Vidutiniškai didelė riebalų dieta padidina sacharozės savęs administravimą jaunose žiurkėse (2013)

. Autoriaus rankraštis; galima įsigyti „PMC 2014 Feb 1“.

Paskelbta galutine redaguota forma:

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Abstraktus

Anksčiau pranešėme, kad vidutinio riebumo dieta suaugusiems žiurkėms padidina sacharozės motyvaciją. Šiame tyrime 5-8 savaičių metu išbandėme didelio riebumo dietos motyvacinį, neurocheminį ir metabolinį poveikį žiurkėms, perėjusias per brendimą. Mes pastebėjome, kad didelis riebalų kiekis padidino motyvuotą atsaką į sacharozę, kuri nepriklausė nuo metabolinių pokyčių ar katecholamino neurotransmiterių metabolitų pokyčių branduolyje. Tačiau AGRP mRNR koncentracija hipotalamoje buvo žymiai padidėjusi. Mes parodėme, kad padidėjęs AGRP neuronų aktyvinimas yra susijęs su motyvuotu elgesiu ir kad egzogeninis (trečiasis cerebroventrikulinis) AGRP vartojimas labai padidino sacharozės motyvaciją. Šie stebėjimai rodo, kad padidėjusi AGRP ekspresija ir aktyvumas medialinėje hipotalamoje gali sustiprinti padidėjusį atsaką į sacharozę, kurią sukelia didelio riebumo dieta. Galiausiai, palyginome sacharozės motyvaciją pubertiniame ir suaugusių žiurkių tarpe ir pastebėta padidėjusi sacharozės motyvacija žiurkių sergančiose žiurkėse, kuri atitinka ankstesnius pranešimus, kad jauni gyvūnai ir žmonės labiau linkę saldaus skonio, palyginti su suaugusiais. Kartu mūsų tyrimai rodo, kad foninė mityba vaidina stiprų moduliacinį vaidmenį motyvuojant saldus skonį paaugliams.

Raktiniai žodžiai: Motyvacija, atlygis už maistą, didelis riebalų kiekis, jaunimas

Įvadas

Anksčiau pranešėme, kad trumpas vidutinio riebalų (31.8%) dietos poveikis padidina sacharozės motyvaciją suaugusiems žiurkėms (). Per pastarąjį dešimtmetį buvo vertinami aplinkos ir biologiniai veiksniai, jų sinergija, maisto preferencijos ir energingas tankus maistas. Tai padidino aktualumą jauniems žmonėms, nes per pastarąjį dešimtmetį vaikų nutukimas labai padidėjo (). Didesnis pirmenybės teikimas saldžiajam skoniui buvo dokumentuotas ir jauniems gyvūnams, ir žmonėms, sergantiems vaikų populiacija (; ; ; ; )) ir yra prielaida, kad maisto pramonė vaikams sukurs supakuotus maisto produktus ir gėrimus, kuriuose yra didelis cukraus kiekis. Tačiau poveikio aplinkai, pvz., Foninės dietos, poveikis sacharozės motyvacijai jaunų žiurkių sistemoje nebuvo sistemingai įvertintas.

Dabartiniai skaičiavimai rodo, kad 10-20% vaikų ir paauglių JAV laikomi nutukimais (). Vidutiniškai JAV gyventojai per dieną sunaudoja 336 kcal pridėtojo cukraus (Nacionalinė vėžio instituto taikomųjų tyrimų programa). Kai populiacija yra atskirta nuo suaugusiųjų (19 + metų) ir vaikų (2-18 metų), šis skaičius yra šiek tiek didesnis vaikams / paaugliams ir šiek tiek mažesnis suaugusiems. Paaugliams dauguma cukrų yra gaunami iš sodos, energetinių gėrimų ir sporto gėrimų (Nacionalinė vėžio instituto taikomųjų tyrimų programa). Išsami sisteminė apžvalga ir metaanalizė parodė, kad gėrimų vartojimas susijęs su padidėjusiu energijos suvartojimu ir kūno svoriu (). Paauglių (14–18 metų) gyventojai kasdien suvartoja 444 kcal vertės pridėtinio cukraus, o vaikai nuo 9 iki 13 metų kasdien vartoja 381 kcal pridėtinio cukraus (Nacionalinio vėžio instituto taikomųjų tyrimų programa). Šis papildomas suvartojimas iš dalies gali būti siejamas su padidėjusiu saldumynų pasirinkimu jaunesniems žmonėms, palyginti su suaugusiaisiais (; ; ; ). Tyrimai parodė, kad 9 ir 15 metų amžiaus vaikai pirmenybę teikia cukraus tirpalams didesnėmis koncentracijomis nei rekomenduojama suaugusiojo mėginio koncentracija (). Išilginės studijos išbandė šių vaikų saldus preferencijas po dešimties metų gyvenime, taigi jų pirmenybė sumažėjo ir nebuvo žymiai skiriasi nuo suaugusiųjų pirmenybės (). Tyrimai taip pat parodė, kad pirmenybė teikiama didesnėms sacharozės koncentracijoms vaikams, palyginti su jų motinomis (). Tai rodo, kad padidėjęs cukraus paplitimas vaikystėje nėra susijęs su genetika, bet gali atspindėti vystymosi reiškinį. Tyrimai taip pat parodė, kad žiurkėms šis padidėjęs sacharozės \ t).

Daugeliui CNS sistemų ir jungčių paauglystėje žmonėms ir graužikams, įskaitant mezokortikolimbinę sistemą ir dopaminerginį aktyvumą branduolyje accumbens, yra pagrindinė atlyginimų ir motyvacijos tarpininkavimo vieta.; ) (pamatyti dėl neseniai atliktos peržiūros). Dabar aiškinama šių anatominių ir neurocheminių pokyčių funkcinė reikšmė. Naujausi tyrimai iš Bolaños ir kolegų bei kitų tyrinėjo dopamino pakartotinio įsisavinimo transporterio antagonisto metilphendato (Ritalino) po gydymo po nepilnamečių graužikų poveikį. Yra pranešimų apie pasikeitusią neurochemiją ir elgesį suaugusiųjų gyvenime kaip peri-paauglių gydymo metilfenidatu funkciją.; ; ; ). Nors išvados nėra visiškai nuoseklios, galbūt dėl ​​skirtingų tiriamų gyvūnų modelių, kolektyviai šie tyrimai pabrėžia, kad paauglystės laikotarpis yra vystymosi langas keičiant dopamino funkciją. Maistas yra natūralus stimulas dopamino išsiskyrimui iš ventralinio tegmentalinio ploto (VTA) projekcijų į branduolį accumbens, o žiurkių sukeltas sacharozės vartojimas sukelia labai ūminį dopamino išsiskyrimą (). Manome, kad sacharozės motyvacija siejama su dopamino padidėjimu branduolyje, o moduliavimas pagal poveikį aplinkai gali būti unikalus jautrumas žiurkių šunų peri-pubertacijos stadijoje.

Atsižvelgiant į tai, kad vaikams ir jauniems graužikams teikiama pirmenybė saldaus skonio, mums buvo svarbu nustatyti sacharozės motyvacijos parametrus paaugliams graužikams. Šioje tyrimų serijoje įvertinome didelės riebalų dietos poveikį sacharozės motyvacijai žiurkėms, nes jie išaugo nuo nujunkymo iki brendimo. Vėliau atlikome medžiagų apykaitos ir CNS vertinimus, kad išsiaiškintume metabolinius, endokrininius ar nervinius pokyčius, susijusius su mitybos intervencija. Palyginti su tuo, ką pranešėme suaugusiems žiurkėms, vidutinio sunkumo riebalų (31.8%) dieta buvo veiksminga didinant sacharozę. Mes taip pat ištyrėme, ar žiurkių, kaip jaunų suaugusiųjų, sacharozės motyvacijai po dietos pasireiškė poveikis, panašus į vėlesnio gyvenimo poveikį, apie kurį pranešta kitiems elgesiams. Mūsų tyrimai rodo, kad jaunų žiurkių motyvacija sacharozei yra didesnė, kai šeriami vidutiniškai didelio riebalų kiekio dieta, kurią gali sukelti oreksigeninis, hipotalaminis peptidas AGRP; atrodo, kad ankstyvos mitybos intervencijos poveikis nėra susijęs su suaugusiųjų amžiumi; ir kad elgesys yra akivaizdus, ​​nors žiurkės yra metaboliškai normalios, ir prieš nutukimą. Galiausiai, peripubertinės žiurkės turi didesnę sacharozės motyvaciją, palyginti su jaunomis žiurkėmis.

