Diet Lemak Tinggi Sedang Meningkatkan Pentadbiran Diri Sucrose Dalam Tikus Muda (2013)

. Manuskrip penulis; boleh didapati di PMC 2014 Feb 1.

Diterbitkan dalam bentuk akhir yang diedit sebagai:

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Abstrak

Kami sebelum ini melaporkan bahawa diet lemak sederhana yang tinggi meningkatkan motivasi untuk sukrosa pada tikus dewasa. Dalam kajian ini, kami menguji kesan motivasi, neurokimia, dan metabolik diet diet yang tinggi lemak pada tikus lelaki yang beralih melalui akil baligh, semasa minggu-minggu 5-8. Kami mengamati bahawa diet tinggi lemak meningkat bermotivasi merespon sukrosa, yang bebas daripada perubahan metabolik atau perubahan dalam metabolit neurotransmiter catecholamine dalam nukleus accumbens. Bagaimanapun, tahap mRNA AGRP dalam hipotalamus meningkat dengan ketara. Kami menunjukkan bahawa peningkatan pengaktifan neuron AGRP dikaitkan dengan tingkah laku yang bermotivasi, dan pentadbiran AGRP eksogen (cerebroventrikular ketiga) yang menghasilkan motivasi meningkat dengan ketara untuk sukrosa. Pemerhatian ini menunjukkan bahawa peningkatan ungkapan dan aktiviti AGRP dalam hypothalamus medial mungkin mendasari peningkatan tindak balas untuk sukrosa yang disebabkan oleh campur tangan diet yang tinggi lemak. Akhirnya, kami membandingkan motivasi untuk sukrosa dalam tikus pubertal vs tikus dewasa dan diperhatikan peningkatan motivasi untuk sukrosa dalam tikus pubertal, yang konsisten dengan laporan sebelumnya bahawa haiwan dan manusia muda mempunyai peningkatan keutamaan untuk rasa manis, berbanding dengan orang dewasa. Bersama-sama, kajian kami menunjukkan bahawa diet latar belakang memainkan peranan modulasi yang kuat dalam motivasi untuk rasa manis pada haiwan remaja.

Kata kunci: Motivasi, ganjaran makanan, diet lemak tinggi, belia

Pengenalan

Kami sebelum ini melaporkan bahawa pendedahan yang singkat ke diet yang sederhana tinggi lemak (31.8%) menghasilkan peningkatan motivasi untuk sukrosa pada tikus dewasa (). Pengaruh terhadap alam sekitar dan biologi, atau sinergi mereka, mengenai keutamaan makanan dan motivasi untuk makanan padat tenaga telah dihargai sepanjang dekad yang lalu. Ini telah meningkatkan kaitan dalam golongan muda, kerana obesiti kanak-kanak telah meningkat secara dramatik sepanjang dekad yang lalu (). Peningkatan keutamaan untuk rasa manis telah didokumenkan dalam kedua-dua haiwan muda dan populasi pediatrik manusia (; ; ; ; )), dan merupakan asas untuk industri makanan untuk merekabentuk dan memasarkan makanan dan minuman yang dibungkus dengan kandungan gula yang tinggi, untuk kanak-kanak. Walau bagaimanapun, kesan pengaruh alam sekitar seperti diet latar belakang, motivasi untuk sukrosa dalam tikus remaja belum dinilai secara sistematik.

Anggaran semasa mencadangkan bahawa 10-20% kanak-kanak dan remaja di AS dianggap gemuk (). Rata-rata penduduk Amerika menggunakan 336 kcal gula tambah setiap hari (Program Penyelidikan Gunaan Institut Kanser Kebangsaan). Apabila populasi dipisahkan kepada orang dewasa (19 + tahun) dan populasi pediatrik (2-18 tahun), jumlah ini sedikit lebih tinggi untuk kanak-kanak / remaja dan sedikit lebih rendah untuk orang dewasa. Bagi remaja, majoriti gula tambahan berasal dari soda, minuman tenaga, dan minuman sukan (Program Penyelidikan Gunaan Institut Kanser Kebangsaan). Kajian sistematik dan analisis meta-analisis telah menunjukkan bahawa pengambilan minuman ringan dikaitkan dengan peningkatan pengambilan tenaga dan berat badan (). Populasi remaja (14-18 tahun) menggunakan gula tambahan bernilai 444 kkal setiap hari, dan kanak-kanak berumur antara 9 hingga 13 tahun menggunakan gula tambahan 381 kkal setiap hari (Program Penyelidikan Gunaan Institut Kanser Nasional). Pengambilan tambahan ini mungkin disebabkan sebahagian daripada peningkatan rasa manis pada individu yang lebih muda berbanding orang dewasa (; ; ; ). Kajian menunjukkan bahawa kanak-kanak berusia di antara umur 9 dan umur 15 memilih penyelesaian gula pada kepekatan yang lebih tinggi daripada kepekatan sampel dewasa). Kajian membujur telah menguji keutamaan manis anak-anak ini satu dekad kemudian dalam kehidupan, di mana titik keutamaan mereka telah menurun dan tidak jauh berbeza daripada keutamaan dewasa (). Kajian juga menunjukkan keutamaan bagi kepekatan sukrosa yang lebih tinggi pada kanak-kanak berbanding dengan ibu mereka (). Ini menunjukkan bahawa pilihan gula kanak-kanak yang lebih tinggi tidak disebabkan oleh genetik, tetapi mungkin mencerminkan fenomena perkembangan. Kajian juga menunjukkan keunggulan sukrosa yang tinggi dalam tikus ().

Banyak sistem dan konektiviti CNS adalah plastik semasa remaja pada manusia dan tikus, termasuk sistem mesokortikolimbik dan aktiviti dopaminergik di dalam nukleus accumbens, tapak utama untuk pengantaraan ganjaran dan motivasi (; ) (lihat untuk semakan baru-baru ini). Kepentingan fungsi perubahan anatomi dan neurokimia kini telah dijelaskan. Kajian baru-baru ini dari Bolaños dan rakan sekerja, dan yang lain, telah mengkaji kesan pasca-rawatan dopamine pengangkut semula antagonis methylphendate (Ritalin) dalam tikus muda, selepas itu. Terdapat laporan neurokimia dan tingkah laku yang berubah dalam kehidupan dewasa sebagai fungsi rawatan peri-remaja dengan methylphenidate (; ; ; ). Walaupun penemuan ini tidak sepenuhnya konsisten, mungkin kerana model haiwan yang berbeza dikaji, secara kolektif kajian ini menekankan bahawa masa remaja kelihatan sebagai tingkap perkembangan untuk mengubah fungsi dopamin. Makanan adalah rangsangan semulajadi untuk pembebasan dopamine dari kawasan ventral tegmental (VTA) kepada nukleus accumbens, dan pengambilan sucrose oleh tikus menyebabkan pembebasan dopamine yang sangat akut). Kami menghipasi bahawa motivasi untuk sukrosa dikaitkan dengan kenaikan nukleus accumbens dopamin, dan modulasi oleh pengaruh alam sekitar mungkin menjadi sensitif yang unik semasa peringkat remaja, peri-pubertal di tikus.

Memandangkan keinginan yang tinggi untuk rasa manis pada kanak-kanak dan tikus muda, kami merasakan penting juga untuk menentukan parameter motivasi untuk sukrosa dalam tikus remaja. Dalam siri kajian ini, kami menilai kesan intervensi diet lemak yang tinggi terhadap motivasi untuk sukrosa dalam tikus ketika mereka tumbuh dari penyusuan selepas pubertas. Kami kemudiannya menjalankan metabolik dan penilaian CNS untuk membezakan perubahan metabolik, endokrin, atau saraf yang berkaitan dengan campur tangan diet. Sebanding dengan apa yang telah kita laporkan dalam tikus dewasa, diet lemak tinggi yang sederhana (31.8%) adalah berkesan dalam meningkatkan sukrosa diri pentadbiran. Kami juga menguji sama ada terdapat kesan rawatan pasca diet terhadap motivasi sukrosa dalam tikus sebagai orang dewasa muda, setanding dengan jenis kesan akhir kehidupan yang dilaporkan untuk perilaku lain. Kajian kami menunjukkan bahawa tikus muda menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa ketika memberi makan diet lemak yang agak tinggi yang boleh dimediasi oleh AGRP peptida orexigenic, hypothalamic; bahawa kelihatan tidak ada kesan pengalihan intervensi diet awal, ke dalam dewasa selepas pubertas; dan perilaku itu nyata walaupun tikus metabolik normal, dan sebelum obes. Akhirnya, tikus peripubertal menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa berbanding tikus dewasa muda.

