Mērens augsts tauku saturs palielina saharozes pašpārvaldi jauniem žurkas (2013)

. Autora manuskripts; pieejams PMC 2014 Feb 1.

Publicēts galīgajā rediģētā formā kā:

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Anotācija

Mēs jau iepriekš ziņojām, ka mēreni augsta tauku satura diēta palielina saharozes motivāciju pieaugušām žurkām. Šajā pētījumā 5-8 nedēļas vecumā pārbaudījām augsta tauku satura diētas ietekmi uz vīriešu kārtas žurku mātītēm, neiroķīmisko un metabolisko iedarbību. Mēs novērojām, ka augsta tauku satura diēta palielināja motivētu reakciju uz saharozi, kas nebija atkarīga ne no vielmaiņas izmaiņām, ne arī uz katekolamīna neirotransmitera metabolītu izmaiņām kodolā. Tomēr AGRP mRNS līmenis hipotalāmā bija ievērojami paaugstināts. Mēs pierādījām, ka palielināta AGRP neironu aktivācija ir saistīta ar motivētu uzvedību, un ka eksogēnas (trešās cerebroventrikulārās) AGRP ievadīšanas rezultātā ievērojami palielinājās saharozes motivācija. Šie novērojumi liecina, ka palielināta AGRP ekspresija un aktivitāte mediālajā hipotalāmā var būt par pamatu paaugstinātai reakcijai uz saharozi, ko izraisa liela tauku satura diēta. Visbeidzot, salīdzinājām saharozes motivāciju pubertālā un pieaugušo žurku vidū un novērojām palielinātu saharozes motivāciju pubertātes žurkām, kas atbilst iepriekšējiem ziņojumiem, ka jauniem dzīvniekiem un cilvēkiem ir lielāka izvēle salda garša, salīdzinot ar pieaugušajiem. Kopā mūsu pētījumi liecina, ka fona uzturs spēlē spēcīgu modulējošu lomu, lai motivētu saldu garšu pusaudžiem.

atslēgvārdi: Motivācija, pārtikas atlīdzība, augsta tauku diēta, jaunieši

Ievads

Mēs jau iepriekš ziņojām, ka īslaicīga vidēji augsta tauku satura (31.8%) iedarbība palielina saharozes motivāciju pieaugušiem žurkām (). Pēdējo desmit gadu laikā ir novērtētas vides un bioloģiskās ietekmes, vai to sinerģija attiecībā uz pārtikas preferencēm un enerģiju bagātu pārtikas produktu motivāciju. Tas ir palielinājis atbilstību jauniešiem, jo ​​pēdējo desmit gadu laikā bērnu aptaukošanās ir ievērojami palielinājusies (). Gan jauniem dzīvniekiem, gan bērnu pediatriskajai populācijai ir dokumentēta lielāka saldo garšu izvēle.; ; ; ; )), un tas ir pārtikas rūpniecības paredzamais pamats, lai bērniem paredzētu iepakotu pārtiku un dzērienus ar augstu cukura saturu. Tomēr vides ietekmes, piemēram, fona uztura, ietekme uz saharozes motivāciju nepilngadīgajām žurkām nav sistemātiski novērtēta.

Pašreizējie aprēķini liecina, ka 10-20% no bērniem un pusaudžiem ASV tiek uzskatīts par aptaukošanos (). Vidēji ASV iedzīvotāji ik dienas patērē 336 kcal pievienoto cukuru (Nacionālā vēža institūta lietišķās pētniecības programma). Kad populācija ir sadalīta pieaugušajiem (19 + gadus veci) un pediatriskā populācija (2-18 gadus veci), šis skaitlis ir nedaudz lielāks bērniem / pusaudžiem un nedaudz mazāks pieaugušajiem. Pusaudžiem lielākā daļa pievienoto cukuru nāk no sodas, enerģijas dzērieniem un sporta dzērieniem (Nacionālā vēža institūta lietišķās pētniecības programma). Plašs sistemātisks pārskats un metaanalīze parādīja, ka bezalkoholisko dzērienu lietošana ir saistīta ar paaugstinātu enerģijas patēriņu un ķermeņa svaru (). Pusaudžu vecumā (14–18 gadus veci) katru dienu patērē pievienoto cukuru 444 kcal vērtībā, bet bērni vecumā no 9 līdz 13 gadiem katru dienu patērē pievienoto cukuru 381 kcal (Nacionālā vēža institūta lietišķo pētījumu programma). Šis papildu patēriņš daļēji var būt saistīts ar paaugstinātu saldumu izvēli jaunākiem indivīdiem salīdzinājumā ar pieaugušajiem (; ; ; ). Pētījumi ir pierādījuši, ka bērni vecumā no 9 un 15 vecuma dod priekšroku cukura šķīdumiem augstākā koncentrācijā nekā vēlamā pieaugušo parauga koncentrācija (). Gareniskie pētījumi ir pārbaudījuši šo bērnu saldo izvēli desmit gadus vēlāk dzīvē, un šajā laikā viņu priekšroka bija samazinājusies un būtiski neatšķīrās no pieaugušo izvēles (). Pētījumi ir arī pierādījuši, ka priekšroka tiek dota augstākām saharozes koncentrācijām bērniem salīdzinājumā ar viņu mātēm (). Tas liecina, ka paaugstinātā bērnības cukura izvēle nav saistīta ar ģenētiku, bet drīzāk var atspoguļot attīstības parādību. Pētījumi arī pierādīja, ka žurkām šī paaugstināta saharozes izvēle ir \ t).

Daudzas CNS sistēmas un savienojumi pusaudža vecumā cilvēkiem un grauzējiem ir plastiski, ieskaitot mezokortikolimbisko sistēmu un dopamīnerģisko aktivitāti kodolā accumbens, kas ir galvenā vieta atlīdzības un motivācijas starpniecībai.; ) (sk. \ t nesenai pārskatīšanai). Šo anatomisko un neiroķīmisko izmaiņu funkcionālā nozīme tagad tiek noskaidrota. Nesenie pētījumi, ko veica Bolaños un kolēģi, un citi, ir pētījuši dopamīna atpakaļsaistes transportera antagonista metilphendāta (Ritalin) pēcreģistrācijas ietekmi pēc zīdīšanas mazuļiem. Ir ziņojumi par mainītu neiroķīmiju un uzvedību pieaugušo dzīvē kā peri-pusaudža ārstēšanas ar metilfenidātu funkcija (; ; ; ). Lai gan konstatējumi nav pilnīgi saskanīgi, iespējams, pateicoties dažādiem pētītajiem dzīvnieku modeļiem, kopīgi šajos pētījumos uzsvērts, ka pusaudžu periods šķiet attīstības logs dopamīna funkcijas maiņai. Pārtika ir dabisks stimuls, lai atbrīvotu dopamīnu no ventrālās tegmentālās zonas (VTA) projekcijām uz kodola accumbens, un žurkām gūstot saharozi, ļoti dopamīna izdalīšanās (). Mēs hipotētiski, ka saharozes motivācija ir saistīta ar dopamīna palielināšanos kodolos, un modulācija ar vides ietekmi var būt unikāla jutība šajā pusaudžu, peri-pubertātes stadijā žurkām.

Ņemot vērā to, ka bērni un jauni grauzēji dod priekšroku saldajai garšai, mēs uzskatījām, ka ir svarīgi noteikt arī saharozes motivācijas parametrus pusaudžu grauzējiem. Šajā pētījumu sērijā izvērtējām augstu tauku satura diētas iejaukšanās ietekmi uz saharozes motivāciju žurkām, jo ​​tās pieauga no pēcveļas līdz pubertātes laikam. Pēc tam mēs veicām vielmaiņas un CNS novērtējumus, lai konstatētu vielmaiņas, endokrīnās vai nervu izmaiņas, kas saistītas ar uztura iejaukšanos. Salīdzinājumā ar to, ko esam ziņojuši pieaugušajiem žurkām, vidēji augsta tauku satura (31.8%) diēta bija efektīva, palielinot saharozes pašregulāciju. Mēs arī pārbaudījām, vai žurkām kā jauniem pieaugušajiem, pēc tam, kad tika novērota pēcreģistrācijas terapijas ietekme uz saharozi, tika novērota ietekme, kas ir salīdzināma ar vēlākiem dzīves efektiem, par kuriem ziņots citiem uzvedības veidiem. Mūsu pētījumi liecina, ka jauniem žurkām ir paaugstināta saharozes motivācija, ja baro ar vidēji augstu tauku saturu, ko var izraisīt oreksigēns, hipotalāma peptīds AGRP; šķiet, ka agrīnās diētas iejaukšanās nav pārneses ietekme uz pieaugušo vecumu pēc pubertātes; un ka uzvedība ir acīmredzama, lai gan žurkas ir vielmaiņas normāli un pirms aptaukošanās. Visbeidzot, peripubertālām žurkām ir lielāka saharozes motivācija salīdzinājumā ar jauniem pieaugušajiem žurkām.

