Ondergewicht-ratten hebben verbeterde dopamine-afgifte en afgestompte acetylcholine-respons in de nucleus accumbens tijdens het binge op sucrose (2008)

. Auteur manuscript; beschikbaar in PMC 2015 Mar 12.

PMCID: PMC4357519

NIHMSID: NIHMS669569

Abstract

De huidige studie testte of ratten meer accumbens dopamine (DA) vrijgeven tijdens een suikerbui als ze ondergewicht hebben versus normaal gewicht. Omdat acetylcholine (ACh) in de nucleus accumbens (NAc) normaal toeneemt naarmate een maaltijd vordert en verzadiging optreedt, hebben we ook getest of de afgifte van ACh is veranderd wanneer een dier gewicht heeft verloren. Ratten werden dagelijks op 8-h toegang tot chow gehouden, met 10% sucrose-oplossing beschikbaar voor de eerste 2 h. Microdialyse uitgevoerd op dag 21, bij normaal lichaamsgewicht, onthulde een toename van extracellulair DA tot 122% van de basislijn in reactie op het drinken van sucrose. Extracellulaire ACh piekte aan het einde van de maaltijd. Vervolgens waren de ratten voedsel en sucrose beperkt, zodat ze overdag 28 met 85% lichaamsgewicht waren. Wanneer opnieuw getest, brachten deze dieren significant meer DA vrij bij het drinken van sucrose (179%), maar ACh-afgifte faalde te stijgen. Een controlegroep werd op dezelfde manier getest maar kreeg alleen suiker op dagen 1, 21 en 28. Bij normaal lichaamsgewicht vertoonden controledieren een niet-significante stijging in DA bij het drinken van sucrose op dag 21. Op dag 28 vertoonden de controles bij 85% lichaamsgewicht een kleine toename (124%) in DA-afgifte; dit was echter aanzienlijk lager dan het 179% dat werd waargenomen bij de ondergewichtratten met dagelijkse suikertoegang. Deze bevindingen suggereren dat wanneer een dier binges op suiker en vervolgens gewicht verliest, de binge significant meer DA en minder ACh afgeeft dan wanneer dieren een normaal lichaamsgewicht hebben.

sleutelwoorden: suiker, voedselbeperking, microdialyse, eetstoornissen

Drugsmisbruik produceren hun versterkende effecten door overmatige stimulatie van neurale paden geactiveerd tijdens natuurlijk belonende ervaringen (; ). Daarom is het logisch dat gedrags- en neurochemische verbanden tussen drugsmisbruik en afwijkend eten zijn gemeld. In het bijzonder is een verband tussen voedseldeprivatie of -beperking en de versterkende effecten van geneesmiddelen goed gedocumenteerd (; ; ). Ondergewicht dieren die op een beperkt dieet zijn gehouden, zullen gemakkelijker drugsgebruik en zelfmoordgebruik van drugsgebruik in vergelijking met normale gewichtsgetrouwe dieren zoeken. Dit fenomeen is aangetoond in alle klassen van geneesmiddelen, waargenomen met alcohol, opiaten en psychostimulantia (; ; ; ; ; ; ). Bovendien zijn de belonende effecten van drugs, zoals alcohol, morfine en cocaïne, verhoogd in voedselbeperkte dieren, zoals gemeten door een neerwaartse verschuiving van de drempel voor zelfstimulering van de laterale hypothalamus (; ).

Een mogelijke neurochemische basis voor dit fenomeen komt voort uit werk dat aantoont dat de versterkende waarde van zowel voedsel als drugsgebruik wordt geassocieerd met activiteit in het mesolimbische dopamine (DA) -systeem (; ; ; ). Bij ratten verminderde 20-30% onder het normale gewicht, verminderde basale extracellulaire DA in de nucleus accumbens (NAc) evenveel als 50% (,). Er zijn geen waargenomen verschillen in basale DA-spiegels in het NAc bij ratten met minder ernstig gewichtsverlies (10-20%) (; ). Ondergewicht dieren vertonen een toename in DA-afgifte in het NAc als reactie op accumbens-infusie van amfetamine (), en ze vertonen ook een verhoogde locomotorisibilisatie als reactie op accumbens of intraventriculaire infusie van amfetamine (; ).

Net als de effecten van sommige drugsmisbruik, kan herhaalde dagelijkse eetbuik op een suikeroplossing (10% sucrose of 25% glucose) leiden tot gedragsmatige tekenen van afhankelijkheid (). Bingeing wordt gedefinieerd als het verbruik van een grote hoeveelheid voedsel, meer dan normaal zou worden geconsumeerd in een afzonderlijke periode (). De tekenen van afhankelijkheid veroorzaakt door suikerbingeing omvatten opiaatachtige ontwenningsverschijnselen, verhoogde amfetamine-geïnduceerde hyperactiviteit en verhoogde alcoholconsumptie (). Suiker-binge ratten geven DA ook af in het NAc als reactie op het proeven van suiker per dag (; ), een effect dat kwalitatief vergelijkbaar is met de meeste drugsmisbruiken (), en in tegenstelling tot het afnemende effect van herhaalde, smakelijke voedselconsumptie (). Om deze redenen, veronderstelden we dat te lage ratten een verbeterde DA-respons zouden vertonen in de NAc na het binge op suiker, in vergelijking met normale lichaamsgewichtscontroles. Er werd ook voorspeld dat acetylcholine (ACh), waarvan is aangetoond dat de accumbens toeneemt met verzadiging (; ), zou verzwakt of vertraagd worden bij te dikke ratten vanwege verminderde of langzamere verzadiging. Sommige van deze gegevens zijn besproken in een eerdere beoordelingsnota ().

