Int J Eat Disord. Auteur manuscript; beschikbaar in PMC 2012 apr 1.
Gepubliceerd in definitief bewerkte vorm als:
PMCID: PMC2941549
NIHMSID: NIHMS191205
Kimberly D. OswaldMA,1 Donna L. Murdaugh,1 Vinetra L. King,1 en Mary M. Boggiano, Ph.D.1,2
Abstract
Objectief
Eetbuien hebben een abnormale motivatie tot gevolg voor voedsel dat zeer smakelijk is, omdat deze voedingsmiddelen herhaaldelijk worden geconsumeerd, ondanks hun eetbui-prikkelende effecten en levensbedreigende gevolgen die samenhangen met eetbuien. We hebben vastgesteld of ratten die zijn geïdentificeerd als binge-eating vatbaar (BEP) op dezelfde manier een abnormale motivatie voor smakelijke voeding vertonen.
Methode
Met voedsel verzadigde BEP en binge-eating resistente (BER) ratten kregen vrijwillige toegang tot smakelijk voedsel gepaard met toenemende intensiteit van footshock. Later werden ze blootgesteld aan een periode van cyclische calorierestrictie-bijvoeding.
Resultaten
BEP's consumeerden significant meer en tolereerden hogere niveaus van footshock voor smakelijk voedsel dan BER's. Cyclische restrictie-hervoeding verhoogde de schoktolerantie van BER's voor smakelijk voedsel.
Discussie
Eerder geobserveerde parallellen van het BEP-model van rat voor menselijke eetbuien kunnen nu worden uitgebreid met een abnormale motivatie voor smakelijk voedsel. Dit model zou nuttig moeten zijn bij het identificeren van specifieke genen die interageren met de voedingsomgeving om binge-eating te bemiddelen en kan wijzen op nieuwe fysiologische doelen om dwangmatig eten te veel te behandelen.
Eetbuien worden gekenmerkt door de dwang om grote hoeveelheden voedsel te zoeken en te consumeren in een discrete tijdsperiode (1). Hoewel de samenstelling van macronutriënten van binges vaak vergelijkbaar is met normale maaltijden (2), het is zeer smakelijke voedsel dat enorm hunkert naar en de voorkeur heeft tijdens binges. Dit zijn voedingsmiddelen die meestal hoog zijn in sucrose en vet en, omdat ze een calorierijke massa hebben, vaak "verboden" zijn tussen binges (3-7). De motivatie om smakelijk voedsel op te zoeken en te consumeren kan als abnormaal worden beschouwd, gezien de vele gevolgen die het gevolg zijn van het eten van deze voedingsmiddelen. Het is bijvoorbeeld bekend dat smakelijk voedsel aanleiding geeft tot binges (7, 8), en ze dragen bij tot gewichtstoename en daaruit voortvloeiende preoccupatie met gewichtstoename (7-8). Binges leiden tot een verslechtering van het lichaamsbeeld, een laag zelfbeeld, stemmingsstoornissen, toegenomen waargenomen stress in het leven en nadelige medische gevolgen (9-13). Herhaaldelijk terugkeren naar inname van smakelijk voedsel met de volledige kennis dat een eetbui, samen met verslechtering van eetbuiepreet-symptomen en -gevolgen, waarschijnlijk zal volgen, kan niet als adaptief worden beschouwd.
Diermodellen zijn waardevol omdat ze helpen bij het identificeren van de fysiologische onderbouwing van complexe menselijke gedragingen, waarvan eetbuien zeker een voorbeeld zijn. De validiteit van een diermodel van eetaanvallen hangt deels af van het aantal klinische kenmerken dat het eet. Een kenmerk dat niet eerder in deze modellen werd onderzocht, is de dwangmatige aard van het eten van smakelijk voedsel ondanks de aversieve consequenties. Het consumeren van aanzienlijk meer smakelijke voeding kan een verhoogde motivatie voor dat voedsel inhouden. Het tolereren van straf daarvoor is echter sterker bewijs van abnormale motivatie voor smakelijk voedsel. Daarom was het belangrijkste doel van deze studie om vast te stellen of eetbuien (BEET), die eetbuien eten, ook worden gekenmerkt door verhoogde motivatie voor smakelijk voedsel, zoals gedefinieerd door de vrijwillige tolerantie van straf voor een bepaald smakelijk voedsel. Hier was de vrijwillige straf verhoogde niveaus van elektrische voetschok die werd afgegeven onmiddellijk na het ophalen van een zeer smakelijk voedsel. Het vrijwillige karakter van dit gedrag werd verzekerd door de rat de vrijheid te geven om op elk moment het eetbare, met voer belaagde steegje binnen te gaan en te ontsnappen, door gewoon rattenvoer in een steegje zonder schokken aan te bieden, en door de rat van voedselopname niet te beperken worden geplaatst in de voedselkeuze-steeg. Een tweede doel van de studie was om te bepalen in hoeverre blootstelling aan een korte geschiedenis van cyclische calorierestrictie gevolgd door ad lib-refeeding de motivatie van BEP en BER-ratten om footshock voor smakelijke voeding te tolereren verandert. Cyclische caloriebeperking was bedoeld om beperkende diëten te simuleren die veel voorkomt bij eetbuien, waaronder boulimia nervosa en eetbuistoornis (10, 14-16).