Materiāli un metodes

Priekšmeti

Subjekti bija vīriešu albino žurkas no Simonsena (Gilroy, CA). Žurkas tika uzturētas uz čau (laboratorijas grauzēju diēta 5001, LabDiet) vai vidēji augsta tauku satura diēta (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Uzturs atbilst vispārējam ogļhidrātu saturam (58% kcal pret 51% kcal attiecīgi zemu tauku un augsto tauku saturu). Zema tauku satura govs satur 6.23 gm% brīvos cukurus, un diētai ar augstu tauku saturu ir 29 gm% saharozes. Tie tika saglabāti uz 12: 12 h gaiši-tumšs cikls ar gaismām 6 AM. Ja vien nav norādīts citādi, žurkas tika ievestas 3 nedēļu vecumā, tūlīt pēc atšķiršanas, un tika turētas aklimatizācijai līdz 5 nedēļas vecumam. Šajā vecumā sākās diēta un / vai uzvedība un testēšana. Īpaši protokoli ir sīkāk aprakstīti turpmāk un apkopoti Tabula 1. Tā kā vīriešu kārtas žurkas iziet cauri pubertātei 6th-7th nedēļas vecumā pētījumu laiks tika izstrādāts, lai pētītu žurkas, kad tās šķērso šo attīstības stadiju. Visām procedūrām, kas tika veiktas ar žurkām, sekoja NIH vadlīnijas attiecībā uz dzīvnieku aprūpi, un tās apstiprināja VA Puget Sound veselības aprūpes sistēmas Pētniecības un attīstības komitejas Dzīvnieku aprūpes un lietošanas apakškomiteja.

Tabula 1  

Eksperimentālie protokoli

Saharozes pašpārvalde

Vispārējais protokols. Procedūras tika balstītas uz mūsu publicēto metodiku (; ). Visas apmācības un testēšanas procedūras tika veiktas starp 0700 un 1200 hr. Eksperimentā tika iekļautas 2-3 fāzes: automātiskā formēšana un fiksēta attiecība (FR); ķirurģija un atveseļošanās noteiktās kohortās (skatīt. \ t Tabula 1); un pakāpeniskas attiecības (PR), izmantojot Richardson un Roberts PR algoritmu (). PR algoritms prasa 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 utt.) svira nospiež, lai panāktu atalgojuma piegādi sesijas laikā, un tā ir stingra motivācijas un atlīdzības pārbaude (1). Žurkas tika apmācītas pašregulēt 50% saharozi (5 ml atalgojums), kas ievadīts šķidruma pilienu traukā. Operant kastes, ko kontrolē Med Associates (Gruzija, VT) sistēma, bija divas sviras, bet tikai viens svira (aktīvs, ievelkams svira) aktivizēja infūzijas sūkni. Tika ierakstītas arī citas sviras (neaktīva, stacionāra svira). Saharozes šķīdums tika ievadīts šķidruma pilienu traukā iekšķīgai lietošanai (Med Associates). Sākotnējā apmācība tika veikta vienas stundas sesijās 2900 dienām, izmantojot nepārtrauktu pastiprināšanas grafiku (FR20: katrs sviras spiediens tika pastiprināts) ar maksimālu iespējamo 7.5 saharozes atlīdzību, kas tika piegādāta sesijas laikā. Katra sesija sākās ar aktīvā sviras ievietošanu un balta apgaismojuma apgaismojumu, kas palika visu sesiju. 20 signāls (3 Hz, 30 dB virs fona) + gaismas (XNUMX W baltā gaisma virs aktīvās sviras) diskrēta savienojuma cue kopā ar katru atlīdzības piegādi, kam seko XNUMX sekunžu laiks pēc katras saharozes piegādes. PR mācības tika veiktas maksimāli iespējamai XNUMX h / dienā desmit dienām. Dienas sesijas beidzās pēc tam, kad XNUMX min nav aktīvas sviras nospiešanas, un tajā brīdī mājas gaisma tika izslēgta un aktīvais svira tika aizvilkta.

AGRP ietekme uz saharozes pašpārvaldi

Tā kā mūsu rezultāti parādīja, ka AGRP mRNS ekspresija palielinās pubertāro žurku barībā ar augstu tauku saturu, mēs vēlējāmies apstiprināt, ka AGRP varētu palielināt saharozes pašpārvaldi. 5-wk vecās barojošās žurkas tika pārņemtas ar FR treniņu palīdzību, pēc tam saņēma kanulas trešajā smadzeņu kambara (ICV). Pēc atgūšanas nedēļas apstiprinājums par angiotenzīna II dzeršanas reakcijas testu (skatīt. \ T ) un viena FR pārkvalifikācijas sesija, žurkām tika uzsākta PR pašpārvaldes paradigma. Pēc PR dienas 1 žurkām tika piešķirta viena no divām grupām tā, ka vidējā PR dienas 1 veiktspēja abās grupās neatšķīrās (mākslīgais CSF transportlīdzeklis, aCSF vai AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Viņi saņēma aCSF (n = 8) vai AGRP (n = 7) injekcijas PR dienas 2, 5 un 8. Kopējais dienas devas patēriņš tika noteikts PR apmācības laikā.

Vecuma ietekme uz saharozes pašpārvaldi

Mēs salīdzinājām pašpārvaldes uzvedību starp žurkām un jauniem pieaugušajiem, barojot čau vai 31.8% tauku diētu. Žurkām bija divas nedēļas aklimatizācija VAPSHCS vivarium (3-5wk vai 8-10 wk). Tad viņi saņēma diētu visā testa / apmācības periodā (4 wk). Tādējādi, tāpat kā sākotnējā eksperimentā, pubertātes žurkas tika pētītas 5-8 vecumā. Jaunie pieaugušie tika pētīti 10-13 vecumā.

Ķermeņa sastāva noteikšana

Ķermeņa sastāvu noteica, izmantojot kvantitatīvu magnētiskās rezonanses spektroskopiju (QMR []), lai noteiktu ķermeņa ūdens saturu atsevišķām žurkām, no kurām aprēķina relatīvo ķermeņa tauku saturu. Dzīvnieki tika ievietoti cilindriskos turētājos bez anestēzijas, un pēc tam turētāji ievietoti QMR mašīnā 2 minūšu skenēšanai, kas veic trīs reizes mērījumus. Dati tiek saglabāti integrētā datorā (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX), lai nekavējoties aprēķinātu visa ķermeņa ūdens, tauku un liesās masas daudzumu.

Intravenozas glikozes tolerances testēšana (IVGTT)

Apzinātie IVGTT tika veikti žurkām ar hroniski implantētiem IV kanāliem, kas pirms pētījuma tika nakti pa nakti, izmantojot metodoloģiju, kuras pamatā bija . Divas nedēļas pirms intravenozas intravenozas intravenozas kanulas tika implantētas, kā noteikts mūsu metodikā (). Sākotnējie paraugi tika ņemti t-10 min (0.5 ml insulīna un glikozes noteikšanai visos laika punktos) un t0 min. Žurkas saņēma 1 gm glikozes / 2ml / kg infūziju pa 15-20 sekundēm, kam sekoja 0.5 ml sāls šķīduma flush. Asins paraugi tika paņemti 5, 15, 30, 60, 90 un 120 min. Sakarā ar katetra pieslēgšanu procedūras laikā (līdz ar to nespēja iegūt asins paraugus), nobeiguma dati par iesniegtajiem sākotnējiem / IVGTT datiem ir 7-8 žurkām un 8 žurkām, kuras baro ar 31.8% tauku diētu (Tabula 3). Plazmas insulīnu noteica, izmantojot Linco žurku insulīna RIA komplektus (# RI-13K un SRI-13K, Linco) un plazmas glikozi noteica ar YSI glikozes analizatoru). Platība zem līknes (AUC) atbildes reakcijai no bāzes līnijas tika aprēķināta pēc 5 min un 120 min. HOMA indekss tika aprēķināts kā tukšā dūša (glikoze [mM] × insulīna [U / L]) / 22.5 un tika aprēķināts, izmantojot termināla badošanās paraugus, kas izmērīti insulīnam un glikozei.

