten dengan sejumlah laporan terbaru dalam literatur (dibahas di bawah). Pekerjaan kami baru-baru ini telah menunjukkan peran kunci dari aktivasi hipotalamus medial dalam kaitannya dengan kinerja PR dalam paradigma motivasi kami, dengan peningkatan ekspresi cFos di beberapa nukleus hipotalamus medial (). Kami juga telah mengidentifikasi ARC sebagai wilayah kunci untuk efek insulin (eksogen) untuk mengurangi pemberian sukrosa secara mandiri (). ARC berisi AGRP / NPY neuron (; ) yang bertindak dalam hipotalamus medial untuk merangsang pemberian makan dengan berbagai mekanisme. Dalam penelitian ini, kuantisasi imunositokimia dari neuron AGRP teraktivasi menunjukkan peningkatan neuron cFos / AGRP pada tikus yang dilatih untuk mengatur sukrosa sendiri, dibandingkan dengan kontrol perilaku yang tidak terlatih. Ini adalah pendekatan kedua yang mengarah pada interpretasi bahwa aktivasi neuron AGRP berkontribusi pada (onset) pemberian sukrosa sendiri. Kedua studi sebelumnya dan yang lebih baru terkait ekspresi AGRP dan tindakan dengan asupan lemak preferensial, baik sebagai makanan () atau dalam konteks paradigma motivasi (); dan pada tikus dewasa ICV AGRP secara khusus mengkondisikan preferensi tempat terhadap lemak (). Studi terbaru menggunakan teknik molekuler yang ditargetkan yang memungkinkan aktivasi spesifik AGRP neuron pada tikus (; ) telah mengkonfirmasi bahwa AGRP secara kuat merangsang pemberian makanan, meningkatkan pencarian makanan, dan mengurangi pengeluaran energi. Sangat menarik untuk dicatat bahwa pada kelompok eksperimen yang diberi diet tinggi lemak, total asupan kalori secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan tikus yang diberi makan kontrol chow (Tabel 8), yang akan konsisten dengan efek AGRP endogen untuk mengurangi pengeluaran energi. Efek ini konsisten dengan temuan sebelumnya , bahwa efek AGRP eksogen pada beberapa aspek keseimbangan energi bisa sangat lama. Dengan demikian, sebagai pendekatan ketiga, hasil kami menunjukkan peningkatan pemberian diri sukrosa oleh tikus pubertas (chow-fed) yang diberi ICV AGRP juga menyarankan tindakan yang berkelanjutan. Peningkatan spesifik ekspresi mRNA AGRP pada tikus yang diberi diet tinggi lemak selama empat minggu konsisten dengan penelitian terbaru dari yang menghubungkan asam lemak eksogen, asam lemak yang dihasilkan intraseluler, dan peningkatan ekspresi AGRP dalam neuron hipotalamus. Dengan demikian, penambahan asam oleat atau palmitat ke sel hipotalamus yang dikultur menghasilkan peningkatan ekspresi AGRP. Sementara diet yang kita gunakan memiliki peningkatan asam stearat, palmitat, dan oleat, tidak mungkin untuk mengetahui apakah asam lemak ini meningkat di in vivo lingkungan hipotalamus, apakah konsentrasi lokal mereka akan sesuai dengan profil asam lemak makanan, dan apakah satu atau lebih dari ini secara khusus akan menyebabkan peningkatan ekspresi AGRP. Meskipun demikian, tergoda untuk berspekulasi bahwa subkomponen diet dapat berkontribusi pada peningkatan motivasi untuk permen melalui tindakan utama di hipotalamus medial.