EXPERIMENTELE PROCEDURES

Onderwerpen en chirurgie

Mannelijke Sprague-Dawley-ratten (300-325 g) werden verkregen van Taconic Farms (Germantown, NY, VS) en afzonderlijk gehuisvest op een omgekeerde 12-h licht / donkercyclus. Alle procedures werden goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee van Princeton University en conform de richtlijnen van het National Institutes of Health over het ethisch gebruik van dieren. Er zijn inspanningen geleverd om het gebruik van dieren en hun lijden te minimaliseren. Water was continu beschikbaar behalve tijdens de microdialyseproeven.

Alle ratten ondergingen een operatie om geleidingscanules te implanteren voor microdialyse. Ze werden geanesthetiseerd met 20 mg / kg xylazine en 100 mg / kg ketamine (ip), indien nodig aangevuld met ketamine. Bilaterale 21 gauge roestvrijstalen geleideschachten waren gericht op de achterste mediale accumbens schaal (anterieure: + 1.2 mm, laterale: 0.8 mm en ventrale: 4.0 mm, met verwijzing naar respectievelijk bregma, midsagittal sinus en oppervlak van de niveauschedel). Microdialyse-sondes werden later ingebracht (zie hieronder) en uitgebreid nog een 5 mm ventraal.

Gedragsprocedures

Na ongeveer 1 week van chirurgisch herstel, de experimentele groep (n= 7) werd gehandhaafd op 16-h dagelijkse voedselbeperking (12 h van licht en 4 h in het donker, geen voedsel beschikbaar) gevolgd door 2-h toegang tot een 10% sucrose-oplossing (van 4th-6th h van het donker ) en 8-h toegang tot knaagdiervoer (van 4th h met donker begin). Deze beperkte toegangsprocedure is iets anders dan, maar in veel opzichten vergelijkbaar met, wat we in het verleden hebben gebruikt om tekenen van afhankelijkheid op te wekken (). De controlegroep (n= 7) werd op dit schema gehandhaafd op dag 1 en dag 21 en had voer beschikbaar ad libitum in de tussentijd. Op dag 21 werd microdialyse uitgevoerd, zoals hieronder beschreven.

Vanaf dag 22 werden alle ratten geleidelijk verlaagd in lichaamsgewicht tot 85% van hun startgewicht in de loop van de volgende week. De experimentele groep was beperkt tot 5 g chow per dag en toegang tot de sucrose-oplossing voor 2 h, maar de gegeven hoeveelheid sucrose was beperkt tot de gemiddelde hoeveelheid die elk dier gedurende dagen 19-21 had verbruikt. Dit werd gedaan om ervoor te zorgen dat de dieren afvallen en niet compenseren voor het gebrek aan calorieën dat beschikbaar is door het consumeren van overmatige hoeveelheden sucrose. De controlegroep was op vergelijkbare wijze gewichtsverminderd, maar had gedurende deze periode geen toegang tot sucrose, behalve op dag 28 tijdens de microdialysesessie (hieronder beschreven). Lichaamsgewichten werden dagelijks tijdens de gewichtsreductieperiode geregistreerd en als de dieren niet met een constante snelheid verloren, om 85% van hun lichaamsgewicht te krijgen op dag 28, kregen ze de volgende dag iets minder voer.

Microdialyseprocedures

In vivo microdialyse werd gebruikt om extracellulaire DA- en ACh-afgifte in de NAc-schaal te meten. Microdialyseprobes werden geconstrueerd uit siliciumdioxideglasbuizen (37 μm binnendiameter, Polymicro Technologies Inc., Phoenix, AZ, VS) in een 26-buis van roestvrij staal met een microdialysetip van cellulosebuizen afgedicht aan het eind met epoxy (Spectrum Medical Co., Los Angeles, CA, VS, 6000 moleculair gewicht, 0.2 mm buitendiameter × 2.0 mm lang) (). Op dag 20 werden microdialyseprobes ingebracht en gecementeerd op hun plaats gedurende ten minste 18 uur voorafgaand aan het verzamelen om herstel van de neurotransmitter mogelijk te maken om te stabiliseren. Probes werden geperfuseerd met een gebufferde Ringer's oplossing (142 mM NaCl, 3.9 mM KCl, 1.2 mM CaCl2, 1.0 mM MgCl2, 1.35 mM Na2HPO4, 0.3 mM NaH2PO4, pH 7.35) bij een stroomsnelheid van 0.5 μl / min 's nachts en 1.3 μl / min vanaf 2 h voordat het experiment begon op dag 21. Neostigmine (0.3 μM) werd toegevoegd aan de perfusievloeistof om basale winning van ACh te verbeteren door enzymatische afbraak te belemmeren.

