Int J Eat Disord. Rękopis autora; dostępny w PMC 2012 Apr 1.
Opublikowany w końcowym edytowanym formularzu jako:
PMCID: PMC2941549
NIHMSID: NIHMS191205
Kimberly D. Oswald, MA,1 Donna L. Murdaugh,1 Vinetra L. King,1 i Mary M. BoggianoDr1,2
Abstrakcyjny
Cel
Obżarstwo polega na nienormalnej motywacji do bardzo smacznego jedzenia, ponieważ pokarmy te są wielokrotnie spożywane, mimo że wywołują obżarstwo i wpływają na życie związane z objadaniem się. Ustaliliśmy, czy szczury zidentyfikowane jako podatne na zjadanie (BEP) podobnie wykazują nieprawidłową motywację do smacznego jedzenia.
Metoda wykonania
Zadowolony z pokarmu szczurom BEP i opornym na upijanie się (BER) przyznano dobrowolny dostęp do smacznego jedzenia w połączeniu ze zwiększoną intensywnością wstrząsów. Później byli narażeni na okres cyklicznego uzupełniania kalorii.
Efekt
BEP konsumowały znacznie więcej i tolerowały wyższy poziom wstrząsu stóp dla smacznej żywności niż BER. Cykliczne ponowne karmienie restrykcyjne zwiększyło tolerancję BER na wstrząs w przypadku smacznego pożywienia.
Dyskusja
Wcześniej obserwowane podobieństwa szczurzego modelu BEP do objadania się przez ludzi można teraz rozszerzyć o nienormalną motywację do smacznego jedzenia. Model ten powinien okazać się przydatny w identyfikacji określonych genów, które oddziałują ze środowiskiem żywieniowym, aby pośredniczyć w objadaniu się i może wskazywać na nowe cele fizjologiczne w leczeniu kompulsywnego przejadania się.
Upijanie się charakteryzuje się przymusem poszukiwania i spożywania dużych ilości jedzenia w dyskretnym okresie (1). Podczas gdy skład makroelementów bingerów jest często podobny do normalnych posiłków (2), jest to smaczne jedzenie, które jest bardzo pożądane i preferowane podczas gryzienia. Są to produkty, które zazwyczaj mają wysoką zawartość sacharozy i tłuszczu, a ponieważ są bogate w kalorie, są zwykle „zabronione” między oparzeniami (3-7). Motywację do ciągłego poszukiwania i spożywania smacznego jedzenia można uznać za nienormalny, biorąc pod uwagę wiele konsekwencji wynikających z jego spożywania. Na przykład smaczne potrawy są znane z wywoływania obrzęków (7, 8) i przyczyniają się do przybierania na wadze i wynikającego z tego zaabsorbowania (7-8). Binges prowadzą do pogorszenia wizerunku ciała, niskiej samooceny, zaburzeń nastroju, zwiększonego postrzeganego stresu życiowego i niekorzystnych konsekwencji medycznych (9-13). Powtarzającego się powrotu do przyjmowania smacznych pokarmów z pełną świadomością, że objadanie się, wraz z nasilaniem się objawów i konsekwencji objadania się, prawdopodobnie nastąpi, nie może być uważane za adaptacyjne.
Modele zwierzęce są cenne, ponieważ pomagają w identyfikacji fizjologicznych podstaw złożonych zachowań ludzkich, których z pewnością objadanie się jest z pewnością przykładem. Ważność zwierzęcego modelu objadania się jest częściowo uzależniona od liczby cech klinicznych, które odtwarza. Jedną z cech, które nie były wcześniej badane w tych modelach, jest kompulsywny charakter jedzenia smacznego jedzenia pomimo negatywnych konsekwencji. Spożywanie znacznie smaczniejszego jedzenia może oznaczać większą motywację do tego jedzenia. Jednak tolerowanie kary za to jest silniejszym dowodem nienormalnej motywacji do smacznego jedzenia. Dlatego głównym celem tego badania było ustalenie, czy szczury podatne na zjadanie (BEP) również charakteryzują się zwiększoną motywacją do jedzenia smacznego, co definiuje dobrowolna tolerancja kary za określony smaczny pokarm. Tutaj dobrowolna kara zwiększała poziom porażenia prądem elektrycznym natychmiast po odzyskaniu smacznego jedzenia. Dobrowolny charakter tego zachowania został zapewniony poprzez umożliwienie szczurom swobodnego wejścia i ucieczki z smakowitej alei z żywnością przynętową w dowolnym momencie, poprzez zapewnienie zwykłej karmy dla szczurów w alei wolnej od wstrząsów oraz przez nie ograniczanie szczura przed spożyciem pokarmu przed do umieszczenia w alei wyboru jedzenia. Drugim celem badania było określenie stopnia, w jakim narażenie na krótką historię cyklicznego ograniczenia kalorii, a następnie powtórne podawanie ad lib, zmienia motywację szczurów BEP i BER do tolerowania wstrząsów dla smacznego jedzenia. Cykliczne ograniczenie kalorii zaprojektowano w celu symulacji restrykcyjnej diety, która jest powszechna wśród wielu osób z zaburzeniami objadania się, w tym bulimią i zaburzeniami odżywiania się (10, 14-16).
