Psikol Depan. 2014; 5: 250.
Diterbitkan secara online 2014 Mar 31. doi: 10.3389 / fpsyg.2014.00250
PMCID: PMC3978285
Tobias Hoch,1 Monika Pischetsrieder,1,* dan Andreas Hess2
Abstrak
Makanan ringan seperti keripik kentang secara substansial berkontribusi pada asupan energi pada manusia. Berbeda dengan makanan dasar, makanan ringan dikonsumsi tambahan untuk makanan lain dan dengan demikian dapat menyebabkan asupan energi non-homeostatik. Makanan ringan juga sering dikaitkan dengan hyperphagia hedonis, asupan makanan yang bebas dari rasa lapar. Analisis pola aktivitas otak oleh MRI yang ditingkatkan mangan sebelumnya telah mengungkapkan bahwa asupan keripik kentang pada tikus yang diberi makan ad libitum sangat mengaktifkan sistem penghargaan otak tikus, yang dapat menyebabkan hiperphagia hedonis. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan tes preferensi dua pilihan untuk mengidentifikasi penentu molekul makanan ringan yang memicu asupan makanan tambahan pada tikus yang diberi makan ad libitum. Berbagai jenis makanan uji disajikan tiga kali sehari selama 10 min setiap kali. Untuk meminimalkan pengaruh sifat organoleptik, setiap makanan uji diaplikasikan dalam campuran homogen dengan chow standar. Asupan makanan serta aktivitas lokomotor terkait asupan makanan dianalisis untuk mengevaluasi efek yang ditimbulkan oleh makanan uji dalam tes pilihan dua pilihan. Singkatnya, lemak (F), karbohidrat (CH), dan campuran lemak dan karbohidrat (FCH) menyebabkan asupan makanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan chow standar. Khususnya, makanan uji keripik kentang (PC) lebih disukai secara signifikan dibandingkan dengan standar chow (STD) dan juga lebih dari makronutrien utama tunggal F dan CH. Hanya FCH yang menginduksi asupan yang sebanding dengan PC. Meskipun kepadatan energinya rendah, makanan uji keripik kentang bebas lemak (ffPC) juga lebih disukai daripada STD dan CH, tetapi tidak lebih dari F, FCH, dan PC. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa kombinasi lemak dan karbohidrat adalah penentu molekul utama keripik kentang yang memicu hiperphagia hedonis. Tes preferensi dua pilihan yang diterapkan akan memfasilitasi studi di masa depan tentang efek stimulasi dan supresif dari komponen makanan lain pada asupan makanan non-homeostatik.
PENGANTAR
Camilan gurih seperti keripik kentang termasuk di antara tujuh kontributor utama asupan energi pada anak-anak dan remaja di AS selama 21 tahun terakhir (Slining et al., 2013). Makanan ringan bukan bagian dari diet dasar kita, tetapi sering dikonsumsi tambahan untuk makanan lain. Selain itu, makanan ringan hanya menunjukkan efek kenyang yang lemah dan kandungan kalorinya tidak atau hanya sebagian dikompensasi dengan mengurangi konsumsi makanan standar (Whybrow et al., 2007; Chapelot, 2011). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa konsumsi makanan ringan mengarah pada peningkatan asupan energi total. Asupan makanan hedonis yang disebut independen dari kelaparan, dapat mengesampingkan keseimbangan energi homeostatik dan karenanya menyebabkan hyperphagia, yaitu, asupan makanan di luar kenyang (Berthoud, 2011).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa jenis makanan tertentu dapat menginduksi asupan energi non-homeostatik serupa pada tikus seperti pada manusia yang menunjukkan adanya mekanisme pengaturan saraf yang sangat terkonsentrasi secara filogenetik dari asupan makanan. Sebagai contoh, telah ditunjukkan bahwa tikus yang memiliki akses ke diet kafetaria mengambil energi dua kali lebih banyak daripada tikus dengan akses ke makanan standar saja. Selain itu, pola makan berubah dari asupan makanan berbasis makanan menjadi asupan makanan berbasis camilan (Martire et al., 2013). Dengan cara yang sama, tikus yang diberi makan ad libitum dengan akses tambahan ke keripik kentang menunjukkan asupan energi yang lebih tinggi daripada tikus dengan akses tambahan hanya untuk chow standar (Hoch et al., 2013).
Beberapa penelitian menyelidiki mekanisme fisiologis yang mendasarinya yang terkait dengan asupan makanan enak yang tidak homeostatis. Baru-baru ini, ditunjukkan bahwa diet kantin memengaruhi sistem penghargaan di otak tikus (Epstein dan Shaham, 2010) dan bahwa keripik kentang makanan ringan memodulasi aktivitas area otak yang merespon isyarat terutama mengatur hadiah dan kecanduan, asupan makanan, aktivitas alat gerak, dan tidur (Hoch et al., 2013). Pada tingkat molekuler, berbagai sistem terlibat dalam mekanisme pengaturan asupan makanan non-homeostatis termasuk hormon, dopamin, melanokortin atau molekul sinyal lainnya (Berthoud, 2011; Pandit et al., 2011; Alsio et al., 2012). Sebagai contoh, asupan hedonis dari beberapa makanan ringan tampaknya diatur oleh sistem opioid endogen, karena naltrexone antagonis opio melemahkan preferensi tempat yang dikondisikan yang diinduksi oleh berbagai makanan ringan padat pada tikus yang diberi makan ad libitum (Jarosz et al., 2006). Sistem endocannabinoid usus mungkin merupakan regulator penting dari asupan lemak (DiPatrizio et al., 2011).