Bahan dan Kaedah

Mata pelajaran

Subjek adalah tikus Albino lelaki dari Simonsen (Gilroy, CA). Tikus dikekalkan pada chow (Diet Makmal Makmal 5001, LabDiet) atau diet lemak tinggi sederhana (31.8%; Diet Penyelidikan Inc) iklan libitum. Diet dipadankan untuk kandungan karbohidrat keseluruhan (58% kcal vs 51% kcal untuk lemak rendah dan lemak tinggi, masing-masing). Susu lemak rendah mempunyai gula percuma 6.23 gm% dan diet lemak tinggi mempunyai 29 gm% sucrose. Mereka dikekalkan pada kitaran 12: 12 h light-dark dengan lampu pada 6 AM. Kecuali jika dinyatakan sebaliknya, tikus dibawa masuk pada minggu-minggu 3, dengan segera menyapu, dan ditempatkan untuk penyesuaian hingga minggu-minggu 5. Pada usia ini, latihan dan ujian pemakanan dan / atau tingkah laku telah dimulakan. Protokol khusus dijelaskan secara terperinci di bawah, dan diringkaskan dalam Jadual 1. Kerana tikus lelaki melalui pubertas di 6th-7th minggu umur, masa pengajian dirancang untuk mengkaji tikus ketika mereka melangkah ke peringkat perkembangan ini. Semua prosedur yang dilakukan pada tikus mengikut garis panduan NIH untuk penjagaan haiwan, dan telah diluluskan oleh Jawatankuasa Penjagaan dan Penggunaan Haiwan Jawatankuasa Penyelidikan dan Pembangunan di VA Puget Sound Health System.

Jadual 1  

Protokol Eksperimen

Sucrose self-administration

Protokol am. Prosedur adalah berdasarkan kepada metodologi kami yang diterbitkan (; ). Semua prosedur latihan dan ujian dijalankan antara 0700 dan 1200 jam. Eksperimen ini merangkumi fasa 2-3: latihan penyesuaian dan pembetulan tetap (FR); pembedahan dan pemulihan dalam kohort tertentu (lihat Jadual 1); dan latihan nisbah progresif (PR) menggunakan algoritma PR Richardson dan Roberts (). Algoritma PR memerlukan 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575, 759, 999, 999 dll) menekan tuangan untuk menyampaikan penghantaran ganjaran dalam sesi, dan merupakan ujian yang ketat untuk motivasi dan hadiah (27). Tikus telah dilatih untuk mengurus sendiri 5% sucrose (ganjaran ml 0.5) yang diserahkan ke dalam bekas drop cecair. Kotak pengendali, dikawal oleh sistem Med Associates (Georgia, VT), mempunyai dua tuil, tetapi hanya satu tuil (tuil yang boleh ditarik dan aktif) yang mengaktifkan pam infusi. Tekan pada tuil lain (tuil yang tidak aktif, pegun) juga direkodkan. Penyelesaian sukrosa diserahkan ke dalam bekas drop cecair untuk penggunaan lisan (Med Associates). Latihan awal dijalankan selama satu sesi sesi untuk hari-hari 10 di bawah jadual penguat berterusan (FR1: setiap akhbar tuur diperkuat), dengan jumlah maksimum hadiah 50 sukrose yang dihantar setiap sesi. Setiap sesi bermula dengan penyisipan tuas aktif dan pencahayaan kubah putih yang kekal pada keseluruhan sesi. Nada 5 (2900 Hz, 20 dB di atas latar belakang) + cahaya (cahaya putih 7.5 W di atas tuil aktif) isyarat gabungan disertasi disertai dengan setiap penghantaran ganjaran, diikuti dengan masa 20-sec selepas setiap penghantaran sukrosa. Latihan PR dijalankan untuk maksimum 3 h / hari selama sepuluh hari. Sesi harian berakhir selepas 30 min tiada tuas aktif menindak balas, di mana lampu rumah dimatikan dan tuas aktif ditarik balik.

Kesan AGRP pada pentadbiran diri sukrosa

Hasilnya menunjukkan peningkatan mRNA AGRP dalam tikus pubertal yang memberi makan diet tinggi lemak, kami ingin mengesahkan bahawa AGRP dapat meningkatkan sukrosa diri pentadbiran. Tikus 5-wk lama diambil melalui latihan FR, kemudian menerima kannulas ke dalam ventrikel cerebral ketiga (ICV). Berikutan seminggu pemulihan, pengesahan penempatan dengan ujian sambutan minum angiotensin II (lihat ), dan satu sesi latihan semula FR, tikus dimulakan pada paradigma kendiri PR. Selepas Hari PR 1, tikus ditugaskan kepada salah satu daripada dua kumpulan yang bermaksud bahawa prestasi PR Hari 1 tidak berbeza antara kedua-dua kumpulan (kenderaan CSF buatan, aCSF atau AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Mereka menerima suntikan aCSF (n = 8) atau AGRP (n = 7) pada PR hari 2, 5, dan 8. Jumlah pengambilan makanan harian dikira semasa latihan PR.

Kesan umur pada sukrosa diri pentadbiran

Kami membandingkan kelakuan pentadbiran diri antara tikus pubertal dan orang dewasa muda, makan chow atau diet lemak 31.8%. Tikus mempunyai dua minggu penyesuaian ke vivarium VAPSHCS (3-5wk atau 8-10 wk). Mereka kemudian menerima diet sepanjang tempoh ujian / latihan (4 wk). Oleh itu, seperti dalam percubaan awal, tikus pubertas telah dikaji pada umur 5-8. Orang dewasa muda diteliti pada usia 10-13.

Penentuan komposisi badan

Komposisi badan diukur menggunakan spektroskopi resonans magnetik kuantitatif (QMR []) untuk menentukan kandungan air badan tikus individu, dari mana lemak badan relatif dikira. Haiwan diletakkan di dalam pemegang silinder un-anesthetized, dan kemudian pemegang dimasukkan ke dalam mesin QMR untuk imbasan minit 2, yang melakukan pengukuran tiga kali ganda. Data disimpan ke komputer bersepadu (EchoMRI, Sistem Perubatan Echo, Houston, TX) untuk pengiraan segera air seluruh badan, lemak dan jisim tanpa lemak.

Ujian toleransi glukosa intravena (IVGTT)

Kesadaran IVGTT dijalankan pada tikus dengan kannulas IV yang ditanam secara kronik, yang dipinjam semalaman sebelum belajar, menggunakan metodologi berdasarkan . Cannulas intravena dua hala ditanam dua minggu sebelum belajar, mengikut metodologi yang ditetapkan (). Sampel asas diambil pada t-10 min (ml 0.5 untuk penentuan insulin dan glukosa, pada setiap masa mata) dan min t0. Tikus menerima penyerapan 1 gm glukosa / 2ml / kg lebih dari 15-20 diikuti oleh 0.5 ml siram garam. Sampel darah diambil di 5, 15, 30, 60, 90, dan 120 min. Oleh kerana memasang kateter semasa prosedur (dengan itu, ketidakupayaan untuk mendapatkan sampel darah), akhir 'n untuk data baseline / IVGTT yang dibentangkan adalah 7-8 untuk tikus yang diberi makan dan 8 untuk tikus yang diberi makan diet lemak 31.8%Jadual 3). Insulin plasma telah ditentukan menggunakan Linco rat insulin RIA kit (# RI-13K dan SRI-13K, Linco) dan glukosa plasma ditentukan pada YSI Glucose Analyzer). Kawasan di bawah lengkung (AUC) untuk tindak balas dari garis dasar dikira pada min 5 dan min 120. Indeks HOMA dikira sebagai puasa (glukosa [mM] × insulinm [U / L]) / 22.5 dan dikira menggunakan sampel puasa terminal yang diukur untuk insulin dan glukosa.