Medžiagos ir metodai

Tematika

Tiriamieji buvo Simonsen (Gilroy, CA) vyrų Albino žiurkės. Žiurkės buvo laikomos ant chow (laboratorinė graužikų dieta 5001, LabDiet) arba vidutinio sunkumo riebalų dieta (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Mityba atitinka bendrą angliavandenių kiekį (58% kcal ir 51% kcal, atitinkamai mažai riebalų ir didelių riebalų). Mažai riebalų turinčioje viščiose yra 6.23 gm% laisvų cukrų, o riebalų turinčioje dietoje yra 29 gm% sacharozės. Jie buvo išlaikyti 12: 12 h šviesos-tamsos ciklas su šviesomis į 6 AM. Jei nenurodyta kitaip, žiurkės buvo atvežtos 3 savaitės, iškart po nujunkymo, ir buvo laikomos aklimatizuoti iki 5 savaitės. Šiame amžiuje prasidėjo mityba ir (arba) elgesio mokymas ir testavimas. Konkretūs protokolai aprašyti toliau ir apibendrinti Lentelė 1. Kadangi vyrų žiurkės patenka į brendimą 6th-7th amžiaus, tyrimų trukmė buvo skirta žiurkėms tirti, kai jie kerta šį vystymosi etapą. Visos procedūros, atliekamos su žiurkėmis, buvo atliktos pagal NIH gyvūnų priežiūros gaires, ir jas patvirtino VA Puget Sound sveikatos priežiūros sistemos Mokslinių tyrimų ir plėtros komiteto Gyvūnų priežiūros ir naudojimo pakomitetis.

Lentelė 1  

Eksperimentiniai protokolai

Sacharozės savęs administravimas

Bendrasis protokolas. Procedūros buvo pagrįstos mūsų paskelbta metodika (; ). Visos mokymo ir testavimo procedūros buvo atliekamos tarp 0700 ir 1200 hr. Eksperimente dalyvavo 2-3 fazės: automatinis ir fiksuotas santykis (FR); operacijos ir atsigavimas nurodytose kohortose (žr. \ t Lentelė 1); ir laipsniškų santykių (PR) mokymas naudojant Richardsono ir Roberto PR algoritmą (). PR algoritmas reikalauja 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575, 759, 999, 999, 27, 5, 0.5, 10, 1, 50, 5 ir tt) svirtis paspaudžia, kad sesijos metu būtų galima gauti atlygį, ir yra griežtas motyvacijos ir atlygio testas (2900). Žiurkės buvo apmokytos savarankiškai vartoti 20% sacharozę (7.5 ml atlygį), tiekiamą į skysčio lašą. Operantų dėžės, valdomos „Med Associates“ (Gruzija, VT) sistema, turėjo dvi svirtis, tačiau tik viena svirtis (aktyvi, įtraukiama svirtis) suaktyvino infuzinį siurblį. Įrašytos ir kitos svirties (neaktyvios, stacionarios svirties) presai. Sacharozės tirpalas buvo pristatytas į skysčio lašą, skirtą peroraliniam vartojimui (Med Associates). Pradinis mokymas 20 dienų metu buvo atliekamas per vieną valandą per nuolatinį sutvirtinimo grafiką (FR3: kiekvienas svirtis buvo sustiprintas), maksimaliai išnaudojant 30 sacharozės atlygį. Kiekviena sesija prasidėjo su aktyvios svirties įdėjimu ir baltos spalvos apšvietimu, kuris liko visą sesiją. XNUMX-tonas (XNUMX Hz, XNUMX dB virš fono) + šviesa (XNUMX W baltos šviesos virš aktyvios svirties) diskretiškas junginys su kiekvienu atlygio pristatymu, po kurio po kiekvieno sacharozės pristatymo įvyko XNUMX-sec laikas. PR mokymai buvo atlikti maksimaliai galimai XNUMX h / parai dešimt dienų. Dienos seansai baigėsi po to, kai XNUMX min nebuvo aktyvios svirties paspaudimo, tuo metu namų apšvietimas buvo išjungtas ir aktyvi svirtis buvo įtraukta.

AGRP įtaka savarankiškai sacharozei

Kadangi mūsų rezultatai parodė AGRP mRNR ekspresijos padidėjimą pubertacinėse žiurkėse, kurios buvo maitinamos dideliu riebalų kiekiu, mes norėjome patvirtinti, kad AGRP gali padidinti savarankišką sacharozės kiekį. 5-wk senosios šėrimo žiurkės buvo paimtos per FR treniruotes, po to gaudavo kanulas į trečiąjį smegenų skilvelį (ICV). Po gydymo savaitės patvirtinimo, kad buvo atliktas angiotenzino II geriamojo atsako tyrimas (žr. 4.4 skyrių). \ T ) ir viena FR persikvalifikavimo sesija, žiurkės buvo pradėtos PR savęs administravimo paradigmoje. Po PR dienos 1 žiurkės buvo priskirtos vienai iš dviejų grupių taip, kad vidutinis PR dienos 1 efektyvumas nesiskyrė tarp dviejų grupių (dirbtinis CSF, aCSF arba AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Jie gavo aCSF (n = 8) arba AGRP (n = 7) injekcijas PR dienas 2, 5 ir 8. Bendras dienos suvartojimas buvo nustatytas per PR mokymo laiką.

Amžiaus įtaka savarankiškai sacharozei

Palyginome savarankišką elgesį tarp žiurkių ir jaunų suaugusiųjų, šeriamų ar 31.8% riebalų dietos. Žiurkės turėjo dvi savaites aklimatizacijos VAPSHCS vivarium (3-5wk arba 8-10 wk). Tada jie gavo dietą per visą bandymo / mokymo laikotarpį (4 wk). Taigi, kaip ir pradiniame eksperimente, pubertinės žiurkės buvo tiriamos 5-8 wk. Jauni suaugusieji buvo tiriami 10-13 amžiaus grupėje.

Kūno sudėties nustatymas

Kūno sudėtis buvo matuojama naudojant kiekybinę magnetinio rezonanso spektroskopiją (QMR []) nustatyti atskirų žiurkių kūno vandens kiekį, iš kurio apskaičiuojamas santykinis riebalų kiekis. Gyvūnai buvo dedami į cilindrinius laikiklius be anestezuotų, o tada laikikliai įterpiami į QMR mašiną 2 minutės nuskaitymui, kuris atlieka tris kartus matavimus. Duomenys išsaugomi integruotame kompiuteryje (EchoMRI, Echo Medical Systems, Hiustonas, TX), kad būtų galima nedelsiant apskaičiuoti viso kūno vandenį, riebalus ir liesą masę.

Intraveninis gliukozės toleravimo tyrimas (IVGTT)

Žmonėms, sergantiems chroniškai implantuotais IV kanalais, buvo atlikti sąmoningi IVGTT, kurie prieš tyrimą per naktį buvo nevalgomi, naudojant metodiką, pagrįstą . Dvišalės intraveninės kanulės buvo implantuotos dvi savaites iki tyrimo, kaip nustatyta mūsų nustatytose metodikose (). Pradiniai mėginiai buvo imami t-10 min. (0.5 ml insulino ir gliukozės kiekiui nustatyti, visais laiko taškais) ir t0 min. Žiurkės gavo 1 gm gliukozės / 2ml / kg infuziją per 15-20 sekundes, po to sekė 0.5 ml druskos tirpalo. Kraujo mėginiai paimti 5, 15, 30, 60, 90 ir 120 min. Dėl kateterio prijungimo procedūros metu (taigi, nesugebėjimas gauti kraujo mėginių), galutiniai duomenys apie pateiktus pradinius ir (arba) IVGTT duomenis yra 7-8, skirti žiurkėms šerti, ir 8 žiurkėms, šeriamos 31.8% riebalų dietos (Lentelė 3). Plazmos insulinas buvo nustatytas naudojant Linco žiurkės insulino RIA rinkinius (# RI-13K ir SRI-13K, Linco) ir plazmos gliukozę nustatė YSI gliukozės analizatoriumi. Plotas po kreive (AUC) atsako nuo pradinės vertės buvo apskaičiuotas 5 min ir 120 min. HOMA indeksas buvo apskaičiuotas kaip nevalgius (gliukozė [mM] × insulinas [U / L]) / 22.5 ir buvo apskaičiuotas naudojant galinius nevalgius mėginius, išmatuotus insulinai ir gliukozei.