Nasz model BEP / BER opiera się na identyfikowaniu nieodłącznych i stabilnych różnic w konsumpcji smacznego pokarmu u szczurów w dyskretnym, 1-4hr, okresie czasu (17). Szczury w tym samym wieku i tej samej płci na ogół spożywają bardzo podobne ilości standardowej karmy dla szczurów, ich diety podtrzymującej. Jednak mogą się znacznie różnić pod względem ilości smacznego jedzenia, które spożywają, gdy mają wybór między tymi pokarmami a karmą. Szczury BEP to te, które konsekwentnie spożywają> 40% smaczniejszego pokarmu niż te szczury konsekwentnie jedzące najmniej smacznego pokarmu (szczury BER). BEP nie są po prostu „dużymi zjadaczami”, ponieważ nie przejadają się na swojej standardowej i mniej smacznej diecie podtrzymującej w postaci karmy dla szczurów. Dlatego BEP wymagają smacznego pożywienia, aby wywołać nieprawidłową reakcję na ich spożycie, prawdopodobnie odzwierciedlając interakcję gen x środowisko na ich zachowanie żywieniowe, interakcję, która prawdopodobnie występuje również w przypadku napadowego objadania się ludzi. Ponieważ BEP nie rekompensują większego spożycia smacznego pożywienia poprzez spożywanie mniejszej ilości karmy, ich całkowite spożycie jest również większe niż w przypadku BER.
Oprócz jedzenia większych ilości pokarmu w dyskretnym i tym samym okresie czasu, co szczury BER, szczury BEP wykazują również inne zachowania charakterystyczne dla objadania się ludzi. Są one opisane w innym miejscu (17), ale w skrócie obejmują one: 1) jedzenie poza sytością, ponieważ spożywają tyle samo jedzenia po okresie pozbawienia jedzenia, jak po nasyceniu; 2) porzucając zdrowszą karmę dla smacznego jedzenia, gdy są zestresowani (BER robią coś przeciwnego, porzucając smaczne jedzenie dla bardziej pożywnej karmy, gdy są zestresowani); 3) szybsze odbicie od hipofagii wywołanej stresem (jakakolwiek hipofagia wywołana stresem nie jest już widoczna w BEP w ciągu jednej godziny), a 4) Status BEP nie zawsze przewiduje otyłość (10, 18-22). Po zastosowaniu stałej, wysokotłuszczowej diety, tyle samo BEP, co BER rozwija otyłość i tyle samo osób w każdej grupie jest odpornych na otyłość (17). Podobnie, wśród ludzi, którzy objadają się, nie wszyscy rozwijają otyłość, ponieważ niektórzy zrekompensują to na różne sposoby, zwykle w sposób nieprzystosowawczy, aby przeciwdziałać otyłości (1). BEP i BER, które są odporne na otyłość, robią to poprzez dobrowolne spożywanie mniejszej ilości wysokotłuszczowej diety (17).
W niniejszym badaniu wykorzystano model BEP / BER, aby dodatkowo zweryfikować jego zastosowanie w badaniach nadjadających objadanie się poprzez ustalenie, czy BEP charakteryzowały się również nienormalną motywacją do smacznego jedzenia. Przetestowaliśmy hipotezę, że szczury, którym przypisano status BEP, będą pobierać i konsumować smaczniejsze pożywienie, mimo że doświadczają przy tym rosnących poziomów szoku. Po drugie, postawiliśmy hipotezę, że szczury BEP i BER poddane historii cyklicznego odżywiania z ograniczeniem kalorii, symulacji ludzkiej diety, będą poszukiwać i konsumować smaczniejsze pożywienie pomimo niechcianej konsekwencji szoku. Dlatego przewidywano, że doświadczenie z ograniczeniem kalorii zmieni BER w szczury bardziej podobne do BEP, a w BEP doświadczenie zwiększy ich motywację do smacznego jedzenia w jeszcze większym stopniu. Na koniec zmierzyliśmy spożycie BEP i BER, gdy po raz pierwszy mieli dostęp do smacznego jedzenia powiązanego z wstrząsem w bezpiecznych warunkach w klatce domowej w porównaniu do labiryntu wywołującego wstrząsy. Przewidywaliśmy, że BER zjadą tyle smacznego jedzenia, co BEP ze względu na zwiększoną wartość zachęty wytwarzaną przez jego poprzednią nieosiągalną naturę, symulację „zakazanego” jedzenia.