Jadual 3  

Parameter metabolik1

Parameter metabolik berpuasa

Tikus dari Eksperimen 1 berpuasa semalaman sebelum euthanasia, beberapa hari selepas selesai IVGTT. Tikus-tikus telah sangat tidak disedari dengan penyedutan isoflurane dan exsanguinated. Otak dengan cepat dikeluarkan dan dibekukan dalam nitrogen cecair untuk pengukuran mRNA peptida hipotalamik dan nukleus accumbens catecholamines. Plasma atau serum terminal digunakan untuk pengukuran insulin puasa, glukosa, leptin, dan trigliserida. Untuk trigliserida, Trigliserida Point Scientific GPO Kit # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) dan piawaian KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) telah digunakan, dan serum 3 μl diuji dalam pendua. Leptin plasma diukur dengan Millipore Linco RIA Kit # RL 83K.

Kaedah Catecholamine HPLC []

Tikus dikosongkan dengan anestesia isoflurane, dan otaknya dibuang dengan cepat, dibekukan, dan disimpan di -80 ° C. Pukulan mikro dua hala nukleus accumbens (NAcc) telah diasingkan dari setiap haiwan. Walaupun penjagaan yang substansial diambil untuk meminimumkan pencemaran oleh kawasan otak tetangga, kerana sifat dan saiz setiap mikro-punch, kaedah kami tidak membolehkan kami membezakan subkelompok (iaitu inti NAcc vs shell) dalam NAcc. Untuk analisis kromatografi cecair prestasi tinggi (HPLC), penyelesaian antioksidan (0.4 N perchlorate, 1.343 mM etilenediaminetetraacetic acid (EDTA) dan 0.526 mM metabisulfite natrium telah ditambah kepada sampel diikuti homogenisasi menggunakan homogenizer tisu ultrasonik (Biologics; Gainesville, VA Sebilangan kecil homogenat tisu dibubarkan dalam 2% sodium dodecyl sulfate (SDS) (w / v) untuk penentuan protein (Pierce BCA Protein Reagent Kit; Rockford, IL). Suspensi yang tersisa diputar pada 14,000 g untuk 20 min dalam sentrifan yang disejukkan. Supernatan itu disediakan untuk HPLC.

Sampel dipisahkan pada lajur Microsorb MV C-18 (5 Am, 4.6_250 mm, Varian, Walnut Creek, CA) dan secara serentak diperiksa untuk DA, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC) dan asid homovanillic (HVA) dopamin degradasi, 5-HT dan 5-HIAA. Sebatian telah dikesan menggunakan pengesan array coulometric 12-channel (CoulArray 5200, ESA, Chelmsford, MA) yang melekat pada Sistem Penyelesaian Pelarut Waters 2695 (Waters; Milford, MA) di bawah syarat berikut: Kadar aliran 1 ml / min; potensi pengesanan 50, 175, 350, 400 dan 525 mV, dan; menyikat potensi 650 mV. Fasa mudah alih terdiri daripada larutan methanol 10% dalam sulingan H2O mengandungi asid sitrik 21 g / l (0.1 M), 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) asid heptanesulfonic dan 36 mg / l (0.097 mM) EDTA pada pH 4.1. Sampel tidak diketahui dikalkulasikan dengan lengkung standard 6-point dengan minimum R2 daripada 0.97. Sampel kawalan kualiti diselaraskan dengan setiap run untuk memastikan penentukuran HPLC.

QPCR mRNA peptida Orexigenic

Kami mengukur ekspresi peptida hipotalamik yang merangsang pemakanan dan telah terlibat dalam motivasi dan tingkah laku ganjaran (): neuropeptida Y (NPY [ ; ; ]); peptida yang berkaitan dengan agouti (AGRP [; ; ; ; ; ; ; ; ]); dan orexin (; ). Tikus disucikan dengan anestesia isofluran, dan otak cepat dikeluarkan, dibekukan dan disimpan pada suhu −80 ° C sehingga diproses. Hipotalamus medial dan lateral diasingkan secara mikro sebagai satu blok menggunakan pesawat pembekuan AHP-1200CPV (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il) yang mengekalkan suhu tetap 12 ° C sepanjang proses pembedahan. Jumlah RNA dari tisu mikrodissected diasingkan oleh reagen Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA) dan dimurnikan menggunakan RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA) mengikut arahan pengeluar. Keseluruhan RNA dirawat untuk menghilangkan sebarang kemungkinan pencemaran DNA genom menggunakan DNase bebas RNase (Promega, Madison, WI), dan dihitung menggunakan spektrofotometer NanoVue (GE Healthcare, Cambridge, UK). Kualiti RNA disahkan oleh elektroforesis gel agarosa standard. DNA pelengkap (cDNA) kemudian retrotranskripsikan (RT) dari 1-2 μg jumlah RNA dengan campuran heksamer rawak dan oligo DT priming menggunakan Kit sintesis iScript cDNA (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Reaksi yang tidak ditranskripsikan (tidak ada RT) juga disediakan dari setiap sampel untuk mengawal kemungkinan pencemaran DNA genom. Kontrol cDNA dan no-RT diencerkan, dan 5-10 ng cDNA templat dari setiap sampel digunakan untuk mengukur ekspresi mRNA gen terpilih dengan PCR kuantitatif masa nyata yang menggunakan Sistem Pengesanan PCR Masa Nyata MyIQ (Bio-Rad, Hercules , CA). Pengukuran tiga sampel untuk setiap sampel dijalankan pada plat sumur iCycler 96 standard, tanpa kawalan templat (NTC) untuk mengesan pencemaran silang yang berpotensi, dalam 20 μl volume tindak balas yang terdiri daripada 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl 0.2-0.5 μM setiap primer, 3 μl DEPC air, dan 5 μl templat. Semua reaksi qPCR merangkumi analisis lekukan lebur untuk memastikan kekhususan isyarat. Ekspresi relatif untuk setiap gen minat dikira dengan ekstrapolasi ke lengkung standard yang dijalankan secara individu di setiap plat dan berasal dari pencairan bersiri dari sampel cDNA rujukan yang dikumpulkan, dan dinormalisasi kepada ekspresi relatif gen rujukan (ribosom berasid fosfoprotein 36B4 untuk ekspresi gen dalam tisu hipotalamus, dan protein ribosomal mitokondria L32 untuk ekspresi dalam nukleus accumbens). Urutan primer berikut (IDT, San Diego, CA) digunakan untuk menguatkan prepro-orexin tikus, NPY, dan AGRP: Prepro-orexin, Maju: 5′-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ′, 5′-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3 ′; NPY: Maju, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 ′; Terbalik: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ′; AGRP, Maju: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ′; Terbalik: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ′.

cFos immunocytochemistry (ICC) dan kuantiti

ICC pendarfluor digunakan untuk mengenal pasti badan-badan sel neuron Fos-positif dan AGRP dalam hipotalamus medial, mengikut metodologi yang telah ditetapkan (). Pada hari terakhir (Hari PR 10), tikus ditempatkan di ruang pentadbiran sendiri seperti biasa, selama 90 minit. Sejurus selepas sesi 90 minit terakhir, tikus dibius secara mendalam dengan penyedutan isofluran dan disempurnakan dengan NaCl 0.9% diikuti dengan larutan paraformaldehid 4% yang sejuk. Masa untuk anestetik dan euthanasia didasarkan pada jalan waktu yang diketahui mengenai ekspresi puncak protein cFos pada 90-120 peristiwa min-post. Oleh itu, ungkapan cFos akan mencerminkan pengaktifan CNS pada permulaan tugas tingkah laku, dan bukan hasil dari haiwan yang mengalami tugas tersebut. Otak dikeluarkan dan pasca-tetap dalam paraformaldehid beberapa hari, kemudian dimasukkan ke dalam 20% sukrosa-PBS, kemudian larutan sukrosa-PBS 30%. Otak dibahagi pada cryostat (Leica CM 3050S cryostat) untuk imunohistokimia. Kami menggunakan metodologi yang telah kami buat untuk mengukur protein cFos imunoreaktif pada bahagian otak (). Slide-mounted 12 μm bahagian koronal seluruh otak dibasuh tiga kali dalam saline buffer fosfat (PBS, OXOID, Hampshire, England). Bahagian dibasuh untuk min 20 dengan air etanol / DI 100% (50%, v / v) diikuti oleh basuh PBS, kemudian disekat untuk jam 1 pada suhu bilik di PBS yang mengandungi 5% kambing normal atau serum keldai. Bahagian-bahagian kemudian dibasuh beberapa kali di PBS dan diinkubasi semalaman di 4 ° C dalam penyelesaian antibodi utama yang dibuat di PBS. Seksyen dibasuh tiga kali di PBS dan kemudian diinkubasi dalam gelap pada suhu bilik dalam penyelesaian antibodi sekunder yang dibuat di PBS untuk jam 1. Seksyen kemudiannya dibasuh lagi di PBS, dan dipasang dan menyelongsong dalam medium pendakap medium Vectashield keras (Vektor; Burlingame, CA). Imej-imej digital bahagian diperolehi menggunakan mikroskop pendarfluor Nikon Eclipse E-800 yang disambungkan ke kamera menangkap digital Qimaging Retiga menggunakan perisian NIS Elements (Nikon).