Namun demikian, penentu makanan molekuler yang memicu asupan makanan non-homeostatik tidak sepenuhnya dikarakterisasi. Beberapa penelitian menggunakan diet kafetaria sebagai makanan yang enak, yang berisi pilihan artikel yang berbeda seperti kue, pasta, keripik kentang, kue, keju, atau kacang-kacangan (Prats et al., 1989; Martire et al., 2013). Dalam penelitian lain, bahan makanan tunggal digunakan, seperti keripik kentang (Hoch et al., 2013) atau Froot Loops® sereal (Jarosz et al., 2006). Asupan makanan berlebih sebagian besar terkait dengan energi, lemak, atau kadar gula makanan. Selain itu, sifat sensorik juga disarankan untuk memiliki pengaruh: pada tikus yang diberi makan dengan baik, asupan makanan agak disebabkan oleh kelezatan makanan atau sifat sensorik, sedangkan kandungan kalori tampaknya menjadi kontributor utama pada tikus dengan keseimbangan energi negatif (Scheggi et al., 2013).
Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini adalah untuk menerapkan tes preferensi makanan dua pilihan yang dapat digunakan untuk menentukan aktivitas komponen tunggal makanan ringan untuk mendorong asupan makanan. Tes preferensi dua pilihan sebelumnya telah diterapkan, misalnya, untuk menguji preferensi tikus untuk citarasa makanan, pengaruh pemberian galanin pada pilihan makanan atau kelezatan relatif emulsi sukrosa / minyak (Naim et al., 1986; Smith et al., 1996). Untuk tujuan kami, protokol pilihan dua pilihan untuk makanan padat telah dimodifikasi dengan cara bahwa bagian dari referensi bubuk standar chow (STD) digantikan oleh makanan ringan atau dengan komponen tunggal dalam konsentrasi yang ada dalam makanan ringan. Dengan demikian, makanan uji yang berbeda dapat diuji terhadap referensi STD dan satu sama lain. Sebagai model untuk situasi ngemil, makanan uji disajikan setiap kali selama 10 saja dan tikus selalu memiliki akses ad libitum ke pelet chow standar. Sistem uji ini kemudian diterapkan untuk menganalisis efek nutrisi makro pada asupan keripik kentang.
BAHAN DAN METODE
PERNYATAAN ETIKA
Penelitian ini dilakukan sesuai dengan rekomendasi dari Panduan untuk Perawatan dan Penggunaan Hewan Laboratorium dari Institut Kesehatan Nasional. Protokol telah disetujui oleh Komite Etika Percobaan Hewan dari Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
HEWAN
Tes perilaku dilakukan dengan 18 tikus secara total. Awalnya, tes dilakukan dengan delapan tikus Wistar jantan (dua kandang dengan masing-masing empat hewan, bobot awal 210 ± 8 g, disimpan dalam siklus gelap / terang 12 / 12 h, dibeli dari Sungai Charles, Sulzfeld, Jerman). Sebagian besar percobaan direproduksi dengan tikus Sprague Dawley 10 jantan (masing-masing dua kandang dengan masing-masing lima ekor, bobot awal 181 ± 14 g, disimpan dalam siklus gelap / terang 12 / 12, dibeli dari Sungai Charles, Sulzfeld, Jerman). Tikus memiliki akses ke pelet STD (Altromin 1324, Lage, Jerman) dan air keran ad libitum selama seluruh penelitian.
MAKANAN UJI
Semua makanan uji disiapkan, dicampur, dan dihancurkan dalam food processor untuk memastikan homogenitas dan tekstur yang sama. PC makanan uji terdiri dari STD bubuk (Altromin 1321, Lage, Jerman) dalam campuran dengan keripik kentang 50% ("PFIFF Chips Salz", tanpa rasa, asin, tanpa tambahan senyawa rasa atau penambah rasa, dibeli dari supermarket lokal; 49 % karbohidrat, 35% lemak, 6% protein, 4% serat makanan, 1.8% garam). Makanan uji ffPC berisi keripik kentang bebas lemak 50% (“Lay's Light Original®”, Dengan olestra substituen lemak (OLEAN®), tanpa rasa, asin, tanpa bahan tambahan atau penambah rasa, dibeli di supermarket di AS; 61% karbohidrat, 7% protein, 3.4% serat makanan, 1.7% garam, 0% lemak) dalam bubuk STD. Untuk menguji pengaruh gabungan dari lemak makronutrien dan karbohidrat pada kelezatan keripik kentang, sebuah model keripik kentang (FCH) disiapkan, yang terdiri dari 50% STD bubuk dan komponen lemak dan karbohidrat dari keripik kentang. Bagian yang tersisa dari keripik kentang (protein, serat, garam, dan komponen yang tidak teridentifikasi) digantikan oleh karbohidrat alih-alih STD untuk menyesuaikan kepadatan energi model dan PC sedekat mungkin. Jadi, FCH terdiri dari 50% STD, 17.5% lemak (minyak bunga matahari, dibeli dari supermarket lokal) dan 32.5% karbohidrat (dekstrin dari tepung jagung, maltodextrine, Fluka, Taufkirchen, Jerman). Selain itu, bagian lemak dan karbohidrat dari makanan uji FCH diuji secara terpisah. Jadi, untuk menguji pengaruh kadar lemak (F), 17.5% lemak dicampur dengan 82.5% STD. Efek dari kandungan karbohidrat (CH) diuji dengan makanan yang terdiri dari 32.5% karbohidrat dan 67.5% STD. Kepadatan energi dari makanan uji yang berbeda dihitung berdasarkan label pabrikan. Nilai yang dihitung dan komposisi makanan uji diilustrasikan dalam Angka Figur11.