Tabula 3  

Vielmaiņas parametri1

Tukšā vielmaiņas parametri

1 eksperimenta žurkas nakti pirms eitanāzijas tika nakti pa vidu, dažas dienas pēc IVGTT pabeigšanas. Žurkas tika dziļi anestezētas ar izoflurāna ieelpošanu un izvadītas. Smadzenes tika ātri noņemtas un sasaldētas šķidrā slāpeklī, lai izmērītu hipotalāma peptīda mRNS un kodolu accumbens kateholamīnus. Tukšās insulīna, glikozes, leptīna un triglicerīdu mērīšanai tika izmantota gala plazma vai serums. Attiecībā uz triglicerīdiem tika izmantots Point Scientific Triglyceride GPO komplekts # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) un standarti KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) un 3 μl seruma tika pārbaudīts divos eksemplāros. Plazmas leptīns tika mērīts ar Millipore Linco RIA Kit # RL 83K.

Katecholamīna HPLC metodes []

Žurkas tika eutanizētas ar izoflurāna anestēziju, un smadzenes tika ātri noņemtas, sasaldētas un uzglabātas –80 ° C. No katra dzīvnieka tika izolēti kodolu accumbens (NAcc) divpusēji mikropursti. Lai gan tika veikta būtiska piesardzība, lai mazinātu blakus esošo smadzeņu reģionu piesārņojumu, katras mikropursa rakstura un lieluma dēļ mūsu metode neļāva mums nodalīt apakšreģionus (ti, NAcc serdi pret apvalku) NAcc ietvaros. Augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfijas (HPLC) analīzei paraugiem pievienoja antioksidanta šķīdumu (0.4 N perhlorātu, 1.343 mM etilēndiamīna tetraetiķskābi (EDTA) un 0.526 mM nātrija metabisulfītu, kam sekoja homogenizācija, izmantojot ultraskaņas audu homogenizētāju (Biologics; Gainesville, VA Neliela daļa audu homogenāta tika izšķīdināta 2% nātrija dodecilsulfātā (SDS) (w / v) proteīnu noteikšanai (Pierce BCA proteīna reaģenta komplekts; Rockford, IL). min., atdzesētu centrifūgu, supernatantu rezervēja HPLC.

Paraugi tika atdalīti uz Microsorb MV C-18 kolonnas (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, CA) un vienlaikus pārbaudīja DA, 3,4-dihidroksifeniletiķskābi (DOPAC) un homovanilskābi (HVA), kas abi ir marķieri dopamīna noārdīšanās, 5-HT un 5-HIAA. Savienojumi tika konstatēti, izmantojot 12 kanāla kolometrisko detektoru (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA), kas pievienots Waters 2695 šķīdinātāja piegādes sistēmai (Waters; Milford, MA) šādos apstākļos: plūsmas ātrums 1 ml / min; 50, 175, 350, 400 un 525 mV noteikšanas potenciāls; 650 mV tīrīšanas potenciāls. Pārvietojamā fāze sastāvēja no 10% metanola šķīduma destilētā H2O satur 21 g / l (0.1 M) citronskābi, 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) heptānsulfīnskābi un 36 mg / l (0.097 mM) EDTA pie 4.1 pH. Nezināmi paraugi tika kvantificēti, salīdzinot ar 6 punktu standarta līkni ar minimālo R2 no 0.97. Kvalitātes kontroles paraugi tika sadalīti ar katru darbību, lai nodrošinātu HPLC kalibrēšanu.

Orexigēniskie peptīdi mRNS qPCR

Mēs izmērījām hipotalāma peptīdu ekspresiju, kas stimulē barošanu un ir iesaistīti motivācijas un atalgojuma uzvedībā (): neiropeptīds Y (NPY [ ; ; ]); agouti saistīts peptīds (AGRP [; ; ; ; ; ; ; ; ]); un oreksīns (; ). Žurkas tika eitanazētas ar izoflurāna anestēziju, un smadzenes ātri izņēma, sasaldēja un līdz apstrādei uzglabāja −80 ° C temperatūrā. Vidējo un sānu hipotalāmu mikrodisekcionēja kā vienu bloku, izmantojot AHP-1200CPV sasalšanas plakni (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il), kas visā sadalīšanas procesā uzturēja nemainīgu 12 ° C temperatūru. Kopējo RNS no mikrodisekcionētiem audiem izolēja ar Trizol reaģentu (Invitrogen, Carlsbad, CA) un attīra, izmantojot RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valensija, CA) saskaņā ar ražotāja norādījumiem. Kopējā RNS tika apstrādāta, lai noņemtu iespējamo genoma DNS piesārņojumu, izmantojot RNāzes brīvo DNāzi (Promega, Madison, WI), un to kvantitatīvi noteica, izmantojot NanoVue spektrofotometru (GE Healthcare, Kembridža, Lielbritānija). RNS kvalitāti apstiprināja ar standarta agarozes gēla elektroforēzi. Pēc tam komplementāro DNS (cDNS) retrotranskribēja (RT) no 1–2 μg kopējās RNS, izmantojot nejaušu heksamēru un oligo DT gruntēšanas maisījumu, izmantojot iScript cDNS sintēzes komplektu (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). No katra parauga tika sagatavotas arī neretrotranskribētas (bez RT) reakcijas, lai kontrolētu iespējamo genoma DNS piesārņojumu. CDNS un bez-RT kontroles tika atšķaidītas, un katra parauga 5-10 ng veidnes cDNS tika izmantots, lai izmērītu atlasīto gēnu mRNS ekspresiju ar reāllaika kvantitatīvu PCR, izmantojot MyIQ Real-Time PCR detektēšanas sistēmu (Bio-Rad, Hercules Katra parauga trīs reizes mērījumi tika veikti uz standarta iCycler 96 bedrīšu plāksnēm kopā ar bez šablona kontrolēm (NTC), lai noteiktu iespējamo savstarpējo piesārņojumu 20 μl reakcijas tilpumos, kas sastāv no 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio Rad, Hercules, CA), 2 μl 0.2-0.5 μM katra grunts, 3 μl DEPC ūdens un 5 μl veidnes. Visās qPCR reakcijās tika iekļauta kausēšanas līknes analīze, lai nodrošinātu signāla specifiskumu. Katra interesējošā gēna relatīvā izteiksme tika aprēķināta, ekstrapolējot uz standarta līkni, kas tika veikta atsevišķi uz katras plāksnes, un iegūta no sērijveida atšķaidījumiem no apvienotā standarta cDNS parauga, un tika normalizēta salīdzinošajam gēnu (skābā ribosomālā fosfoproteīna 36B4 ekspresijai gēnu ekspresijai) hipotalāma audi un mitohondriju ribosomu olbaltumviela L32 ekspresijai accumbens kodolā). Žurku preprooreksīna, NPY un AGRP amplifikācijai tika izmantotas šādas primer sekvences (IDT, Sandjego, CA): NPY: uz priekšu, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 ′; Reverss: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ’; AGRP, uz priekšu: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ’; Reverss: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ’.

cFos Immunocytochemistry (ICC) un kvantitācija

Fluorescences ICC tika izmantots, lai identificētu Fos-pozitīvos un AGRP-pozitīvos neironu šūnu ķermeņus mediālajā hipotalāmā saskaņā ar mūsu noteikto metodoloģiju (). Pēdējā dienā (PR diena 10) žurkas, kā parasti, 90 minūtes ievietoja pašapkalpošanās kamerās. Tūlīt pēc pēdējās 90 minūšu sesijas žurkas dziļi anestezēja ar izoflurāna inhalācijām un perfūzijas ar 0.9% NaCl, kam sekoja auksts 4% paraformaldehīda šķīdums. Anestēzijas un eitanāzijas laiks tika balstīts uz zināmo cFos olbaltumvielu maksimālās ekspresijas laiku 90–120 minūtes pēc notikuma. Tādējādi cFos ekspresija atspoguļotu CNS aktivizēšanos uzvedības uzdevuma sākumā, nevis tā būtu rezultāts, ka dzīvnieki piedzīvo uzdevumu. Smadzenes vairākas dienas tika noņemtas un pēc tam fiksētas paraformaldehīdā, pēc tam ievietotas 20% saharozes-PBS, pēc tam 30% saharozes-PBS šķīdumā. Smadzenes tika sadalītas kriostatā (Leica CM 3050S kriostats) imūnhistoķīmijai. Mēs izmantojām mūsu izveidoto metodiku, lai kvantitatīvi noteiktu imūnreaktīvo cFos proteīnu smadzeņu sekcijās (). Uz sienas piestiprinātas 12 μm veselas smadzeņu koronālās sekcijas trīs reizes mazgāja fosfāta buferšķīdumā (PBS, OXOID, Hampshire, England). Sekcijas tika nomazgātas 20 min ar 100% etanola / DI ūdeni (50%, v / v), kam sekoja PBS mazgāšana, tad bloķēja 1 stundu istabas temperatūrā PBS, kas satur 5% normālu kazu vai ēzeļu serumu. Pēc tam sadaļas vairākas reizes nomazgāja PBS un inkubēja naktī pie 4 ° C primārajos antivielu šķīdumos, kas pagatavoti PBS. Sekcijas trīs reizes mazgāja PBS un pēc tam inkubēja tumsā istabas temperatūrā sekundārā antivielu šķīdumā, kas sagatavots PBS 1 stundai. Pēc tam sekcijas tika mazgātas vēlreiz PBS un montētas un nosegtas Vectashield cietā komplektācijā esošajā montāžas vidē (Vector; Burlingame, CA). Sekciju digitālie attēli tika iegūti, izmantojot Nikon Eclipse E-800 fluorescences mikroskopu, kas savienots ar Qimaging Retiga digitālās uztveršanas kameru, izmantojot NIS Elements (Nikon) programmatūru.