Tabel 8  

Protokol Eksperimental: Kcal Dikonsumsi

Penelitian kami menunjukkan bahwa tikus muda memiliki peningkatan motivasi untuk sukrosa dibandingkan dengan tikus dewasa. Ini tampak jelas di sepanjang waktu pemberian PR sendiri, dan ada tren diet tinggi lemak untuk meningkatkan efek usia. Ada kemungkinan bahwa ini tidak mencapai signifikansi statistik karena ukuran kelompok yang relatif kecil; dengan demikian, data menunjukkan bahwa pada hewan pubertas (dan mungkin manusia) lemak yang cukup tinggi dalam makanan dapat berkontribusi untuk meningkatkan perilaku pencarian untuk mendapatkan minuman atau makanan yang dimaniskan. Dari perspektif masyarakat, ini menekankan perlunya memperhatikan komponen lemak dari diet "remaja" atau remaja, tidak hanya karena konsekuensi metabolisme negatif langsung dari kelebihan lemak makanan, tetapi juga karena dapat berkontribusi pada perilaku yang menghasilkan dalam asupan gula yang ditingkatkan. Baru-baru ini diulas oleh , konsumsi gula dengan lemak dapat memiliki konsekuensi metabolisme negatif yang substansial. Kombinasi lemak / gula tinggi pada manusia juga merupakan diet yang relatif kurang memuaskan (). Dengan meningkatnya kejadian diabetes () dan hati berlemak () yang terjadi pada populasi anak-anak, pentingnya pola makan yang sehat dan seimbang pada usia muda sudah jelas. Kami mengamati peningkatan yang signifikan dalam tekanan pada tuas tidak aktif pada tikus pubertas (vs tikus dewasa), meskipun jumlah tuas menekan masih sangat rendah. Adalah mungkin tetapi tampaknya tidak mungkin bahwa penekanan tuas aktif yang ditingkatkan dapat dianggap sebagai efek 'tidak spesifik' dari keseluruhan aktivitas, karena sebagian besar aktivitas diarahkan pada tuas aktif. Meskipun jumlah aktual pengungkit tuas tidak aktif meningkat, proporsi relatif terhadap pengungkit tuas aktif sebanding antara tikus-tikus peri-pubertas dan dewasa, dan peningkatan pengungkit pengungkit dapat mencerminkan waktu aktif yang lebih lama di ruang swa-administrasi. Dalam paradigma yang berbeda (pembatasan makanan, penggunaan pelet makanan daripada hadiah yang manis, dan jadwal FR1) baru-baru ini melaporkan kinerja instrumental yang berubah pada tikus dewasa dan dewasa. Mereka mengamati tidak ada perbedaan dalam nosepoke yang mengantarkan pelet makanan, antara tikus muda dan tikus dewasa. Namun, mereka mengamati peningkatan perilaku perseverative selama kepunahan, pada tikus muda. Secara keseluruhan, kedua studi ini menekankan pengaruh usia dan tahap perkembangan pada motivasi untuk makanan, konsisten dengan pertumbuhan cepat tikus pubertas. Dalam penelitian ini kami mengevaluasi tikus jantan, tetapi bukan betina. Saat ini ada penelitian terbatas yang secara langsung membandingkan tikus jantan dan betina dalam paradigma motivasi makanan, dan evaluasi sistematis selama periode pubertas diperlukan. Perlu dicatat bahwa dalam studi remaja (manusia), mengamati hubungan antara penanda pertumbuhan, dan bukan steroid gonad sendiri. Meskipun demikian, efek gender pada kelompok usia ini perlu diselidiki lebih lanjut.

Sebagai kesimpulan, penelitian kami menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa pada tikus pubertas dibandingkan dengan orang dewasa, dan ini ditingkatkan dengan akses ke diet lemak cukup tinggi. Efek diet tinggi lemak pada motivasi sukrosa dapat dimediasi oleh peningkatan aktivitas AGRP di hipotalamus medial. Ini adalah bukti lebih lanjut dari konektivitas fungsional SSP intrinsik yang kuat dari sirkuit yang mengatur homeostasis energi dengan sirkuit yang mengatur penghargaan dan motivasi. Peningkatan motivasi sukrosa oleh diet lemak cukup tinggi mendahului kekacauan metabolisme dan obesitas jelas dan menunjukkan bahwa perilaku awalnya dapat mendorong perubahan metabolisme, bukan sebaliknya. Menelan makanan berlemak tinggi dan mengandung fruktosa, akan secara bersama-sama berkontribusi pada profil metabolisme yang berisiko tinggi untuk diabetes tipe2 dan penyakit kardiovaskular. Temuan ini menekankan pentingnya fokus pada pola makan dan diet selama masa pubertas, yang dipengaruhi tidak hanya oleh pengaruh sosial-lingkungan, tetapi juga oleh penyesuaian neurokimia dan perilaku CNS sebagai transisi hewan atau manusia melalui periode beberapa perubahan matang untuk akuisisi. kompetensi reproduksi.