Op dag 21 bij normaal lichaamsgewicht werden drie opeenvolgende 30-min-basislijnmonsters verzameld voorafgaand aan sucrosetoegang. Alle ratten werden vervolgens gegeven ad libitum alleen toegang tot sucrose voor 2 h, met monsters verzameld om de 30 min. Post-monsters werden verzameld na sucrose-toegang, gedurende welke tijd de ratten geen toegang hadden tot sucrose of chow. Elk monster was gesplitst; de helft voor DA-analyse en de helft voor ACh.

Volgend op het experiment op dag 21, werden de dieren gewichtsverminderd zoals hierboven beschreven. Op dag 27 werden ze teruggebracht naar de dialyse kooien. Een nieuwe microdialyseprobe werd ingebracht in de NAc aan de contralaterale zijde (gecompenseerd tussen ratten) en gedurende de nacht geperfuseerd voor stabilisatie. Op dag 28 werden dezelfde microdialyseprocedures gevolgd als op dag 21, behalve dat deze keer de dieren in gewichtsverminderde toestand verkeerden, en de hoeveelheid sucrose die ze mochten consumeren werd geklemd op de gemiddelde inname voor elk dier op dagen 19-21.

DA- en ACh-assays

DA en zijn metabolieten, 3,4-dihydroxy-fenylazijnzuur (DOPAC) en homovanillinezuur (HVA), werden geanalyseerd door middel van omgekeerde fase, hoge prestatie vloeistofchromatografie met elektrochemische detectie (HPLC-EC). Monsters werden geïnjecteerd in een 20-μl-monsterlus die leidt naar een 10-cm-kolom met 3.2-mm boring en 3 μm C18-verpakking (Brownlee Co. Model 6213, San Jose, CA, VS). De mobiele fase bevatte 60 mM NaH2PO4, 100 μM EDTA, 1.24 mM CH3(CH2)6SO3Na · H2O en 5% vol / vol MeOH. DA, DOPAC en HVA werden gemeten met een coulometrische detector (ESA Co. Model 5100A, Chelmsford, MA, VS) met de conditioneringspotentiaal ingesteld op + 500 mV en het werkcelpotentieel bij -400 mV.

ACh werd gemeten door middel van omgekeerde fase HPLC-EC met behulp van een 20-μl monster loop met een 10-cm C18 analytische kolom (Chrompack Inc., Palo Alto, CA, VS). ACh werd omgezet in betaïne en waterstofperoxide (H.2O2) door een geïmmobiliseerde enzymreactor (acetylcholinesterase en cholineoxidase van Sigma, St Louis, MO, VS). De mobiele fase was 200 mM K3PO4 bij pH 8.0. Er werd een amperometrische detector gebruikt (EG&G Princeton Applied Research, Law-renceville, NJ, VS). De H2O2 werd geoxideerd op een platina-elektrode (BAS, West Lafayette, IN, VS) ingesteld op 500 mV ten opzichte van een Ag-AgCl-referentie-elektrode (EG&G Princeton Applied Research).

histologie

Aan het einde van het experiment werd histologie uitgevoerd om de plaatsing van microdialyseprobes te verifiëren. Ratten ontvingen een overdosis natriumpentobarbital en werden diep geanesthetiseerd intracardiaal geperfundeerd met 0.9% zoutoplossing gevolgd door 10% formaldehyde. De hersenen werden verwijderd, ingevroren en in 40 gesneden μm secties, beginnend voor de accumbens totdat de plaatsen van de probetips waren gelokaliseerd en geplot met behulp van de atlas van .

Data-analyse

Sucrose-inname werd geregistreerd op de dichtstbijzijnde ml en de inname tussen de groepen werd geanalyseerd door een ongepaarde t-vergelijking van de opnames op dag 21 tussen de dagelijkse suiker-binge-groep en de suiker-tweemaal-groep. Dagelijkse suikerinname en basale DA-niveaus werden geanalyseerd met een one-way herhaalde metingen variantie-analyse (ANOVA). Lichaamsgewichten tijdens de gewichtsbeperkingsfase werden vergeleken tussen groepen door herhaalde ANOVA met herhaalde metingen. Microdialysegegevens werden genormaliseerd naar het percentage van de basislijn en geanalyseerd met ANOVA met een of twee herhaalde metingen. Post hoc Tukey's eerlijk significant verschil Tests werden gebruikt wanneer gerechtvaardigd.

RESULTATEN

DA-afgifte wordt versterkt door vermindering van het lichaamsgewicht bij suikerbesmerende ratten

Bij een normaal lichaamsgewicht verhoogden ratten met 2-h toegang tot suiker elke dag hun inname tijdens de 21-dagen (F(20,230) = 6.02, P<0.001, Fig 1), en op dag 21 verbruikten ze aanzienlijk meer dan de controlegroep die alleen toegang had op dagen 1 en 21 (t(16) = 4.84, P<0.001; 16.2 ± 1.5 kcal vs. 3.9 ± 1 kcal, respectievelijk).