Pamatojoties uz PCR pētījumiem, kas liecina par paaugstinātu AGRP mRNS līmeni, mēs koncentrējāmies uz mediāliem hipotalāmiem reģioniem, jo ​​īpaši uz ventromediju kodolu un loka kodolu (ARC). Atlases 12 μm sekcijas tika novērtētas cFos izteiksmei un kvantitācijai saskaņotās sekcijās un reģionos, pamatojoties uz . Kvantitatīvai noteikšanai (40 × palielinājumā) atlasīti atlases reģioni. NIS elementu programmatūra (Nikon) tika izmantota, lai attēlotu vēlamā apgabala attēlu. Platība tika noteikta skaitīšanai, un tika konstatēts pozitīvo šūnu skaita slieksnis. Identisko laukumu un fonu (slieksni) izmantoja no attiecīgajām eksperimentālajām grupām, un pozitīvo šūnu (kvantitatīvās) programmatūras skaitīšana tika veikta tajā pašā sesijā visām eksperimentālajām grupām, lai novērstu starpsesijas izmaiņas fona iestatījumos. Statistiskajai analīzei skaitļi tika ņemti no atsevišķa žurkas tikai tad, ja bija pieejamas atbilstošas ​​vai pilnīgas sekcijas katrā apgabalā; dati par konkrētu apgabalu netika ņemti no žurkas, ja šajā jomā bija nepilnīga divpusēja pārstāvība.

Papildus cFos kvantitācijai tika veikta kvantitatīva dubultā marķējuma imūnhistoķīmija cFos un AGRP. Tā kā mēs nevēlējāmies traucēt dzīvnieku uzvedību, tie netika iepriekš apstrādāti ar kolhicīnu, lai optimizētu AGRP vizualizāciju. Tāpēc AGRP pozitīvo neironu vizualizāciju varētu nenovērtēt. AGRP dubultās krāsošanas procedūra bija salīdzināma ar cFos imūnreaktivitātes pārbaudi atsevišķi, izņemot to, ka sekcijas vienu stundu tika bloķētas istabas temperatūrā PBS-5% ēzeļa serumā. Tad inkubācijai uz nakti 4 ° C temperatūrā tika izmantots fos-Ab un AGRP primāro antivielu maisījums; tāpat abas sekundārās antivielas atradās vienā šķīdumā un inkubēja vienu stundu tumsā istabas temperatūrā. Lai noteiktu primāro antivielu atšķaidījumu, tika veikti sākotnējie optimizācijas testi. Izmantotās primārās antivielas bija trušu anti-cFos (1: 500) (sc-52) un kazas anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Izmantotās sekundārās antivielas bija Cy3 konjugēts ēzeļa antitrusis (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA) un Alexa fluor 488 ēzeļa anti-kazas IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); visas sekundārās antivielas tika atšķaidītas ar 1: 500.

Statistiskās analīzes

Grupas dati tiek parādīti kā vidējie rādītāji ± vidējā standarta kļūda (SEM) tekstā, tabulās un attēlos. Nozīmi definē kā p ≤ 0.05. Statistiskie salīdzinājumi tiek veikti starp eksperimentālajām grupām, kā parādīts sadaļā “Rezultāti”, izmantojot nesaistītu Studenta testu (piemēram, diētas, vecuma vai ārstēšanas salīdzinājumu). Datu "normalizēšana" tiek definēta, kad tā tiek izmantota.

rezultāti

Vidēji augsta tauku satura diēta ietekmē saharozes peri-pubertātes motivāciju

31.8-5 zīdaiņiem, kas saņēma 8% tauku diētu, XNUMX-XNUMX laikā, kad viņi lietoja pašnodarbinātās zāles, bija ievērojami paaugstināta saharozes motivācija, salīdzinot ar žurkām ar barību. Kā parādīts 1a attēlssākotnējās FR apmācības laikā nebija nekādas atšķirības (vidēji FRDays 1-10 aktīvās sviras piespiešana, 38 ± 5 pret 39 ± 2 tauku diētā ar 31.8%). Tomēr, kad žurkas tika pārceltas uz stingrāku PR uzdevumu, bija ievērojams aktīvo sviru preses skaita pieaugums un saņemto saharozes atlīdzību skaits, bet ne kopējā sesijas garumā (Attēls 1b). Hroniskas diētas terapijas ietekme uz neaktīvo sviru spiedienu nebija. Kad žurkas tika barotas ar augstu tauku saturu diēta 5-8 laikā, bet pēc tam 9-12 nedēļas laikā atgriezās FR un PR apmācībā, bija vērojama tendence, bet ievērojama atšķirība aktīvajā sviru presē nebija. Līdz ar to šķiet, ka peri-pubertātes laikā patērētais mēreni augsts tauku saturs neietekmē uzvedību. Šo kohortu PR parametru dati ir apkopoti Tabula 2. Lai sāktu izskaidrot veicinošo (-o) mehānismu (-us) ar diētas izraisītu saharozes motivācijas palielināšanos, mēs veicām vairākus vielmaiņas un CNS mērījumus.

Skaitlis 1Skaitlis 1  

PR motivēta reakcija uz saharozes atlīdzību palielinās peripubertālās žurkas, kuras baro ar 31.8% tauku diētu (n = 8). 1a. Visās FR sesijās diēta neietekmēja, bet diētas efekts parādās, kad žurkas tiek pārceltas uz PR paradigmu. 1b. Dati ir ...
Tabula 2  

Peri-Pubertāla augstā tauku satura diēta ietekme uz progresējošu attiecību ar saharozi

Vidēji augstu tauku satura diētu ietekme uz vielmaiņas parametriem

Tūlīt pēc uzvedības testēšanas noslēgšanas žurkām, kurām bija diētas iejaukšanās un uzvedības paradigma laikā 5-8, noteica ķermeņa tauku sastāvu. Tad žurkas saņēma hroniskas intravenozas intravenozas kanulas (apzināti) IV glikozes tolerances testiem (IVGTT). Pēc tam tika iegūta gala tukšā dūšā plazma un serums papildu metabolisma pasākumiem. Kā parādīts Tabula 3nebija nekādas atšķirības ķermeņa sastāvā, ķermeņa svarā, tukšā dūšā vai glikozes mērījumos, insulīna jutībā (HOMA aprēķins) vai atbildes reakcijā uz IVGTT starp žurkām ar augstu tauku saturu un augstu tauku saturu. Termināla badošanās leptīna un triglicerīdu mērījumi abās grupās neatšķīrās. Tādējādi, lai gan uztura terapija būtiski ietekmēja saharozes motivāciju, tā atspoguļo uzvedības reakciju ar augstu tauku saturu barotām žurkām, kas ir pirmspieņemtas.