Metoda wykonania
Tematy
N = 52, młode dorosłe samice (w wieku 90) samice szczurów Sprague-Dawley trzymano w parach w standardowych łóżkach w ramach cyklu światło / ciemność 12-hr (światło wyłączone o godzinie 1100) z dostępem do karmy ad libitum i wody podczas 2 tygodni aklimatyzacji w kolonii. Następnie przeprowadzono testy karmienia 4, w których wszystkie szczury miały dostęp ad lib do wyboru karmy dla chowów i smacznego jedzenia, ciasteczek Oreo Double Stuf (Nabisco, East Hanover, NJ), przez okres 24 godz. Po każdym teście karmienia następowały co najmniej 3-5 dni tylko karmienia, tak że ich dostęp do smacznego jedzenia był przerywany. Podczas testów karmienia 4 żywność podawano tuż przed zgaszeniem światła, a spożywane ilości mierzono po godzinie 4. Dla każdego testu określono medianę wyniku kcal. Szczury zostały wstępnie zaklasyfikowane jako BEP lub BER dla każdego testu, w zależności od tego, czy zjadły odpowiednio więcej czy mniej niż mediana. Ostateczne przypisanie statusu BEP do badania zostało przekazane N = 10, który spożywał najwyższe średnie smaczne kcale żywności i które były konsekwentnie klasyfikowane jako BEP w testach 4. Ostateczne przypisanie statusu BER trafiło do tych N = 10, którzy spożywali najniższe średnie smaczne kcal żywności i którzy byli konsekwentnie klasyfikowani jako posiadający status BER we wszystkich testach 4. Ich fenotyp BEP / BER pozostawał stabilny w czasie, co będzie widoczne w Exp. 3. Wcześniejsze badania z wykorzystaniem kategoryzacji BEP / BER również dostarczyły mocnych dowodów na to, że fenotypy utrzymują się w czasie i po ekspozycji na różne manipulacje eksperymentalne [17]. Przerywane testy „tylko chow” również potwierdziły brak różnic w spożyciu karmy między grupami, wskazując, że BEP i BER nie były po prostu odpowiednio „dużymi” lub „małymi” jedzącymi.
Diety
Szczury miały dostęp do ad lib Purina rat chow (Harlan Teklad Global Diets, Indianapolis, IN) przez cały czas trwania badania, chyba że zaznaczono inaczej. Ciasteczka Double Stuf Oreo (oryginalny smak; Nabisco, East Hanover, NJ) zostały użyte jako smaczne jedzenie do nadania statusu BEP / BER. To smaczne jedzenie ma wysoką zawartość tłuszczu i węglowodanów (sacharozy), które jest typowe dla składników smacznego jedzenia, które są pożądane i nadmiernie spożywane podczas gryzienia ludzi (3-7). Ciasteczka Oreo były również z powodzeniem stosowane w innych szczurzych modelach objadania się i początkowo były wykorzystywane do opracowania modelu BEP / BER (8, 17, 23-27). M&M Candies (Mars, Inc., McLean, VA), również o wysokiej zawartości tłuszczu i sacharozy, służyły jako smaczne pożywienie w labiryncie stóp, aby zmierzyć motywację szczurów do tego pokarmu. Tylko w labiryncie szczury mogły zjadać M & Ms. Jedynym wyjątkiem był koniec badania (Eksp. 4), jak opisano poniżej. M & Ms, a nie Oreo, były używane w labiryncie, aby ustalić wyraźny związek między satysfakcjonującymi właściwościami tego smacznego jedzenia a konsekwencjami wstrząsu stóp. Poprzednie badanie potwierdziło, że podobnie jak Oreos, zarówno BEP, jak i BER preferowały M & Ms od chow, ale BEP z definicji zużywały znacznie więcej kcal M&M niż BER w normalnych warunkach (17). M & Ms były również praktycznym wyborem dla labiryntu, ponieważ były wystarczająco małe, aby zmieścić się w karmniku w alei i można je było łatwo odzyskać, zabrać i zjeść w alejkach labiryntu.
Footshock Maze
Labirynt składał się z dwóch alejek systemu Habitest System Coulbourn Instruments (Allentown, PA). Na końcu każdej z tych zamkniętych, przezroczystych alejek o wymiarach 70 × 9.5 cm znajdował się pojemnik na żywność, jeden zawierał wstępnie odmierzone granulki karmy, a drugi wstępnie odmierzony M & Ms. Tylko ramię z przynętą M & Ms było tak uzbrojone, aby wywoływać wstrząs elektryczny przez metalowe pręty na podłodze alei. Dźwignia włączania / wyłączania do dostarczania prądu była obsługiwana ręcznie, ale każdy poziom napięcia uderzeniowego został wstępnie ustawiony, aby zapewnić dokładność przed umieszczeniem szczurów w labiryncie. Oddzielenie dwóch alejek labiryntu stanowiło zakryte centrum, które zawsze było wolne od wstrząsów. Alejki rozmieszczono tak, aby zwierzęta mogły swobodnie wędrować po wszystkich sekcjach labiryntu przez cały czas trwania każdej sesji testowej. W ten sposób przez cały czas można było uciec nawet z części labiryntu połączonej ze wstrząsem.
Analizy statystyczne
Poniżej opisano cztery eksperymenty z odpowiadającymi im wynikami po każdym opisie. W Exp. 1, oddzielne jednokierunkowe analizy ANOVA analizowały wpływ statusu BEP / BER na kcal zużyte i odzyskane przez M&M na każdym poziomie szoku. Jeśli szczury nie tolerowały pewnego poziomu wstrząsu, przypisywano wartość zero. Zastosowano analizę chi-kwadrat, aby określić, czy więcej szczurów z jednej z grup toleruje każdy poziom wstrząsu. Exp. 2 zastosował model czynnikowy 2 × 2 (historia cyklicznego ponownego karmienia z ograniczeniem kalorii lub brak cyklicznego ponownego karmienia z ograniczeniem kalorii × BEP lub BER). Jednokierunkowe ANOVA zostały użyte do zbadania głównych efektów i interakcji tych czynników na tych samych zmiennych zależnych, co w Eksp.1. Dla Exp. 3 i 4, spożycie kcal Oreo (Exp. 3) i M&M kcal (Exp. 4) przez szczury BEP vs. BER w klatce domowej analizowano stosując oddzielne jednostronne ANOVA. We wszystkich testach alfa ustalono na poziomie istotności p <0.05. Wyniki przedstawiono jako średnie grupowe ± SEM. Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez University of Alabama w Birmingham Institutional Animal Care and Use Committee.