Ons BEP / BER-model is gebaseerd op het identificeren van inherente en stabiele verschillen in de consumptie van smakelijk voedsel bij ratten in een afzonderlijke, 1-4hr, tijdsperiode (17). Ratten van dezelfde leeftijd en hetzelfde geslacht consumeren over het algemeen zeer vergelijkbare hoeveelheden standaard rattenvoer, hun onderhoudsvoer. Ze kunnen echter enorm variëren in hoeveel smakelijk voedsel ze consumeren wanneer ze een keuze krijgen tussen deze voedingsmiddelen en chow. BEP-ratten zijn diegenen die consequent> 40% meer smakelijk voedsel consumeren dan die ratten die consequent de minste hoeveelheid smakelijke voeding eten (BER-ratten). BEP's zijn niet alleen 'grote eters', omdat ze niet te veel eten op hun standaard en minder smakelijke onderhoudsdieet van rattenvoer. Daarom hebben BEP's smakelijk voedsel nodig om een abnormale reactie op hun voedselinname te veroorzaken, waarschijnlijk als gevolg van een gen x omgevingsinteractie op hun voedingsgedrag, een interactie die waarschijnlijk ook aanwezig is bij menselijke eetbuien. Aangezien de BEP's hun grotere opname van smakelijk voedsel niet compenseren door minder voer te eten, is hun totale voedselopname ook groter dan die van BER's.
Naast het eten van grotere hoeveelheden voedsel in een discrete en dezelfde periode als BER-ratten, vertonen de BEP-ratten ook andere gedragingen die kenmerkend zijn voor menselijke eetbuien. Deze worden elders beschreven (17), maar in het kort bevatten ze: 1) meer dan verzadigd eten, omdat ze zoveel voedsel consumeren na een periode van voedselontbering als wanneer ze verzadigd zijn; 2) gezonder eten onthouden voor smakelijk voedsel als het gestrest is (BER's doen het tegenovergestelde, waarbij smakelijk voedsel wordt verzaakt boven een voedzamer voer wanneer ze gestresst zijn); 3) sneller terugspringen van stress-geïnduceerde hypofagie (elke stress-geïnduceerde hypofagie is niet langer zichtbaar in BEP's binnen één uur), en 4) BEP-status voorspelt niet altijd obesitas (10, 18-22). Bij plaatsing op een constant vetrijk dieet, ontwikkelen net zoveel BEP's als BER's zwaarlijvigheid en zijn velen van elke groep bestand tegen obesitas (17). Evenzo ontwikkelen mensen die binge-eat zijn, niet allemaal obesitas omdat sommigen op verschillende manieren compenseren, meestal op onaangepaste manieren, om obesitas te weerstaan (1). BEP's en BER's die zich verzetten tegen obesitas doen dit door vrijwillig minder van het vetrijke dieet te eten (17).
De huidige studie gebruikte het BEP / BER-model om het gebruik ervan bij binge-eating onderzoek verder te valideren door te bepalen of BEP's ook werden gekenmerkt door een abnormale motivatie voor smakelijk voedsel. We testten de hypothese dat ratten waaraan de BEP-status was toegekend meer smakelijk voedsel zouden binnenkrijgen en consumeren, ondanks het ervaren van toenemende niveaus van footshock om dit te doen. We stelden in de tweede hypothese dat BEP- en BER-ratten onderworpen aan een voorgeschiedenis van cyclische calorierestrictie-bijvoeding, een simulatie van menselijke diëten, zouden meer smakelijk voedsel opzoeken en consumeren, ondanks de aversieve consequentie van footshock. Daarom werd voorspeld dat ervaring met caloriebeperking BER's in meer BEP-achtige ratten zou veranderen en, in BEP's, zou de ervaring hun motivatie voor smakelijk voedsel in nog grotere mate verhogen. Ten slotte hebben we de voedselinname van BEP's en BER's gemeten toen ze voor het eerst toegang hadden tot het voorheen in shock gepaarde smakelijke voedsel in de veilige omgeving van hun thuiskooi versus het shock-delivering doolhof. We voorspelden dat BER's net zoveel van dit smakelijke voedsel als BEP's zouden consumeren vanwege de toegenomen stimuleringswaarde die voortkwam uit de vroegere onbereikbare aard ervan, een simulatie van "verboden" voedsel.