​,war  

  • Diet tinggi lemak sedang meningkatkan motivasi sukrosa pada tikus dewasa.
  • Dalam studi ini, diet tinggi lemak meningkatkan motivasi sukrosa pada tikus peri-pubertas.
  • Tikus peri-pubertas mengalami peningkatan motivasi sukrosa dibandingkan dengan orang dewasa.
  • Peningkatan motivasi sukrosa dapat dimediasi oleh AGRP hipotalamus.
  • Kesimpulan: Diet tinggi lemak mendorong motivasi untuk permen yang tidak tergantung pada obesitas.

Ucapan Terima Kasih

Penelitian ini didukung oleh hibah NIH DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann adalah Ilmuwan Karir Riset Senior, Program Penelitian Laboratorium Biomedis, Departemen Urusan Veteran Sistem Perawatan Kesehatan Puget Sound Health, Seattle, Washington. Stephen Benoit didukung oleh NIH DK066223 dan Ethicon Endosurgery Inc. Para penulis berterima kasih kepada Dr. Tami Wolden-Hanson atas dukungan dengan pengukuran komposisi tubuh; William Banks dan Lucy Dillman untuk dukungan dengan pengukuran trigliserida; dan Amalie Alver, dan Samantha Thomas-Nadler untuk bantuan dengan studi perilaku.