Vidēji izteiktu tauku diētu ietekme uz CNS homeostatisko un atalgojuma neiroķīmiju

Papildus terminālajiem vielmaiņas mērījumiem kohortas smadzenes, kurām bija gan uztura iejaukšanās, gan uzvedības mācības 5-8 nedēļas laikā, tika mērītas ar kodolu accumbens amīna profiliem (n = 4 uz uztura grupu) vai hipotalāma oreksigēnu peptīdu mRNS līmeņiem. Kā parādīts Tabula 4, Augsta tauku satura diēta būtiski neietekmēja dopamīnu, norepinefrīnu vai serotonīna metabolītus kodolkrāsās, kas ir centrālā atlīdzības un motivācijas darbība (; ), kurā katrai no šīm neirotransmiteru sistēmām ir galvenā regulatīvā loma. Hipotalāma ekstraktos tika izmērīti orexigenic peptīdu, NPY, AGRP un orexin mRNS līmeņi. Šajā kohortā tika novērota spēcīga, bet nenozīmīga AGRP palielināšanās tendence žurkām, kuras baroja ar taukiem (n = 8 abām diētām); Tāpēc mēs atkārtojām diētas / uzvedības apmācības paradigmu papildu kohortā un izmērījām NPY, AGRP un oreksīna mRNS hipotalāmā. Kombinētajās kohortās mēs novērojām ievērojamu (p <0.05) AGRP mRNS pieaugumu žurkām, kuras baroja ar augstu tauku saturu, salīdzinot ar chow kontroli (Skaitlis 2), bet nav būtiskas izmaiņas NPY vai oreksīna izteiksmē. Lai novērtētu iespējamos savienojumus starp AGRP ekspresiju un pašpārvaldes uzvedību, mēs izmērījām cFos un AGRP imunopozitīvos neironus mediobasal hipotalāmā. Žurku grupas tika barotas ar čau vai 31.8% tauku diētu; daži no tiem tika veikti, izmantojot pašregulācijas protokolu (nedēļas 5-8), bet citi tika apstrādāti kā uzvedības kontroles. 3a attēls attēlots cFos un AGRP lokalizācijas piemērs loka kodola neironā. Kā apkopots Tabula 5AGRP neironu aktivācija (cFos-ICC un AGRP-ICC līdzās ekspresija vienā un tajā pašā šūnā) bija saistīta ar pašpārvaldes aktivitāti. Tas ir pierādīts Attēls 3b, kur aktivēto (cFos-pozitīvo) neironu skaits ir parādīts kā neironu šūnu skaits vai procentos no kopējā AGRP-pozitīvā neirona: ir nozīmīga AGRP neironu aktivizācija žurkām, kas paši ievada saharozi, salīdzinot ar apstrādes kontrolēm , kombinētajās diētas grupās. Ārstēšanas laikā veikto terapiju salīdzinājums attiecībā uz aktivēto AGRP neironu skaitu pašpārvaldes grupā pret apstrādes kontroli parādīja tendenci, kas nesasniedza statistisko nozīmīgumu (čau, p = .078; 31.8% tauku diēta, p = .073) . Svarīgi, ka ne tikai šie datu posma AGRP neironu aktivizācija ar pašpārvaldes uzvedību, bet arī cFos mērīšanas laika (90 minūtes pēc tam, kad žurkas tika ievietotas viņu pašregulācijas kamerās) dēļ, cFos ekspresija atspoguļo AGRP neironu aktivitāti. pašpārvaldes aktivitātes paredzēšana vai sākšanās. Pašregulējošajā grupā bija vērojama nenozīmīga tendence paaugstināt kopējo AGRP pozitīvo neironu skaitu (salīdzinot ar apstrādes kontrolēm, p = 0.16). Tajās žurkām, kur sviru nospiešana tika saskaņota starp uztura grupām, arī AGRP pozitīvo neironu skaits tika saskaņots. Tikai uztura terapijas ietekme uz AGRP pozitīvo neironu skaitu uzvedības kontroles žurkām netika novērota.

Skaitlis 2  

31.8% tauku diētas ietekme uz mediālas hipotalāma peptīda mRNS izpausmi. Dati tiek normalizēti par žurkām ar lielu tauku daudzumu (n = 17), salīdzinot ar kontroles gaļu (n = 16). AGRP mRNS ir ievērojami paaugstināta (p <0.05).
Skaitlis 3Skaitlis 3  

AGRP neironu aktivācija saharozes pašregulācijas sākumā. 3a. CFos un AGRP lokalizācija lokālā kodola neironā, 60x palielinājums. 3b. Aktivēto (cFos-imunopozitīvo) AGRP-imunopozitīvo neironu skaits mediobasālā hipotalāmā ...
Tabula 4  

Nucleus Accumbens amīna metabolīti
Tabula 5  

Agrp neironu aktivizēšana: uzturs un uzvedība

AGRP lietošanas ietekme uz saharozes motivāciju

Šīs interpretācijas interpretācija ir tāda, ka AGRP ekspresija pubertātes žurkām ir galvenais mehānisms, kas ir pamatā taukainu diētu barojošu žurku pastiprinātai saharozes pašregulācijai. Lai apstiprinātu AGRP efektivitāti, lai palielinātu saharozes motivāciju, AGRP tika ievadīta ar trešās kambara palīdzību barojošām peri-pubertālām žurkām uzvedības paradigmas PR daļas laikā. Šis AGRP devas režīms bija apakšsliekšņa govju uzņemšanas stimulēšanai divās PR paradigmas nedēļās, bet izraisīja nozīmīgu saharozes pašpārvaldes palielināšanos, kā parādīts Skaitlis 4. (Ņemiet vērā, ka katram saharozes atalgojumam ir kaloriju saturs 0.1 kcal, tāpēc saharozes pašpārvaldes aktivitāte veicina nenozīmīgu kaloriju kopējo dienas devu.) Tabula 6 parāda pašpārvaldes parametru datus visā 9 dienas PR paradigmā, ar AGRP vai aCSF injicējot ICV dienā 2, 5 un 8. Ar žurkām, kas ārstētas ar AGRP, PR dienas 2-10 (p = 0.03) un pēkšņas dienas (p = 0.048) ievērojami palielinājās aktīvo sviru presu skaits (p = 0.02) ar tendenci palielināt (vidēji) injekcijas dienas. Bez tam, Stop Time (kas atspoguļo kopējo laiku, kas pavadīts pašpārvaldes uzdevumā) ievērojami palielinājās ne-injicēšanas dienās (p = 2) ar tendencēm vispārējā pieaugumā un injekcijas dienās. Saharozes atlīdzību skaits kopumā palielinājās PR dienas laikā 10-0.03 (p = XNUMX). AGRP ārstēšana neietekmēja neaktīvo sviru nospiešanu, salīdzinot ar aCSF apstrādātajām kontrolēm, vai starp injekcijas un neinjicēšanas dienām. Rezultāti apstiprina AGRP ilgstošas ​​iedarbības interpretāciju, lai palielinātu saharozes pašpārvaldi: žurkas vairāk piespiež atalgojuma sviru, saņēma vairāk saharozes atlīdzību un vairāk laika pavadīja darbā.

Skaitlis 4  

Trešā kambara (ICV) AGRP (0.01 nmol) stimulē saharozes pašpārvaldi PR paradigmā, bet neietekmē ikdienas pārtikas uzņemšanu visā pētījuma periodā (PR dienas 2 - 10, ar injekcijām dienā 2, 5 un 8) . Tiek izteikti AGRP (n = 9) dati ...
Tabula 6  