DESAIN EKSPERIMENTAL
Untuk tes preferensi dua pilihan, makanan uji disajikan tiga kali per hari (pada 9 am, 12: 30 pm, dan 4 pm), setiap kali selama 10 min (Angka Gambar2A2A) di dua dispenser makanan tambahan (Angka Gambar2B2B). Asupan makanan uji ditentukan oleh perbedaan berat dispenser makanan sebelum dan setelah setiap periode akses. Asupan energi dihitung dengan mengalikan jumlah makanan yang dicerna ini dengan kandungan energi masing-masing. Asupan relatif makanan dan energi dihitung dengan membagi jumlah makanan yang dicerna atau energi dari makanan uji tertentu dengan jumlah dari dua makanan uji yang disediakan. Posisi dispenser makanan dan makanan yang diisi ke dalam dispenser tertentu diubah untuk setiap tes untuk menghindari pengaruh preferensi tempat. Selain itu, aktivitas lokomotor terkait makan tikus diukur. Untuk itu, gambar diambil setiap 10 melalui webcam yang ditempatkan di atas sangkar (Angka Gambar2C2C). Gambar 60 yang dihasilkan yang direkam per satu periode akses makanan dievaluasi dengan perhitungan: satu perhitungan didefinisikan sebagai "satu tikus mengambil makanan dari satu dispenser makanan". Jumlah makanan, energi, dan jumlah yang dicerna digunakan untuk menghitung kontribusi relatif dari masing-masing makanan uji terhadap total asupan makanan sebagai tambahan pada pelet chow standar dalam setiap uji tunggal. Setiap percobaan dilakukan secara bersamaan dalam dua kandang pada dua hari berturut-turut dengan tiga tes per hari. Kombinasi makanan yang dipilih diulang hingga enam hari. Eksperimen berikut dilakukan dengan dua kohort hewan yang berbeda: PC vs CH, PC vs F, PC vs FCH, F vs CH, FCH vs CH, FCH vs F, ffPC vs PC, ffPC vs CH , ffPC vs F, dan ffPC vs FCH.
ANALISIS STATISTIK
Untuk analisis statistik, kami menghitung persentase makanan uji, yang dicerna dalam satu kandang selama setiap tes preferensi min 10 tunggal, terkait dengan total asupan dari kedua wadah makanan uji. Tes preferensi dilakukan sebagai 6-50 tes tunggal (masing-masing 10 min) dengan kelompok hewan independen 2-4 (kandang) yang masing-masing terdiri dari individu 4-5. Analisis varians pengukuran satu arah berulang (ANOVA) dengan variabel "hari tes" tidak mengungkapkan pengaruh signifikan dari variabel ini (p <0.05) untuk sebagian besar kondisi pengujian (lihat Hasil dan Diskusi untuk pengecualian). Untuk kombinasi PC vs. FCH (p = 1.06 × 10-7) dan PC vs. F (p = 4.13 × 10-5) ANOVA menunjukkan pengaruh yang signifikan dari variabel "hari tes". Akibatnya, kami menganalisis data ini secara terpisah untuk setiap hari.
Signifikansi asupan makanan untuk kombinasi makanan uji yang diberikan dihitung oleh Siswa berpasangan, dua sisi t-test menggunakan Analysis ToolPak, Microsoft Excel 2013. Nilai rata-rata dari tes tunggal dihitung untuk kelompok independen (kandang) dan digunakan untuk pengujian statistik (n = 2 – 4). Data disajikan dalam angka-angka 3-5 dan dalam Meja Tabel11-4. Sebuah p-nilai <0.05 dianggap signifikan.
Analisis statistik mengenai asupan energi dan aktivitas lokomotor terkait makan dilakukan sesuai. Korelasi keseluruhan antara asupan makanan dan aktivitas lokomotor terkait makan ditentukan oleh analisis regresi linier antara asupan makanan [g] dan aktivitas lokomotor terkait makan [jumlah] dari setiap tes tunggal atas semua kondisi yang diuji.
HASIL
Sudah diketahui bahwa makanan ringan seperti keripik kentang mampu memicu asupan makanan non-homeostatik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan sistem uji untuk identifikasi komponen makanan ringan tertentu yang bertanggung jawab untuk proses ini. Sistem uji yang dikembangkan kemudian diterapkan untuk menyelidiki kontribusi makronutrien utama (karbohidrat dan lemak) terhadap asupan makanan ringan.
Untuk mengembangkan uji skrining, potensi makanan uji untuk mendorong asupan makanan pada tikus yang diberi ad libitum yang tidak kekurangan digunakan sebagai pembacaan. Aktivitas makan dicatat oleh dua parameter independen. Pertama, jumlah makanan yang dicerna ditimbang. Selain itu, aktivitas lokomotor terkait makan direkam oleh kamera. Kedua metode menunjukkan korelasi yang sangat tinggi antara semua kondisi yang diuji (r = 0.9204, R2 = 0.8471, p <0.001). Aktivitas pemberian makan ditampilkan sebagai asupan makanan relatif atau sebagai asupan energi relatif memberikan hasil yang serupa, yang hanya berbeda sebesar ≤3 poin persentase seperti yang dicontohkan dalam angka-angka 3A, B.
Karena jumlah absolut asupan makanan tes bervariasi dari hari ke hari dan, misalnya, tergantung pada usia hewan (data tidak ditampilkan), uji preferensi dua pilihan diterapkan (Angka Gambar2B2B), yang mencatat asupan makanan sehubungan dengan makanan referensi. Meskipun percobaan makan dilakukan selama siklus cahaya hari itu, yaitu fase istirahat tikus (Hoch et al., 2013), asupan makanan tambahan yang cukup diamati, yang tergantung pada komposisi makanan uji. Kurangnya preferensi sisi atau tempat diamati ketika STD bubuk disediakan di kedua dispenser makanan menghasilkan asupan makanan dan energi yang sama dari kedua dispenser tanpa perbedaan yang signifikan (p = 0.3311, angka-angka 3A, B; Tabel 1A, B). Selain itu, aktivitas lokomotor terkait makan serupa pada kedua dispenser makanan diamati (p = 0.5089, Angka Gambar3C3C; tabel Tabel1C1C). Tidak ada perbedaan yang signifikan (p <0.05) dari preferensi relatif untuk salah satu dari dua makanan uji yang disajikan antara hari-hari pengujian dapat diamati untuk setiap kondisi pengujian, kecuali untuk PC vs. FC dan PC vs. F. Pengecualian ini dijelaskan di bawah ini secara lebih rinci.