Methode
vakken
N = 52, jonge volwassen (90-dagen oude) vrouwelijke Sprague-Dawley-ratten werden gecombineerd in standaardbodems onder een 12-uur lichte / donkere cyclus (licht uit bij 1100 uur) met toegang tot ad libitum-voer en water gedurende 2 weken van acclimatisering aan de kolonie. Hierop volgend werden 4 voedertesten uitgevoerd waarbij alle ratten ad lib toegang kregen tot een keuze van voer en een smakelijk voedsel, Oreo Double Stuf-koekjes (Nabisco, East Hanover, NJ) gedurende een 24-uurperiode. Elke voedingstest werd gevolgd door ten minste 3-5 dagen met alleen voer, zodat hun toegang tot het smakelijke voedsel met tussenpozen was. Tijdens de 4-voedingstests werden de voedingsmiddelen vlak voor verlichting toegediend en de geconsumeerde hoeveelheden werden gemeten na 4 uur. Voor elke test werd een mediane kcal-score bepaald. De ratten werden voorlopig gecategoriseerd als BEP of BER voor elke test, afhankelijk van of ze respectievelijk meer of minder dan de mediane score aten. De laatste toewijzing van de BEP-status voor de studie werd gegeven aan de N = 10 die de hoogste gemiddelde eetbare voedselproducten consumeerde en die consequent werden gecategoriseerd als BEP's voor de 4-tests. De uiteindelijke BER-statustoewijzing ging naar die N = 10 die de laagste gemiddelde smakelijke voedselklassen consumeerden en die consequent werden gecategoriseerd als zijnde BER-status in alle 4-tests. Hun BEP / BER-fenotype bleef stabiel in de loop van de tijd, zoals te zien is in Exp. 3. Eerdere onderzoeken met BEP / BER-categorisatie leverden ook sterk bewijs dat de fenotypen na verloop van tijd en na blootstelling aan verschillende experimentele manipulaties [17]. Intermitterende chow-only tests bevestigden ook geen verschil in chow-inname tussen groepen, wat aangeeft dat BEP's en BER's niet simpelweg 'grote' of 'kleine' eters waren.
Diëten
De ratten hadden tijdens het onderzoek toegang tot ad lib Purina-rattenvoer (Harlan Teklad Global Diets, Indianapolis, IN), tenzij anders aangegeven. Double Stuf Oreo-koekjes (oorspronkelijke smaak; Nabisco, East Hanover, NJ) werden gebruikt als smakelijk voedsel om de BEP / BER-status toe te wijzen. Dit smakelijke voedsel heeft een hoog gehalte aan vet en koolhydraten (sucrose), wat kenmerkend is voor ingrediënten in eetbare voedingsmiddelen die tijdens menselijke eetbuien worden gehunkerd en te veel worden geconsumeerd (3-7). Oreo-koekjes zijn ook met succes gebruikt in andere rattenmodellen van eetaanvallen en werden oorspronkelijk gebruikt om het BEP / BER-model te ontwikkelen (8, 17, 23-27). M&M Candies (Mars, Inc., McLean, VA), ook rijk aan vet en sucrose, dienden als smakelijk voedsel in het footshock-doolhof om de motivatie van de ratten voor dit voedsel te meten. Alleen in het doolhof konden de ratten M & M's consumeren. De enige uitzondering was aan het einde van het onderzoek (Exp. 4), zoals hieronder beschreven. M & M's, en niet Oreo's, werden in het doolhof gebruikt om een duidelijk verband vast te stellen tussen de lonende eigenschappen van dit smakelijke voedsel en het gevolg van footshock. Een eerdere studie bevestigde dat, net als Oreos, zowel BEP's als BER's de voorkeur gaven aan M & M's boven chow, maar BEP's verbruikten per definitie significant meer M & M-kcal dan BER's onder normale omstandigheden (17). De M & M's waren ook een praktische keuze voor het doolhof, omdat ze klein genoeg waren om in de steegvoederbak te worden bewaard en gemakkelijk konden worden opgehaald, weggevoerd en gegeten in de steegjes van het doolhof.
Footshock Maze
Het doolhof bestond uit twee steegjes van een Coulbourn Instruments Habitest System (Allentown, PA). Aan het einde van elk van deze omsloten, transparante gangen van 70 x 9.5 cm bevond zich een voederbak, de ene met vooraf afgemeten voerpellets en de andere afgemeten M & M's. Alleen de arm met M & M's was opgetuigd om een elektrische schok door metalen staven op de vloer van de steeg te geven. De aan / uit-hendel om stroom te leveren werd handmatig bediend, maar elk niveau van schokspanning was vooraf ingesteld om nauwkeurigheid te garanderen voordat de ratten in het doolhof werden geplaatst. Tussen de twee steegjes van het doolhof lag een overdekte hub die altijd vrij van schokken was. De steegjes waren zo gepositioneerd dat dieren tijdens elke testsessie door alle delen van het doolhof konden zwerven. Op deze manier was zelfs het gedeelte van het doolhof dat gepaard ging met footshock te allen tijde ontsnapt.
Statistische analyse
Hieronder worden vier experimenten beschreven met bijbehorende resultaten na elke beschrijving. In Exp. 1 analyseerden afzonderlijke eenrichtings-ANOVA's het effect van de BEP / BER-status op M & Ms kcal die werd geconsumeerd en opgehaald bij elk shockniveau. Als ratten een bepaald shockniveau niet tolereerden, werd een waarde van nul toegekend. Een chikwadraatanalyse werd gebruikt om te bepalen of meer ratten uit een van de groepen elk shockniveau verdroegen. Exp. 2 gebruikte een 2 × 2 factorieel ontwerp (geschiedenis van cyclische calorische restrictie-refeeding of gebrek aan cyclische calorische restrictie-refeeding × BEP of BER). Eenrichtings-ANOVA's werden gebruikt om de hoofdeffecten en interacties van deze factoren op dezelfde afhankelijke variabelen te onderzoeken als in Exp.1. Voor Exp. 3 en 4, werd de opname van Oreo kcal (Exp. 3) en M & M kcal (Exp. 4) door BEP vs. BER ratten in de thuiskooi geanalyseerd met behulp van afzonderlijke eenrichtings ANOVA's. Voor alle tests werd alfa voor significantie op p <0.05 gesteld. Resultaten worden gerapporteerd als groepsgemiddelden ± SEM. Alle procedures werden goedgekeurd door de University of Alabama in Birmingham Institutional Animal Care and Use Committee.