Lentelė 3  

Metaboliniai parametrai1

Nevalgius metaboliniai parametrai

Eksperimento 1 žiurkės buvo nevalgytos naktį prieš eutanaziją, praėjus kelioms dienoms po IVGTT. Žiurkės buvo giliai anestezuotos su izoflurano įkvėpus ir išnykta. Smegenys buvo greitai pašalintos ir užšaldytos skystame azoto sluoksnyje, kad būtų galima matuoti hipotalaminį peptidą mRNR ir branduolį accumbens katecholaminus. Terminalinė plazma arba serumas buvo naudojami insulino, gliukozės, leptino ir trigliceridų kiekiui matuoti. Trigliceridams buvo panaudotas Point Scientific Triglyceride GPO rinkinys # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) ir standartai KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422), o 3 μl serumo buvo tiriamas dviem egzemplioriais. Plazmos leptinas buvo matuojamas Millipore Linco RIA rinkiniu # RL 83K.

Katecholamino HPLC metodai []

Žiurkės buvo eutanizuotos su izoflurano anestezija, o smegenys greitai pašalintos, užšaldytos ir laikomos -80 ° C temperatūroje. Iš kiekvieno gyvūno buvo išskirti dvišaliai branduolio accumbens (NAcc) mikroschemai. Nors buvo imtasi didelių atsargumo priemonių, kad kaimyninių smegenų regionuose būtų užterštas teršimas, dėl kiekvieno mikroschemos pobūdžio ir dydžio mūsų metodas neleido atskirti subregionų (ty NAcc branduolio prieš lukštą) NAcc. Aukšto efektyvumo skysčių chromatografijos (HPLC) analizei prie mėginių buvo pridėtas antioksidantas (0.4 N perchloratas, 1.343 mM etilendiamino tetraacto rūgštis (EDTA) ir 0.526 mM natrio metabisulfitas, po to homogenizuotas naudojant ultragarso audinio homogenizatorių (Biologics; Gainesville, VA Nedidelė dalis audinio homogenato buvo ištirpinta 2% natrio dodecilsulfate (SDS) (m / t) baltymų nustatymui (Pierce BCA baltymų reagentų rinkinys; Rockford, IL). centrifugoje, supernatantas buvo skirtas HPLC.

Mėginiai buvo atskirti „Microsorb MV C-18“ kolonėlėje (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, CA) ir tuo pačiu metu buvo tiriami DA, 3,4-dihidroksifenilacto rūgštis (DOPAC) ir homovanilinė rūgštis (HVA), kurios abi yra žymenys dopamino degradacijos, 5-HT ir 5-HIAA. Junginiai buvo aptikti naudojant 12 kanalo kulometrinį matricą (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA), prijungtą prie Waters 2695 tirpiklio tiekimo sistemos (Waters; Milford, MA), esant tokioms sąlygoms: 1 ml / min srauto greitis; 50, 175, 350, 400 ir 525 mV aptikimo potencialus; 650 mV šveitimo potencialas. Judanti fazė susideda iš 10% metanolio tirpalo distiliuotame H2O yra 21 g / l (0.1 M) citrinų rūgštis, 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) heptansulfonrūgštis ir 36 mg / l (0.097 mM) EDTA, esant 4.1 pH. Nežinomi mėginiai buvo kiekybiškai įvertinti pagal 6 taško standartinę kreivę, mažiausiai R2 0.97. Siekiant užtikrinti HPLC kalibravimą, kokybės kontrolės mėginiai buvo sujungti su kiekvienu bandymu.

Okseksiniai peptidai mRNR qPCR

Mes matavome hipotalaminių peptidų, skatinančių šėrimą, ekspresiją ir buvo susiję su motyvacija ir atlygio elgesiu (): neuropeptidas Y (NPY [ ; ; ]); su agutu susijusių peptidų (AGRP [; ; ; ; ; ; ; ; ]); ir oreksinas (; ). Žiurkės buvo sunaikintos anestezija izofluranu, o smegenys buvo greitai pašalintos, užšaldytos ir iki perdirbimo laikytos -80 ° C temperatūroje. Medialinis ir šoninis pagumburio mikrodiskektas buvo padalytas į vieną bloką, naudojant AHP-1200CPV užšaldymo plokštumą („Thermoelectric Cooling America“, Chicago, Il), kuri palaikė pastovią 12 ° C temperatūrą viso skrodimo proceso metu. Bendra RNR iš mikrodalinto audinio buvo išskirta Trizol reagentu (Invitrogen, Carlsbad, CA) ir išgryninta naudojant „RNeasy Mini Kit“ (Qiagen, Valensija, CA) pagal gamintojo instrukcijas. Bendra RNR buvo apdorota, kad būtų pašalintas galimas genomo DNR užteršimas, naudojant RNazės neturinčią DNazę (Promega, Madison, WI), ir ji buvo kiekybiškai įvertinta naudojant NanoVue spektrofotometrą (GE Healthcare, Kembridžas, Didžioji Britanija). RNR kokybė buvo patvirtinta standartine agarozės gelio elektroforeze. Tada atsitiktinių heksamerių ir oligo DT gruntavimo mišiniu, naudojant „iScript cDNA Synthesis Kit“ (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA), papildoma DNR (cDNR) iš 1-2 μg bendros RNR buvo retotranskribuota (RT). Iš kiekvieno mėginio taip pat buvo paruoštos neretrotranskribuotos (be RT) reakcijos, siekiant kontroliuoti galimą genomo DNR užterštumą. KDNR ir be RT kontrolinės grupės buvo praskiestos, o kiekvienam mėginiui panaudota 5–10 ng šablono kDNR, siekiant išmatuoti pasirinktų genų iRNR išraišką kiekybine realaus laiko analize, naudojant „MyIQ Real-Time PCR Detection System“ (Bio-Rad, Hercules). Pakartotiniai kiekvieno mėginio matavimai buvo atlikti su standartinėmis „iCycler 96“ duobučių plokštelėmis, be jokių šablonų kontrolinių elementų (NTC), siekiant nustatyti galimą kryžminį užterštumą, 20 μl reakcijos tūrių, susidedančių iš 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl 0.2-0.5 μM kiekvieno pradmens, 3 μl DEPC vandens ir 5 μl šablono. Visose qPCR reakcijose buvo ištirpimo kreivės analizė, siekiant užtikrinti signalo specifiškumą. Kiekvieno dominančio geno santykinė išraiška buvo apskaičiuota ekstrapoliuojant į standartinę kreivę, atskirai atliktą kiekvienoje plokštelėje, ir gautą iš etaloninių kDNR sujungtų mėginių serijinių praskiedimų, ir normuota santykinei etaloninių genų ekspresijai (rūgštus ribosominis fosfoproteinas 36B4 geno ekspresijai hipotalaminis audinys ir mitochondrijų ribosomų baltymas L32 ekspresijai accumbens branduolyje). Žiurkių preprooreksinui, NPY ir AGRP amplifikuoti buvo naudojamos šios pradmenų sekos (IDT, San Diego, CA): Prepro-orexin, Forward: 5′-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ’, 5′-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3’; NPY: pirmyn, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 '; Reversas: 5′-CACATGGAAGGGGTCTTCAAGCC-3 ’; AGRP, priekis: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ’; Reversas: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ’.