Eksperymenty i wyniki
Status BEP / BER został potwierdzony przed wszystkimi eksperymentami. Średnia mediana podzielonej wartości spożycia smacznego pokarmu w 4 testach żywieniowych na początkowych 52 szczurach wynosiła 35 kcal / 4 godziny. Zgodnie z oczekiwaniami nie było różnic w ilości zjedzonej karmy między BEP i BER, niezależnie od tego, czy karmę podawano samodzielnie, czy z ciasteczkami. Średnio z 4 testów żywieniowych, szczury BEP zjadły o 64% więcej smacznych kcal niż BER, p <0.001 (Rysunek 1). Również zgodnie z oczekiwaniami, ze względu na przerywany vs. stały dostęp do smacznego jedzenia, nie było różnic w masie ciała BEP i BER na koniec testów karmienia (BEP = 171.90 ± 1.7 g vs. BER = 168.13 ± 2.0 g; nie pokazane). Przerywany dostęp do smacznego jedzenia został zaprojektowany w celu symulacji przerywanego (w porównaniu ze stałym) spożyciem smacznego jedzenia, które jest typowe dla ludzi z upijającymi się wzorami (1).
Eksperyment 1: Motywacja do smacznego jedzenia u szczurów BEP vs. BER
Procedura: Aklimatyzacja do Shock Maze Food Choice
Szczury transportowano z kolonii zwierząt do laboratorium około godz. 1200 godzin w ich klatkach domowych z dowolną wodą i karmą, tak aby były nasycone w czasie badania. Wszystkie procedury w labiryncie odbywały się w ciemności przy czerwonym świetle. Każdego szczura umieszczono w labiryncie w kolejności równoważącej stan grupowy (BEP / BER) na 10 min / dzień do aklimatyzacji. „Aklimatyzację” zdefiniowano jako szczur przyjmujący ≥ 1 ugryzienie M&M podczas pierwszej minuty w labiryncie. Każdemu pozwolono na tyle prób, ile było konieczne, aby osiągnąć aklimatyzację. Po aklimatyzacji poszczególne szczury przeszły do fazy testowej eksperymentu. Próby aklimatyzacyjne i sesje testowe miały miejsce 3 dys / tydzień, z co najmniej 1 dniem bez testów między nimi.
Efekt
Liczba prób wymaganych do zaaklimatyzowania się w labiryncie wahała się od prób 2 do 10. Nie było różnic między szczurami BEP i BER pod względem liczby prób wymaganych do aklimatyzacji [F (2, 29) = 1.04, p = 0.37]. Średnia liczba prób do aklimatyzacji wynosiła 3.13 ± 0.3.
Procedura: Test motywacji dla smacznego jedzenia pomimo konsekwencji
Pierwszego dnia testu, który nastąpił po aklimatyzacji, nie zastosowano wstrząsu nóg po aportach M&M. Pozwoliło to na zmierzenie wyjściowego smacznego spożycia pokarmu w ciągu 10 minut dla każdego szczura, a także sposób na potwierdzenie aklimatyzacji szczurów do labiryntu. Jeśli szczur nie zjadł kęsa smacznego pożywienia w ciągu <1 minuty, był przenoszony z powrotem do fazy aklimatyzacji, aż ponownie minął. Drugiego dnia testowania najniższy poziom wstrząsu (0.10 mA) podawano przez 3 sekundy bezpośrednio po pobraniu M&M. „Pobieranie” zdefiniowano jako całkowite usunięcie M&M z pojemnika na żywność łapą lub ustami. Ten poziom szoku powtarzano tyle razy, ile szczur wracał i odzyskiwał M&M podczas 10-minutowej sesji. W każdej kolejnej 10-minutowej sesji poziom wstrząsu zwiększano o 0.05 mA do momentu, gdy szczur przestał pobierać M&M. W dniu testu następującym po tym niepowodzeniu, szczur otrzymał kolejną szansę na zrobienie tego na wcześniej podawanym poziomie wstrząsu. Jeśli szczur ponownie nie mógł pobrać smacznego pożywienia, nie był już umieszczany w labiryncie w dni testowe, ale zamiast tego był trzymany w swojej domowej klatce z karmą do końca tej fazy badania. Gotowość do tolerowania wstrząsu stóp dla M & Ms w warunkach nasycenia i pośród dostępu do karmy w sąsiednim ramieniu wolnym od szoku była naszą operacyjną definicją motywacji do smacznego jedzenia.
Po umieszczeniu w labiryncie szczury były zawsze skierowane w stronę środkowej piasty, która nie była przynęta ani podłączona do nóg. Zapewniło to, że zwierzęta nie będą tendencyjne do żadnej z alejek wyboru pożywienia. Podczas eksperymentu zawsze obecnych było dwóch asystentów badawczych. Jeden z asystentów umieścił szczury w labiryncie i podał nogę za pomocą ręcznie obsługiwanego spustu; inny, który był ślepy na status grupy, rejestrował zachowania zwierząt. Między zwierzętami aparat czyszczono chloroheksyną. Liczba odzyskanych M&M i całkowita ilość zużytych M&M (w kcal) na każdym poziomie szoku, a także najwyższy tolerowany poziom wstrząsu (tj. Najwyższy poziom, na którym każdy był nadal skłonny do podjęcia kolejnych M&M) zarejestrowano dla każdego szczura w każdej próbie badawczej.