Experimenten en resultaten
BEP / BER-status werd bevestigd voorafgaand aan alle experimenten. De gemiddelde gemiddelde splitsingswaarde van smakelijke voedselopname over 4 voedingstests met de aanvankelijke 52 ratten was 35 kcal / 4 uur. Zoals verwacht waren er geen verschillen in de hoeveelheid gegeten voer tussen BEP's en BER's, ongeacht of het voer alleen of met de koekjes werd gegeven. Gemiddeld over de 4 voedingstests aten BEP-ratten 64% meer smakelijke voedselkcal dan BERs, p <0.001 (Figuur 1). Zoals verwacht, waren er als gevolg van de intermitterende vs. constante toegang tot eetbaar voedsel geen verschillen in BEP- en BER-lichaamsgewichten aan het einde van de voedingstests (BEP = 171.90 ± 1.7 g vs. BER = 168.13 ± 2.0 g; niet getoond). Intermitterende toegang tot smakelijk voedsel was bedoeld om de intermitterende (versus constante) inname van smakelijk voedsel te simuleren dat typisch is voor mensen met eetbuien (1).
Experiment 1: Motivatie voor smakelijke voeding in BEP vs. BER Rats
Procedure: Acclimatie tot voedselkeuze Shock Maze
Ratten werden van de dierenkolonie naar het laboratorium getransporteerd op ong. 1200 uur in hun huiskooien met ad lib water en voer, zodat ze verzadigd waren op het moment van testen. Alle procedures in het doolhof vonden plaats in het donker onder rood licht. Elke rat werd in het doolhof geplaatst in een volgorde die werd gecompenseerd voor groepsstatus (BEP / BER) gedurende 10 minuten / dag totdat hij was geacclimatiseerd. "Acclimatisering" werd gedefinieerd als de rat die ≥ 1 beet van een M&M nam tijdens de eerste minuut in het doolhof. Elk kreeg zoveel proeven als nodig was om acclimatisering te bereiken. Eenmaal geacclimatiseerd, gingen individuele ratten door naar de testfase van het experiment. Acclimatisatieproeven en testsessies vonden 3 dys / week plaats, met minimaal 1 niet-testdag ertussen.
Resultaten
Het aantal experimenten dat nodig was om te acclimatiseren tot het doolhof varieerde van 2 tot 10-trials. Er waren geen verschillen tussen BEP- en BER-ratten in het aantal proeven dat nodig was om te acclimatiseren [F (2, 29) = 1.04, p = 0.37]. Het gemiddelde aantal proeven om te acclimatiseren was 3.13 ± 0.3.
Procedure: Motivatieproef voor smakelijk voedsel Ondanks de gevolgen
Op de eerste testdag, die volgde op het acclimatiseren, werd er geen footshock toegediend na het ophalen van M&M. Dit maakte een maatstaf van smakelijke voedselconsumptie in 10 minuten voor elke rat mogelijk, evenals een manier om de acclimatisering van de ratten aan het doolhof te bevestigen. Als de rat in <1 minuut geen hap smakelijk voedsel had gegeten, werd hij teruggebracht naar de acclimatiseringsfase totdat hij weer voorbij was. Op de tweede testdag werd het laagste shockniveau (0.10 mA) toegediend gedurende 3 seconden onmiddellijk na het ophalen van een M&M. Een "retrieval" werd gedefinieerd als het volledig verwijderen van een M&M uit de voederbak met de poot of de mond. Dit niveau van shock werd net zo vaak herhaald als de rat terugkeerde en een M&M ophaalde tijdens een sessie van 10 minuten. In elke sessie van 10 minuten daarna werd het schokniveau verhoogd met stappen van 0.05 mA totdat de rat niet langer een M & M-retrieval deed. Op de testdag die volgde op het niet ophalen, kreeg de rat nog een kans om dit te doen op het eerder toegediende shockniveau. Als de rat opnieuw geen smakelijk voedsel kon ophalen, werd hij op testdagen niet langer in het doolhof geplaatst, maar werd hij in plaats daarvan met voer in zijn thuiskooi gehouden voor de rest van deze fase van het onderzoek. Bereidheid om footshock voor M & M's te tolereren onder verzadigde omstandigheden en te midden van toegang tot voer in een aangrenzende arm die vrij van schokken was, was onze operationele definitie van motivatie voor smakelijk voedsel.
Wanneer ze in het doolhof werden geplaatst, werden de ratten altijd naar de middelste hub gericht die niet met voedsel was gelokt of met voetschokken was bedraad. Dit zorgde ervoor dat de dieren niet bevooroordeeld zouden zijn in de richting van een van de voedselkeuzegangen. Bij het experiment waren altijd twee onderzoeksassistenten aanwezig. Een assistent plaatste ratten in het doolhof en diende een voetschok toe via een handmatig bediende trekker; een ander, die blind was voor de groepsstatus, legde het gedrag van de dieren vast. Tussen de dieren werd het apparaat gereinigd met chloorhexine. Het aantal M & M-opvragingen en het totale aantal M & M's dat werd geconsumeerd (in kcal) op elk schokniveau, evenals het hoogste schokniveau dat werd getolereerd (dwz het hoogste niveau waarop elk nog bereid was om te moedigen voor meer M & M's) werden geregistreerd voor elke rat in elke testproef.