Fig 1 

Dagelijkse suikerinname tijdens de 21-dagen met een normaal lichaamsgewicht. De inname nam in de loop van de tijd aanzienlijk toe voor de ratten met 2 h elke dag toegang tot suiker. De controlegroep dronk ongeveer hetzelfde aantal op dagen 1 en 21.

Basale DA-niveaus waren als volgt: 2-h dagelijkse suikergroep bij normaal lichaamsgewicht (dag 21) = 0.75 ± 0.18 fmol; 2-h dagelijkse suikergroep met verlaagd lichaamsgewicht (dag 28) = 0.88 ± 0.35 fmol; 2-h suiker tweemaal controle groep bij normaal lichaamsgewicht (dag 21) = 1.03 ± 0.17 fmol; 2-h suiker tweemaal controlegroep met verlaagd lichaamsgewicht (dag 28) = 0.78 ± 0.24 fmol, zonder significante verschillen tussen groepen.

Voor de experimentele groep die dagelijks op sucrose bond, toonde microdialyse uitgevoerd op dag 21 bij normaal lichaamsgewicht een toename in extracellulair DA tot 122 ± 4% als reactie op het drinken van sucrose (dag 21:F(6,48) = 8.23, P<0.001, Fig. 2A). Controledieren vertoonden geen significante stijging in DA op dag 21, bij het drinken van sucrose voor de tweede keer.

Fig 2 

Accumbens DA en ACh komen vrij wanneer ratten suiker met een normaal lichaamsgewicht en vervolgens opnieuw met 85% lichaamsgewicht gebruiken. (A) DA wordt vrijgegeven als reactie op het drinken van suiker op dag 21 van toegang bij een normaal lichaamsgewicht, en (B) deze versie is verbeterd (tot 179% van ...

Tijdens de gewichtsreductiefase daalden de lichaamsgewichten van de ratten in beide groepen gestaag tot ongeveer 85% in de loop van 7-dagen (respectievelijk 86 ± 1.5% en 82 ± 1.2%, experimentele en controlegroepen). Op dag 28 lieten ratten die bingeing hadden bij 85% lichaamsgewicht meer DA in het NAc vrij bij het drinken van suiker (179 ± 14% van de basislijn) vergeleken met de controlegroep (124 ± 6%; F(6,72) = 3.98, P<0.002, Fig. 2B).

Bij het vergelijken van elke groep in de tijd was de DA-afgifte significant groter voor de dagelijkse 2-h-suikergroep wanneer deze een verlaagd lichaamsgewicht had in vergelijking met een normaal lichaamsgewicht (F(1,7) = 19.93, P<0.005). Dit effect werd niet waargenomen in de 2-uur suiker tweemaal controlegroep, die een vergelijkbare stijging van DA vertoonde bij normaal en verminderd lichaamsgewicht.

Analyse van gegevens voor DOPAC en HVA wordt gepresenteerd in Tabel 1. Niveaus van de metabolieten waren in het algemeen groter voor de dagelijkse eetbuiengroep vergeleken met de controlegroep en werden niet significant veranderd door voedselbeperking.

Tabel 1 

DA-metabolietniveaus (DOPAC en HVA) bij dieren die dagelijks binge-eating hadden bij normaal en verlaagd lichaamsgewicht, en controles met toegang tot suiker slechts een paar keer, bij normaal en verlaagd lichaamsgewicht

ACh-afgifte wordt verzwakt bij suiker-vretende ratten als ze ondergewicht hebben

Op dag 21 steeg de extracellulaire ACh tijdens het suikermeel met een normaal lichaamsgewicht en bereikte een piek voor de binge-groep (dag 21: 127 ± 10%, F(6,48) = 3.11, P<0.005, Fig. 2C); Op dag 28 verdween het ACh-effect echter wanneer de ratten te licht waren (100 ± 6% van de basislijn). Controledieren vertoonden aan het einde van de maaltijd een significante toename in de ACh-afgifte bij zowel het normale gewicht (177 ± 7%, F(6,36) = 4.59, P<0.005; Fig. 2C) en verminderd lichaamsgewicht (116 ± 6%, F(6,36) = 3.94, P<0.005; Fig. 2D).

Microdialyseprobes bevonden zich voornamelijk in het mediale schaalgebied van het NAc (Fig 3).

Fig 3 

Histologie onthulde dat microdialyse monsters voornamelijk afkomstig waren van de mediale NAc schaal. AcbC = accumbens kern, CPu = caudate, aca = anterior commissure.

DISCUSSIE

Suikergeïnduceerde DA-afgifte wordt versterkt bij eetbuien bij een laag lichaamsgewicht

De bevindingen suggereren dat dieren die binge eten een suikeroplossing, en dan gewicht verliezen, een grotere procent toename in DA-afgifte in het NAc laten zien dan bij normaal lichaamsgewicht, en meer dan niet-eetbuien met een laag gewicht. In een eerdere studie, toen te kleine ratten gewone chow kregen of systemische amfetamine of morfine kregen, werd een verhoogde DA-afgifte niet waargenomen; wanneer amfetamine echter direct in het NAc werd toegediend, gaf het significant meer DA af, wat suggereert dat vesiculaire DA zich had opgehoopt (). Veranderingen in het basaal niveau, de hoeveelheid die vrijkomt en receptorbinding kunnen allemaal op het feit wijzen dat geneesmiddelen meer versterken wanneer dieren een laag gewicht hebben (; ; ; ; ; ). De huidige gegevens suggereren dat een verhoogde afgifte een factor is bij het eetbuien van suiker bij voedselbeperking.