Berdasarkan kajian PCR yang menunjukkan peningkatan kadar mRNA AGRP, kami menumpukan perhatian kepada kawasan hipotalamik medial, terutamanya nukleus ventromedial dan arcuate nucleus (ARC). Bahagian 12 μm yang dipadankan di atlas telah dinilai untuk ungkapan dan kuantiti cFos dalam bahagian dan kawasan yang sepadan, berdasarkan atlas . Untuk kuantiti (di 40 × perbesaran), rantau atlas dipadankan dipilih. Perisian Elemen NIS (Nikon) telah digunakan untuk menangkap imej kawasan yang dikehendaki. Satu kawasan ditakrifkan untuk mengira dan ambang bagi bilangan sel yang positif telah ditubuhkan. Kawasan yang sama dan latar belakang (ambang) digunakan untuk bahagian-bahagian dari kumpulan percubaan masing-masing, dan pengiraan perisian sel-sel positif (kuantitatif) dijalankan dalam sesi yang sama untuk semua kumpulan eksperimen, untuk mengelakkan perubahan antara sesi dalam latar belakang latar belakang. Untuk analisis statistik, kiraan diambil dari tikus individu hanya jika seksyen bersamaan atau lengkap melalui setiap kawasan telah disediakan; data untuk kawasan tertentu tidak diambil dari tikus jika terdapat perwakilan dua hala yang tidak lengkap untuk kawasan tersebut.

Sebagai tambahan kepada pengukuran cFos, dilakukan juga imunohistokimia label ganda kuantitatif untuk cFos dan AGRP. Oleh kerana kami tidak ingin mengganggu prestasi tingkah laku haiwan, mereka tidak dirawat dengan kolkisin untuk mengoptimumkan visualisasi AGRP. Oleh itu, visualisasi neuron AGRP positif mungkin dipandang rendah. Prosedur pewarnaan ganda untuk AGRP sebanding dengan pengujian imunoreaktiviti cFos sendiri, kecuali bahagian yang disekat selama satu jam pada suhu bilik dalam serum keledai PBS-5%. Kemudian, campuran antibodi primer fos-Ab dan AGRP digunakan untuk inkubasi semalaman pada suhu 4 ° C; begitu juga kedua antibodi sekunder dalam larutan yang sama dan diinkubasi selama satu jam dalam gelap pada suhu bilik. Uji pengoptimuman awal dilakukan untuk menentukan pengenceran antibodi primer yang sesuai. Antibodi primer yang digunakan adalah anti-cFos arnab (1: 500) (sc-52) dan anti-AGRP kambing (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Antibodi sekunder yang digunakan ialah kelinci anti-arnab konjugasi Cy3 (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA), dan Alexa fluor 488 keldai anti-kambing IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); semua antibodi sekunder dicairkan pada 1: 500.

Analisis statistik

Data kumpulan disajikan sebagai rata-rata ± kesalahan rata-rata (SEM) dalam teks, Jadual, dan Gambar. Kepentingan ditakrifkan sebagai p ≤ 0.05. Perbandingan statistik dibuat antara kumpulan eksperimen, seperti yang disajikan di bawah "Hasil" menggunakan ujian Pelajar yang tidak berpasangan (misalnya, perbandingan diet, usia, atau rawatan). 'Normalisasi' data didefinisikan seperti yang digunakan.

Hasil

Kesan diet sederhana tinggi lemak pada motivasi peri-pubertal untuk sukrosa

Tikus makan diet lemak 31.8 selama wks 5-8, manakala dalam sesi pentadbiran diri, mempunyai motivasi yang tinggi untuk sukrosa, berbanding dengan tikus yang diberi makan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1a, tidak ada perbezaan prestasi semasa latihan FR awal (purata FRDays 1-10 tekanan tuil aktif, 38 ± 5 vs 39 ± 2 untuk chow vs 31.8% diet lemak, masing-masing). Walau bagaimanapun, apabila tikus dipindahkan ke tugas PR yang lebih ketat, terdapat peningkatan jumlah bilangan tekanan tuil aktif dan bilangan ganjalan sukrosa yang diambil, tetapi tidak dalam keseluruhan panjang sesi (Rajah 1b). Tiada kesan rawatan diet kronik terhadap bilangan tekanan tuil yang tidak aktif. Apabila tikus diberi makan makanan yang tinggi lemak semasa wn 5-8 tetapi kemudiannya kembali ke diet chow yang diambil melalui latihan FR dan PR selama minggu 9-12, terdapat trend tetapi tidak ada perbezaan yang signifikan dalam menekan tuil aktif. Oleh itu, nampaknya tidak terdapat kesan pengambilan tingkah laku diet sederhana yang tinggi lemak yang digunakan semasa tempoh peri-pubertal. Data parameter PR untuk kohort ini diringkaskan dalam Jadual 2. Untuk mula menjelaskan mekanisme penyumbang kepada kenaikan diet yang disebabkan oleh motivasi sukrosa, kami melakukan beberapa metabolik dan pengukuran CNS.

Rajah 1Rajah 1  

PR yang bermotivasi merespon ganjaran sukrosa dinaikkan dalam tikus peripubertal dengan diet lemak 31.8% (n = 8). 1a. Sepanjang sesi FR, tiada kesan diet, tetapi kesan pemakanan jelas apabila tikus dialihkan ke paradigma PR. 1b. Data adalah ...
Jadual 2  

Kesan Diet Lemak Peri-Pubertal Tinggi pada Prestasi Rangka Progresif untuk Sucrose

Kesan pemakanan lemak tinggi sederhana pada parameter metabolik

Sejurus selepas tamat ujian tingkah laku, komposisi lemak tubuh ditentukan pada tikus yang mempunyai intervensi diet dan paradigma perilaku semasa wks 5-8. Tikus kemudian menerima cannulas intravena kronik untuk ujian toleransi glukosa (IVGTT) IV (sedar). Selanjutnya, plasma puasa terminal dan serum diperolehi untuk langkah metabolik tambahan. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3, tidak ada perbezaan dalam komposisi badan, berat badan, insulin puasa atau langkah glukosa, kepekaan insulin (perhitungan HOMA) atau tindak balas kepada IVGTT, antara tikus yang diberi makan dan lemak tinggi. Ujian leptin dan trigliserida puasa terminal tidak berbeza antara dua kumpulan. Oleh itu, walaupun rawatan diet mempunyai kesan yang signifikan terhadap motivasi untuk sukrosa, ia mencerminkan tindak balas tingkah laku dalam tikus yang diberi lemak tinggi yang sebelum obes.