Resultaten
Ondanks aanzienlijke verschillen binnen de groepen van N = 10, was er een significant algemeen verschil in het aantal M & M-opvragingen tussen groepen. BEP's maakten meer retrievals (4.30 ± 0.4) dan BER's (2.75 ± 0.3) met alle schokniveaus gecombineerd, [F (2, 29) = 4.58, p <0.02]. Op elk schokniveau (Figuur 2), gevarieerde groepsvoorstellingen. BEP-ophaalaantallen waren niet statistisch verschillend van BER's op het laagste niveau (0.10 mA), op 0.15 mA-niveau of bij 0.20 mA footshock. Echter, toen de schokintensiteit toenam tot 0.25 mA, maakten BEP's significant meer terughaalacties dan BER's (respectievelijk 6.10 ± 0.8 vs. 2.11 ± 0.7), [F (2, 29) = 6.48, p <0.01]. Bij 0.45 mA bleven BEP's smakelijker voedsel ophalen dan BER-ratten, [F (2,29) = 4.42, p <0.05]. Alleen BEP's bleven ophaalacties uitvoeren boven het 0.50 mA-niveau van footshock (Fig 2).
BEP's consumeerden ook meer smakelijk voedsel dan BER's over alle shockniveaus gecombineerd [F (1, 19) = 6.35, p <0.05]. Zoals getoond in Figuur 3, BEP's verbruikten significant meer dan BER's bij het 0.10 mA-schokniveau (respectievelijk 14.7 ± 1.9 kcal vs. 7.3 ± 1.5 kcal), [F (2, 29) = 4.08, p <0.05], het 0.20 mA-niveau, [F (2, 29) = 3.29, p = 0.05], het 0.25 mA-niveau (BEP = 11.95 ± 3.0 kcal vs. BER = 2.7 ± 1.2 kcal), [F (2, 29) = 6.11, p <0.01], en het 0.45 mA-niveau [F (2, 29) = 3.34, p = 0.05].
Uiteindelijk, toen de shockniveaus toenamen, nam het aantal BER-ratten dat getolereerd werd voor shock voor smakelijke voeding af, terwijl het aantal BEP's dat stijgende niveaus tolereerde vrijwel gelijk bleef (Figuur 4). Op het 0.40 mA-niveau tolereerden meer BEP- vs. BER-ratten shock voor M & M's (N = 8, of 80%, van BEP's vs. slechts 1, of 10%, BER's), [X2 (2, N = 30) = 10.05, p <0.01]. Op het 0.45 mA-niveau waren de resultaten vergelijkbaar met N = 7 (70%) BEP-ratten en N = 1 (10%) BER-ratten die shock tolereerden [X2 (2, N = 30) = 9.30, p <0.01]. Boven het 0.45 mA-niveau was de N per groep die overbleef te laag om significantie te detecteren; de trend van een groter aantal BEP's versus BER's die schokken voor M & M's tolereren, zette zich echter door. Wat betreft het hoogste schokniveau dat door elke groep werd getolereerd, was er een duidelijk verschil tussen de groepen [F (2, 29) = 6.02, p <0.01]. BEP's waren bereid om een veel hoger, en statistisch significant, niveau van footshock te tolereren als een negatief gevolg voor het maken van smakelijke voedselophalingen in vergelijking met BER's (respectievelijk 0.42 ± 0.04 mA versus 0.26 ± 0.03 mA).
Experiment 2: effect van een geschiedenis van cyclische beperking van de calorie-aanvulling op motivatie voor smakelijke voeding in BEP versus BER ratten
Procedure: Cyclisch Caloric Restriction-Refeeding Protocol
Na Exp. 1, de helft van de ratten binnen elke BEP- en BER-groep kregen de ervaring om een geschiedenis met of een geschiedenis te ervaren zonder cyclische calorierestrictie-bijvoeding. Deze subgroepen werden vergeleken voor niveaus van shocktolerantie. Het protocol voor cyclische calorierestrictie-reflowing was hetzelfde dat werd gebruikt in eerdere experimenten met andere ratmodellen van eetaanvallen (8, 23-28) en wordt beschreven Tabel 1. Een totaal van vijf 11-dagen restrictie-refeeding "cycli" werden opgelegd aan de groepen die een geschiedenis van cyclische calorierestrictie-refeeding ontvingen. Vijf dagen op ad lib chow volgde de laatste terugkomende dag van de 5th-cyclus. Lichaamsgewichten werden overal gevolgd. Na de laatste restrictiecyclus was het gemiddelde lichaamsgewicht van degenen met een voorgeschiedenis van restrictie-hervoeding 334.43 ± 8.9 g, versus 348.32 ± 11.8 g. van degenen zonder een dergelijke geschiedenis. Dit verschil was niet significant [F (1, 29) = 0.885, p = 0.36] en eventuele trends om minder te wegen waren gelijkmatig verdeeld over BEP- en BER-ratten. Op dat moment ging het testen in het shock doolhof verder zoals in Exp. 1. zonder de acclimatisatieperiode. Zoals in Exp. 1, de eerste testdag in het doolhof omvatte geen voetschok.