Efekt
Pomimo znacznych rozbieżności w grupach N = 10, wystąpiła istotna ogólna różnica w liczbie pobrań M&M między grupami. BEP wykonały więcej pobrań (4.30 ± 0.4) niż BER (2.75 ± 0.3) ze wszystkimi poziomami wstrząsów łącznie, [F (2, 29) = 4.58, p <0.02]. Na każdym poziomie szoku (Rysunek 2), występy grupowe były zróżnicowane. Liczby pobierania BEP nie różniły się statystycznie od BER na najniższym poziomie (0.10 mA), na poziomie 0.15 mA lub przy 0.20 mA w stopie. Jednak, gdy intensywność wstrząsu wzrosła do 0.25 mA, BEP spowodowały znacznie więcej pobrań niż BER (odpowiednio 6.10 ± 0.8 vs 2.11 ± 0.7), [F (2, 29) = 6.48, p <0.01]. Przy 0.45 mA BEP nadal dawały smaczniejszy pokarm niż szczury BER, [F (2,29) = 4.42, p <0.05]. Tylko BEP kontynuowały pobieranie danych powyżej poziomu 0.50 mA wstrząsu nożnego (Rys. 2).
Osoby BEP spożywały również smaczniejsze pożywienie niż BER we wszystkich poziomach wstrząsu łącznie [F (1, 19) = 6.35, p <0.05]. Jak pokazano w Rysunek 3, BEP zużywały znacznie więcej niż BER przy poziomie wyładowania 0.10 mA (odpowiednio 14.7 ± 1.9 kcal vs. 7.3 ± 1.5 kcal), [F (2, 29) = 4.08, p <0.05], poziom 0.20 mA, [F (2, 29) = 3.29, p = 0.05], poziom 0.25 mA (BEP = 11.95 ± 3.0 kcal vs. BER = 2.7 ± 1.2 kcal), [F (2, 29) = 6.11, p <0.01] i poziom 0.45 mA [F (2, 29) = 3.34, p = 0.05].
Wreszcie, wraz ze wzrostem poziomu wstrząsu, liczba szczurów BER, które tolerowały wstrząs dla smacznego jedzenia, zmniejszyła się, podczas gdy liczba BEP tolerujących wzrosty poziomów pozostała praktycznie taka sama (Rysunek 4). Na poziomie 0.40 mA więcej szczurów BEP w porównaniu z BER tolerowało wstrząs dla M & Ms (N = 8 lub 80% BEP vs. tylko 1 lub 10% BER), [X2 (2, N = 30) = 10.05, p <0.01]. Na poziomie 0.45 mA wyniki były podobne z N = 7 (70%) szczurów BEP i N = 1 (10%) szczurów BER tolerujących wstrząs [X2 (2, N = 30) = 9.30, p <0.01]. Powyżej poziomu 0.45 mA, N na grupę, która pozostała, była zbyt niska, aby wykryć istotność; jednak utrzymywała się tendencja do większej liczby BEP w porównaniu do BER tolerujących szok dla M&M. Jeśli chodzi o najwyższy poziom wstrząsu tolerowany przez każdą z grup, istniała wyraźna różnica między grupami [F (2, 29) = 6.02, p <0.01]. BEP byli skłonni tolerować znacznie wyższy i statystycznie istotny poziom wstrząsu stopy jako negatywnej konsekwencji dla smacznego pobierania pokarmu w porównaniu z BER (odpowiednio 0.42 ± 0.04 mA w porównaniu z 0.26 ± 0.03 mA).
Eksperyment 2: Wpływ historii cyklicznego ograniczania kalorii na podawanie motywacji smacznego jedzenia u szczurów BEP vs. BER
Procedura: cykliczny protokół ograniczania kalorii
After Exp. 1, połowa szczurów w każdej grupie BEP i BER została przydzielona do przeżywania historii z lub historii bez cyklicznego ponownego ograniczania kalorii. Te podgrupy zostały dopasowane do poziomów tolerowanych na wstrząsy. Cykliczny protokół ograniczania kalorii i ponownego karmienia był taki sam, jak we wcześniejszych eksperymentach z innymi szczurzymi modelami objadania się (8, 23-28) i jest opisany w Tabela 1. Na grupy otrzymujące historię cyklicznego kalorycznego ponownego podawania nałożono łącznie pięć „cykli” 11 w ciągu dnia. Pięć dni po ad lib chow nastąpiło po ostatnim dniu ponownego karmienia cyklu 5th. Ciężary ciała były monitorowane przez cały czas. Po ostatnim cyklu restrykcyjnym średnia masa ciała osób z historią karmienia restrykcyjnego wynosiła 334.43 ± 8.9 g, w porównaniu z 348.32 ± 11.8 g. tych bez takiej historii. Różnica ta nie była znacząca [F (1, 29) = 0.885, p = 0.36], a wszelkie tendencje do ważenia mniejszego były równomiernie rozłożone między szczury BEP i BER. W tym czasie testy w labiryncie szoku przebiegały jak w Exp. 1. bez okresu aklimatyzacji. Jak w Exp. 1, pierwszy dzień testów w labiryncie nie obejmował wstrząsów.