cFos imunocitochemija (ICC) ir kiekybinė analizė

Fluorescencinis ICC buvo naudojamas identifikuoti Fos-teigiamus ir AGRP-teigiamus neuroninių ląstelių kūnus medialinėje hipotalamoje pagal mūsų nustatytą metodiką (). Paskutinę dieną (PR diena 10) žiurkės 90 minučių buvo dedamos į savaiminio vartojimo kameras. Iškart po paskutinės 90 minučių sesijos žiurkės buvo giliai anestezuojamos įkvėpus izoflurano ir perpilamos 0.9% NaCl, po to šaltu 4% paraformaldehido tirpalu. Anestezijos ir eutanazijos laikas buvo pagrįstas žinomu cFos baltymų smailės ekspresijos trukme 90–120 min. Po įvykio. Taigi cFos išraiška atspindėtų CNS suaktyvėjimą pradedant elgesio užduotį, o ne tai būtų gyvūnų, patiriančių užduotį, rezultatas. Smegenys buvo pašalintos ir keletą dienų po to užfiksuotos paraformaldehide, po to įdėtos į 20% sacharozės-PBS, tada į 30% sacharozės-PBS tirpalą. Smegenys buvo suskaidytos ant kriostato („Leica CM 3050S“ kriostatas) imunohistocheminei analizei. Mes naudojome savo nustatytą metodiką imunoreaktyviam cFos baltymui kiekybiškai įvertinti smegenų dalyse (). Ant sienos montuojami 12 μm viso smegenų koroniniai profiliai tris kartus plaunami fosfatiniu buferiniu tirpalu (PBS, OXOID, Hampshire, England). 20 min. Sekcijos buvo nuplaunamos 100% etanolio / DI vandeniu (50%, v / v), po to plaunamos PBS, tada užblokuotos 1 valandai kambario temperatūroje PBS, kuriame yra 5% normalios ožkos ar asilų serumo. Po to sekcijos buvo plaunamos kelis kartus PBS ir inkubuojamos per naktį 4 ° C pirminiuose antikūnų tirpaluose, pagamintuose PBS. Sekcijos tris kartus plaunamos PBS ir tada inkubuojamos tamsoje kambario temperatūroje antriniu antikūnų tirpalu, pagamintu PBS 1 valandai. Vėliau sekcijos vėl plaunamos PBS, sumontuotos ir uždengtos Vectashield kieto rinkinio tvirtinimo terpėje (Vector; Burlingame, CA). Skaitmeniniai sekcijų vaizdai buvo įsigyti naudojant „Nikon Eclipse E-800“ fluorescencijos mikroskopą, prijungtą prie „Qimaging Retiga“ skaitmeninio fiksavimo kameros, naudojant NIS Elements (Nikon) programinę įrangą.

Remiantis PCR tyrimais, įrodančiais padidėjusius AGRP mRNR lygius, mes sutelkėme dėmesį į medialinius hipotalaminius regionus, ypač į ventromedialinį branduolį ir įkaitusį branduolį (ARC). Atrankos būdu suderintos 12 μm sekcijos buvo įvertintos pagal cFos išraišką ir kiekybinį nustatymą suderintose sekcijose ir regionuose, remiantis . Kiekybiniam nustatymui (padidinus 40 ×) buvo atrinkti atlaso atitikimo regionai. NIS elementų programinė įranga („Nikon“) buvo panaudota norimo ploto vaizdui fiksuoti. Apskaičiuota teritorija, nustatyta teigiamų ląstelių skaičiaus riba. Toks pats plotas ir fonas (slenkstis) buvo naudojami sekcijoms iš atitinkamų eksperimentinių grupių, o programinės įrangos teigiamų ląstelių skaičiavimas (kiekybinis) buvo atliktas tose pačiose sesijose visoms eksperimentinėms grupėms, kad būtų išvengta sesijos pokyčių fone. Statistinės analizės tikslais skaičiai buvo paimti iš atskirų žiurkių tik tuo atveju, jei buvo prieinami atitinkami arba išsamūs kiekvienos srities sekcijos; duomenys apie konkrečią sritį nebuvo paimti iš žiurkės, jei toje srityje buvo neužbaigtas dvišalis atstovavimas.

Be cFos kiekybinio įvertinimo, buvo atlikta kiekybinė dviguba etikečių cFos ir AGRP imunohistochemija. Kadangi mes nenorėjome trikdyti gyvūnų elgesio, jie nebuvo iš anksto apdoroti kolchicinu, kad būtų optimizuota AGRP vizualizacija. Todėl gali būti nepakankamai įvertinta AGRP teigiamų neuronų vizualizacija. Dviguba AGRP dažymo procedūra buvo panaši į cFos imunoreaktyvumo tyrimą atskirai, išskyrus tai, kad atkarpos vienai valandai buvo užblokuotos kambario temperatūroje PBS-5% asilų serume. Tada inkubacijai per naktį 4 ° C temperatūroje buvo naudojamas fos-Ab ir AGRP pirminių antikūnų mišinys; taip pat abu antriniai antikūnai buvo tame pačiame tirpale ir inkubuoti vieną valandą tamsoje kambario temperatūroje. Norint nustatyti tinkamą pirminių antikūnų praskiedimą, buvo atlikti pradiniai optimizavimo tyrimai. Pagrindiniai antikūnai buvo triušio anti-cFos (1: 500) (sc-52) ir ožkos anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Naudojami antriniai antikūnai buvo Cy3 konjuguotas asilų triušis (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA) ir Alexa fluor 488 asilo anti-ožkos IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); visi antriniai antikūnai praskiesti santykiu 1: 500.

Statistinės analizės

Grupės duomenys pateikiami kaip vidurkis ± standartinė vidurkio paklaida (SEM) tekste, lentelėse ir paveiksluose. Reikšmė apibrėžiama kaip p ≤ 0.05. Statistiniai palyginimai atliekami tarp eksperimentinių grupių, kaip parodyta skiltyje „Rezultatai“, naudojant neporinio Studento testą (pvz., Dietos, amžiaus ar gydymo palyginimas). Duomenų „normalizavimas“ apibrėžiamas kaip naudojamas.

rezultatai

Vidutinio sunkumo riebalų dietos poveikis sacharozės peri-pubertiniam motyvavimui

Žiurkėms, maitinusioms 31.8% riebalų kiekį dietos metu, 5-8, nors ir vartojo savarankiškai, reikšmingai padidėjo sacharozės motyvacija, lyginant su šėrimo turinčiomis žiurkėmis. Kaip parodyta 1a pavpradiniame FR treniruotėje nebuvo jokio skirtumo veikiant (vidutiniškai paspaudžiamas FRDays 1-10 aktyvus svirtis, 38 ± 5 vs 39 ± 2 riebalų dietai pagal 31.8%). Tačiau, kai žiurkės buvo perjungtos į griežtesnę PR užduotį, buvo pastebimai padidėjęs aktyvių svirtinių presų skaičius ir gautų sacharozės atlygių skaičius, bet ne viso sesijos ilgio (1b pav). Lėtinio dietos gydymo poveikis neaktyvių svirtų skaičiui nebuvo. Kai žiurkėms buvo šeriami didelio riebalų dietos per 5-8, bet vėliau per savaitę 9-12 grįžo į FR ir PR treniruotes, buvo pastebėta tendencija, tačiau reikšmingas skirtumas tarp aktyviųjų svirtų. Taigi, atrodo, kad vidutiniškai didelio riebalų kiekio, suvartojamo per-pubertacijos laikotarpiu, elgsenos perkėlimo poveikis nėra. Šių kohortų PR parametrų duomenys apibendrinti Lentelė 2. Kad pradėtume išsiaiškinti mitybos sukeltą sacharozės motyvacijos padidėjimo mechanizmą (-us), atlikome keletą medžiagų apykaitos ir CNS matavimų.

1 pav1 pav  

Peripubertinės žiurkės, šeriamos 31.8 riebalų dieta (n = 8), padidina PR motyvuotą atsaką į sacharozės atlygį. 1a. Visose FR sesijose dietos poveikis nebuvo, tačiau dietos poveikis pasireiškia, kai žiurkės perkeliamos į PR paradigmą. 1b. Duomenys yra ...
Lentelė 2  

Peri-Pubertal didelio riebalų dietos poveikis progresuojantiems sacharozės rodikliams

Vidutinio riebumo dietos poveikis medžiagų apykaitos parametrams

Iš karto po to, kai buvo atliktas elgesio tyrimas, buvo nustatyta žiurkių, kurių mitybos intervencijos ir elgsenos paradigmos metu 5-8 buvo raciono riebalų sudėtis. Žiurkės tada gavo lėtines intravenines kanapes (sąmoningai) IV gliukozės tolerancijos testams (IVGTT). Vėliau buvo gauta galinė nevalgiusi plazma ir serumas papildomoms metabolinėms priemonėms. Kaip parodyta Lentelė 3tarp kiaušidžių ir daug riebalų maitinančių žiurkių nebuvo jokių skirtumų tarp kūno sudėties, kūno svorio, nevalgiusio insulino ar gliukozės kiekio, insulino jautrumo (HOMA skaičiavimas) ar atsako į IVGTT. Terminalo nevalgius leptino ir trigliceridų matavimai abiejose grupėse nesiskyrė. Taigi, nors dietos gydymas turėjo reikšmingą įtaką sacharozės motyvacijai, jis atspindi elgsenos atsaką didelio riebumo žiurkėms, kurios yra prieš nutukę.