Resultaten
Er waren geen significante hoofdeffecten als gevolg van groep (BEP / BER) of ervaring met restrictie-refeeding, noch interactie-effecten op het aantal teruggehaalde, geconsumeerde M & M's of het niveau van shock dat werd getolereerd wanneer de ratten terug in het doolhof werden geplaatst. Een verwarring met dit ontwerp en de verklaring voor dit gebrek aan verschil is dat bij alle laatste ervaringen van de dieren in het doolhof een niveau van schokaversie genoeg was om een M & M-retrieval uit te sluiten. Daarom aarzelden alle ratten om de steeg in te gaan, ondanks het feit dat er geen schok werd geleverd tijdens deze eerste proef in het doolhof. Er was echter een trend voor BER's met een geschiedenis van caloriebeperking-refeeding om meer opnames te maken dan BER's zonder deze ervaring (Figuur 5A; 1.40 ± 0.5 versus 0.20 ± 0.2, respectievelijk), [F (1, 9) = 4.80, p = 0.06]. Ze verbruikten ook aanzienlijk meer smakelijk voedsel dan hun niet-beperkte tegenhangers (Figuur 5B; 4.9 ± 1.5 kcal vs. 0.8 ± 0.8 kcal, respectievelijk), [F (1, 9) = 5.70, p <0.05]. Er werd geen significant verschil onthuld tussen BEP's met en zonder geschiedenis van cyclische calorierestrictie-refeeding, die beide een gemiddelde van slechts 0.8 ± 0.4 M & M's haalden en gemiddeld 2.6 ± 1.8 smakelijke voedselkcal consumeerden (niet getoond).
Experiment 3: stabiliteit van BEP en BER-status
Procedure
Om te bepalen of blootstelling aan footshock in het steegje met een ander smakelijk voedsel (M & Ms vs. Oreos), geschiedenis van cyclische calorierestrictie-refeeding, of alleen het verstrijken van de tijd de BEP / BER-status van de ratten veranderde, na Exp. 2 kregen de ratten dezelfde Oreo-koekje + voer-voedingstest in hun kooien die werden gebruikt om ze te classificeren als BEP of BER voorafgaand aan Exp. 1.
Resultaten
Ondanks blootstelling aan de bovengenoemde manipulaties, onthulde de voedertest in de kooi met Oreo-koekjes dat de BEP- en BER-opdrachten stabiel bleven. BEP's consumeerden significant meer smakelijke voedselkcal dan de BER-groep (respectievelijk 42, 99 ± 2.7 kcal vs. 30.67 ± 3.7 kcal), [F (1, 19) = 7.24, p <0.05]; Figuur 6A.
Experiment 4: Reactie van BEP versus BER-ratten op vrije toegang tot een smakelijk voedsel dat eerder werd geassocieerd met keuze-Conflictspanning
Procedure
Na Exp. 3, werden de ratten slechts drie dagen op voer en water gehouden in hun huiskooien. Ze kregen vervolgens vooraf afgemeten hoeveelheden voer en M & M's bij het begin van het donker en de inname werd na 4 uur gemeten. Dit was de eerste en enige keer dat ze M & M's ontvingen in de veilige (dwz schokvrije) omgeving van hun thuiskooien.
Resultaten
Zoals getoond in Figuur 6B, en in tegenstelling tot de Oreo-voedingstests aten BER-ratten evenveel M & M-kcal als BEP-ratten (BEP = 62.10 ± 5.2 kcal vs. BER = 54.90 ± 5.5 kcal), [F (1, 19) = 0.90, p = 0.36, ns].
Discussie
De belangrijkste bevinding van de studie was dat ratten die geclassificeerd waren als eetbuien (BEP), vanwege hun verhoogde voedselinname in de aanwezigheid van smakelijk voedsel, niet alleen meer van dit voedsel consumeerden, maar ook bereid waren om hogere niveaus van footshock te verdragen om terug te winnen en consumeer het in vergelijking met eetaanvallen resistente ratten (BER's). Dit werd waargenomen bij de ratten ondanks hun verzadigde toestand en ondanks de aanwezigheid van chow, vrij van shock, in een aangrenzende arm van het doolhof. De gegevens die werden verzameld tijdens hun acclimatisering aan het doolhof suggereren dat dit verschil in motivatie tussen de groepen niet werd veroorzaakt door verschillen in angst, motorisch vermogen of leervermogen, omdat BEP's niet verschilden van BER's in het vereiste aantal blootstellingen aan het doolhof of tijd in het doolhof om het smakelijke voedsel voor de eerste keer op te halen.