Eksperimen pertama, ketika PC diuji terhadap STD, menghasilkan konsumsi PC yang hampir eksklusif (angka-angka 3A, B; Tabel 1A, B). Selanjutnya, kontribusi dari dua makronutrien utama PC, yaitu karbohidrat dan lemak, pada asupan makanan dipelajari. Untuk tujuan ini, kandungan karbohidrat (makanan uji CH) atau lemak (makanan uji F) seperti yang dijelaskan di atas ditambahkan ke STD. Kedua makanan uji CH dan F diinduksi secara signifikan (CH: p <0.05, F: p <0.001, Angka Gambar4A4A; tabel Tabel22) asupan lebih tinggi dari STD, di mana F menang melawan CH (p <0.001, Angka Gambar4A4A; tabel Tabel22), tetapi CH atau F tidak mampu menginduksi asupan makanan yang mirip dengan PC (angka-angka 3A, B; Meja 1A, B). Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas keripik kentang untuk mendorong asupan makanan pada tikus yang tidak kekurangan tidak dapat dijelaskan oleh kadar lemak atau kandungan karbohidrat dari keripik kentang saja.
Namun, ketika fraksi lemak dan karbohidrat gabungan dari keripik kentang ditambahkan ke chow standar, asupan makanan uji FCH ini serupa (angka-angka 3A, B; Meja 1A, B) dan aktivitas lokomotor terkait makan hanya sedikit lebih rendah dibandingkan dengan PC (Angka Gambar3C3C; tabel Tabel1C1C). Mirip dengan PC, FCH juga hampir secara eksklusif dicerna ketika disajikan dalam tes preferensi terhadap F atau CH (Angka Gambar 4A; 4A; Meja Tabel22).
Sejauh ini, hasil saat ini menunjukkan bahwa efek keripik kentang untuk meningkatkan asupan makanan pada tikus yang tidak kekurangan disebabkan oleh kandungan kalori, yang pada dasarnya dimediasi oleh kandungan lemak dan karbohidrat. Untuk tes lebih lanjut dari hipotesis ini, aktivitas makan ffPC dibandingkan dengan makanan uji lainnya (STD, PC, FCH, F, dan CH). Seperti yang diharapkan, ffPC menunjukkan aktivitas yang lebih rendah dibandingkan dengan PC, FCH dan F (Angka Figure4B; 4B; Meja Tabel22). Namun, itu menginduksi asupan yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan STD (p <0.05) dan CH (p <0.001), meskipun kandungan kalori yang lebih tinggi dari kedua makanan uji ini (angka-angka Angka11 dan 4B4B). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penentu lain memicu asupan PC selain kepadatan energi.
Pengukuran berulang satu arah ANOVA dilakukan untuk mengevaluasi pengaruh hari-hari tes tertentu terhadap hasil. Hanya dua percobaan yang menunjukkan pengaruh signifikan dari hari pengujian, yaitu tes preferensi PC vs FCH (p = 1.06 × 10-7) dan PC vs. F (p = 4.13 × 10-5) (Angka Figure5; 5; Tabel Tabel33 dan 44). Selama tiga hari tes pertama, asupan FCH oleh tikus, yang naif terhadap FCH, tetapi memiliki kontak dengan PC dalam tes sebelumnya PC vs STD, PC vs F dan PC vs CH, secara signifikan lebih rendah daripada konsumsi PC (p <0.05). Pada hari uji 4-6, tidak ada asupan PC yang secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan FCH yang dapat diamati (p > 0.05, Angka Gambar5A5A; tabel Tabel33). Perubahan disebabkan oleh peningkatan asupan FCH yang jelas disertai dengan penurunan asupan PC selama perjalanan waktu, sedangkan total asupan makanan dari kedua makanan uji berkisar antara 70 dan 94 g / hari selama tes.
Sebaliknya, tidak ada tren yang jelas ketika asupan makanan PC vs F dibandingkan pada hari tes yang berbeda (Angka Figure5B; 5B; Meja Tabel44).
PEMBAHASAN
Sebelumnya ditunjukkan bahwa makanan ringan seperti keripik kentang mampu memodulasi sirkuit otak pada tikus yang terkait dengan hadiah, asupan makanan, rasa kenyang, dan aktivitas lokomotor dibandingkan dengan chow standar (Hoch et al., 2013). Modulasi pola aktivitas ini mungkin bertanggung jawab atas asupan makanan ringan non-homeostatis.
Dalam studi yang berurusan dengan asupan makanan non-homeostatik atau kecanduan makanan, berbagai makanan enak diterapkan, seperti larutan gula, mentega, kue, keripik kentang, kue, atau keju (Prats et al., 1989; Avena et al., 2009; Martire et al., 2013). Biasanya, makanan yang kaya akan gula, lemak atau keduanya dipilih. Namun, dapat diasumsikan bahwa berbagai jenis makanan dan komponen makanan yang berbeda memicu proses fisiologis yang berbeda terkait dengan asupan makanan. Oleh karena itu, penting untuk menentukan penentu molekuler yang tepat dari bahan makanan yang bertanggung jawab atas asupan berlebihan dan untuk mengidentifikasi jalur fisiologis yang dipicu oleh komponen makanan yang berbeda.
Dengan demikian, itu adalah tujuan dari penelitian ini untuk mengembangkan tes preferensi dua pilihan untuk skrining komponen makanan ringan untuk kemampuan mereka untuk memicu asupan makanan non-homeostatik. Sistem uji kemudian diterapkan untuk menyelidiki bagaimana makronutrien utama (karbohidrat dan lemak) dari keripik kentang berkontribusi untuk memicu asupan hedonis makanan ringan khusus ini.
Aktivitas makan yang diinduksi dicatat oleh dua pembacaan independen. Di satu sisi, jumlah makanan atau energi yang dicerna (angka-angka 3A, B, 4A, B dan 5A, B; Meja 1A, B, , 22-4) dan, di sisi lain, aktivitas alat gerak terkait makan didaftarkan (dicontohkan dalam Angka Figure3C; 3C; Meja Tabel1C1C). Parameter pembacaan asupan makanan dan aktivitas lokomotor terkait makan menunjukkan korelasi yang sangat tinggi (r = 0.9204, R2 = 0.8471, p <0.001). Oleh karena itu, dapat dikecualikan bahwa, misalnya, pada akhirnya tumpahan dari hasil uji bias makanan.