De verhoogde DA-toename in het NAc gaat gepaard met een verzwakking van de afgifte van ACh. We hebben eerder aangetoond dat de ACh-waarden in het NAc normaal toenemen tijdens een maaltijd wanneer het voeren vertraagt ​​() en kan pieken wanneer het eten stopt (; ). suggereerde ook een rol voor accumbens ACh in verzadiging door te laten zien dat antagonisme van de muscarinereceptoren met scopolamine het eten remt. Dit medicijn kan gedeeltelijk, indirect, werken door de extracellulaire ACh-waarden te verhogen (). In de huidige studie was de ACh-afgifte verzwakt wanneer dieren een laag lichaamsgewicht hadden. Deze afgezwakte afgifte van ACh deed zich onafhankelijk van de calorie-inname voor, omdat zowel de 2-h dagelijks als de controleratten vergelijkbare hoeveelheden suiker aten bij normale en verlaagde lichaamsgewichten. Aldus kan de verzwakte ACh-afgifte een rol spelen bij het verzachten van suikerverzadiging. Samen met de resultaten verkregen met DA, kan het zijn dat bingeing meer versterkt in voedselbeperkte dieren vanwege zowel de toegenomen procentuele toename in DA en verzwakte ACh verzadigingsfactor.

Eetbuien bij een laag lichaamsgewicht

Het huidige experiment maakt gebruik van een aangepaste versie van het suikerbinge-eat model waarvan we eerder hebben aangetoond dat het gedrag en neurochemische veranderingen kwalitatief produceert zoals die gezien worden met drugs van misbruik (; ). De belangrijkste verschillen zijn een beperktere periode van toegang tot sucrose (2 h vs. 12 h) en voedselbeperking om het lichaamsgewicht te verlagen tot 85%. Gewichtsvermindering tot 85% of meer in de loop van een week, zoals in het huidige onderzoek, is door anderen gebruikt (; ). Deze modificaties aan het model werden opgenomen met 1) om gewichtsverlies te vergemakkelijken, 2) benadrukken dat eetbuien-gedrag ook kan worden gemodelleerd met kortere perioden van toegang, en 3) om de suggestie te testen dat suikervreting sterker kan zijn, zoals gemeten door DA-afgifte, bij een verlaagd lichaamsgewicht.

Naast het model beschreven in dit manuscript zijn ook andere modellen van eetaanvallen beschreven (; ; ), waarvan sommige hebben aangetoond dat het eetbuiengedrag wordt verbeterd wanneer dieren chronisch voedselarm zijn (; ). Andere modellen hebben ook korte-termijnperioden (bijv. 1 of 2 h) met beperkte toegang tot smakelijke voedingsmiddelen, zoals suikers, vetten en / of mengsels van zoete vetten (; ; ).

Dit rapport breidt de literatuur uit door verbeterde DA-afgifte in het NAc te laten zien als reactie op herhaalde eetbuien van een suikeroplossing bij een verlaagd lichaamsgewicht. toonde aan dat 20-h-voedselrestrictie de afgifte van accumbens DA deed toenemen als reactie op het drinken van een smakelijke oplossing. ontdekte dat acute voedselrestrictie DA-afgifte in het NAc kon herstellen nadat de respons is gewiegd vanwege gebrek aan nieuwheid. We meldden dat dagelijkse 12-h voedselbeperking gevolgd door suikerbingeing DA vrijliet in het NAc, zelfs na 3 weken op dit dieet (). De huidige resultaten ondersteunen al deze bevindingen en suggereren verder dat herhaalde blootstelling aan een smakelijke oplossing in de vorm van eetaanvallen een verhoging van de DA-afgifte kan veroorzaken wanneer ratten ondergewicht hebben. Naar verwachting is de smakelijkheid van de sucrose-oplossing die in dit onderzoek wordt gebruikt, gedeeltelijk verantwoordelijk voor de resultaten. Sinds vet (), sucrose () en de smaak van sucrose () is aangetoond dat DA herhaaldelijk DA vrijgeeft in normaal gewicht, eetbuien die dieren eten, voorspeld wordt dat dit voedsel en andere smakelijke smaken allemaal een verhoging van de DA-afgifte in dieren met ondergewicht zouden produceren, zoals weergegeven met suiker in het heden studie.

Een toegangspoort tot eetstoornissen?