Een volgend experiment legde de ratten een korte cyclische geschiedenis op van voedselbeperking en hervoeding, bedoeld om een mensachtig dieet te simuleren. Gezien het feit dat deze studie werd vertroebeld door de laatste ervaring van de ratten in het doolhof, die gepaard ging met een zeer aversieve voetschok (een die te aversief was om smakelijk voedsel te verdragen), en gezien de lage N's van onderduikende BEP / BER-groepen, dat de helft van elk cyclische calorierestrictie-refeeding zou ervaren (N = 5 / groep), we moeten de resultaten beschouwen als pilootgegevens voor verder onderzoek. Desalniettemin suggereren de resultaten, ondanks deze tekortkomingen, dat bij anderszins niet-eetbuiengevoelige ratten (BER's) een geschiedenis van menselijke voeding hun motivatie voor smakelijk voedsel kan veranderen. We hebben eerder gemeld dat een geschiedenis van cyclische caloriebeperking-refeeding een noodzakelijke trigger is voor eetaanvallen bij gestreste ratten (8, 23-25, 27), een fenomeen dat nu wordt waargenomen in andere laboratoria met ratten en muizen (33-34). In de huidige studie kon eerdere ervaring in het doolhof van shock als stressvol worden beschouwd. Van de BER-groep vertoonden alleen degenen met een geschiedenis van cyclische calorierestrictie-refeeding een trend om significant smakelijker voedsel dan BER's zonder deze geschiedenis op te halen en te consumeren. Daarom, ondanks normale lichaamsgewichten en verzadiging na het restrictie-hervouwingsprotocol, kan stress gecombineerd met deze geschiedenis opnieuw de voedselinname hebben verhoogd, zelfs bij ratten die niet bereid zijn tot binge-eat (in BER's).
BEP's reageerden niet in natura op de ervaring van cyclische calorierestrictie-bijvoeding. Een reden hiervoor kan zijn dat, in vergelijking met BER's, hun laatste ervaring in het doolhof met een veel hoger niveau van shock was dan die ervaren door BER's. Een andere verklaring is echter dat BEP's niet dispositief beïnvloed worden door perioden van calorierestrictie. We hebben eerder gemeld dat in een situatie van acute voedselontbering, een die honger produceert (zoals blijkt uit het te veel eten van BER's na dezelfde acute voedselontbering), de BEP's geen smakelijker voedsel meer consumeerden dan wanneer ze geen gebrek aan voedsel hadden (17). Dat wil zeggen, BEP's consumeren evenveel smakelijke gerechten wanneer ze verzadigd zijn als wanneer ze honger hebben. Dit suggereert dat BEP's, wanneer ze geconfronteerd worden met smakelijk voedsel, eten om redenen buiten de metabolische behoefte. Vandaar dat hun motivatie voor smakelijke voeding, zoals hier getest, mogelijk niet wordt beïnvloed door een voorgeschiedenis van cyclische calorierestrictie-bijvoeding. Op deze manier kunnen BEP's representatiever zijn voor mensen met een eetbuistoornis (obesitas) en obesitas als gevolg van dwangmatige overeten, omdat in deze omstandigheden een geschiedenis van dieet niet altijd aanwezig is (1). Boulimia nervosa kan nauwkeuriger worden gemodelleerd door BER's met een voorgeschiedenis van cyclische calorierestrictie-bijvoeding. Dit zijn ratten die doorgaans minder smakelijk voedsel eten dan BEP's (een modus van zelfbeperking) maar die kunnen worden gewijzigd om meer te consumeren na een periode van caloriebeperking of 'dieet' (1). Om dit model optimaal te kunnen gebruiken om deze klinische subgroepen te bestuderen, zal het eerst nodig zijn om dit experiment te herhalen met een groter aantal dieren die onderworpen zijn aan een geschiedenis van cyclisch calorierestrictie-hervoedingsprotocol voorafgaand getest worden op smakelijke voedselmotivatie in het shocklabyrint.
In de laatste test, toen alle ratten voor het eerst toegang hadden tot de consequente M & M's in de veiligheid van hun kooien, aten BER's evenveel van dit smakelijke voedsel als BEP's. Dit kon niet het gevolg zijn van een verandering in hun BEP / BER-status, aangezien de Oreo-test bevestigde dat BER's nog steeds minder aten dan BEP's. Je zou kunnen stellen dat BER's simpelweg meer de voorkeur gaven aan M & M's dan BEP's en er daarom meer van aten als shock niet langer een bedreiging was. We kunnen deze mogelijkheid niet definitief uitsluiten, maar het is geen waarschijnlijke verklaring, aangezien BEP's bereid waren hogere schokintensiteiten te tolereren voor dit soort smakelijk voedsel. Een alternatieve mogelijkheid voor een verhoogde consumptie van M & M's door BER's om overeen te komen met die van BEP's is dat de M & M's nu vrij van schokken toegankelijk waren en een eerdere associatie tussen dit voedsel en aversieve footshock de saillantie en de eetlust van dit voedsel had kunnen vergroten wanneer het vrij toegankelijk was. Fig 6 laat zien dat zelfs BEP's meer smakelijke voedselkcal aten dan normaal wanneer ze M & M's versus Oreos aten. Deze verhoogde inname bereikte waarschijnlijk een plafondeffect in BEP's. Wat BER's betreft, kan een verhoogde kcal-inname in de aanwezigheid van schokvrije M & M's (vs. Oreo's) ook het gevolg zijn van een toegenomen