Jumlah absolut dari makanan yang dikonsumsi bervariasi dari hari ke hari di setiap individu yang berbeda dan juga tergantung pada berbagai parameter lebih lanjut seperti usia hewan. Selain itu, telah ditunjukkan bahwa sensitivitas penghargaan untuk makanan yang enak tergantung pada tahap perkembangan tikus (Friemel et al., 2010). Oleh karena itu, uji preferensi dua pilihan diferensial diterapkan (Angka Gambar2B2B), yang mencatat asupan makanan relatif dari dua makanan uji pada sesi pemberian makanan yang diberikan. Dalam kondisi ini, efek pelatihan dapat terjadi karena penyajian makanan uji yang tidak diketahui versus makanan referensi yang diketahui. Oleh karena itu, setiap tes preferensi dilakukan setidaknya pada dua hari yang berbeda, yaitu enam kali. Selain itu, posisi dispenser makanan yang berisi makanan uji diubah setelah setiap tes tunggal untuk menghindari pengembangan preferensi tempat. Kurangnya preferensi sisi atau tempat diamati dengan menguji STD vs STD dengan enam kali pengulangan pengaturan tes pada dua hari berturut-turut. Di sini, tidak ada perbedaan signifikan antara dua makanan uji identik mengenai asupan makanan / energi (p = 0.3311, angka-angka 3A, B; Tabel 1A, B) atau memberi makan aktivitas alat gerak terkait (p = 0.5089, Angka Figure3C; 3C; Meja Tabel1C1C) terungkap. Akhirnya, untuk meminimalkan pengaruh parameter sensorik, seperti konsistensi dan rasa, makanan uji ditawarkan setelah homogenisasi dalam campuran dengan STD bubuk. Di bawah kondisi uji yang diterapkan, dapat disimpulkan bahwa hanya perbedaan komposisi makanan uji yang bertanggung jawab atas perbedaan asupan makanan. Singkatnya, uji preferensi dua-pilihan yang ditetapkan tampaknya memberikan hasil yang dapat diandalkan, dan dapat digunakan untuk menyaring komponen makanan yang terkait dengan asupan makanan non-homeostatis.
Tes perilaku yang dikembangkan kemudian diterapkan untuk menyelidiki pengaruh komponen utama lemak dan karbohidrat pada asupan makanan hedonis yang diinduksi keripik kentang pada tikus yang diberi makan ad libitum. Eksperimen pertama mengkonfirmasi bahwa PC menginduksi asupan makanan dan energi yang lebih tinggi daripada STD (angka-angka 3A, B; Tabel 1A, B). Seperti yang diharapkan, asupan makanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan STD juga diamati ketika komponen keripik kentang terisolasi lemak dan karbohidrat ditawarkan dalam konsentrasi yang sama seperti yang ada dalam keripik kentang (Angka Gambar 4A; 4A; Meja Tabel22). Perlu dicatat bahwa komponen lemak lebih aktif daripada komponen karbohidrat. Akibatnya, dapat disimpulkan bahwa lemak tampaknya menjadi salah satu penyumbang kelezatan makanan uji. Dilaporkan bahwa preferensi tikus terhadap lemak dipelajari dan mengarah pada preferensi untuk makanan berlemak: tikus yang diberi diet tinggi lemak menunjukkan peningkatan asupan emulsi minyak dibandingkan dengan tikus yang menerima diet tinggi karbohidrat (Reed dan Friedman, 1990). Selain pengaruh ini pada preferensi makanan, lemak adalah kontributor kuat untuk peningkatan asupan makanan dengan tambahan menambah ukuran makanan (Warwick dan Synowski, 1999).
Namun, efek dari asupan lemak tampaknya agak kompleks. Lemak (minyak jagung) di rongga mulut tikus kemungkinan menyebabkan aktivasi sistem dopaminergik melalui reseptor D1 dopamin, yang tampaknya menjadi mediator dari efek penguatnya (Imaizumi et al., 2000). Kemungkinan, pengangkut asam lemak CD36 terlibat dalam deteksi lemak makanan di rongga mulut tikus atau tikus. Deteksi awal lemak ini dapat menyebabkan preferensi cepat untuk makanan berlemak (Laugerette et al., 2005).
Selain itu, efek setelah konsumsi bertanggung jawab atas peningkatan asupan lemak. Itu ditunjukkan dalam paradigma infus intragastrik yang diatur sendiri bahwa tikus mengambil jumlah yang lebih tinggi dari diet tinggi lemak dibandingkan dengan diet tinggi karbohidrat melalui infus intragastrik (Warwick et al., 2003). Efek pasca-konsumsi lemak seperti itu mungkin dimediasi oleh sensor asam lemak seperti CD36, GPR40, dan GPR120 di usus kecil yang mengarah ke stimulasi nafsu makan pasca-oral (Sclafani dan Ackroff, 2012; Sclafani et al., 2013).
Namun, dalam penelitian ini, baik komponen lemak, maupun komponen karbohidrat saja tidak mampu menginduksi asupan makanan yang mirip dengan PC. Hanya kombinasi kedua komponen (FCH) yang menyebabkan asupan makanan / energi yang sebanding dengan PC yang menunjukkan efek sinergis dari lemak dan karbohidrat (angka-angka 3A, B; Tabel 1A, B). Akibatnya, FCH menginduksi asupan makanan yang lebih tinggi daripada F, CH, atau STD (Angka Gambar 4A; 4A; Meja Tabel22). Sebuah penelitian sebelumnya dengan dua kelompok tikus yang berbeda menunjukkan bahwa kelompok yang memiliki akses ke makanan campuran yang terdiri dari lemak dan karbohidrat menelan jumlah makanan yang lebih besar dibandingkan dengan kelompok tikus yang diberi makanan hanya dengan kandungan lemak tinggi (Ramirez dan Friedman, 1990). Hasil ini sesuai dengan hasil sekarang dari tes preferensi dua pilihan kami pada makanan ringan padat. Tes preferensi dengan makanan uji cair sudah menunjukkan bahwa tikus lebih suka emulsi dengan lemak dan gula daripada komponen tunggal serta lebih dari standar chow (Lucas dan Sclafani, 1990).