Vidutinio sunkumo riebalų dietos poveikis CNS homeostatinei ir atlygio neurochemijai

Be galinių metabolinių matavimų, grupių smegenys, turinčios tiek dietos, tiek elgesio mokymą per savaitę 5-8, buvo išmatuoti branduolių accumbens amino profiliams (n = 4 vienai dietos grupei) arba hipotalaminių oreksigeninių peptidų mRNR lygiai. Kaip parodyta Lentelė 4nebuvo didelės riebalų turinčios dietos poveikio dopamino, norepinefrino ar serotonino metabolitų branduolyje accumbens, kuri yra pagrindinė atlygio ir motyvacinės veiklos vieta (; ), kurioje kiekviena iš šių neuromediatorių sistemų atlieka pagrindinį reguliavimo vaidmenį. Hipotalamino ekstraktuose buvo išmatuoti oreksigeninių peptidų, NPY, AGRP ir oreksino mRNR kiekiai. Šioje kohortoje pastebėta stipri, bet nereikšminga AGRP padidėjimo tendencija riebiai šeriamose žiurkėse (n = 8 bet kuriai dietai); todėl pakartojome dietos / elgesio mokymo paradigmą papildomoje kohortoje ir išmatavome NPY, AGRP ir oreksino MRN pagumburyje. Kombinuotose kohortose pastebėjome reikšmingą (p <0.05) AGRP iRNR padidėjimą žiurkėms, šertoms riebiu maistu, palyginti su chow kontrolėmis2 pav), bet reikšmingų NPY ar oreksino ekspresijos pokyčių nėra. Norint įvertinti galimas AGRP ekspresijos ir savarankiško elgesio sąsajas, mes matavome cFos ir AGRP imunopozitinius neuronus mediobasal hipotalamoje. Žiurkių grupės buvo maitinamos riebalų ar 31.8% riebalų dieta; kai kurie buvo paimti per savarankiško vartojimo protokolą (savaitės 5-8) ir kiti buvo elgiamasi kaip elgesio kontrolė. 3a pav parodytas cFos ir AGRP bendrojo lokalizavimo pavyzdys lanko branduolio neurone. Kaip apibendrinta Lentelė 5AGRP neuronų aktyvinimas (cFos-ICC ir AGRP-ICC bendrai ekspresija tose pačiose ląstelėse) buvo susietas su savarankišku aktyvumu. Tai parodoma 3b pav, kai aktyvuotų (cFos-teigiamų) neuronų skaičius yra rodomas kaip neuronų ląstelių skaičius arba procentais visų AGRP-teigiamų neuronų: yra reikšmingas AGRP neuronų aktyvavimas žiurkėse, savarankiškai vartojančiose sacharozę, palyginti su gydymo kontrolės priemonėmis , kombinuotose dietos grupėse. Sušvirkšto gydymo palyginimas su aktyvuotų AGRP neuronų skaičiumi savęs administravimo grupėje ir gydymo kontrolėje parodė tendenciją, kuri nepasiekė statistinės reikšmės (chow, p = .078; 31.8% riebalų dietos, p = .073) . Svarbu tai, kad ne tik šie duomenų perdavimo ryšys AGRP neuronų aktyvavimas su savarankišku elgesiu, bet ir dėl cFos matavimo laiko (90 minutės po to, kai žiurkės buvo įdėtos į jų savarankiškai administravimo kameras), cFos ekspresija atspindi AGRP neuronų aktyvumą savarankiško veikimo numatymas arba atsiradimas. Savarankiškai vartojančioje grupėje pasireiškė nežymi tendencija, kad padidėjo bendrosios AGRP-teigiamos neuronų koncentracijos (palyginti su gydymo kontrolėmis, p = 0.16). Tose žiurkėse, kur svirtis buvo suspausta tarp dietinių grupių, taip pat buvo suderintas AGRP teigiamų neuronų skaičius. Gydymo vien tik gydymo žiurkių AGRP-teigiamų neuronų skaičiumi nebuvo jokio poveikio.

2 pav  

31.8% riebumo dietos poveikis medialinei hipotalamio peptido MRN išraiškai. Duomenys yra normalizuoti daug riebalų turinčių žiurkių (n = 17), palyginti su kontrolinių paukščių (n = 16) duomenimis. AGRP iRNR yra žymiai padidėjusi (p <0.05).
3 pav3 pav  

AGRP neuronų aktyvavimas savarankiškai sacharozės pradžioje. 3a. CFos ir AGRP lokalizavimas kaulinio branduolio neurone, 60x padidinimas. 3b. Aktyvių (cFos-imunopozitinių) AGRP-imunopozitinių neuronų skaičius mediobasalinėje hipotalamoje ...
Lentelė 4  

Nucleus Accumbens amino metabolitai
Lentelė 5  

Agrp Neurono aktyvinimas: dieta ir elgesys

AGRP vartojimo poveikis sacharozės motyvacijai

Šio aiškinimo aiškinimas yra tas, kad AGRP ekspresija žiurkėms, sergančioms žiurkėmis, yra pagrindinis mechanizmas, skatinantis didelio riebalų turinčių dietinių pašarų patekimą į sacharozę. Siekiant patvirtinti, kad AGRP veiksmingumas didina sacharozės motyvaciją, AGRP per trečiąjį skilvelį buvo skiriamas chow-šerti peri-pubertalinėms žiurkėms per elgsenos paradigmos PR dalį. Šis AGRP dozavimo režimas buvo pogrupis, skirtas chow suvartojimo stimuliavimui per dvi savaites PR paradigmos, tačiau dėl to reikšmingai padidėjo sacharozės savarankiškas vartojimas, kaip parodyta 4 pav. (Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas sacharozės atlygis turi 0.1 kcal kalorijų kiekį, todėl sacharozės savarankiško veikimo aktyvumas prisideda prie nereikšmingų kalorijų kiekio. Lentelė 6 9, 2, 5 ir 8 dienos PR paradigmoje rodomi savarankiško administravimo parametrų duomenys. Žiurkėms, gydomoms AGRP, aktyvių svirčių paspaudimų skaičius buvo gerokai padidintas visose PR dienos 2-10 (p = 0.03), o ne injekcijos dienomis (p = 0.048), didėjant (vidurkiui). injekcijos dienos. Be to, sustabdymo laikas (kuris atspindi visą laiką, praleistą savarankiško administravimo užduotyje) buvo žymiai padidintas ne injekcijos dienomis (p = 0.02), o tendencijos didėja apskritai ir injekcijos dienomis. Sacharozės apdovanojimų skaičius buvo padidintas visose PR dienos 2-10 (p = 0.03). AGRP gydymas neveikė neaktyvaus svirtinio spaudimo, lyginant su aCSF apdorotomis kontrolėmis, arba tarp injekcijos ir ne injekcijos dienų. Rezultatai patvirtina, kad AGRP ilgalaikis poveikis didina sacharozės savarankišką vartojimą: žiurkės labiau pasitraukė į atlygį, gavo daugiau sacharozės premijų ir praleido daugiau laiko užduoties vykdymui.

4 pav  

Trečiajame skilvelių (ICV) AGRP (0.01 nmol) PR paradigmoje skatina savarankišką sacharozę, tačiau jis neturi poveikio kasdieniniam maisto suvartojimui per visą tyrimo laikotarpį (PR Days 2 - 10, su injekcijomis dienos 2, 5 ir 8) . Išreiškiami AGRP (n = 9) duomenys ...
Lentelė 6  