Kesan pemakanan lemak tinggi yang sederhana di homeostatic CNS dan ganjaran neurokimia

Sebagai tambahan kepada pengukuran metabolik terminal, otak dari kohort yang mempunyai kedua-dua intervensi diet dan latihan tingkah laku selama minggu 5-8 diukur untuk nukleus accumbens profil amina (n = 4 per kumpulan diet) atau tahap mRNA peptida orexigenic hypothalamic. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 4, tidak ada kesan yang signifikan terhadap diet lemak tinggi pada dopamine, norepinephrine, atau metabolit serotonin dalam accumbens nukleus, tapak ganjaran dan aktiviti motivasi (; ) di mana setiap sistem neurotransmitter ini memainkan peranan pengawalseliaan utama. Di dalam ekstrak hipotalamus, tahap mRNA peptida orexigenic, NPY, AGRP, dan orexin diukur. Trend yang kuat tetapi tidak ketara untuk peningkatan AGRP pada tikus yang diberi makan lemak diperhatikan dalam kohort ini (n = 8 untuk kedua-dua diet); oleh itu kami mengulangi paradigma latihan diet / tingkah laku dalam kohort tambahan dan mengukur NPY, AGRP, dan orexin mRNA di hipotalamus. Dalam kumpulan gabungan, kami memerhatikan peningkatan (p <0.05) peningkatan mRNA AGRP pada tikus yang diberi diet tinggi lemak berbanding kawalan chow (Rajah 2), tetapi tiada perubahan ketara dalam ekspresi NPY atau orexin. Untuk menilai kemungkinan hubungan antara ekspresi AGRP dan tingkah laku diri, kami mengukur neuron-neuron cFos dan AGRP di hipobalamus mediobasal. Kumpulan tikus diberi makan lemak atau diet lemak 31.8; ada yang diambil melalui protokol pentadbiran diri (minggu 5-8) dan yang lain dikendalikan sebagai kawalan tingkah laku. Rajah 3a menunjukkan contoh co-penyetempatan cFos dan AGRP dalam arcuate nucleus neuron. Seperti yang diringkaskan dalam Jadual 5, pengaktifan neuron AGRP (co-expression of cFos-ICC dan AGRP-ICC dalam sel yang sama) dikaitkan dengan aktiviti pentadbiran diri. Ini ditunjukkan dalam Rajah 3b, di mana bilangan neuron diaktifkan (cFos-positive) ditunjukkan sebagai bilangan sel neuron, atau sebagai peratus daripada jumlah neuron AGRP-positif: terdapat pengaktifan neuron AGRP dalam tikus sendiri yang mentadbir tikus, berbanding pengendalian pengendalian , dalam kumpulan diet gabungan. Perbandingan rawatan di dalam diet untuk bilangan neuron AGRP yang aktif dalam kumpulan kendalian diri berbanding pengendalian kawalan menunjukkan trend yang tidak mencapai kepentingan statistik (chow, p = .078; 31.8% diet lemak, p = .073) . Yang penting, ia bukan sahaja mengaitkan aktiviti pengaktifan neuron AGRP dengan tingkah laku kendiri, tetapi kerana masa untuk pengukuran cFos (90 minit selepas tikus diletakkan di dalam dewan kendiri mereka), ekspresi cFos mencerminkan aktiviti neuron AGRP dalam jangkaan, atau pada permulaan, aktiviti pentadbiran diri. Terdapat trend yang tidak penting untuk meningkatkan jumlah neuron AGRP positif dalam kumpulan pentadbiran diri (berbanding pengendalian kawalan, p = 0.16). Di dalam tikus-tikus itu, di mana tekanan menekan antara kumpulan diet, bilangan neuron positif AGRP juga dipadankan. Tiada kesan rawatan diet sahaja terhadap bilangan neuron AGRP-positif dalam tikus kawalan tingkah laku.

Rajah 2  

Kesan diet lemak 31.8% pada ekspresi mRNA peptida hipotalamus medial. Data dinormalisasi untuk tikus yang diberi lemak tinggi (n = 17) berbanding dengan kawalan chow (n = 16). AGRP mRNA meningkat dengan ketara (p <0.05).
Rajah 3Rajah 3  

Pengaktifan neuron AGRP pada permulaan sukrosa diri pentadbiran. 3a. Co-penyetempatan cFos dan AGRP dalam arcuate neuron nukleus, perbesaran 60x. 3b. Bilangan reaktif (cFos-immunopositive) AGRP-imunopositif neuron dalam hipobalamus mediobasal ...
Jadual 4  

Nukleus Accumbens Amine Metabolites
Jadual 5  

Pengaktifan Agrp Neuron: Rawatan Diet dan Tingkah Laku

Kesan pentadbiran AGRP pada motivasi sukrosa

Tafsiran kami tentang penemuan ini adalah bahawa ungkapan AGRP dalam tikus pubertal adalah mekanisme utama yang mendasari sukrosa diri pentadbiran yang dipertingkatkan oleh tikus diet yang tinggi lemak. Untuk mengesahkan keberkesanan AGRP untuk meningkatkan motivasi untuk sukrosa, AGRP ditadbir melalui ventrikel ketiga untuk tikus peri-pubertal yang diberi makan semasa PR bahagian paradigma tingkah laku. Rejimen dos AGRP adalah sub-ambang untuk merangsang pengambilan chow dalam dua minggu paradigma PR, tetapi mengakibatkan peningkatan self-administration sucrose, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. (Perhatikan bahawa setiap ganjaran sukrosa mempunyai kandungan kalori 0.1 kcal, oleh itu aktiviti sukatan diri sukrosa menyumbang kalori yang boleh diabaikan kepada jumlah pengambilan harian.) Jadual 6 menunjukkan data parameter pentadbiran diri merentasi paradigma PR 9-hari, dengan AGRP atau aCSF menyuntik ICV pada Hari 2, 5, dan 8. Dalam tikus-tikus yang dirawat AGRP, bilangan tekanan tuil aktif meningkat dengan ketara pada PR Hari 2-10 (p = 0.03) dan pada hari-hari bukan suntikan (p = 0.048) dengan trend ke arah peningkatan pada (purata) hari suntikan. Selain itu, Stop Time (yang mencerminkan jumlah masa yang dibelanjakan dalam tugas pentadbiran diri) telah meningkat dengan ketara pada hari-hari bukan suntikan (p = 0.02) dengan trend ke arah peningkatan keseluruhan dan pada hari suntikan. Jumlah ganjaran sukrosa dinaikkan secara keseluruhan merangkumi PR Hari 2-10 (p = 0.03). Tiada kesan rawatan AGRP terhadap tekanan tidak aktif yang menekan, berbanding dengan kawalan yang dikendalikan oleh CSF, atau antara hari suntikan dan bukan suntikan. Hasilnya menyokong penafsiran kesan berterusan AGRP untuk meningkatkan sukrosa diri pentadbiran: tikus ditekan lebih pada tuil yang bermanfaat, menerima lebih banyak sukrosa ganjaran, dan menghabiskan lebih banyak masa terlibat dengan tugas.

Rajah 4  

AGRP ventrikel ketiga (ICV) AGRP (0.01 nmol) merangsang pentadbiran diri sukrosa dalam paradigma PR, tetapi tidak memberi kesan ke atas pengambilan makanan harian sepanjang tempoh kajian (PR Hari 2-10, dengan suntikan pada Hari 2, 5, dan 8) . Data AGRP (n = 9) dinyatakan ...
Jadual 6  

Kesan ICV AGRP vs aCSF pada Prestasi Rangka Progresif untuk Sucrose

Kesan tahap kehidupan terhadap keutamaan dan motivasi untuk sukrosa

Dalam eksperimen akhir, kita menilai sama ada motivasi untuk sukrosa berbeza antara tikus pubertal dan dewasa. Pada mulanya, tikus 5 dan 10-wk diberi ujian keutamaan sukrosa dengan pilihan penyelesaian dari 0 hingga 20% sucrose, sebelum memulakan ujian dan latihan pentadbiran sendiri. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5a, dan selaras dengan penemuan yang dilaporkan dalam kesusasteraan, tikus pra-pubertas muncul sebagai pilihan yang lebih manis daripada tikus dewasa muda: kebanyakan tikus pra-pubertal mempunyai pengambilan puncak penyelesaian 20% sucrose, sedangkan tikus dewasa menunjukkan pengambilan puncak daripada sukrosa 15%. Selanjutnya, kedua-dua kumpulan umur dibahagikan antara chow tikus dan diet tinggi lemak semasa latihan dan ujian pentadbiran diri. Terdapat peningkatan kecil tetapi secara statistik yang signifikan dalam bilangan tekanan tuil aktif oleh tikus peri-pubertal vs dewasa (45 ± 3 vs 37 ± 2, p = 0.05) secara purata merentasi sesi FR, tanpa perbezaan bilangan ganjaran sukrosa atau bilangan penekan pada tuil yang tidak aktif. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5b, terdapat kesan keseluruhan yang sangat ketara pada umur, merentasi sesi PR, dengan peningkatan tekanan aktif untuk pubertal (n = 15) berbanding tikus dewasa (n = 14) (2-way ANOVA, PRDay × age; kesan umur, p = 0.017, tiada kesan bebas PRDay, tiada interaksi penting). Tthere adalah trend untuk kesan umur yang lebih tinggi dalam keadaan diet yang tinggi lemak tetapi ini tidak mencapai kepentingan statistik (p = .13). Jadual 7 menyenaraikan parameter perilaku PR: sebagai tambahan kepada peningkatan tekanan tuil aktif, tikus peri-pubertal menerima lebih banyak ganjaran sukrosa, dan memperlihatkan trend ke arah peningkatan Stop Time. Selain itu, tikus peri pubertal mempunyai kenaikan kecil tetapi ketara dalam tekanan pada tuil yang tidak aktif (iaitu tidak memberi ganjaran), walaupun bagi tikus peri-pubertal dan dewasa, bilangan tekanan tuil yang tidak aktif adalah kira-kira 10% daripada nombor daripada tekanan tuil aktif. Keputusan ini menunjukkan bahawa tikus peri-pubertal lebih suka dan lebih bersemangat mencari makanan yang manis, dan kesannya dapat dikuatkan dengan latar belakang diet lemak tinggi.