Referensi

  • Andersen SL, Teicher MH. Stres, periode sensitif, dan peristiwa kedewasaan pada depresi remaja. Tren dalam Neuroscience. 2008; 31: 183 – 191. [PubMed]
  • Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. Neuron AGRP cukup untuk mengatur perilaku makan dengan cepat dan tanpa pelatihan. Ilmu Saraf Alam. 2011; 14: 351 – 355. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Preferensi untuk diet tinggi lemak, tetapi tidak hiperfagia setelah aktivasi reseptor opioid mu diblokir pada tikus KO AgRP. Penelitian Otak. 2010; 1317: 100 – 107. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Pengobatan methylphenidate selama pra dan periadolescence mengubah respon perilaku terhadap rangsangan emosional pada masa dewasa. Psikiatri Biologis. 2003; 54: 1317 – 1329. [PubMed]
  • Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Subsensitivitas terhadap obat dopaminergik pada tikus periadolescent: analisis perilaku dan neurokimia. Perkembangan Penelitian Otak Penelitian Otak. 1998; 111: 25 – 33. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, FJ Putih. Meningkatkan reaktivitas dan kerentanan terhadap kokain setelah pengobatan methylphenidate pada tikus remaja. Neuropsikofarmakologi. 2001; 25: 651 – 61. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Paparan remaja terhadap methylphenidate mengubah aktivitas neuron otak tengah tikus dopamin. Psikiatri Biologis. 2003; 54: 1338 – 1344. [PubMed]
  • Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Neuropeptide Y / agouti protein terkait gen (AGRP) sirkuit otak pada tikus normal, anorektik, dan monosodium glutamat yang diobati. Prosiding Akademi Sains Nasional. 1998; 95: 15043 – 15048. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Peran orexin / hypocretin dalam pencarian penghargaan dan kecanduan: implikasi untuk obesitas. Fisiologi & Perilaku. 2010; 100: 419–428. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Peran orexin-A dalam motivasi makanan, perilaku makan berbasis hadiah dan aktivasi neuron yang diinduksi makanan pada tikus. Ilmu saraf. 2010; 167: 11 – 20. [PubMed]
  • Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Meningkatnya insiden dan tantangan diabetes anak-anak. Ulasan mini. Jurnal Investigasi Endokrinologis. 2012 epub Mei 8, 2012. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Coldwell SE, Oswald TK, Reed DR. Penanda pertumbuhan berbeda antara remaja dengan preferensi gula tinggi vs. rendah. Fisiologi & Perilaku. 2009; 96: 574–580. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulin, leptin dan hadiah. Tren dalam Endokrinologi dan Metabolisme. 2010; 21: 68 – 74. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptin mengatur keseimbangan energi dan motivasi melalui aksi di sirkuit saraf yang berbeda. Psikiatri Biologis. 2011a; 69: 668 – 674. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Melanokortin sentral memodulasi aktivitas mesokortikolimbik dan perilaku mencari makanan pada tikus. Fisiologi & Perilaku. 2011b; 102: 491–495. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, DJ Clegg, Benoit SC, Lipton JW. Paparan terhadap peningkatan kadar lemak makanan melemahkan ganjaran psikostimulan dan pergantian dopamin mesolimbik pada tikus. Behavioral Neuroscience. 2008; 122: 1257 – 1263. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Desor JA, Beauchamp GK. Perubahan longitudinal dalam preferensi manis pada manusia. Fisiologi & Perilaku. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
  • Desor JA, Greene LS, Maller O. Preferensi manis dan asin pada manusia 9- ke 15 tahun dan dewasa. Ilmu. 1975; 190: 686 – 687. [PubMed]
  • Drewnowski A. Kepadatan energi, palatabilitas, dan rasa kenyang: implikasi untuk pengendalian berat badan. Ulasan Gizi. 1998; 56: 347 – 353. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulin bekerja di berbagai lokasi SSP untuk mengurangi pemberian sukrosa akut dan pemberian sukrosa sendiri pada tikus. American Journal of Physiology. 2008; 295: R388 – R394. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Insulin dan leptin intraventrikuler menurunkan pemberian sukrosa sendiri pada tikus. Fisiologi & Perilaku. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, administrasi mandiri Zavosh A. Sucrose dan aktivasi SSP pada tikus. Am J Physiol. 2011; 300: R876 – R884. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Pengaruh asupan pemanis yang moderat pada kesehatan metabolisme pada tikus. Fisiologi & Perilaku. 2009; 98: 618–624. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Sipols AJ. Sinyal pengaturan energi dan hadiah makanan. Farmakologi, Biokimia, dan Perilaku. 2010; 97: 15 – 24. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Tes toleransi glukosa intravena pada tikus Wistar yang dikanulasi: Metode yang kuat untuk penilaian in vivo sekresi insulin yang distimulasi glukosa. Jurnal Metode Farmakologis dan Toksikologi. 2008; 57: 106 – 113. [PubMed]