ICV AGRP ir aCSF poveikis sacharozės progresiniam santykiui

Gyvenimo etapo poveikis sacharozės pirmenybei ir motyvacijai

Baigiamojo eksperimento metu mes įvertinome, ar sacharozės motyvacija skiriasi tarp žiurkių ir suaugusių žiurkių. Pradžioje 5 ir 10-wk senoms žiurkėms buvo atliktas sacharozės preferencijos testas, pasirinkus tirpalus, pradedant nuo 0 iki 20% sacharozės, prieš pradedant savarankišką tyrimą ir mokymą. Kaip parodyta 5a pavir, remiantis literatūroje pateiktais duomenimis, prieš pubertacinės žiurkės pasirodė esąs mielesnis nei jaunų suaugusių žiurkių tirpalas: dauguma žiurkių prieš pubertaciją turėjo didžiausią 20% sacharozės tirpalo suvartojimą, o suaugusiesiems žiurkėms nustatyta didžiausia dozė 15% sacharozės. Vėliau abiejų amžiaus grupių savarankiško mokymo ir testavimo metu buvo padalytos tarp žiurkių česnako ir didelio riebumo dietos. Peri-pubertalinių ir suaugusių žiurkių (45 ± 3 vs. 37 ± 2, p = 0.05) aktyvių svirčių spaudimo skaičius buvo nedidelis, bet statistiškai reikšmingas. sacharozės atlygis arba paspaudimų skaičius neaktyvioje svirtyje. Kaip parodyta 5b pav, buvo labai didelis bendras poveikis amžiaus, per PR sesijų, su žymiai padidėjo aktyvios svirties spaudimo pubertal (n = 15) vs jaunų suaugusiųjų (n = 14) žiurkėms (2 būdas ANOVA, PRDay × amžiaus; amžius, p = 0.017, nepriklausomas PRDay poveikis, reikšmingos sąveikos nėra). Tendencija buvo didesnė amžiaus įtaka didelio riebalų turinčiai dietai, tačiau tai nepasiekė statistinio reikšmingumo (p = .13). Lentelė 7 išvardijami PR elgsenos parametrai: be padidėjusių aktyviųjų svirčių spaudimo, peri-pubertinės žiurkės gavo žymiai daugiau sacharozės premijų ir parodė tendenciją didinti sustabdymo laiką. Be to, peri-pubertalinės žiurkės turėjo nedidelį, bet reikšmingą spaudimą inaktyviosios (pvz., Nepalankios) svirtims, nors ir peri-pubertalinių, ir suaugusių žiurkių atveju neaktyvių svirtų skaičius buvo maždaug 10% skaičiaus aktyvios svirties paspaudimų. Šie rezultatai rodo, kad peri-pubertinės žiurkės pageidauja ir mieliau ieškos saldaus skonio maisto, o poveikis gali būti sustiprintas su didelio riebumo dieta.

5 pav5 pav  

Žiurkių jauniklių motyvacija sacharoze yra didesnė nei suaugusių žiurkių. 5a. Sacharozės pirmenybės testai jauniems (peri-pubertalams, n = 15) ir jauniems suaugusiems (n = 14) žiurkėms. Žiurkėms 30 min buvo geriama iš koncentracijų diapazono (0-20% sacharozės). ...
Lentelė 7  

Amžiaus poveikis progresuojantiems rodikliamsa Sacharozės

Diskusija

Šio tyrimo pagrindinė išvada yra ta, kad vidutiniškai didelis riebalų kiekis, vartojamas per-pubertaciniu laikotarpiu (prieš pat, per ir po poros amžiaus), žymiai padidino sacharozės tirpalų motyvaciją. Šis nustatymas atitinka ankstesnį, panašų stebėjimą suaugusiems žiurkėms (). Šiuose gyvūnuose, taip pat papildomose amžiaus ir gydymo grupėse, mes nustatėme didelę metabolinę charakteristiką, kad žiurkės buvo nutukusios arba prieš nutukę ir nebuvo atsparios periferiniam insulinui. Mes negalime atmesti galimybės, kad žiurkės turėjo lokalinį CNS atsparumą insulino ar leptino poveikiui: abu šie hormonai prisideda prie CNS specifinio maisto atlygio moduliavimo (; ; ).

Žiurkių pogrupyje mes matavome amino neurotransmiterius ir susijusius metabolitus branduoliuose accumbens, kurie gauna didelę investiciją į dopaminergines projekcijas iš vidurio smegenų, ir yra laikomas pagrindine ir centrine CNS vieta tarpininkavimui už atlygį ir motyvuotą elgesį (; ). Stebėjome, kad absoliutų lygių ar bet kurio iš šių siųstuvų metabolitų santykių nepasikeitė, o tai rodo, kad pasikeitęs katecholaminerginis arba serotonerginis aktyvumas branduolio akumbensuose nėra pagrindinis ar pagrindinis CNS mechanizmas, pagrįstas padidėjusia sacharozės motyvacija. Tai atitinka neseniai gautą ataskaitą , kuris parodė suaugusiems žiurkėms, kad ICV AGRP padidina dopamino apyvartą medialiniame prefrontaliniame žieve, bet ne branduolyje accumbens. Be to, mes stebėjome, kad dietos „elgsenos perkėlimo“ poveikis nebuvo išbandytas su žiurkėmis, iš karto po brendimo, kaip jauni suaugusieji. Tai prieštarauja Bolaños ir kt. Duomenims apie elgesio ir katecholaminerginius parametrus suaugusiems graužikams, gydytiems metilfenidatu (; ; ; ). Tai greičiausiai atsiranda dėl to, kad metilfenidatas tiesiogiai nukreipia dopaminerginius neuronus, ir tai taip pat gali priklausyti nuo dietos intervencijos laiko ir gyvūnų bandymo laiko. Galiausiai, mes negalime stebėti perkėlimo efektų, nes šiame tyrime pagrindinė dietos poveikio vieta yra medialinis hipotalamas.

Šiame tyrime trys požymiai patvirtina pagrindinį medialinio hipotalaminio neuropeptido AGRP vaidmenį didinant sacharozės savarankišką vartojimą didelio riebalų turinčiose žiurkėse. Pirma, mes stebėjome AGRP ekspresijos (mRNR) padidėjimą viso hipotalamo ekstraktuose žiurkėms, šeriant 31.8% riebalų dietai, palyginti su chow kontrolėmis. Tačiau orexin mRNA ir NPY mRNR lygiai nebuvo pakeisti. Taigi, didelio riebalų kiekio dietos / elgesio paradigmos poveikis yra specifinis AGRP ir nėra apibendrintas oreksigeniniams neuropeptidams. Tai pabrėžia, kad AGRP vaidmuo yra susijęs su maisto produktų motyvavimu ar ieškojimu, ir atitinka daugelį naujausių literatūros ataskaitų (aptartų toliau). Mūsų neseniai atliktas darbas parodė, kad mūsų motyvacijos paradigmoje pagrindinis vaidmuo tenka medialiniam hipotalaminiam aktyvavimui kartu su PR efektyvumu, o padidėjusi cFos ekspresija keliuose medialiniuose hipotalaminiuose branduoliuose (). Mes taip pat nustatėme, kad ARC yra pagrindinis (exogeninio) insulino poveikio mažinant sacharozės savarankiškumą (). ARC yra AGRP / NPY neuronai (; ), kurie veikia medialinėje hipotalamoje, skatindami maitinimą daugeliu mechanizmų. Šiame tyrime imunocitocheminis aktyvuotų AGRP neuronų kiekio nustatymas parodė cFos / AGRP neuronų padidėjimą žiurkėms, kurios buvo apmokytos savarankiškai vartoti sacharozę, palyginti su nekvalifikuotais elgesio kontrolės būdais. Tai yra antrasis požiūris, leidžiantis interpretuoti, kad AGRP neuronų aktyvinimas prisideda prie (susiformavusios) sacharozės savęs vartojimo. Tiek ankstesniuose, tiek naujesniuose tyrimuose buvo aprašyta AGRP raiška ir veiksmai, kai riebalai buvo suvartoti kaip dieta () arba motyvacinės paradigmos kontekste (); ir suaugusiems žiurkėms ICV AGRP pirmiausia taiko pirmenybę riebalams (). Naujausi tyrimai, naudojantys tikslinius molekulinius metodus, leidžiančius specifinį AGRP neuronų aktyvavimą pelėse (; ) patvirtino, kad AGRP tvirtai skatina maitinimą, didina maisto ieškojimą ir mažina energijos sąnaudas. Įdomu pažymėti, kad eksperimentinių grupių, maitinančių didelį riebalų kiekį turinčiu maistu, bendras kalorijų kiekis buvo žymiai mažesnis, palyginti su kontroliuojamomis žiurkėmis (Lentelė 8), kuris atitiktų endogeninį AGRP poveikį, kad sumažėtų energijos sąnaudos. Šie poveikiai atitinka ankstesnius , kad išoriniai AGRP poveikiai kai kuriems energijos balanso aspektams gali būti gana ilgai. Taigi, kaip trečiasis metodas, mūsų rezultatai rodo, kad padidėjusios sacharozės savarankiškos skyrimo (chow-feed) pubertalinės žiurkės, turinčios ICV AGRP, taip pat rodo, kad toks poveikis yra palaikomas. Specifinis AGRP mRNR ekspresijos padidėjimas žiurkėms, šeriamoms didelės riebalų dietos keturias savaites, atitinka neseniai atliktus tyrimus kuri jungia egzogenines riebalų rūgštis, ląstelėse susidariusias riebalų rūgštis ir padidina AGRP ekspresiją hipotalaminiuose neuronuose. Taigi, pridėjus oleino arba palmitino rūgšties į kultivuotas hipotalamines ląsteles, padidėjo AGRP ekspresija. Nors mūsų panaudota dieta padidino stearino, palmitino ir oleino rūgšties kiekį, neįmanoma žinoti, ar šių riebalų rūgščių kiekis padidėja. in vivo hipotalaminė aplinka, ar jų lokalizuotos koncentracijos atitiktų riebalų rūgšties profilį, ir ar vienas ar daugiau iš jų sukeltų didesnę AGRP ekspresiją. Nepaisant to, yra viliojanti spėlioti, kad maisto komponentai gali prisidėti prie saldainių motyvacijos didinimo per pirminį veiksmą medialiniame hipotalamyje.