Dari temuan ini, dapat dihipotesiskan bahwa kombinasi makronutrien, lemak dan karbohidrat, memicu efek tambahan dibandingkan dengan pemberian hanya satu komponen. Satu studi menunjukkan, misalnya, bahwa pada tikus, pemberian baclofen agonis reseptor GABA-B merangsang makan pesta berlemak dari makanan berlemak manis, menekan makan pesta berlemak lemak, tetapi tidak memiliki efek pada makan pesta sukrosa (Berner et al., 2009). Temuan ini dengan jelas menunjukkan adanya mekanisme spesifik terkait dengan asupan berlebih dari makronutrien yang berbeda atau kombinasinya. Apalagi sebuah studi dengan tikus oleh la Fleur et al. (2010) mengamati bahwa campuran lemak dan gula, tetapi bukan komponen tunggal, menyebabkan obesitas yang disebabkan oleh hiperfagia. Selain itu, campuran lemak dan gula mengubah ekspresi neuropeptida hipotalamus dengan cara yang berbeda dibandingkan dengan lemak atau gula saja (la Fleur et al., 2010).
Karena makanan uji diuji satu sama lain dalam kombinasi yang berbeda, situasi dapat terjadi bahwa hewan terbiasa dengan makanan uji dari tes preferensi sebelumnya, tetapi naif terhadap makanan uji yang baru diperkenalkan. Dengan demikian, kebaruan atau keakraban makanan uji dapat mempengaruhi asupan makanan. Oleh karena itu, tes preferensi dilakukan setidaknya enam kali, sehingga hewan sudah terbiasa dengan kedua makanan uji setelah tes pertama. Analisis ANOVA berikutnya mengungkapkan bahwa variabel "hari tes" tidak memiliki pengaruh yang signifikan kecuali untuk tes preferensi PC vs FCH dan PC vs F. Menariknya, tren yang jelas diamati pada kombinasi PC vs FCH: tikus, yang akrab dengan PC dari tes preferensi sebelumnya selama penelitian ini (PC vs STD, F atau CH), secara signifikan lebih suka PC daripada FCH dalam tiga hari tes pertama (p <0.05). Pada hari-hari pengujian berikutnya, preferensi untuk PC berkurang (Angka Gambar 5A; 5A; Meja Tabel33). Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa FCH dan PC memiliki kemampuan yang sama untuk menginduksi asupan makanan pada tikus yang diberi makan ad libitum, tetapi PC lebih disukai ketika tikus naif terhadap FCH tetapi tidak ke PC. Sebaliknya, tidak ada tren yang jelas yang diamati ketika PC diuji terhadap F. Sebaliknya, preferensi tinggi dan konstan PC terhadap F diamati pada lima dari enam hari pengujian. Oleh karena itu, kebaruan dari makanan uji tertentu tampaknya tidak mempengaruhi preferensi makan secara umum, tetapi hanya ketika PC diuji terhadap FCH.
Selain efek kebaruan, urutan presentasi makanan dapat mempengaruhi perilaku makan. Misalnya, kelelahan atau aklimasi makanan bisa terjadi. Oleh karena itu, beberapa tes preferensi, yang telah dilakukan pada awal penelitian, diulangi pada akhir seluruh rangkaian (misalnya, PC vs F, PC vs CH). Pengulangan memberikan hasil yang sangat mirip dengan tes awal. Namun, tidak dapat sepenuhnya dikecualikan bahwa kelelahan makanan atau efek aklimasi terjadi dalam kondisi yang diterapkan.
Kemampuan makanan uji STD, CH, F, dan FCH untuk menginduksi asupan makanan mungkin merupakan efek dari kepadatan energi masing-masing, karena makanan uji yang mendorong asupan makanan yang lebih tinggi sering memiliki kandungan kalori yang lebih tinggi (Angka Figur11). Namun, percobaan dengan ffPC menunjukkan bahwa kandungan energi tampaknya bukan satu-satunya pemicu asupan makanan pada hewan yang tidak kekurangan. Presentasi ffPC menyebabkan asupan makanan tambahan yang secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan PC biasa (p <0.001, Angka Figure4B; 4B; Meja Tabel22). Hasil ini menunjukkan bahwa asupan lemak kurang terkait dengan sifat lemak tekstur, seperti perasaan mulut, tetapi lebih kepada kandungan kalori atau kemoreception asam lemak bebas dalam saluran pencernaan atau sistem gustatory (Pittmann, 2010). Berbeda dengan temuan ini, telah dilaporkan sebelumnya bahwa tidak ada preferensi yang dapat diamati pada tikus tanpa lemak untuk kue tinggi lemak dibandingkan dengan kue tanpa lemak. Hanya tikus yang kekurangan makanan sangat menyukai kue tinggi lemak (Sclafani et al., 1993). Khususnya, ffPC lebih disukai daripada STD dan CH meskipun kepadatan energi ffPC lebih rendah (Angka Figure4B; 4B; Meja Tabel22). Oleh karena itu, komponen atau sifat ffPC lain di luar kandungan energi tampaknya memiliki pengaruh tambahan pada aktivitas makanan ringan untuk mendorong asupan makanan. Misalnya, garam atau serat dapat memengaruhi asupan makanan (Beauchamp dan Bertino, 1985; Vitaglione et al., 2009). Tes preferensi dua pilihan yang telah diterapkan dalam penelitian ini sekarang dapat menyediakan sistem penyaringan yang berguna untuk menyelidiki lebih lanjut komponen-komponen keripik kentang (minor) yang berkontribusi terhadap asupan non-homeostatis mereka. Kesimpulan bahwa kandungan energi bukan satu-satunya parameter yang mendorong asupan makanan didukung oleh penelitian sebelumnya di mana penambahan sakarin ke emulsi lemak memiliki efek peningkatan yang sama pada asupan makanan seperti penambahan sukrosa (Lucas dan Sclafani, 1990).