Korte perioden van toegang kunnen een vorm van eetaanvallen bij de mens zijn, wat wordt gedefinieerd door de DSM-IV-TR als een aanval van ongeveer 2 h van overmatig eten (). De kortere perioden van toegang zijn met name van belang bij het bespreken van eetaanvallen met een laag lichaamsgewicht als een model van een aantal beperkende eetstoornissen. Deze binge-feeding episodes gaan gepaard met een gebrek aan controle, zoals het gevoel dat men niet kan stoppen met eten. Klinisch gezien zijn eetetende episodes geassocieerd met drie of meer van de volgende: 1) eten totdat je je ongemakkelijk vol voelt, 2) die grote hoeveelheden voedsel eten wanneer ze geen fysieke honger hebben, 3) veel sneller eten dan normaal, 4) alleen eet omdat men is in verlegenheid gebracht door hoeveel ze eten, 4) voelt zich walgelijk, depressief of schuldig na te veel eten, of 5) gemarkeerd angst of angst met betrekking tot eetaanvallen. Om aan diagnostische criteria voor eetbuistoornis te voldoen, moet binge gemiddeld 2 dagen per week gedurende 6 maanden gemiddeld voorkomen. Een rol voor DA is gesuggereerd door studies die aantonen dat patiënten die vreetbuien hebben, een polymorfisme hebben in het DA-transporter-gen (). Patiënten met eetbuistoornis vertonen ook veranderingen in de hersenen die wijzen op een gewijzigde beloningsgevoeligheid, waaronder de aanwezigheid van het A1-allel, dat geassocieerd is met een afgenomen D2-receptordichtheid (). Samen kunnen deze genveranderingen een ontregeling van DA-heropname veroorzaken die bijdraagt ​​aan de veranderde hedonische reacties op voedsel die worden gemeld door patiënten die eetaanvallen hebben ().

Vergelijkbare resultaten zijn gevonden bij patiënten met boulimia nervosa. Met deze eetstoornis eten patiënten eetongevallen en nemen dan deel aan compenserende maatregelen om ingenomen calorieën te zuiveren via overmatige lichaamsbeweging of voedselontbering. Deze patiënten vertonen veranderingen in hersengebieden die deelnemen aan wapening. In het bijzonder, herstellende bulimics hebben afgestompte activering van de voorste cingulate cortex, een hersengebied dat een rol speelt bij het anticiperen op beloning in reactie op glucose-inname (). Deze bevinding suggereert dat dergelijke personen mogelijk minder reageren op de versterkende aspecten van voedingsmiddelen, waardoor ze kwetsbaarder worden voor overeten. In het onderhavige experiment resulteerde vreetbuien met een laag lichaamsgewicht in een toename van accumbens DA-afgifte. Dit ondersteunt verder de rol van DA bij de belonende effecten waargenomen bij boulimia met zelf-toegebrachte voedselbeperking gevolgd door binge-episodes.

CONCLUSIE

Zoals elders is besproken, is eerder aangetoond dat het eten van suiker resulteert in gedrag en neurochemische veranderingen die vergelijkbaar zijn met die waargenomen met drugs van misbruik (). De huidige bevindingen suggereren dat bij ratten met een voorgeschiedenis van eetaanvallen, de toegang tot een smakelijk voedsel (sucrose) bij een laag lichaamsgewicht gepaard gaat met een gelijktijdige toename van DA en verzwakte afgifte van ACh in het NAc. Dit kan het effect van suiker meer als een substantie van misbruik maken. Eetbuien op suiker kunnen resulteren in een toestand die lijkt op een "verslaving" (). De resulterende verhoogde afgifte van DA zonder de tegengestelde stijging van ACh die optreedt bij eetbuien met een laag lichaamsgewicht, zoals hier weergegeven, kan vreetbuien bestendigen en bijdragen aan verslavend gedrag dat kenmerkend is voor sommige eetstoornissen.

Dankwoord

Dit onderzoek werd ondersteund door MH-65024 (voor BT Walsh bij NY Psychiatric Inst./Columbia Univ. En BGH et al.), DA-10608 (voor BGH) en DA-16458 en DK-79793 (fellowships voor NMA). We danken Miriam Bocarsly en Jacqueline Sullivan voor hun hulp bij het voorbereiden van het manuscript. De hier gepresenteerde gegevens zijn besproken in een beoordelingsdocument ().

Afkortingen

AChacetylcholine
ANOVAanalyse van variantie
DAdopamine
DOPAC3,4-dihydroxyfenylazijnzuur
HPLC-EChoge prestatie vloeistofchromatografie met elektrochemische detectie
HVAhomovanillinezuur
NAcnucleus accumbens
 