Rajah 5Rajah 5  

Tikus kanak-kanak telah meningkatkan motivasi untuk ganjaran sukrosa berbanding tikus dewasa. 5a. Ujian keutuhan sukrosa untuk remaja (peri-pubertal, n = 15) dan tikus dewasa (n = 14). Tikus mempunyai min 30 untuk minum dari pelbagai kepekatan (0-20% sucrose). ...
Jadual 7  

Kesan umur ke atas Prestasi Rasio Progresifa untuk Sucrose

Perbincangan

Penemuan utama kajian ini ialah diet lemak yang agak tinggi yang digunakan semasa tempoh peri pubertal (sebelum, semasa, dan selepas usia peralihan ke pubertas) meningkatkan motivasi untuk penyelesaian sucrose. Temuan ini selaras dengan pemerhatian sebelumnya, serupa, dalam tikus dewasa (). Dalam haiwan-haiwan ini, dan dalam kohort tambahan yang sesuai dengan usia dan rawatan, kami menentukan melalui perwujudan metabolik yang luas bahawa tikus tidak obes atau pre-obese dan tidak tahan insulin periferal. Kami tidak dapat menolak kemungkinan tikus mempunyai ketahanan setempat terhadap tindakan insulin atau leptin, bagaimanapun: kedua-dua hormon ini menyumbang kepada modulasi khusus GST untuk makanan ganjaran (; ; ).

Dalam subset tikus, kita mengukur amina neurotransmiter dan metabolit yang berkaitan dalam accumbens nukleus, yang menerima pelaburan yang besar daripada unjuran dopaminergik dari orang tengah tengah, dan dianggap tapak pusat CNS utama untuk pengantaraan ganjaran dan tingkah laku yang bermotivasi (; ). Kami memerhatikan tiada perubahan dalam tahap mutlak atau nisbah mana-mana metabolit pemancar yang menunjukkan bahawa aktiviti catecholaminergic atau serotonergik yang diubah dalam accumbens nukleus bukan mekanisme utama atau utama yang mendasari peningkatan motivasi sukrosa. Ini konsisten dengan laporan baru-baru ini dari , yang menunjukkan pada tikus dewasa bahawa ICV AGRP meningkatkan perolehan dopamin dalam korteks prefrontal medial tetapi bukan nukleus accumbens. Selanjutnya, kami melihat tidak ada kesan 'tindak balas tingkah laku' terhadap diet apabila diuji pada tikus dengan serta-merta selepas remaja, sebagai orang dewasa muda. Ini adalah berbeza dengan penemuan dari Bolaños dan lain-lain, pada kedua-dua parameter perilaku dan katekolaminergik, pada tikus dewasa yang dirawat dengan methylphenidate (; ; ; ). Ini mungkin disebabkan oleh sasaran langsung neuron dopaminergik oleh methylphenidate, dan juga boleh menjadi fungsi masa intervensi diet dan masa ujian haiwan. Akhirnya, kita mungkin tidak mengamalkan kesan carryover, kerana dalam kajian ini, lokus utama kesan diet kelihatan sebagai hypothalamus medial.

Dalam kajian ini, tiga baris bukti menyokong peranan utama untuk neuropeptide neuropeptide medial AGRP dalam peningkatan sukrosa diri dalam tikus diet yang tinggi lemak. Pertama, kita melihat peningkatan ekspresi AGRP (mRNA) dalam ekstrak seluruh hypothalamus dalam tikus yang memberi makan diet lemak 31.8 berbanding dengan kawalan chow. Walau bagaimanapun, mRNA orexin dan tahap mRNA NPY tidak berubah. Oleh itu, kesan diet / pelan tingkah laku yang tinggi lemak kelihatan khusus kepada AGRP, dan tidak umum kepada neuropeptida orexigenic. Ini menekankan peranan untuk AGRP dalam motivasi untuk, atau mencari, makanan, dan konsisten dengan beberapa laporan terkini dalam literatur (dibincangkan di bawah). Kerja baru-baru ini telah menunjukkan peranan penting pengaktifan hypothalamic medial yang berkaitan dengan prestasi PR dalam paradigma motivasi kami, dengan peningkatan ekspresi cFos dalam beberapa nukleus hypothalamic medial (). Kami juga telah mengenal pasti ARC sebagai kawasan utama untuk kesan insulin (eksogen) untuk mengurangkan sukrosa diri pentadbiran (). ARC mengandungi neuron AGRP / NPY (; ) yang bertindak dalam hipotalamus medial untuk merangsang pemakanan melalui pelbagai mekanisme. Dalam kajian ini, kuantiti immunocytochemical neuron AGRP yang aktif menunjukkan peningkatan neuron cFos / AGRP pada tikus yang dilatih untuk mengurus sukrosa diri, berbanding kawalan tingkah laku yang tidak terlatih. Ini adalah pendekatan kedua yang membawa kepada penafsiran bahawa pengaktifan neuron AGRP menyumbang kepada (pentadbiran) sukrosa diri pentadbiran. Kedua-dua kajian terdahulu dan yang lebih baru dikaitkan ekspresi AGRP dan tindakan dengan pengambilan lemak istimewa, sama seperti diet () atau dalam konteks paradigma motivasi (); dan pada tikus dewasa ICV AGRP secara sengaja mengutamakan tempat keutamaan lemak (). Kajian terkini menggunakan teknik molekul yang disasarkan yang membenarkan pengaktifan khusus neuron AGRP pada tikus (; ) telah mengesahkan bahawa AGRP dengan teguh merangsang pemakanan, meningkatkan pencarian makanan, dan mengurangkan perbelanjaan tenaga. Adalah menarik untuk diperhatikan bahawa dalam kumpulan eksperimen yang memakan diet tinggi lemak, jumlah pengambilan kalori adalah jauh lebih rendah berbanding dengan tikus kawalan makanJadual 8), yang akan konsisten dengan kesan AGRP endogen untuk mengurangkan perbelanjaan tenaga. Kesan ini selaras dengan penemuan terdahulu , bahawa kesan AGRP eksogen ke atas beberapa aspek keseimbangan tenaga boleh agak berpanjangan. Oleh itu, sebagai pendekatan ketiga, keputusan kami menunjukkan peningkatan sukrosa diri dengan pentadbiran oleh tikus pubertal (chow-fed) yang diberi ICV AGRP juga mencadangkan tindakan yang dikekalkan. Peningkatan spesifik ekspresi mRNA AGRP dalam tikus yang memberi makan diet tinggi selama empat minggu adalah selaras dengan penyelidikan baru-baru ini dari yang menghubungkan asid lemak eksogen, asid lemak yang dihasilkan intraselular, dan peningkatan ekspresi AGRP dalam neuron hipotalamus. Oleh itu, penambahan asid oleik atau palmitik kepada sel-sel hipotalamik berbudaya menyebabkan peningkatan ekspresi AGRP. Walaupun diet yang kami gunakan telah meningkatkan stearic, palmitic, dan asid oleik, tidak mungkin untuk mengetahui sama ada asid lemak ini meningkat di dalam vivo Hypothalamic milieu, sama ada kepekatan setempat mereka sepadan dengan profil asid lemak diet, dan sama ada satu atau lebih daripada ini secara khusus akan membawa kepada peningkatan ekspresi AGRP. Walau bagaimanapun, ia menggoda untuk membuat spekulasi bahawa subkontor diet boleh menyumbang kepada peningkatan motivasi untuk gula-gula melalui tindakan utama di hypothalamus medial.