Efekt
Nie było znaczących efektów głównych związanych z grupą (BEP / BER) lub doświadczeniem z ponownym karmieniem restrykcyjnym, ani też wpływu interakcji na liczbę M&M odzyskanych, skonsumowanych lub poziom tolerowanego wstrząsu, gdy szczury ponownie umieszczono w labiryncie. Kłopot z tym projektem i wyjaśnieniem tego braku różnicy polega na tym, że wszystkie ostatnie doświadczenia zwierząt w labiryncie były na tyle wstrząsowe, że uniemożliwiały odzyskanie M&M. W związku z tym wszystkie szczury bardzo wahały się przed wejściem do alei, mimo że podczas tej pierwszej próby w labiryncie nie wywołano żadnego szoku. Istniała jednak tendencja, że BER z historią ponownego odżywiania się restrykcjami kalorycznymi uzyskiwały więcej pobrań niż BER bez tego doświadczenia (Rysunek 5A; 1.40 ± 0.5 vs. 0.20 ± 0.2, odpowiednio, [F (1, 9) = 4.80, p = 0.06]. Spożyli również znacznie smaczniejsze jedzenie niż ich nieograniczone odpowiedniki (Rysunek 5B; 4.9 ± 1.5 kcal vs 0.8 ± 0.8 kcal, odpowiednio), [F (1, 9) = 5.70, p <0.05]. Nie stwierdzono istotnej różnicy między BEP z historią cyklicznego ponownego karmienia restrykcyjnego kalorycznego i bez niego, z których oba dawały średnio tylko 0.8 ± 0.4 M & Ms i spożywały średnio 2.6 ± 1.8 smacznych kcal (nie pokazano).
Eksperyment 3: stabilność statusu BEP i BER
Procedura
Aby określić, czy narażenie na wstrząs stóp w alei z innym smacznym pokarmem (M & Ms vs. Oreos), historia cyklicznego ponownego karmienia restrykcyjnego kalorycznego lub zwykły upływ czasu zmieniło status BEP / BER szczurów po Exp. 2 szczury otrzymały ten sam test karmienia ciasteczkami Oreo + karmą w ich klatkach domowych, który został użyty do sklasyfikowania ich jako BEP lub BER przed Exp. 1.
Efekt
Pomimo narażenia na wyżej wymienione manipulacje, test karmienia w klatce domowej przy użyciu ciasteczek Oreo ujawnił, że przypisania BEP i BER pozostały stabilne. BEP spożywały znacznie więcej smacznych kcal żywności niż grupa BER (odpowiednio 42 ± 99 kcal w porównaniu z 2.7 ± 30.67 kcal), [F (3.7, 1) = 19, p <7.24]; Rysunek 6A.
Eksperyment 4: reakcja szczurów BEP vs. BER na swobodny dostęp do smacznej żywności wcześniej związanej ze stresem wynikającym z konfliktu wyboru
Procedura
Po Exp. 3, szczury trzymano tylko karmę i wodę przez trzy dni w ich klatkach domowych. Następnie podawano im wcześniej odmierzone ilości karmy i M & M o początku ciemności, a spożycie mierzono po 4 godzinach. To był pierwszy i jedyny raz, kiedy otrzymali M & Ms w bezpiecznym (tj. Wolnym od wstrząsów) środowisku ich klatek domowych.
Efekt
Jak pokazano w Rysunek 6B, w przeciwieństwie do testów karmienia Oreo, szczury BER zjadły tyle samo kcal M&M, co szczury BEP (BEP = 62.10 ± 5.2 kcal vs. BER = 54.90 ± 5.5 kcal), [F (1, 19) = 0.90, p = 0.36, ns].
Dyskusja
Głównym ustaleniem badania było stwierdzenie, że szczury sklasyfikowane jako podatne na popijawy (BEP), ze względu na zwiększone spożycie pokarmu w obecności smacznego pokarmu, nie tylko spożywały więcej tego pokarmu, ale były również skłonne tolerować wyższe poziomy wstrząsów skokowych w celu odzyskania i spożywać go w porównaniu z odpornymi na zjadanie szczurami (BER). Obserwowano to u szczurów pomimo ich nasyconego stanu i pomimo obecności chow, wolnej od wstrząsu, w sąsiednim ramieniu labiryntu. Dane zebrane podczas ich aklimatyzacji w labiryncie sugerują, że ta różnica w motywacji między grupami nie była spowodowana różnicami w lęku, zdolnościach motorycznych lub zdolnościach uczenia się, ponieważ BEP nie różniły się od BER wymaganej liczby ekspozycji na labirynt lub czas w labiryncie, aby po raz pierwszy odzyskać smaczne jedzenie.