Sebagai kesimpulan, penelitian ini menetapkan alat skrining perilaku yang telah dioptimalkan untuk menyelidiki kemampuan makanan uji yang berbeda untuk mendorong asupan makanan pada tikus yang diberi makan ad libitum. Uji ini digunakan untuk memeriksa bagaimana makronutrien utama keripik kentang, yaitu lemak dan karbohidrat, berkontribusi untuk memicu asupan makanan hedonis. Itu menunjukkan bahwa lemak memiliki dampak tinggi pada asupan makanan tambahan, tetapi kombinasi kedua zat gizi diidentifikasi sebagai kontributor utama kelezatan keripik kentang. Kepadatan energi bukan satu-satunya faktor yang bertanggung jawab atas peningkatan asupan makanan, karena ffPC memicu asupan makanan yang lebih tinggi daripada makanan uji lainnya dengan kandungan energi yang lebih tinggi. Tes preferensi dua pilihan yang digunakan dalam penelitian ini akan diterapkan dalam penyelidikan di masa depan untuk mengurai pengaruh komponen kecil keripik kentang sehingga penentu molekuler dari asupannya dapat dipahami secara lebih rinci. Selain itu, harus diselidiki jika campuran lemak dan karbohidrat mampu menyebabkan perubahan serupa dalam pola aktivitas otak seperti makanan ringan.
KONTRIBUSI PENULIS
Bayangkan dan rancang percobaan: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Melakukan percobaan dan menganalisis data: Tobias Hoch. Menafsirkan data: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Alat reagen / bahan / analisis yang dikontribusikan: Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Menulis makalah: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Akhirnya menyetujui versi yang akan diterbitkan: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Setuju untuk bertanggung jawab atas semua aspek pekerjaan dalam memastikan bahwa pertanyaan terkait keakuratan atau integritas bagian mana pun dari pekerjaan itu diselidiki dan diselesaikan dengan tepat: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess.
Pernyataan Benturan Kepentingan
Para penulis menyatakan bahwa penelitian ini dilakukan tanpa adanya hubungan komersial atau keuangan yang dapat ditafsirkan sebagai potensi konflik kepentingan.
Ucapan Terima Kasih
Studi ini adalah bagian dari Proyek Neurotrition, yang didukung oleh FAU Emerging Fields Initiative. Kami berterima kasih kepada Dr. Miriam Schneider, Institut Kesehatan Mental Pusat, Mannheim, Jerman atas sarannya dalam menyiapkan desain eksperimental, dan Christine Meissner karena telah mengoreksi naskah. Selain itu, kami sangat berterima kasih kepada wasit, yang membantu menyesuaikan analisis statistik.
REFERENSI
- Alsio J., Olszewski PK, Levine AS, Schioth HB (2012). Mekanisme umpan-maju: adaptasi perilaku dan molekul seperti kecanduan dalam makan berlebih. Depan. Neuroendocrinol. 33:127–139 10.1016/j.yfrne.2012.01.002 [PubMed] [Cross Ref]
- Avena NM, Rada P., Hoebel BG (2009). Pesta gula dan lemak memiliki perbedaan mencolok dalam perilaku seperti kecanduan. J. Nutr. 139 623 – 628 10.3945 / jn.108.097584 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Beauchamp GK, Bertino M. (1985). Tikus (Rattus norvegicus) tidak suka makanan padat asin. J. Comp. Psikol. 99 240–24710.1037/0735-7036.99.2.240 [PubMed] [Cross Ref]
- Berner LA, Bocarsly ME, Hoebel BG, Avena NM (2009). Baclofen menekan pesta makan lemak murni tetapi tidak diet kaya gula atau lemak manis. Behav. Farmakol 20 631–634 10.1097/FBP.0b013e328331ba47 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Berthoud HR (2011). Metabolik dan dorongan hedonis dalam kontrol saraf nafsu makan: siapa bosnya? Curr. Opin. Neurobiol. 21 888 – 896 10.1016 / j.conb.2011.09.004 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Chapelot D. (2011). Peran ngemil dalam keseimbangan energi: pendekatan biobehavioral. J. Nutr. 141 158 – 162 10.3945 / jn.109.114330 [PubMed] [Cross Ref]
- DiPatrizio NV, Astarita G., Schwartz G., Li X., Piomelli D. (2011). Sinyal endocannabinoid dalam usus mengontrol asupan lemak makanan. Proc Natl. Acad. Sci. Amerika Serikat 108 12904 – 12908 10.1073 / pnas.1104675108 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Epstein DH, Shaham Y. (2010). Tikus pemakan kue keju dan pertanyaan tentang kecanduan makanan. Nat. Neurosci. 13 529 – 531 10.1038 / nn0510-529 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Friemel CM, Spanagel R., Schneider M. (2010). Sensitivitas penghargaan untuk makanan yang memuaskan hadiah puncak selama perkembangan pubertas pada tikus. Depan. Behav. Neurosci. 4: 39 10.3389 / fnbeh.2010.00039 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Hoch T., Kreitz S., Gaffling S., Pischetsrieder M., Hess A. (2013). Pencitraan resonansi magnetik mangan yang ditingkatkan untuk memetakan pola aktivitas otak keseluruhan yang terkait dengan asupan makanan ringan pada tikus yang diberi makan ad libitum. PLoS ONE 8: e55354 10.1371 / journal.pone.0055354 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Imaizumi M., Takeda M., Fushiki T. (2000). Efek asupan minyak pada tes preferensi tempat yang dikondisikan pada tikus. Res otak. 870 150–15610.1016/S0006-8993(00)02416-1 [PubMed] [Cross Ref]