Jadual 8  

Protokol Eksperimen: Kcal Digunakan

Kajian kami menunjukkan bahawa tikus muda telah meningkatkan motivasi untuk sukrosa berbanding dengan tikus dewasa. Ini adalah jelas sepanjang masa pemerintahan sendiri PR, dan ada trend untuk diet lemak tinggi untuk meningkatkan kesan usia. Adalah mungkin bahawa ini tidak mencapai kepentingan statistik kerana saiz kumpulan yang agak kecil; Oleh itu, data menunjukkan bahawa dalam hewan pubertal (dan mungkin manusia) lemak yang cukup tinggi dalam diet dapat menyumbang kepada peningkatan tingkah laku mencari untuk mendapatkan minuman manis atau makanan. Dari perspektif masyarakat, ia menekankan keperluan untuk memberi perhatian kepada komponen lemak "tweens" atau diet remaja, bukan sahaja kerana akibat metabolik langsung yang berlebihan daripada lemak diet yang berlebihan, tetapi juga kerana ia dapat menyumbang kepada tingkah laku yang menghasilkan dalam pengambilan gula yang dipertingkatkan. Seperti yang baru-baru ini ditinjau oleh , penyelewengan gula dengan lemak boleh menyebabkan kesan metabolik negatif yang besar. Gabungan lemak / gula yang tinggi pada manusia juga adalah diet kurang satiat (). Dengan peningkatan dalam kejadian diabetes () dan hati berlemak () yang berlaku dalam populasi pediatrik, pentingnya pemakanan yang sihat dan seimbang pada masa muda adalah jelas. Kami mengamati peningkatan ketara dalam tekanan pada tuil yang tidak aktif di tikus pubertal (tikus dewasa), walaupun jumlah tekanan tuil masih sangat rendah. Ia mungkin tetapi nampaknya tidak mungkin bahawa tekanan tuil aktif yang dipertingkatkan boleh diambil kira sebagai kesan 'tidak khusus' terhadap keseluruhan aktiviti, kerana kebanyakan aktiviti adalah matlamat yang bertujuan ke arah tuas yang aktif. Walaupun bilangan sebenar tuil tidak aktif meningkat, perkadaran relatif kepada tekanan tuil aktif adalah setanding antara tikus peri pubertal dan dewasa, dan peningkatan tekanan tuil mungkin mencerminkan masa aktif yang lebih lama di dalam dewan pentadbiran diri. Dalam paradigma yang berbeza (sesetengah larangan makanan, penggunaan pelet makanan daripada ganjaran manis, dan jadual FR1) baru-baru ini telah melaporkan prestasi instrumental yang berubah dalam tikus remaja vs dewasa. Mereka memerhatikan tidak ada perbezaan dalam nosepok yang menyampaikan pelet makanan, antara tikus juvana dan dewasa. Walau bagaimanapun, mereka memerhatikan peningkatan tingkah laku perseveratif semasa kepupusan, dalam tikus juvana. Diambil bersama, kedua-dua kajian menekankan pengaruh usia dan tahap perkembangan motivasi untuk makanan, selaras dengan pertumbuhan pesat tikus pubertal. Dalam kajian ini kita menilai lelaki, tetapi bukan perempuan, tikus. Pada masa ini terdapat kajian terhad secara langsung membandingkan tikus lelaki dan wanita dalam paradigma motivasi makanan, dan penilaian sistematik semasa tempoh pubertal adalah wajar. Perlu diingat bahawa dalam kajian remaja (manusia), memerhatikan persatuan antara penanda pertumbuhan, dan bukan steroid gonadal per se. Walau bagaimanapun, kesan jantina dalam kumpulan umur ini layak mendapat penyiasatan lanjut.

Sebagai kesimpulan, kajian kami menunjukkan peningkatan motivasi untuk sukrosa dalam tikus pubertal berbanding dengan orang dewasa, dan ini dipertingkatkan dengan akses kepada diet lemak yang agak tinggi. Kesan pemakanan lemak tinggi apabila motivasi sukrosa dapat disejajarkan oleh peningkatan aktiviti AGRP dalam hipotalamus medial. Ini adalah keterangan lanjut mengenai hubungan intrinsik CNS intrinsik kuat litar yang mengawal homeostasis tenaga dengan litar yang mengawal ganjaran dan motivasi. Peningkatan motivasi untuk sukrosa oleh diet lemak yang sederhana tinggi mendahului kecacatan metabolik dan obesiti yang terlalu banyak dan mencadangkan bahawa kelakuan mungkin pada mulanya mendorong perubahan metabolik, dan sebaliknya sebaliknya. Pengambilan lemak manis, dan makanan manis yang mengandungi fruktosa, akan bersama-sama menyumbang kepada profil metabolik yang berisiko tinggi untuk kedua-dua diabetes jenis 2 dan penyakit kardiovaskular. Penemuan ini menekankan pentingnya memberi tumpuan kepada pola makan dan diet semasa baligh, yang tidak hanya dipengaruhi oleh pengaruh sosio-alam sekitar, tetapi juga oleh penyesuaian neurokimia dan tingkah laku SSP sebagai peralihan haiwan atau manusia melalui satu tempoh pelbagai perubahan matang untuk pengambilalihan kecekapan pembiakan.

​  

  • Sederhana pemakanan lemak meningkat motivasi untuk sukrosa dalam tikus dewasa.
  • Dalam kajian ini, diet lemak tinggi meningkatkan motivasi sukrosa dalam tikus peri pubertal.
  • Tikus Peri-pubertal telah meningkatkan motivasi sukrosa berbanding orang dewasa.
  • Motivasi sukrosa yang meningkat boleh diselesaikan oleh AGRP hypothalamic.
  • Kesimpulan: Diet tinggi lemak memacu motivasi untuk gula-gula yang bebas daripada obesiti.

Penghargaan

Penyelidikan ini disokong oleh pemberian NIH DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann adalah Penyelidik Kerjaya Penyelidikan Kanan, Program Penyelidikan Makmal Biomedikal, Jabatan Hal Ehwal Veteran Puget Bunyi Sistem Penjagaan Kesihatan, Seattle, Washington. Stephen Benoit disokong oleh NIH DK066223 dan Ethicon Endosurgery Inc. Pengarang mengucapkan terima kasih kepada Dr. Tami Wolden-Hanson untuk sokongan dengan pengukuran komposisi badan; Dr William Banks dan Lucy Dillman untuk sokongan dengan pengukuran trigliserida; dan Amalie Alver, dan Samantha Thomas-Nadler untuk mendapatkan bantuan dalam kajian tingkah laku.