Późniejszy eksperyment narzucił szczurom krótką cykliczną historię ograniczenia pożywienia i ponownego karmienia mającą na celu symulację diety podobnej do ludzkiej. Biorąc pod uwagę, że badanie to było zdezorientowane przez ostatnie doświadczenia szczurów w labiryncie, które charakteryzowały się bardzo awersyjnym poziomem wstrząsu stóp (jeden zbyt awersyjny, aby tolerować smaczny pokarm) i biorąc pod uwagę niskie Ns z zanurkujących grup BEP / BER, więc że połowa każdego z nich doświadczyłaby cyklicznego ponownego karmienia z ograniczeniem kalorycznym (N = 5 / grupę), musimy traktować wyniki jako dane pilotażowe do dalszych badań. Niemniej jednak, pomimo tych niedociągnięć, wyniki sugerują, że u szczurów skłonnych do objadania się (BER), historia diety podobnej do ludzkiej może zmienić ich motywację do spożywania smacznego pożywienia. Wcześniej informowaliśmy, że historia cyklicznych restrykcji kalorycznych jest koniecznym wyzwalaczem objadania się u zestresowanych szczurów (8, 23-25, 27), zjawisko obserwowane obecnie w innych laboratoriach przy użyciu szczurów i myszy (33-34). W niniejszym badaniu wcześniejsze doświadczenia w labiryncie uderzeń można uznać za stresujące. Spośród grupy BER tylko osoby z historią cyklicznego ponownego ograniczania kalorii wykazały tendencję do odzyskiwania i spożywania znacznie smaczniejszej żywności niż BER bez tej historii. Dlatego, pomimo normalnej masy ciała i sytości zgodnie z protokołem restrykcyjno-karmiącym, stres w połączeniu z tą historią mógł po raz kolejny przyczynić się do zwiększenia spożycia pokarmu, nawet u szczurów nie skłonnych do nadmiernego jedzenia (w BER).
BEP nie zareagowały w naturze na doświadczenie cyklicznego uzupełniania kalorii. Jednym z powodów może być to, że w porównaniu do BER, ich ostatnie doświadczenie w labiryncie było ze znacznie wyższym poziomem szoku niż doświadczane przez BER. Jednak innym wyjaśnieniem jest to, że okresy ograniczenia kalorii nie mają na nie wpływu dyspozycyjnie. Wcześniej informowaliśmy, że w stanie ostrej deprywacji żywności, powodującej głód (o czym świadczy przejadanie się BER po tej samej ostrej deprywacji żywności), BEP nie spożywały smaczniejszej żywności niż wtedy, gdy nie były pozbawione żywności (17). Oznacza to, że BEP spożywają tyle smacznego jedzenia, gdy są nasycone, a gdy są głodne. Sugeruje to, że w obliczu smacznego jedzenia, BEP jedzą z powodów niezwiązanych z potrzebami metabolicznymi. Stąd ich motywacja dla smacznego pożywienia, testowanego tutaj, może nie zostać zmieniona przez wcześniejszą historię cyklicznego ograniczania kalorii. W ten sposób BEP mogą być bardziej reprezentatywne dla osób z zaburzeniami objadania się (BED) i otyłością wynikającą z kompulsywnego objadania się, ponieważ w tych warunkach historia diety nie zawsze jest obecna (1). Bulimia nervosa może być dokładniej modelowana przez BER z historią cyklicznego ograniczania kalorii-ponownego karmienia. Są to szczury, które zazwyczaj jedzą mniej smaczne pożywienie niż BEP (tryb samoograniczenia), ale które można zmienić, aby spożywały więcej po napadzie ograniczenia kalorii lub „diety” (1). Aby optymalnie wykorzystać ten model do badania tych podgrup klinicznych, najpierw konieczne będzie powtórzenie tego eksperymentu z większą liczbą zwierząt, które zostały poddane historii cyklicznego protokołu ograniczania kalorii wcześniejszy testowane pod kątem smacznej motywacji do jedzenia w labiryncie szoku.
W końcowym teście, kiedy wszystkie szczury miały dostęp do związanych z konsekwencjami M & Ms w bezpiecznych klatkach po raz pierwszy, BER zjadały tyle samo smacznego pożywienia, co BEP. Nie mogło to być spowodowane zmianą ich statusu BEP / BER, ponieważ test Oreo potwierdził, że BER nadal zjadały mniej niż BEP. Można argumentować, że BER po prostu woleli lub lubili M&M bardziej niż BEP i dlatego jedli ich więcej, gdy szok nie był już zagrożeniem. Nie możemy definitywnie wykluczyć takiej możliwości, ale nie jest to prawdopodobne wyjaśnienie, biorąc pod uwagę, że BEP były skłonne tolerować wyższe intensywności wstrząsów w przypadku tego rodzaju smacznej żywności. Alternatywną możliwością zwiększonego spożycia M & Ms przez BER w celu dopasowania go do BEP jest to, że M & Ms były teraz dostępne bez szoku, a poprzedni związek między tym jedzeniem a awersyjnym szokiem może zwiększyć wyrazistość i apetytową jakość tej żywności, gdy jest swobodnie dostępna. Rys. 6 pokazuje, że nawet BEPs zjadali smaczniejsze kcal niż zwykle, kiedy jedli M & Ms vs. Oreos. To zwiększone spożycie prawdopodobnie osiągnęło pułap w BEP. Jeśli chodzi o BER, zwiększone spożycie kcal w obecności wolnych od wstrząsów M & Ms (w porównaniu z Oreos) mogło również wynikać ze