ICV AGRP ietekme pret aCSF uz progresējošo attiecību ar saharozi

Dzīves posma ietekme uz saharozes izvēli un motivāciju

Galīgajā eksperimentā mēs izvērtējām, vai saharozes motivācija atšķiras starp pubertāliem un pieaugušiem žurkām. Sākotnēji 5 un 10-wk vecajām žurkām pirms sajaukšanas testēšanas un apmācības sākšanas tika veikta saharozes preferenču pārbaude, izvēloties šķīdumus no 0 līdz 20% saharozei. Kā parādīts 5a attēlsun saskaņā ar literatūrā konstatētajiem datiem žurkām, kas pirms pubertātes, tika dota priekšroka saldākam risinājumam nekā jauniem pieaugušajiem žurkām: vairumam žurkām pirms pubertātes bija maksimālā 20% saharozes šķīduma uzņemšana, savukārt pieaugušajiem žurkām bija maksimālā uzņemšana 15% saharozes. Pēc tam paša administrēšanas apmācības un testēšanas laikā abas vecuma grupas tika sadalītas starp žurku čūsku un augstu tauku saturu. Aktīvo sviru preses skaita pieaugums bija neliels, bet statistiski nozīmīgs pieaugums, salīdzinot ar pieaugušajiem žurkām (45 ± 3, salīdzinot ar 37 ± 2, p = 0.05), kas vidēji tika aprēķināts FR sesijās, bez starpību skaita. saharozes atlīdzības vai neaktīvā sviras spiedienu skaits. Kā parādīts Attēls 5bbija ļoti būtiska vecuma ietekme uz PR sesijām, ievērojami palielinot aktīvo sviru pubertālam (n = 15) pret jauniem pieaugušajiem (n = 14) žurkām (2-veids ANOVA, PRDay × vecums; vecuma ietekme, p = 0.017, nav PRDay neatkarīgas ietekmes, nav būtiskas mijiedarbības). Tendence bija lielāka vecuma ietekme uz diētu ar augstu tauku saturu, bet tas nesasniedza statistisku nozīmīgumu (p = .13). Tabula 7 uzskaitīti PR uzvedības parametri: papildus palielinātajām aktīvās sviras presēm peri-pubertātes žurkas saņēma ievērojami vairāk saharozes atlīdzību un parādīja tendenci palielināt apstāšanās laiku. Turklāt peri-pubertātes žurkām bija neliels, bet ievērojams preses palielinājums uz neaktīvo (ti, neatalgojošo) sviru, lai gan gan peri-pubertāļiem, gan pieaugušiem žurkām neaktīvo sviru spiedienu skaits bija aptuveni 10% no numura aktīvo sviru nospiedumi. Šie rezultāti liek domāt, ka peri-pubertātes žurkas dod priekšroku un vairāk laipni meklēs garšīgus ēdienus, un šo efektu var pastiprināt ar augstu tauku satura diētu.

Skaitlis 5Skaitlis 5  

Žurku mazuļu žurkām ir lielāka motivācija saharozes ieguvei salīdzinājumā ar pieaugušām žurkām. 5a. Saharozes preferenču testi ar juvenīlo (peri-pubertāla, n = 15) un jaunām (n = 14) žurkām. Žurkām bija 30 min, lai dzert no koncentrācijas diapazona (0-20% saharozes). ...
Tabula 7  

Vecuma ietekme uz progresīvo attiecību rādītājiema par saharozi

diskusija

Pētījuma galvenais konstatējums ir tāds, ka vidēji pubertātes periodā (tieši pirms, pēc un tieši pēc pubertātes vecuma) patērētais mēreni augsts tauku saturs ievērojami palielināja saharozes šķīdumu motivāciju. Šis konstatējums atbilst mūsu iepriekšējam līdzīgajam novērojumam pieaugušajiem žurkām (\ t). Šajos dzīvniekos, kā arī papildu vecuma un ārstēšanai atbilstošās kohortās, mēs noteicām ar plašu vielmaiņas raksturojumu, ka žurkas bija aptaukošanās vai pirmspieņemtas un nebija perifērā insulīna rezistenti. Mēs nevaram izslēgt iespēju, ka žurkām bija lokāla CNS rezistence pret insulīna vai leptīna iedarbību: abi šie hormoni veicina CNS specifisku pārtikas atlīdzības modulāciju (; ; ).

Žurku apakškopā mēs izmērījām amīna neirotransmitētājus un ar tiem saistītos metabolītus kodolā accumbens, kas saņem lielas investīcijas dopamīnerģiskām projekcijām no vidus smadzeņu, un tiek uzskatīts par galveno un centrālo CNS vietu atalgojuma un motivētas rīcības mediācijai (; ). Mēs neuzskatījām nekādu izmaiņu nevienā no šiem raidītāju metabolītiem absolūtos līmeņos vai proporcijās, kas liecina, ka izmainītā katecholamīnerģiskā vai serotonīnerģiskā aktivitāte kodola accumbens nav primārais vai galvenais CNS mehānisms, kas ir pamatā paaugstinātai saharozes motivācijai. Tas atbilst nesenajam ziņojumam , kas pierāda pieaugušajiem žurkām, ka ICV AGRP palielina dopamīna apgrozījumu mediālā prefrontālā garozā, bet ne kodolskābi. Turklāt, mēs pārbaudījām uztura "uzvedības pārneses" efektu, ja to pārbaudīja uzreiz pēc pubertātes, kā jauniem pieaugušajiem. Tas ir pretrunā ar Bolaños un citu, gan uz uzvedības, gan katecholamīnerģiskiem parametriem iegūtajiem datiem pieaugušajiem grauzējiem, kas ārstēti ar metilfenidātu (; ; ; ). Iespējams, ka tas ir saistīts ar metilfenidāta tiešu mērķa noteikšanu dopamīnerģiskiem neironiem, un tas var būt atkarīgs arī no diētas iejaukšanās laika un dzīvnieku pārbaudes laika. Visbeidzot, mēs, iespējams, nav novēroti pārneses efekti, jo šajā pētījumā galvenais uztura efekta lokuss ir mediālais hipotalāms.

Šajā pētījumā trīs pierādījumu kopas apstiprina mediālā hipotalāmā neiropeptīda AGRP galveno lomu saharozes palielināšanā pašnovērtējumā ar augstu tauku saturu. Pirmkārt, mēs novērojām AGRP ekspresijas (mRNS) palielināšanos veselu hipotalāmu ekstraktos žurkām, kas tika barotas ar 31.8% tauku diētu, salīdzinot ar čau. Tomēr oreksīna mRNS un NPY mRNS līmenis netika mainīts. Tādējādi šķiet, ka augstā tauku satura diētas / uzvedības paradigmas ietekme ir specifiska AGRP un nav vispārināta ar oreksigēniem neiropeptīdiem. Tas uzsver AGRP lomu pārtikas motivēšanā vai meklēšanā, un tas atbilst vairākiem jaunākajiem literatūras ziņojumiem (aplūkoti turpmāk). Mūsu nesenais darbs ir apliecinājis, ka mūsu motivācijas paradigmā ir būtiska mediālās hipotalāmiskās aktivācijas loma saistībā ar PR sniegumu, palielinot cFos izteiksmi vairākos mediālās hipotalāmu kodolos (). Mēs arī esam identificējuši ARC kā galveno reģionu (eksogēnu) insulīna iedarbībai, lai samazinātu saharozes pašregulāciju (). ARC satur AGRP / NPY neironus (; ), kas darbojas mediālā hipotalāmā, lai stimulētu barošanu ar vairākiem mehānismiem. Šajā pētījumā aktivēto AGRP neironu imūnsistēmiskā kvantitatīvā noteikšana parādīja cFos / AGRP neironu palielināšanos žurkām, kuras tika apmācītas pašregulēt saharozi, salīdzinot ar neapmācītu uzvedības kontroli. Šī ir otrā pieeja, kas noved pie interpretācijas, ka AGRP neironu aktivizācija veicina (sāka) saharozes pašpārvaldi. Gan iepriekšējie, gan jaunākie pētījumi attiecās uz AGRP izpausmi un darbību ar tauku piesātinājumu, vai nu kā diētu () vai motivācijas paradigmas kontekstā (); un pieaugušiem žurkām ICV AGRP priekšroku dod priekšroku taukiem (). Nesenie pētījumi, kuros izmantotas mērķtiecīgas molekulārās metodes, kas ļauj specifiski aktivizēt AGRP neironus pelēm (; ) ir apstiprinājuši, ka AGRP stingri stimulē barošanu, palielina meklēšanu pārtikā un samazina enerģijas patēriņu. Interesanti atzīmēt, ka eksperimentālajās grupās, kuras baroja ar augstu tauku saturu, kopējais kaloriju patēriņš bija ievērojami zemāks nekā žurkām ar barības vadiem (Tabula 8), kas atbilstu endogēnam AGRP efektam, lai samazinātu enerģijas izdevumus. Šie efekti atbilst iepriekšējiem konstatējumiem tas, ka eksogēnas AGRP sekas uz dažiem enerģijas bilances aspektiem var būt diezgan garas. Tādējādi, kā trešā pieeja, mūsu rezultāti, kas liecina par palielinātu saharozes pašregulāciju ar (barotu barību) pubertātu žurkām, lietojot ICV AGRP, arī liecina par ilgstošu darbību. Īpašais AGRP mRNS ekspresijas pieaugums žurkām, kuras baroja ar augstu tauku saturu četras nedēļas, atbilst nesen veiktajiem pētījumiem kas savieno eksogēnās taukskābes, intracelulāri radušās taukskābes un paaugstinātu AGRP ekspresiju hipotalāmajos neironos. Tādējādi oleīnskābes vai palmitīnskābes pievienošana kultivētām hipotalāmajām šūnām palielināja AGRP ekspresiju. Lai gan mūsu izmantotais uzturs palielināja stearīnu, palmitīnu un oleīnskābi, nav iespējams zināt, vai šīs taukskābes ir palielinātas. in vivo hipotalāmu vidē, vai to lokalizētā koncentrācija atbilstu taukskābju saturam, un vai viens vai vairāki no tiem varētu izraisīt paaugstinātu AGRP izpausmi. Tomēr ir vilinoši spekulēt, ka uztura subkomponenti var veicināt saldumu motivāciju, veicot primāras darbības mediālajā hipotalāmā.