Lentelė 8  

Eksperimentiniai protokolai: Kcal Consumed

Mūsų tyrimas rodo, kad jaunų žiurkių motyvacija sacharoze yra didesnė nei suaugusių žiurkių. Tai buvo akivaizdu per visą PR savarankiško vartojimo laiką, ir didelio riebalų dietos tendencija sustiprino amžiaus poveikį. Gali būti, kad dėl santykinai mažų grupės dydžių tai nepasiekė statistinės reikšmės; tokiu būdu duomenys rodo, kad pubertiniuose gyvūnuose (ir galbūt žmonėms) vidutiniškai padidėjęs riebalų kiekis dietoje gali prisidėti prie geresnio elgesio ieškant saldintų gėrimų ar maisto produktų. Visuomenės požiūriu, ji pabrėžia, kad reikia atkreipti dėmesį į „tweens“ arba „paauglių“ mitybos riebalų komponentą ne tik dėl tiesioginių, neigiamų perteklių turinčių riebalų medžiagų apykaitos pasekmių, bet ir dėl to, kad jis gali prisidėti prie elgesio, dėl kurio atsiranda padidėjęs cukraus kiekis. Kaip neseniai peržiūrėjo kartu su riebalais susikaupę cukrūs gali turėti esminių neigiamų metabolinių pasekmių. Didelės riebalų ir cukraus deriniai žmonėms taip pat yra santykinai mažiau sotinanti dieta (). Padidėjęs diabeto dažnis () ir riebalų kepenys () vaikų populiacijoje, sveikos ir subalansuotos mitybos svarba jaunimui yra aiški. Mes pastebėjome, kad pubertacinių žiurkių (palyginti su suaugusiais žiurkėmis), neaktyvios svirties spaudos žymiai padidėjo, nors svirtinių presų skaičius vis dar buvo labai mažas. Galima, bet, atrodo, mažai tikėtina, kad sustiprinto aktyvaus svirties paspaudimas galėtų būti laikomas „nespecifiniu“ bendrosios veiklos poveikiu, nes dauguma aktyvumo buvo nukreipta į aktyviąją svirtį. Nors faktinis neaktyvių svirtinių presų skaičius buvo padidintas, santykis su aktyvių svirčių presais buvo panašus tarp peri-pubertalinių ir suaugusių žiurkių, o padidėjusios svirties presai gali atspindėti ilgesnį aktyvų laiką savarankiškai įvedamose kamerose. Kitoje paradigmoje (kai kurie maisto apribojimai, maisto granulių naudojimas, o ne saldus atlygis, ir FR1 tvarkaraštis) neseniai pranešė, kad paauglių ir suaugusių žiurkių instrumentinis veikimas buvo pakeistas. Jie pastebėjo, kad tarp jauniklių ir suaugusių žiurkių patiekė skirtingų nulepokų, kurie išgabeno maisto granules. Tačiau jie stebėjo padidėjusį atkaklumą elgsenos metu jauniklių žiurkėms. Kartu abu tyrimai pabrėžia amžiaus ir vystymosi stadijos įtaką maisto produktų motyvacijai, atitinkančią spartų pubertacinių žiurkių augimą. Šiame tyrime vertinome patinus, bet ne pateles. Šiuo metu yra nedaug tyrimų, tiesiogiai palyginusių vyrų ir moterų žiurkes maisto motyvacijos paradigmoje, ir sistemingas vertinimas pubertacijos laikotarpiu yra pagrįstas. Pažymėtina, kad tiriant (žmonių) paauglius, \ t pastebėtas ryšys tarp augimo žymens, o ne gonadų steroidų Rep. Nepaisant to, šios amžiaus grupės lyčių poveikis nusipelno tolesnio tyrimo.

Apibendrinant galima pasakyti, kad mūsų tyrimai parodė, kad sacharozės motyvacija žiurkių žiurkėse yra didesnė nei suaugusiųjų, o tai pagerina prieigą prie vidutinio riebumo dietos. Didelio riebumo dietos poveikį sacharozės motyvacijai gali sukelti padidėjęs AGRP aktyvumas medialiniame hipotalamoje. Tai dar vienas įrodymas, kad centrinis CNS funkcinis ryšys yra stiprus ir reguliuoja energijos homeostazę su grandinėmis, reguliuojančiomis atlygį ir motyvaciją. Sacharozės motyvacijos didinimas vidutiniškai didelio riebalų kiekio dietoje prieš medžiagų apykaitos sutrikimus ir akivaizdų nutukimą, ir rodo, kad elgesys iš pradžių gali sukelti metabolinius pokyčius, o ne atvirkščiai. Prarijus didelį riebalų kiekį ir fruktozę turinčius saldžius maisto produktus, būtų bendrai prisidedama prie metabolinio profilio, kuris kelia didelę riziką tiek tipo2 diabetui, tiek širdies ir kraujagyslių ligoms. Šie faktai pabrėžia, kad svarbu sutelkti dėmesį į mitybos modelius ir mitybą brendimo metu, kaip tai daro įtaką ne tik socialiniai ir aplinkos veiksniai, bet ir CNS neurocheminiai bei elgesio koregavimai, kaip gyvūnų ar žmonių perėjimas per daugelio brandinimo pokyčių laikotarpį. kompetenciją.

​  

  • Vidutiniškai didelis riebalų kiekis padidina sacharozės motyvaciją suaugusiems žiurkėms.
  • Šiame tyrime didelio riebumo dieta padidina sacharozės motyvaciją žiurkėms peri-pubertacijose.
  • Peri-pubertinės žiurkės padidino sacharozės motyvaciją, lyginant su suaugusiais.
  • Padidėjusią sacharozės motyvaciją gali sukelti hipotalaminė AGRP.
  • Išvada: Didelis riebalų kiekis skatina saldumynų motyvaciją nepriklausomai nuo nutukimo.

Padėka

Šis tyrimas buvo paremtas NIH stipendija DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann yra vyresnysis mokslininkų karjeros mokslininkas, biomedicinos laboratorijos tyrimų programa, veterinarijos reikalų departamentas Puget Sound sveikatos priežiūros sistema, Sietlas, Vašingtonas. Stephen Benoit palaikė NIH DK066223 ir Ethicon Endosurgery Inc. Autoriai dėkoja dr. Tami Wolden-Hanson už paramą kūno sudėties matavimams; Williamas Banksas ir Lucy Dillman parėmė trigliceridų matavimus; ir Amalie Alver, ir Samantha Thomas-Nadler už pagalbą elgesio studijose.