zwiększonej wyrazistości i apetytu tego pokarmu w porównaniu z jego poprzednią zakazaną jakością. Osoby na diecie dobrowolnie powstrzymują się od wysoce smacznych pokarmów i jest dobrze ugruntowane, że powstrzymanie się od tych pokarmów zwiększa ich sycący i apetyczny charakter (35). Niedawno nasze laboratorium doniosło, że nawet sygnały nie związane z jedzeniem związane z smacznym jedzeniem są wystarczające, aby wywołać przejadanie się u szczurów (36). Zastrzeżeniem do tych wniosków jest jednak to, że test spożycia M&M w klatce domowej został wykonany tylko raz. Nie wiemy, czy przy powtórzeniach BER powróciłyby do swojego typowego statusu BER, zużywając mniej kcal M&M niż BEP. Jest możliwe, że podzbiór BER mógł kontynuować ten wzór podobny do BEP z uprzednio zakazaną smaczną żywnością. Sugerowałoby to interesującą różnorodność genetyczną w obrębie fenotypu BER. Istnieją jednak dowody pozwalające przypuszczać, że BER w końcu wróciłyby do jedzenia mniej M&M niż BEP, pomimo ich teraz swobodnego dostępu. Jest to oparte na upartej naturze fenotypu BEP / BER, który obserwowaliśmy w poprzednich badaniach. Fenotypy BEP / BER utrzymują się z upływem czasu, podczas różnych doświadczeń związanych z głodem, wstrząsem nogą i ekspozycją na różne rodzaje smacznych pokarmów (zob. ref.17 do tych testów). Ponadto K. Klump i współpracownicy odkryli niedawno, że nawet wycięcie jajników nie zniosło statusu BEP / BER u szczurów po okresie dojrzewania. Co ciekawe, samice szczurów nie łączą się istotnie w grupy BEP / BER aż do okresu dojrzewania, podnosząc potencjalnie krytyczną rolę hormonów rozrodczych na początku objadania się (komunikacja osobista, październik 2009).
Pomimo ograniczeń we wtórnych testach przeprowadzonych w tym badaniu, główne stwierdzenie zwiększonej motywacji do smacznego jedzenia w BEP w porównaniu do szczurów BER jest ważne z kilku powodów. Po pierwsze, rozszerza fenotyp BEP o aspekt, który jest zaniżony w modelach zwierzęcych objadających się, a jednocześnie bardzo istotny w klinicznym objadaniu się. Po drugie, działanie pozbawionych żywności szczurów o normalnej masie ciała, aby tolerować wysoki poziom porażenia prądem w przypadku uprzywilejowanego pokarmu, nie powinno być postrzegane jako nic innego, jak uderzająco nienormalne i potężny testament motywacji. Podkreśla to fakt, że w przeszłości uzyskaliśmy podobne zachowanie u szczurów, ale tylko po wstrzyknięciu centralnie peptydu YY, silnego oreksgenicznego (37). Inne badania wykorzystujące footshock do testowania motywacji u zaangażowanych szczurów, nie jedzenia, ale narkotyków (38, 39). W związku z tym badanie to jest wyjątkowe, ponieważ stwierdzono, że nieleczone (nieleczone lekami) szczury chętnie tolerują awersyjne poziomy wstrząsu nogą, nie dla satysfakcjonujących leków, ale satysfakcjonującego jedzenia. Po trzecie, wyniki podkreślają potężną rolę smacznej żywności w wywoływaniu napadowego objadania się. Biorąc pod uwagę nasze obserwacje dotyczące gryzoni, moc smacznego pokarmu do motywowania do karmienia nawet w obliczu kary może być bardziej zakorzeniona biologicznie niż zależna od złożonych procesów poznawczych (np. Liczenie kalorii lub poznawcza dysinhibicja). Ma to ważne konsekwencje dla strategii leczenia i zapobiegania nawrotom u ludzi z zaburzeniami z napadowym objadaniem się, którzy muszą wielokrotnie napotykać te substancje w dzisiejszym hedonicznym środowisku żywieniowym.
Badania interakcji genów ze środowiskiem zaburzeń odżywiania się ludzi są rzadkie i bardzo potrzebne (40). Zwierzęcy model BEP / BER objadania się reprezentuje interakcję gen x środowisko, przy czym czynnikiem środowiskowym jest obecność smacznego jedzenia. Smaczna karma ma wpływ na szczury BEP, której nie ma u szczurów BER. Nasze smaczne, zorientowane na żywność środowisko raczej się nie zmieni. Identyfikując geny predysponujące niektórych ludzi do różnej reakcji na smaczne pokarmy, należy kierować nowymi metodami leczenia bulimii, BED i otyłości spowodowanej jedzeniem bez głodu. Są to zabiegi mające na celu ograniczenie nienormalnej motywacji do smacznego jedzenia i mogą być również skuteczne w przypadku nieprawidłowej motywacji w przypadku innych bodźców apetycznych (np. Seksu, alkoholu, nielegalnych substancji, hazardu). Model BEP / BER można wykorzystać jako nośnik do odkryć genów.
Podziękowanie
Jesteśmy wdzięczni dr. Paul Blanton i Kristine Lokken za wskazówki i porady dotyczące tłumaczących aspektów tego badania. Dziękujemy również następującym studentom za pomoc w utrzymaniu laboratorium i gromadzeniu danych: Michel Thomas, Jennie Yang, Mary Holsten, Taylor Johnson, Adrianne McCullars i Jillian Woodruff. Badanie zostało wsparte grantem NIH DK066007 (MMB).
Referencje
;