Tabula 8  

Eksperimentālie protokoli: Kcal Consumed

Mūsu pētījums liecina, ka jaunām žurkām ir lielāka motivācija saharozei, salīdzinot ar pieaugušām žurkām. Tas bija redzams visā PR pašpārvaldes laikā, un bija vērojama tendence, ka diēta ar augstu tauku saturu uzlabo vecuma efektu. Iespējams, ka tas nesasniedza statistisko nozīmīgumu relatīvi mazo grupu lieluma dēļ; tādējādi dati liecina, ka pubertātos dzīvniekos (un varbūt cilvēkiem) mēreni paaugstināts tauku daudzums diētā var veicināt pastiprinātu meklējuma paradumu, lai iegūtu saldinātus dzērienus vai pārtiku. No sabiedrības viedokļa tajā uzsvērta nepieciešamība pievērst uzmanību tauku komponentam “tweens” vai „tīņi”, ne tikai tāpēc, ka tie rada tiešas, negatīvas pārmērīgas uztura tauku metaboliskās sekas, bet arī tāpēc, ka tas var veicināt uzvedību, kas izraisa \ t uzlabota cukura uzņemšana. Kā nesen pārskatīja vienlaicīga cukura uzņemšana ar taukiem var radīt būtiskas negatīvas metaboliskas sekas. Augstas tauku / cukura kombinācijas cilvēkiem ir arī relatīvi mazāk sātīgs uzturs (). Palielinoties diabēta biežumam () un taukainas aknas (), kas sastopami bērnu populācijā, veselīgas un sabalansētas diētas nozīme jauniešos ir skaidra. Mēs novērojām ievērojamu preses palielināšanos par neaktīvo sviru pubertātes žurkām (salīdzinot ar pieaugušajiem žurkām), lai gan sviru presu skaits joprojām bija ļoti zems. Iespējams, bet šķiet maz ticams, ka pastiprinātā aktīvā sviras nospiešana varētu tikt uzskatīta par vispārējās aktivitātes „nespecifisku” efektu, jo lielākā daļa darbības bija vērstas uz aktīvo sviru. Lai gan faktiskais neaktīvo sviru presu skaits tika palielināts, proporcija attiecībā pret aktīvo sviru presēm bija salīdzināma starp peri-pubertāļiem un pieaugušajiem žurkām, un palielinātais sviru preses var atspoguļot ilgāku aktīvo laiku pašregulējošajās kamerās. Atšķirīgā paradigmā (daži pārtikas ierobežojumi, pārtikas granulu izmantošana, nevis salds atalgojums, un FR1 grafiks) nesen ziņots par mainītu instrumentālo sniegumu pusaudžiem, salīdzinot ar pieaugušām žurkām. Viņi novēroja nekādas atšķirības nosepokes, kas piegādāja pārtikas granulas, starp nepilngadīgajiem un pieaugušajiem žurkām. Viņi tomēr novēroja pastiprinātu neatlaidīgu uzvedību ekstinkcijas laikā nepilngadīgajām žurkām. Kopumā abos pētījumos uzsvērta vecuma un attīstības stadijas ietekme uz pārtikas produktu motivāciju, kas atbilst straujai pubertātes žurku augšanai. Šajā pētījumā tika novērtēti vīrieši, bet ne sievietes, žurkas. Pašlaik pētījumi par vīriešu un sieviešu kārtas žurku tiešu salīdzināšanu ar pārtikas motivācijas paradigmu pašlaik ir ierobežoti, un sistemātisks novērtējums pubertātes periodā ir pamatots. Jāatzīmē, ka, pētot (cilvēka) pusaudžus, \ t novēroja saikni starp augšanas marķieri, nevis gonādu steroīdiem per se. Tomēr dzimumu ietekme šajā vecuma grupā ir pelnījusi papildu izmeklēšanu.

Visbeidzot, mūsu pētījumi liecina par pastiprinātu saharozes motivāciju pubertātes žurkām, salīdzinot ar pieaugušajiem, un to pastiprina piekļuve mēreni augsta tauku satura diētai. Augsta tauku satura diētas ietekmi uz saharozes motivāciju var izraisīt paaugstināta AGRP aktivitāte mediālajā hipotalāmā. Tas ir vēl viens pierādījums tam, ka CNS funkcionālā savienojamība ir spēcīga, kas regulē enerģijas homeostāzi ar shēmām, kas regulē atlīdzību un motivāciju. Saharozes motivācijas uzlabošana ar mēreni augstu tauku saturu dod priekšstatu par vielmaiņas traucējumiem un atklātu aptaukošanos un liek domāt, ka uzvedība sākotnēji var izraisīt vielmaiņas izmaiņas, nevis otrādi. Augstu tauku un fruktozes saturošu saldo pārtikas produktu uzņemšana kopā veicina vielmaiņas profilu, kas ir augsts gan tipa2 diabēta, gan sirds un asinsvadu slimību risks. Šie atklājumi uzsver to, cik svarīgi ir koncentrēties uz ēšanas modeļiem un diētu pubertātes laikā, kā to ietekmē ne tikai sociāli vides ietekme, bet arī centrālās nervu sistēmas neiroķīmiskās un uzvedības korekcijas kā dzīvnieku vai cilvēku pārejas ar vairāku nobriešanas periodu, kad tiek iegūtas izmaiņas. kompetences.

​  

  • Mērens augsta tauku satura diēta palielina saharozes motivāciju pieaugušām žurkām.
  • Šajā pētījumā augsta tauku satura diēta palielina saharozes motivāciju peri-pubertātes žurkām.
  • Peri-pubertātes žurkām bija lielāka saharozes motivācija nekā pieaugušajiem.
  • Palielināto saharozes motivāciju var izraisīt hipotalāma AGRP.
  • Secinājums: Augsta tauku satura diēta izraisa saldumu motivāciju neatkarīgi no aptaukošanās.

Pateicības

Šo pētījumu atbalstīja NIH dotācija DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann ir vecākais pētnieku karjeras zinātnieks, biomedicīnas laboratorijas pētniecības programma, Puget Sound veselības aprūpes sistēmas Veterānu lietu departaments, Sietla, Vašingtona. Stephen Benoit atbalstīja NIH DK066223 un Ethicon Endosurgery Inc. Autori pateicas Dr. Tami Wolden-Hanson par atbalstu ķermeņa sastāva mērījumiem; William Banks un Lucy Dillman atbalsta triglicerīdu mērījumus; un Amalie Alver un Samantha Thomas-Nadler par palīdzību uzvedības pētījumos.