Referenties

  • American Psychiatric Association. Diagnostische en statistische handleiding van psychische stoornissen vierde editie tekstherziening (DSM-IV-TR) Washington, DC: American Psychiatric Association; 2000.
  • Avena NM. Onderzoek naar de verslavende eigenschappen van eetaanvallen met behulp van een diermodel van suikerafhankelijkheid. Exp Clin Psychopharmacol. 2007, 15: 481-491. [PubMed]
  • Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Bewijs van suikerverslaving: Gedrags- en neurochemische effecten van intermitterende, overmatige suikerinname. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32: 20-39. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. Sucrose-schijnbehandeling op een binge-schema geeft accumbens dopamine herhaaldelijk vrij en elimineert de acetylcholine-verzadigingsreactie. Neuroscience. 2006, 139: 813-820. [PubMed]
  • Bassareo V, Di Chiara G. Modulatie van voedergeïnduceerde activering van mesolimbische dopaminetransmissie door appetitieve stimuli en de relatie tot motiverende toestand. Eur J Neurosci. 1999, 11: 4389-4397. [PubMed]
  • Bell SM, Stewart RB, Thompson SC, Meisch RA. Voedselarmoede verhoogt de door cocaïne veroorzaakte geconditioneerde plaatsvoorkeur en locomotorische activiteit bij ratten. Psychopharmacology (Berl) 1997; 131: 1-8. [PubMed]
  • Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Bingeing, zelfbeperking en verhoogd lichaamsgewicht bij ratten met toegang tot een dieet met veel vet. Obesitas. 2008 doi: 10.1038 / oby.2008.328. E-publicatie voorafgaand aan druk. [PubMed] [Kruis Ref]
  • Boggiano MM, Chandler PC, Viana JB, Oswald KD, Maldonado CR, Wauford PK. Gecombineerde voeding en stress roepen overdreven reacties op opioïden op bij eetetende ratten. Gedrag Neurosci. 2005, 119: 1207-1214. [PubMed]
  • Cabeza de Vaca S, Carr KD. Voedselbeperking verbetert het centrale belonende effect van misbruikte geneesmiddelen. J Neurosci. 1998, 18: 7502-7510. [PubMed]
  • Cadoni C, Solinas M, Valentini V, Di Chiara G. Selectieve psychostimulant sensibilisatie door voedselbeperking: differentiële veranderingen in accumbens schaal en kern dopamine. Eur J Neurosci. 2003, 18: 2326-2334. [PubMed]
  • Carr KD. Vergroting van geneesmiddelbeloning door chronische voedselbeperking: gedragsaanduiding en onderliggende mechanismen. Physiol Behav. 2002, 76: 353-364. [PubMed]
  • Carr KD, Kim GY, Cabeza de Vaca S. Chronische voedselbeperking bij ratten vergroot het centrale belonende effect van cocaïne en de delta1 opioïde agonist, DPDPE, maar niet de delta2-agonist, deltorphin-II. Psychopharmacology (Berl) 2000; 152: 200-207. [PubMed]
  • Carroll ME. De rol van voedseldeprivatie bij het handhaven en herstellen van het cocaïne-zoekgedrag bij ratten. Drug Alcohol Depend. 1985, 16: 95-109. [PubMed]
  • Carroll ME, Meisch RA. Effecten van voedseldeprivatie op het gebruik van etonitazene bij ratten. Pharmacol Biochem Behav. 1979, 10: 155-159. [PubMed]
  • Carroll ME, Stotz DC. Orale toediening van d-amfetamine en ketamine zelf door rhesusapen: effecten van voedseldeprivatie. J Pharmacol Exp Ther. 1983, 227: 28-34. [PubMed]
  • Chau DT, Rada P, Kosloff RA, Taylor JL, Hoebel BG. Nucleus accumbens muscarinereceptoren bij de beheersing van gedragsdepressie: antidepressivum-achtige effecten van lokale M1-antagonist bij de Porsolt-zwemtest. Neuroscience. 2001, 104: 791-798. [PubMed]
  • Corwin RL, Buda-Levin A. Gedragsmodellen van eetbuien. Physiol Behav. 2004, 82: 123-130. [PubMed]
  • Corwin RL, Wojnicki FH, Fisher JO, Dimitriou SG, Rice HB, Young MA. Beperkte toegang tot een dieetvetoptie beïnvloedt het eetgedrag, maar niet de lichaamssamenstelling bij mannelijke ratten. Physiol Behav. 1998, 65: 545-553. [PubMed]
  • Davis C, Levitan RD, Kaplan AS, Carter J, Reid C, Curtis C, Patte K, Hwang R, Kennedy JL. Beloningsgevoeligheid en het D2 dopamine-receptorgen: een case-control studie van eetbuistoornis. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2008, 32: 620-628. [PubMed]
  • Deroche V, Marinelli M, Maccari S, Le Moal M, Simon H, Piazza PV. Stress-geïnduceerde sensitisatie en glucocorticoïden. I. Sensibilisatie van dopamine-afhankelijke locomotorische effecten van amfetamine en morfine hangt af van stress-geïnduceerde secretie van corticosteron. J Neurosci. 1995, 15: 7181-7188. [PubMed]
  • Di Chiara G, Bassareo V. Beloningssysteem en verslaving: wat dopamine wel en niet doet. Curr Opin Pharmacol. 2007, 7: 69-76. [PubMed]