- Jarosz PA, Sekhon P., Coscina DV (2006). Pengaruh antagonisme opioid pada preferensi tempat yang dikondisikan untuk makanan ringan. Pharmacol. Biochem. Behav. 83 257 – 264 10.1016 / j.pbb.2006.02.004 [PubMed] [Cross Ref]
- la Fleur SE, Van Rozen AJ, Luijendijk MC, Groeneweg F., Adan RA (2010). Diet bebas gula tinggi pilihan bebas lemak menginduksi perubahan ekspresi neuropeptida arkuata yang mendukung hiperfagia. Int. J. Obes. (Lond.) 34 537 – 546 10.1038 / ijo.2009.257 [PubMed] [Cross Ref]
- Laugerette F., P. Passilly-Degrace, Patris B., Niot I., Febbraio M., Montmayeur JP, dkk. (2005). Keterlibatan CD36 dalam deteksi orosensori lipid diet, preferensi lemak spontan, dan sekresi pencernaan. J. Clin. Menginvestasikan. 115 3177 – 3184 10.1172 / JCI25299 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Lucas F., Sclafani A. (1990). Hyperphagia pada tikus diproduksi oleh campuran lemak dan gula. Physiol. Behav. 47 51–5510.1016/0031-9384(90)90041-2 [PubMed] [Cross Ref]
- Martire SI, Holmes N., RF Westbrook, Morris MJ (2013). Perubahan pola makan pada tikus yang terkena diet kantin yang enak: peningkatan camilan dan implikasinya terhadap perkembangan obesitas. PLoS ONE 8: e60407 10.1371 / journal.pone.0060407 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Naim M., Merek JG, Christensen CM, Kare M. R, Van Buren S. (1986). Pilihan tikus untuk citarasa dan tekstur makanan dalam diet semi-murni yang dikontrol secara nutrisi. Physiol. Behav. 37 15–2110.1016/0031-9384(86)90377-X [PubMed] [Cross Ref]
- Pandit R., JW De Jong, LJ Vanderschuren, Adan RA (2011). Neurobiologi makan berlebih dan obesitas: peran melanokortin dan seterusnya. Eur. J. Pharmacol. 660 28 – 42 10.1016 / j.ejphar.2011.01.034 [PubMed] [Cross Ref]
- Pittmann DW (2010). "Peran sistem gustatory dalam deteksi asam lemak pada tikus," di Deteksi Lemak: Rasa, Tekstur, dan Efek Pencernaan Setelah eds Montmayeur JP, Le Coutre J., editor. (Boca Raton, FL: CRC Press)
- Prats E., Monfar M., Castella J., Iglesias R., Alemany M. (1989). Asupan energi tikus yang diberi diet kantin. Physiol. Behav. 45 263–27210.1016/0031-9384(89)90128-5 [PubMed] [Cross Ref]
- Ramirez I., Friedman MI (1990). Hiperfagia diet pada tikus: peran lemak, karbohidrat, dan kandungan energi. Physiol. Behav. 47 1157–116310.1016/0031-9384(90)90367-D [PubMed] [Cross Ref]
- Reed DR, Friedman MI (1990). Komposisi diet mengubah penerimaan lemak oleh tikus. Nafsu makan 14 219–23010.1016/0195-6663(90)90089-Q [PubMed] [Cross Ref]
- Scheggi S., Secci ME, Marchese G., De Montis MG, Gambarana C. (2013). Pengaruh kelezatan pada motivasi untuk beroperasi untuk makanan kalori dan non-kalori pada tikus yang kekurangan makanan dan kekurangan makanan. Neuroscience 236 320 – 331 10.1016 / j.neuroscience.2013.01.027 [PubMed] [Cross Ref]
- Sclafani A., Ackroff K. (2012). Peran penginderaan nutrisi usus dalam merangsang nafsu makan dan mengkondisikan preferensi makanan. Saya. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 302 R1119 – R1133 10.1152 / ajpregu.00038.2012 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Sclafani A., Weiss K., Cardieri C., Ackroff K. (1993). Respons makan tikus terhadap kue tanpa lemak dan tinggi lemak. Obes. Res. 1 173–17810.1002/j.1550-8528.1993.tb00608.x [PubMed] [Cross Ref]
- Sclafani A., Zukerman S., Ackroff K. (2013). Sensor asam lemak GPR40 dan GPR120 sangat penting untuk mediasi preferensi lemak pasca-oral tetapi bukan oral pada tikus. Saya. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 305 R1490 – R1497 10.1152 / ajpregu.00440.2013 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Slining MM, Mathias KC, Popkin BM (2013). Tren sumber makanan dan minuman di antara anak-anak dan remaja AS: 1989-2010. J. Acad. Nutr. Diet. 113 1683 – 1694 10.1016 / j.jand.2013.06.001 [Artikel gratis PMC] [PubMed] [Cross Ref]
- Smith BK, York DA, Bray GA (1996). Efek dari preferensi diet dan pemberian galanin dalam nukleus paraventricular atau amygdaloid pada seleksi mandiri diet. Res otak. Banteng. 39 149–15410.1016/0361-9230(95)02086-1 [PubMed] [Cross Ref]
- Vitaglione P., Lumaga RB, Stanzione A., Scalfi L., Fogliano V. (2009). Roti yang diperkaya beta-Glucan mengurangi asupan energi dan memodifikasi konsentrasi ghrelin plasma dan peptida YY dalam jangka pendek. Nafsu makan 53 338 – 344 10.1016 / j.appet.2009.07.013 [PubMed] [Cross Ref]
- Warwick ZS, Synowski SJ (1999). Pengaruh kekurangan makanan dan komposisi diet pemeliharaan pada preferensi lemak dan penerimaan pada tikus. Physiol. Behav. 68 235–23910.1016/S0031-9384(99)00192-4 [PubMed] [Cross Ref]
- Warwick ZS, Synowski SJ, Rice KD, Smart AB (2003). Efek independen dari palatabilitas diet dan kadar lemak pada ukuran pertarungan dan asupan harian pada tikus. Physiol. Behav. 80 253 – 25810.1016 / j.physbeh.2003.07.007 [PubMed] [Cross Ref]
- Whybrow S., Mayer C., Kirk TR, Mazlan N., Stubbs RJ (2007). Efek dari konsumsi camilan wajib selama dua minggu pada asupan energi dan keseimbangan energi. Obesitas (Silver Spring) 15 673 – 685 10.1038 / oby.2007.567 [PubMed] [Cross Ref]
;