Atsauces

  • Andersen SL, Teicher MH. Stress, jutīgi periodi un nobriešanas gadījumi pusaudžu depresijā. Neiroloģijas tendences. 2008: 31: 183 – 191. [PubMed]
  • Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. AGRP neironi ir pietiekami, lai strauji un bez apmācības organizētu barošanas uzvedību. Nature Neuroscience. 2011: 14: 351 – 355. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. AgRP knockout pelēm ir bloķēta priekšrocība attiecībā uz augstu tauku saturu, bet ne hiperfagiju pēc mu opioīdu receptoru aktivācijas. Smadzeņu izpēte. 2010: 1317: 100 – 107. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Metilfenidāta ārstēšana pirms un periadolescences laikā maina uzvedības reakcijas uz emocionāliem stimuliem pieaugušo vecumā. Bioloģiskā psihiatrija. 2003: 54: 1317 – 1329. [PubMed]
  • Bolaños CA, Glatt SJ, Džeksons D. Apjoms jutīgums pret dopamīnerģiskām zālēm periadolescentās žurkās: uzvedības un neiroķīmiskā analīze. Smadzeņu pētniecības attīstības smadzeņu izpēte. 1998: 111: 25 – 33. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, White FJ. Lielāka reaktivitāte un neaizsargātība pret kokaīnu pēc metilfenidāta terapijas pusaudžiem. Neiropsihofarmakoloģija. 2001: 25: 651 – 61. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Pusaudžu pakļaušana metilfenidāta iedarbībai maina žurku vidus smadzeņu dopamīna neironu aktivitāti. Bioloģiskā psihiatrija. 2003: 54: 1338 – 1344. [PubMed]
  • Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Neiropeptīdu Y / agouti gēnu saistīto proteīnu (AGRP) smadzeņu shēma normālā, anorektiskā un mononātrija glutamāta ārstētajās pelēs. Nacionālās Zinātņu akadēmijas darbi. 1998: 95: 15043 – 15048. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Oreksīna / hipokretīna loma atalgojuma meklējumos un atkarībā: sekas aptaukošanās. Fizioloģija un uzvedība. 2010; 100: 419–428. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Oreksīna-A loma pārtikas motivācijā, atalgojumā balstītā barošanas uzvedībā un pārtikas izraisīta neironu aktivizācija žurkām. Neirozinātne. 2010: 167: 11 – 20. [PubMed]
  • Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Bērnu diabēta sastopamība un izaicinājumi. Mini pārskats. Endokrinoloģiskās izmeklēšanas žurnāls. 2012 epub maijs 8, 2012. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Coldwell SE, Osvalds TK, Rīds DR. Pieauguma marķieris atšķiras pusaudžiem ar priekšroku augstam vai zemam cukura līmenim. Fizioloģija un uzvedība. 2009; 96: 574–580. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulīns, leptīns un atlīdzība. Endokrinoloģijas un metabolisma tendences. 2010: 21: 68 – 74. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptīns regulē enerģijas līdzsvaru un motivāciju, darbojoties dažādās nervu ķēdēs. Bioloģiskā psihiatrija. 2011a: 69: 668 – 674. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Deiviss JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Centrālie melanokortīni modulē žurkām mezokortikolimbisko aktivitāti un barības meklēšanu. Fizioloģija un uzvedība. 2011b; 102: 491–495. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Paaugstināts uztura tauku līmenis mazina psihostimulējošo atalgojumu un mesolimbisko dopamīna apgrozījumu žurkām. Uzvedības neirozinātne. 2008: 122: 1257 – 1263. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Desor JA, Beauchamp GK. Cilvēku gareniskās izmaiņas saldo preferencēs. Fizioloģija un uzvedība. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
  • Desor JA, Greene LS, Maller O. 9-veciem un pieaugušiem cilvēkiem paredzētas saldas un sāļas. Zinātne. 15: 1975: 190 – 686. [PubMed]
  • Drewnowski A. Enerģijas blīvums, garša un sāta sajūta: ietekme uz svara kontroli. Uztura pārskati. 1998: 56: 347 – 353. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulīns darbojas dažādās CNS vietās, lai samazinātu akūtu saharozes barošanu un saharozes pašregulāciju žurkām. American Journal of Physiology. 2008: 295: R388 – R394. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Deiviss C, Grimm JW. Intraventrikulārais insulīns un leptīns samazina saharozes ievadīšanu žurkām. Fizioloģija un uzvedība. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Saharozes pašpārvalde un CNS aktivācija žurkām. Am J Physiol. 2011: 300: R876 – R884. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Mērena saldinātāju uzņemšanas ietekme uz žurku vielmaiņas veselību. Fizioloģija un uzvedība. 2009; 98: 618–624. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Sipols AJ. Enerģijas regulēšanas signāli un pārtikas atlīdzība. Farmakoloģija, bioķīmija un uzvedība. 2010: 97: 15 – 24. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Intravenozas glikozes tolerances tests kananētiem Wistar žurkām: spēcīga metode glikozes stimulēta insulīna sekrēcijas novērtēšanai in vivo. Farmakoloģisko un toksikoloģisko metožu žurnāls. 2008: 57: 106 – 113. [PubMed]
  • Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. AgRP- (83-132) ilgtermiņa oreksigēnā iedarbība ietver mehānismus, kas nav melanokortīna receptoru blokāde. American Journal of Physiology. 2000: 279: R47 – R52. [PubMed]
  • Hahn TM, Breininger JF, Baskina ĢD, Schwartz MW. Agrp un NPY ekspresija tukšā dūšā aktivizētiem hipotalāmiem neironiem. Nature Neuroscience. 1998: 1: 271 – 272. [PubMed]
  • Hodos W. Progresīvais rādītājs kā atlīdzības stipruma mērs. Zinātne. 1961: 134: 943 – 944. [PubMed]
  • Ikemoto S, Panksepp J. Atšķirības starp ēstgribīgām un lietojošām atbildēm, izmantojot farmakoloģiskas manipulācijas ar atalgojumu saistītiem smadzeņu reģioniem. Uzvedības neirozinātne. 1996: 110: 331 – 345. [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Neiropeptīda Y, insulīna, 2-deoksiglikozes un pārtikas trūkuma ietekme uz pārtikas motivētu uzvedību. Psihofarmakoloģija. 1995: 120: 267 – 271. [PubMed]
  • Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autophagy ar hipotalāmu AgRP neironiem regulē pārtikas uzņemšanu un enerģijas līdzsvaru. Šūnu metabolisms. 2011: 14: 173 – 183. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Kelley AE, Berridge KC. Dabisko atlīdzību neirozinātne: saistība ar atkarību izraisošām zālēm. Neiroloģijas žurnāls. 2002: 22: 3306 – 3311. [PubMed]
  • Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neiropeptīds-Y paraventrikulārajā kodolā palielina paša etanola ievadīšanu. Peptīdi. 2001: 22: 515 – 522. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Kohli R, Boyd T, K, Lake Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. NASH strauja attīstība bērnībā. Bērnu gastroenteroloģijas un uztura žurnāls. 2010: 50: 453 – 456. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos Flier E, Roth BL, Lowell BB. Ātra atgriezeniska AgRP neironu aktivizācija izraisa ēdināšanas uzvedību pelēm. Klīniskās izpētes žurnāls. 2011: 121: 1424 – 1428. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Bitter uztveres un saldo preferenču ģenētiskie un vides faktori. Pediatrija. 2005: 115: 216 – 222. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Myers KP, Sclafani A. Mācīšanās ar garšu izvēli. Attīstības psihobioloģija. 2006: 48: 380 – 388. [PubMed]
  • Nacionālā vēža institūta lietišķās pētniecības programma. Kaloriju avoti no pievienotā cukura starp ASV iedzīvotājiem, 2005-06. Atjaunināts 21 decembris 2010. [Piekļuve 21 2011] 2010 Pieejams no: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
  • Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Kvantitatīvas magnētiskās rezonanses attēlveidošanas sistēmas novērtēšana visa ķermeņa sastāva analīzei grauzējiem. Aptaukošanās. 2010: 18: 1652 – 1659. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Ogden CL, Carroll MD. Veselības un uztura izpētes apsekojumu nodaļa. Aptaukošanās izplatība bērnu un pusaudžu vidū: ASV, 1963-1965 2007-2008. [Piekļuve 21 septembrim 2011]; veselības E-stat. 2010 2010 Pieejams no: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
  • Paxinos G, Watson C. Žurku smadzeņu atoms stereotaksiskās koordinātās. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
  • Richardson NR, Roberts DC. Progresīvo attiecību grafiki zāļu pašregulācijas pētījumos ar žurkām: metode, lai novērtētu efektivitāti. Neiroloģijas metožu žurnāls. 1996: 66: 1 – 11. [PubMed]
  • Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamīns darbojas kā pārtikas meklējumiem pakārtots modulators. Neiroloģijas žurnāls. 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. Agouti- C-gala fragments saistītais proteīns palielina barošanu un antagonizē alfa-melanocītu stimulējošā hormona ietekmi in vivo. Endokrinoloģija. 1998: 139: 4428 – 4431. [PubMed]
  • Stanhope KL. Fruktozes saturošo cukuru nozīme aptaukošanās un metaboliskā sindroma epidēmijās. Gada pārskats par medicīnu. 2012: 63: 329 – 343. [PubMed]
  • Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Pusaudžiem piemīt uzvedības atšķirības no pieaugušajiem, mācoties un izzūdot. Uzvedības neirozinātne. 2010: 124: 16 – 25. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Melanokortīna antagonists AgRP (83-132) palielina apetīti, reaģējot uz taukiem, bet ne ogļhidrātu, kas ir pastiprināts. Farmakoloģijas bioķīmija un uzvedība. 2008: 89: 263 – 271. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]
  • Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Bezalkoholisko dzērienu patēriņa ietekme uz uzturu un veselību: sistemātiska pārskatīšana un metaanalīze. American Journal of Public Health. 2007: 97: 667 – 75. [PMC bezmaksas raksts] [PubMed]