Nuorodos

  • Andersen SL, Teicher MH. Stresas, jautrūs periodai ir brandinimo reiškiniai paauglių depresijoje. Neurologijos tendencijos. 2008: 31: 183 – 191. [PubMed]
  • Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. AGRP neuronai yra pakankami, kad greitai ir be mokymo būtų galima organizuoti šėrimo elgesį. Gamtos neurologija. 2011: 14: 351 – 355. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Labiausiai riebalų turinčios dietos, bet ne hiperfagijos pirmenybė po mu opioidinių receptorių aktyvinimo yra blokuojama AgRP išjungtose pelėse. Smegenų tyrimai. 2010: 1317: 100 – 107. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Metilfenidato gydymas ikimokyklinio ir periadolinio periodo metu keičia suaugusiųjų elgesio reakcijas į emocinius stimulus. Biologinė psichiatrija. 2003: 54: 1317 – 1329. [PubMed]
  • Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Atsparumas dopaminerginiams vaistams periadolescentinėse žiurkėse: elgesio ir neurocheminė analizė. Smegenų tyrimų vystymosi smegenų tyrimai. 1998: 111: 25 – 33. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, White FJ. Geresnis reaktyvumas ir pažeidžiamumas kokainui po gydymo metilfenidatu paaugliams žiurkėms. Neuropsichofarmakologija. 2001: 25: 651 – 61. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Paauglių metilfenidato ekspozicija keičia žiurkių vidurio smegenų dopamino neuronų aktyvumą. Biologinė psichiatrija. 2003: 54: 1338 – 1344. [PubMed]
  • Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Neuropeptido Y / agouti genų baltymų (AGRP) smegenų grandinė normalių, anorektinių ir mononatrio glutamato apdorotų pelių grandinėje. Nacionalinės mokslo akademijos darbai. 1998: 95: 15043 – 15048. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Oreksino / hipokretino vaidmuo siekiant atlygio ir priklausomybės: pasekmės nutukimui. Fiziologija ir elgesys. 2010; 100: 419–428. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Oreksino-A vaidmuo maisto motyvacijos, atlyginimų pagrindu maitinamo elgesio ir maisto sukeltų neuronų aktyvacijos žiurkėse. Neurologija. 2010: 167: 11 – 20. [PubMed]
  • Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Didėjantis vaikų diabeto susirgimas ir iššūkiai. Mini apžvalga. Endokrinologinių tyrimų žurnalas. 2012 epubas gegužės 8, 2012. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • „Coldwell SE“, Osvaldas TK, „Reed DR“. Augimo žymuo skiriasi paaugliams, kuriems labiau patinka cukraus ir mažo cukraus pasirinkimas. Fiziologija ir elgesys. 2009; 96: 574–580. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulinas, leptinas ir atlygis. Endokrinologijos ir metabolizmo tendencijos. 2010: 21: 68 – 74. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptinas reguliuoja energijos pusiausvyrą ir motyvaciją, veikdamas skirtingose ​​neuronų grandinėse. Biologinė psichiatrija. 2011a: 69: 668 – 674. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Centriniai melanokortinai moduliuoja žiurkės mezokortikolimbinį aktyvumą ir maistą. Fiziologija ir elgesys. 2011b; 102: 491–495. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Padidėjęs riebalų kiekis maiste sumažina psichostimuliatoriaus atlygį ir mesolimbinę dopamino apyvartą žiurkėse. Elgesio neurologija. 2008: 122: 1257 – 1263. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • „Desor JA“, „Beauchamp GK“. Išilginiai saldžiųjų pomėgių pokyčiai žmonėms. Fiziologija ir elgesys. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
  • Desor JA, Greene LS, Maller O. Nuostatos dėl saldus ir sūrus 9-15 metų ir suaugusiems žmonėms. Mokslas. 1975: 190: 686 – 687. [PubMed]
  • Drewnowski A. Energijos tankis, skanumas ir sotumas: reikšmės svorio kontrolei. Mitybos apžvalgos. 1998: 56: 347 – 353. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulinas veikia skirtingose ​​CNS vietose, kad žiurkėms sumažėtų ūminis sacharozės šėrimas ir sacharozė. Amerikos fiziologijos žurnalas. 2008; 295: R388 – R394. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Intraventrikulinis insulinas ir leptinas sumažina sacharozės vartojimą žiurkėms. Fiziologija ir elgesys. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Sacharozės savęs administravimas ir CNS aktyvacija žiurkėse. Am J Physiol. 2011; 300: R876 – R884. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Vidutinio saldiklių suvartojimo poveikis žiurkių medžiagų apykaitos sveikatai. Fiziologija ir elgesys. 2009; 98: 618–624. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Sipols AJ. Energijos reguliavimo signalai ir atlygis už maistą. Farmakologija, biochemija ir elgesys. 2010: 97: 15 – 24. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Intraveninis gliukozės tolerancijos tyrimas su kanuluotais Wistar žiurkėmis: tvirtas gliukozės stimuliuojamo insulino sekrecijos vertinimo in vivo metodas. Farmakologinių ir toksikologinių metodų leidinys. 2008: 57: 106 – 113. [PubMed]
  • Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. Ilgalaikiam oreksigeniniam AgRP- (83-132) poveikiui būdingi kiti mechanizmai nei melanokortino receptorių blokada. Amerikos fiziologijos žurnalas. 2000; 279: R47 – R52. [PubMed]
  • Hahn TM, Breininger JF, Baskin DG, Schwartz MW. Agrp ir NPY ekspresija nevalgius aktyvavusiuose hipotalaminiuose neuronuose. Gamtos neurologija. 1998: 1: 271 – 272. [PubMed]
  • Hodosas W. Progresyvus santykis kaip atlygio stiprumo matas. Mokslas. 1961: 134: 943 – 944. [PubMed]
  • Ikemoto S, Panksepp J. Atskyrimas tarp apetitinių ir vartojančių atsakų pagal farmakologinius atlyginimus atitinkančių smegenų regionų manipuliacijas. Elgesio neurologija. 1996: 110: 331 – 345. [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Neuropeptido Y, insulino, 2-deoksigliukozės ir maisto trūkumo poveikis maisto motyvuotam elgesiui. Psichofarmakologija. 1995: 120: 267 – 271. [PubMed]
  • Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autophagy hipotalaminiuose AgRP neuronuose reguliuoja maisto suvartojimą ir energijos balansą. Ląstelių metabolizmas. 2011: 14: 173 – 183. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Kelley AE, Berridge KC. Gamtinių pranašumų neurologija: aktualumas priklausomybę sukeliantiems vaistams. Neuroscience žurnalas. 2002: 22: 3306 – 3311. [PubMed]
  • Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neuropeptidas-Y paraventrikuliniame branduolyje padidina etanolio savarankišką vartojimą. Peptidai. 2001: 22: 515 – 522. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Kohli R, Boyd T, K, Lake Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. Spartus NASH progresavimas vaikystėje. Vaikų gastroenterologijos ir mitybos žurnalas. 2010: 50: 453 – 456. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. Greitas grįžtamasis AgRP neuronų aktyvavimas skatina šėrimo elgesį pelėse. Klinikinių tyrimų žurnalas. 2011: 121: 1424 – 1428. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Genetiški ir aplinkos veiksniai, lemiantys kartaus suvokimo ir saldus prioritetus. Pediatrija. 2005: 115: 216 – 222. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Myers KP, Sclafani A. Išmoktų skonio nuostatų kūrimas. Plėtros psichobiologija. 2006: 48: 380 – 388. [PubMed]
  • Nacionalinė vėžio instituto taikomųjų tyrimų programa. Jungtinių Valstijų gyventojų 2005-06 kalorijų šaltiniai. Atnaujinta 21 gruodžio 2010. [Prieiga prie 21 rugsėjo 2011]; 2010 http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
  • Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Kiekybinės magnetinio rezonanso vizualizavimo sistemos įvertinimas viso kūno sudėties analizei graužikams. Nutukimas. 2010: 18: 1652 – 1659. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Ogden CL, Carroll MD. Sveikatos ir mitybos tyrimų apklausų skyrius. Vaikų ir paauglių nutukimo paplitimas: Jungtinės Valstijos, 1963-1965 tendencijos 2007-2008. [Prieiga prie 21 2011] Sveikatos E-Stat. 2010 2010 Prieinamas iš: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
  • Paxinos G, Watson C. Žiurkės smegenų atlasas stereotaksinėse koordinatėse. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
  • Richardson NR, Roberts DC. Progresyvaus vaisto savarankiškų tyrimų su žiurkėmis grafikai: veiksmingumo stiprinimo metodas. Neurotyros metodų leidinys. 1996: 66: 1 – 11. [PubMed]
  • Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopaminas veikia kaip antrinis maisto paieškos moduliatorius. Neuroscience žurnalas. 2004: 24: 1265 – 1271. [PubMed]
  • Rossi M, Kim M, Morgan D, Small C, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. A Agouti C-galutinis fragmentas susijęs baltymas padidina šėrimą ir antagonizuoja alfa-melanocitų stimuliuojančio hormono poveikį in vivo. Endokrinologija. 1998: 139: 4428 – 4431. [PubMed]
  • Stanhope KL. Fruktozės turinčių cukrų vaidmuo nutukimo ir metabolinio sindromo epidemijose. Metinės medicinos apžvalgos. 2012: 63: 329 – 343. [PubMed]
  • Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Paaugliams būdingi elgesio skirtumai nuo suaugusiųjų mokymosi ir išnykimo metu. Elgesio neurologija. 2010: 124: 16 – 25. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Melanokortino antagonistas AgRP (83-132) padidina apetitinį atsaką į riebalus, bet ne angliavandenį, sustiprintą. Farmakologija Biochemija ir elgesys. 2008: 89: 263 – 271. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]
  • Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Gaiviųjų gėrimų vartojimo poveikis mitybai ir sveikatai: sisteminė apžvalga ir metaanalizė. „American Journal of Public Health“. 2007: 97: 667 – 75. [PMC nemokamas straipsnis] [PubMed]