opvallendheid en eetlust van dit voedsel ten opzichte van zijn eerdere verboden-achtige kwaliteit. Mensen die een dieet volgen, onthouden zich vrijwillig van zeer smakelijke voedingsmiddelen, en het is algemeen bekend dat terughoudendheid met deze voedingsmiddelen hun saliency en eetlust verhoogt (35). Onlangs meldde ons lab dat zelfs non-food cues geassocieerd met smakelijk voedsel voldoende zijn om overeten bij ratten te veroorzaken (36). Een voorbehoud bij deze conclusies is echter dat een test van M & M-inname in de thuiskooi slechts één keer is uitgevoerd. We weten niet of BER's bij herhaling zouden terugkeren naar hun typische BER-status en minder M & M-kcal verbruiken dan BEP's. Het is mogelijk dat een subset van de BER's dit BEP-achtige patroon heeft voortgezet met voorheen verboden smakelijke voeding. Dit zou een interessante genetische diversiteit suggereren binnen het BER-fenotype. Er zijn echter aanwijzingen dat BER's uiteindelijk zouden zijn teruggekeerd naar het eten van minder M & M's dan BEP's, ondanks hun nu gratis toegang. Dit is gebaseerd op de koppige aard van het BEP / BER-fenotype dat we in eerdere onderzoeken hebben waargenomen. De BEP / BER-fenotypes blijven in de loop van de tijd bestaan, tijdens verschillende ervaringen met honger, met footshock en met blootstelling aan verschillende soorten smakelijk voedsel (zie ref.17 voor deze tests). Bovendien ontdekten K. Klump en collega's onlangs dat zelfs ovariëctomie de BEP / BER-status bij postpuberale ratten niet afschafte. Interessant is dat vrouwelijke ratten niet significant convergeren in BEP / BER-groepen tot de puberteit, waardoor een mogelijk kritische rol van reproductieve hormonen bij het begin van eetbuien (persoonlijke communicatie, okt. 2009) wordt verhoogd.
Ondanks de beperkingen in de secundaire tests die in dit onderzoek zijn uitgevoerd, is de belangrijkste bevinding van een verhoogde motivatie voor smakelijk voedsel in BEP vergeleken met BER-ratten om verschillende redenen belangrijk. Ten eerste breidt het het BEP-fenotype uit om een aspect op te nemen dat niet genoeg is voor binge-eating diermodellen, maar toch heel belangrijk is in klinisch eetbuien. Ten tweede moet de actie van non-food beroofd, normaalgewicht ratten om hoge niveaus van elektrische schokken voor een favoriet voedsel te tolereren niet als iets anders dan opvallend abnormaal en een krachtig bewijs van motivatie worden beschouwd. Dit wordt benadrukt door het feit dat we in het verleden vergelijkbaar gedrag hebben verkregen bij ratten, maar alleen wanneer het centraal werd geïnjecteerd met peptide YY, een krachtig orexigeen (37). Andere studies met behulp van footshock om te testen op motivatie bij ratten, geen voedsel, maar drugs van misbruik (38, 39). Daarom is deze studie uniek omdat werd vastgesteld dat onbehandelde (medicijnnaïeve) ratten gewillig aversieve niveaus van footshock tolereerden, niet voor het belonen van medicijnen maar het belonen van voedsel. Ten derde benadrukken de resultaten de krachtige rol van smakelijk voedsel om eetaanvallen op gang te brengen. Gezien onze waarnemingen bij knaagdieren, kan de kracht van smakelijke voedingsmiddelen om voeding te motiveren, zelfs als ze geconfronteerd worden met straf, meer biologisch geworteld zijn dan afhankelijk van complexe cognitieve processen (bijvoorbeeld het tellen van calorieën of cognitieve disinhibitie). Dit heeft belangrijke implicaties voor behandelingsstrategieën en het voorkomen van terugval bij mensen met eetaanvallen die deze stoffen herhaaldelijk moeten tegenkomen in de hedendaagse hedonistische voedselomgeving.
Gen x omgevingsinteractiestudies van menselijke eetstoornissen zijn zeldzaam en zeer hard nodig (40). Het BEP / BER-diermodel van eetaanvallen vertegenwoordigt een gen x omgevingsinteractie, waarbij de omgevingsfactor de aanwezigheid van smakelijk voedsel is. Eet smakelijk voedsel heeft een effect op BEP-ratten dat het niet heeft in BER-ratten. Onze smakelijke, op voedsel gerichte omgeving zal waarschijnlijk niet veranderen. Door de genen te identificeren die sommige mensen vatbaar maken voor een andere reactie op eetbaar voedsel, moet dit nieuwe behandelingen voor boulimie, BED en obesitas leiden, veroorzaakt door eten zonder honger. Dit zijn behandelingen die gericht zijn op het terugdringen van een abnormale motivatie voor smakelijke voedingsmiddelen en die mogelijk ook effectief zijn bij abnormale motivatie voor andere appetijtelijke stimuli (bijv. Seks, alcohol, illegale middelen, gokken). Het BEP / BER-model kan worden gebruikt als een voertuig voor deze genontdekkingen.
Dankwoord
We zijn Drs. Dankbaar. Paul Blanton en Kristine Lokken voor hun begeleiding en advies over translationele aspecten van deze studie. We bedanken ook de volgende studenten voor hulp bij laboratoriumonderhoud en gegevensverzameling: Michel Thomas, Jennie Yang, Mary Holsten, Taylor Johnson, Adrianne McCullars en Jillian Woodruff. Dit onderzoek werd ondersteund door NIH Grant DK066007 (MMB).
Referenties
;