Rujukan

  • Andersen SL, Teicher MH. Tekanan, tempoh sensitif dan peristiwa matang dalam kemurungan remaja. Trend dalam Neuroscience. 2008; 31: 183-191. [PubMed]
  • Aponte Y, Atasoy D, Sternson SM. Neuron AGRP cukup untuk merancang tingkah laku makan dengan cepat dan tanpa latihan. Alam Neurosains. 2011; 14: 351-355. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Keutamaan untuk pemakanan lemak tinggi, tetapi tidak hiperpagina berikutan pengaktifan reseptor mu opioid disekat dalam tikus-tikus AgRP kalah mati. Penyelidikan Otak. 2010; 1317: 100-107. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Rawatan methylphenidate semasa pra dan perennial mengubah tindak balas tingkah laku kepada rangsangan emosi pada masa dewasa. Psikiatri Biologi. 2003; 54: 1317-1329. [PubMed]
  • Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Subsensitiviti terhadap ubat dopaminergik dalam tikus periadolescent: analisis tingkah laku dan neurokimia. Penyelidikan Brain Penyelidikan Otak. 1998; 111: 25-33. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, White FJ. Kereaktifan dan kerentanan yang meningkat terhadap kokain berikutan rawatan methylphenidate dalam tikus remaja. Neuropsychopharmacology. 2001; 25: 651-61. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Pendedahan remaja kepada methylphenidate mengubah aktiviti neuron dopamine midbrain tikus. Psikiatri Biologi. 2003; 54: 1338-1344. [PubMed]
  • Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Litar otak neuropeptida Y / agouti (AGRP) dalam tikus yang dirawat normal, anorektik, dan monosodium glutamat. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan. 1998; 95: 15043-15048. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Peranan orexin / hypocretin dalam mencari ganjaran dan ketagihan: implikasi terhadap kegemukan. Fisiologi & Tingkah Laku. 2010; 100: 419–428. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Peranan orexin-A dalam motivasi makanan, tingkah laku makan berasaskan ganjaran dan pengaktifan neuron yang disebabkan oleh makanan dalam tikus. Neurosains. 2010; 167: 11-20. [PubMed]
  • Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Kejadian meningkat dan cabaran diabetes kanak-kanak. Kajian mini. Jurnal Penyiasatan Endokrinologi. 2012 epub Boleh 8, 2012. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Coldwell SE, Oswald TK, Reed DR. Penanda pertumbuhan berbeza antara remaja dengan pilihan gula tinggi berbanding gula rendah. Fisiologi & Tingkah Laku. 2009; 96: 574–580. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulin, leptin dan ganjaran. Trend dalam Endokrinologi dan Metabolisme. 2010; 21: 68-74. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptin mengawal keseimbangan tenaga dan motivasi melalui tindakan di litar neural yang berbeza. Psikiatri Biologi. 2011a; 69: 668-674. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Melanokortin pusat memodulasi aktiviti mesocorticolimbic dan tingkah laku mencari makanan pada tikus. Fisiologi & Tingkah Laku. 2011b; 102: 491–495. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Pendedahan kepada tahap lemak diet yang tinggi merangkumi ganjaran psikostimulus dan perputaran dopamin mesolimbi dalam tikus. Neurosains Tingkah Laku. 2008; 122: 1257-1263. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Desor JA, Beauchamp GK. Perubahan membujur pada pilihan manis pada manusia. Fisiologi & Tingkah Laku. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
  • Desor JA, Greene LS, Maller O. Pilihan untuk manis dan masin dalam 9- hingga 15 tahun dan manusia dewasa. Sains. 1975; 190: 686-687. [PubMed]
  • Drewnowski A. Ketumpatan tenaga, kesenangan, dan ketenangan: implikasi untuk kawalan berat badan. Ulasan Pemakanan. 1998; 56: 347-353. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulin bertindak di tapak SSP yang berbeza untuk mengurangkan pemakanan sukrosa akut dan pentadbiran diri sukrosa dalam tikus. Jurnal Fisiologi Amerika. 2008; 295: R388-R394. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Insulin intraventrikular dan leptin mengurangkan pemberian sendiri sukrosa pada tikus. Fisiologi & Tingkah Laku. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Sucrose pentadbiran diri dan pengaktifan CNS dalam tikus. Am J Physiol. 2011; 300: R876-R884. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Kesan pengambilan pemanis sederhana terhadap kesihatan metabolik pada tikus. Fisiologi & Tingkah Laku. 2009; 98: 618–624. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Sipols AJ. Isyarat pengawalseliaan tenaga dan ganjaran makanan. Farmakologi, Biokimia, dan Perilaku. 2010; 97: 15-24. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Ujian toleransi glukosa intravena dalam tikus Wistar yang boleh dimakan: Cara yang kukuh untuk penilaian dalam vivo rembesan insulin glukosa yang dirangsang. Jurnal Kaedah Farmakologi dan Toksikologi. 2008; 57: 106-113. [PubMed]
  • Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. Kesan orexigenic jangka panjang AgRP- (83-132) melibatkan mekanisme selain blokade reseptor melanocortin. Jurnal Fisiologi Amerika. 2000; 279: R47-R52. [PubMed]
  • Hahn TM, Breininger JF, Baskin DG, Schwartz MW. Coexpression of Agrp dan NPY dalam neuron hipotalamik yang diaktifkan oleh puasa. Alam Neurosains. 1998; 1: 271-272. [PubMed]
  • Nisbah Hodos W. Progressive sebagai ukuran kekuatan ganjaran. Sains. 1961; 134: 943-944. [PubMed]
  • Ikemoto S, Panksepp J. Dissociations antara tanggapan selera dan penyesuaian oleh manipulasi farmakologi bagi kawasan otak yang berkaitan dengan ganjaran. Neurosains Tingkah Laku. 1996; 110: 331-345. [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Kesan neuropeptida Y, insulin, 2-deoxyglucose, dan kekurangan makanan pada tingkah laku motivasi makanan. Psychopharmacology. 1995; 120: 267-271. [PubMed]
  • Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Autophagy dalam neuron AGRP hipotalamik mengawal pengambilan makanan dan keseimbangan tenaga. Metabolisme Sel. 2011; 14: 173-183. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Kelley AE, Berridge KC. Neuroscience ganjaran semula jadi: kaitan dengan ubat ketagihan. Jurnal Neuroscience. 2002; 22: 3306-3311. [PubMed]
  • Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Neuropeptida-Y dalam nucleus paraventricular meningkatkan etanol diri-pentadbiran. Peptida. 2001; 22: 515-522. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Kohli R, Boyd T, Lake K, Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. Perkembangan pesat NASH pada zaman kanak-kanak. Journal of Gastroenterology Pediatrik dan Pemakanan. 2010; 50: 453-456. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. Pengaktifan cepat balik neuron AgRP mendorong perilaku makan pada tikus. Jurnal Penyiasatan Klinikal. 2011; 121: 1424-1428. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Penentu genetik dan alam sekitar persepsi pahit dan keutamaan manis. Pediatrik. 2005; 115: 216-222. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Myers KP, Sclafani A. Pengembangan pilihan makanan yang dipelajari. Psikobiologi Pembangunan. 2006; 48: 380-388. [PubMed]
  • Program Penyelidikan Gunaan Institut Kanser Kebangsaan. Sumber kalori dari gula tambah di kalangan penduduk AS, 2005-06. Dikemaskini 21 Disember 2010. [Diakses 21 September 2011]; 2010 Boleh didapati dari: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
  • Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Penilaian sistem pengimejan resonans magnetik kuantitatif untuk keseluruhan analisis komposisi badan dalam tikus. Obesiti. 2010; 18: 1652-1659. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Ogden CL, Carroll MD. Bahagian Suruhanjaya Peperiksaan Kesihatan dan Pemakanan. Kekerapan obesiti di kalangan kanak-kanak dan remaja: Amerika Syarikat, trend 1963-1965 melalui 2007-2008. [Diakses 21 September 2011]; Kesihatan E-Stat. 2010 2010 Boleh didapati dari: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
  • Paxinos G, Watson C. Atlas otak tikus dalam koordinat stereotaxic. 5th. San Diego CA: Akademik Akhbar Elsevier; 2005.
  • Richardson NR, Roberts DC. Jadual nisbah progresif dalam kajian diri dadah dalam tikus: kaedah untuk menilai keberkesanan menguatkan. Jurnal Kaedah Neurosains. 1996; 66: 1-11. [PubMed]
  • Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamine beroperasi sebagai pemodulasi subseksyen mencari makanan. Jurnal Neuroscience. 2004; 24: 1265-1271. [PubMed]
  • Rossi M, Kim M, Morgan D, Kecil C, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. Serpihan terminal C- protein yang berkaitan meningkatkan makan dan menghancurkan kesan hormon merangsang alpha-melanocyte dalam vivo. Endokrinologi. 1998; 139: 4428-4431. [PubMed]
  • Stanhope KL. Peranan gula yang mengandungi fruktosa dalam epidemik obesiti dan sindrom metabolik. Ulasan Tahunan Perubatan. 2012; 63: 329-343. [PubMed]
  • Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Adolescents mempamerkan perbezaan perilaku dari orang dewasa semasa pembelajaran dan kepupusan insturmetnal. Neurosains Tingkah Laku. 2010; 124: 16-25. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. AgRP antagonis melanocortin (83-132) meningkatkan selera bertindak balas untuk lemak, tetapi bukan karbohidrat, penguat. Farmakologi Biokimia, dan Perilaku. 2008; 89: 263-271. [Artikel percuma PMC] [PubMed]
  • Vartanian LR, Schwartz MB, Brownell KD. Kesan penggunaan minuman ringan pada pemakanan dan kesihatan: kajian sistematik dan analisis meta. Jurnal Kesihatan Awam Amerika. 2007; 97: 667-75. [Artikel percuma PMC] [PubMed]