  • Hagan MM, PA Bergegas, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. Efek orexigenik jangka panjang dari AgRP- (83-132) melibatkan mekanisme selain blokade reseptor melanocortin. American Journal of Physiology. 2000; 279: R47 – R52. [PubMed]
  • Hahn TM, Breininger JF, DG Baskin, Schwartz MW. Koekspresi Agrp dan NPY dalam neuron hipotalamus yang diaktifkan puasa. Ilmu Saraf Alam. 1998; 1: 271 – 272. [PubMed]
  • Hodos W. Rasio progresif sebagai ukuran kekuatan hadiah. Ilmu. 1961; 134: 943 – 944. [PubMed]
  • Ikemoto S, Panksepp J. Disosiasi antara respons nafsu makan dan penyempurnaan oleh manipulasi farmakologis dari wilayah otak yang berhubungan dengan hadiah. Behavioral Neuroscience. 1996; 110: 331 – 345. [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Efek neuropeptida Y, insulin, 2-deoxyglucose, dan kekurangan makanan pada perilaku yang didorong oleh makanan. Psikofarmakologi. 1995; 120: 267 – 271. [PubMed]
  • Kaushik S, JA Rodriguez-Navarro, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autophagy dalam neuron AgRP hipotalamus mengatur asupan makanan dan keseimbangan energi. Metabolisme sel. 2011; 14: 173 – 183. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Kelley AE, Berridge KC. Neuroscience of rewards natural: relevansi dengan obat adiktif. Jurnal Ilmu Saraf. 2002; 22: 3306 – 3311. [PubMed]
  • Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neuropeptide-Y dalam nukleus paraventrikular meningkatkan pemberian etanol sendiri. Peptida. 2001; 22: 515 – 522. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Kohli R, Boyd T, Danau K, Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. Perkembangan NASH yang cepat di masa kanak-kanak. Jurnal Gastroenterologi dan Nutrisi Anak. 2010; 50: 453 – 456. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. Aktivasi cepat yang dapat dibalikkan dari neuron AgRP mendorong perilaku makan pada tikus. Jurnal Investigasi Klinis. 2011; 121: 1424 – 1428. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Penentu genetik dan lingkungan dari persepsi pahit dan preferensi manis. Pediatri. 2005; 115: 216 – 222. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Myers KP, Sclafani A. Pengembangan preferensi rasa yang dipelajari. Psikobiologi Perkembangan. 2006; 48: 380 – 388. [PubMed]
  • Program Penelitian Terapan Institut Kanker Nasional. Sumber kalori dari tambahan gula di antara Penduduk AS, 2005-06. Diperbarui 21 Desember 2010. [Diakses 21 September 2011]; 2010 Tersedia dari: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
  • Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Evaluasi sistem pencitraan resonansi magnetik kuantitatif untuk analisis komposisi seluruh tubuh pada tikus. Kegemukan. 2010; 18: 1652 – 1659. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Ogden CL, Carroll MD. Divisi Survei Pemeriksaan Kesehatan dan Gizi. Prevalensi obesitas di kalangan anak-anak dan remaja: Amerika Serikat, tren 1963-1965 hingga 2007-2008. [Diakses 21 September 2011]; E-Stat Kesehatan. 2010 2010 Tersedia dari: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
  • Paxinos G, Watson C. Atlas otak tikus dalam koordinat stereotaxic. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
  • Richardson NR, Roberts DC. Jadwal rasio progresif dalam studi pemberian obat sendiri pada tikus: metode untuk mengevaluasi efikasi yang memperkuat. Jurnal Metode Neuroscience. 1996; 66: 1 – 11. [PubMed]
  • Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamine beroperasi sebagai modulator pencarian makanan subsecond. Jurnal Ilmu Saraf. 2004; 24: 1265 – 1271. [PubMed]
  • Rossi M, Kim M, Morgan D, C Kecil, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. A C-terminal fragmen Agouti- protein terkait meningkatkan pemberian makan dan memusuhi pengaruh hormon perangsang alfa-melanosit in vivo. Endokrinologi. 1998; 139: 4428 – 4431. [PubMed]
  • Stanhope KL. Peran gula yang mengandung fruktosa dalam epidemi obesitas dan sindrom metabolik. Ulasan Tahunan Kedokteran. 2012; 63: 329 – 343. [PubMed]
  • Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Remaja menunjukkan perbedaan perilaku dari orang dewasa selama pembelajaran dan kepunahan insturmetnal. Behavioral Neuroscience. 2010; 124: 16 – 25. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Tracy AL, DJ Clegg, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Antagonis melanocortin AgRP (83-132) meningkatkan nafsu makan untuk merespons lemak, tetapi bukan penguat karbohidrat. Farmakologi Biokimia, dan Perilaku. 2008; 89: 263 – 271. [Artikel gratis PMC] [PubMed]
  • Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Efek dari konsumsi minuman ringan terhadap nutrisi dan kesehatan: tinjauan sistematis dan meta-analisis. American Journal of Public Health. 2007; 97: 667 – 75. [Artikel gratis PMC] [PubMed]