  • Di Chiara G, Imperato A. Geneesmiddelen die door mensen zijn misbruikt, verhogen bij voorkeur de synaptische dopamineconcentraties in het mesolimbische systeem van vrij bewegende ratten. Proc Natl Acad Sci US A. 1988; 85: 5274-5278. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Frank GK, Wagner A, Achenbach S, McConaha C, Skovira K, Aizenstein H, Carter CS, Kaye WH. Veranderde hersenactiviteit bij vrouwen hersteld van bulimische type eetstoornissen na een glucose-uitdaging: een pilootstudie. Int J Eat Disord. 2006, 39: 76-79. [PubMed]
  • Hagan MM, Moss DE. Persistentie van eetbuiepatronen na een voorgeschiedenis van restrictie met intermitterende aanvallen van voeder op eetbaar voedsel bij ratten: implicaties voor boulimia nervosa. Int J Eat Disord. 1997, 22: 411-420. [PubMed]
  • Hernandez L, Stanley BG, Hoebel BG. Een kleine, verwijderbare microdialysesonde. Life Sci. 1986, 39: 2629-2637. [PubMed]
  • Hoebel BG. Hersenen neurotransmitters in voedsel en drugs beloning. Am J Clin Nutr. 1985, 42: 1133-1150. [PubMed]
  • Hoebel BG, Avena NM, Rada P. Accumbens dopamine-acetylcholine balans bij benadering en vermijding. Curr Opin Pharmacol. 2007, 7: 617-627. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Hoebel BG, Rada P, Mark GP, Pothos E. Neurale systemen voor versterking en remming van gedrag: relevantie voor eten, verslaving en depressie. In: Kahneman D, et al., Redacteuren. Welzijn: de basis van hedonistische psychologie. New York: Russell Sage Foundation; 1999. pp. 558-572.
  • Kelley AE, Berridge KC. De neurowetenschap van natuurlijke beloningen: relevantie voor verslavende drugs. J Neurosci. 2002, 22: 3306-3311. [PubMed]
  • Liang NC, Hajnal A, Norgren R. Sham die maïsolie voedt, verhoogt accumbens dopamine bij de rat. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2006, 291: R1236-R1239. [PubMed]
  • Mark GP, Rada P, Pothos E, Hoebel BG. Effecten van voeden en drinken op acetylcholine-afgifte in de nucleus accumbens, striatum en hippocampus van vrijdurende ratten. J Neurochem. 1992, 58: 2269-2274. [PubMed]
  • Oei TP. Effecten van vermindering van het lichaamsgewicht en voedseldeprivatie op de zelftoediening van cocaïne. Pharmacol Biochem Behav. 1983, 19: 453-455. [PubMed]
  • Papasava M, Singer G. Zelftoepassing van laaggedoseerde cocaïne door ratten bij verlaagd en hersteld lichaamsgewicht. Psychopharmacology (Berl) 1985; 85: 419-425. [PubMed]
  • Papasava M, Singer G, Papasava CL. Intraveneuze zelftoediening van fentermine bij ratten die van voedsel zijn beroofd: effecten van abrupt bijvullen en zoutoplossing. Pharmacol Biochem Behav. 1986, 25: 623-627. [PubMed]
  • Paxinos G, Watson C. De hersenen van de rat in stereotaxische coördinaten. New York: Academic Press; 2005.
  • Pfeffer AO, Samson HH. Orale ethanolversterking: interactieve effecten van amfetamine, pimozide en voedselbeperking. Alcohol Drug Res. 1985, 6: 37-48. [PubMed]
  • Pothos NL, Creese I, Hoebel BG. Beperkt eten met selectief gewichtsverlies vermindert extracellulair dopamine in de nucleus accumbens en verandert dopamine-respons op amfetamine, morfine en voedselinname. J Neurosci. 1995a; 15: 6640-6650. [PubMed]
  • Pothos NL, Hernandez L, Hoebel BG. Chronische voedseldeprivatie vermindert extracellulair dopamine in de nucleus accumbens: implicaties voor een mogelijk neurochemisch verband tussen gewichtsverlies en drugsmisbruik. Obes Res. 1995b; 3 (Suppl 4): 525S-529S. [PubMed]
  • Pratt WE, Kelley AE. Striataal muscarinereceptor-antagonisme vermindert 24-h voedselinname in combinatie met verminderde preproenkephalinegenexpressie. Eur J Neurosci. 2005, 22: 3229-3240. [PubMed]
  • Rada P, Avena NM, Hoebel BG. Dagelijks spetteren op suiker geeft herhaaldelijk dopamine vrij in de accumbens-schaal. Neuroscience. 2005, 134: 737-744. [PubMed]
  • Rouge-Pont F, Marinelli M, Le Moal M, Simon H, Piazza PV. Stress-geïnduceerde sensitisatie en glucocorticoïden. II. Sensibilisatie van de toename van extracellulair dopamine geïnduceerd door cocaïne hangt af van stress-geïnduceerde secretie van corticosteron. J Neurosci. 1995, 15: 7189-7195. [PubMed]
  • Shinohara M, Mizushima H, Hirano M, Shioe K, Nakazawa M, Hiejima Y, Ono Y, Kanba S. Eetstoornissen met eetbuien-gedrag zijn geassocieerd met het s allel van het 3'-UTR VNTR-polymorfisme van het dopaminetransportergen . J Psychiatry Neurosci. 2004, 29: 134-137. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Wilson C, Nomikos GG, Collu M, Fibiger HC. Dopaminerge correlaten van gemotiveerd gedrag: belang van drive. J Neurosci. 1995, 15: 5169-5178. [PubMed]
  • Verstandige RA. De rol van dopamine in de hersenen bij voedselbeloning en -versterking. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006, 361: 1149-1158. [PMC gratis artikel] [PubMed]