Przekąski pokarmowe u szczurów karmionych ad libitum są wyzwalane przez połączenie tłuszczu i węglowodanów (2014)

Abstrakcyjny

WPROWADZENIE

Pikantne przekąski, takie jak chipsy ziemniaczane, zaliczane są do siedmiu głównych czynników przyczyniających się do spożycia energii u dzieci i młodzieży w USA w ciągu ostatnich lat 21 (Slining i in., 2013). Przekąski nie są częścią naszej podstawowej diety, ale często są spożywane dodatkowo do innych posiłków. Ponadto przekąski wykazują jedynie słaby efekt sytości, a ich zawartość kalorii nie jest lub jest tylko częściowo kompensowana przez zmniejszone spożycie standardowych posiłków (Whybrow i in., 2007; Chapelot, 2011). Można zatem stwierdzić, że spożycie przekąsek prowadzi do zwiększenia całkowitego zużycia energii. Tak zwane hedoniczne spożywanie pokarmu jest niezależne od głodu, może unieważnić homeostatyczny bilans energetyczny i dlatego może prowadzić do hiperfagii, tj. Przyjmowania pokarmu poza sytością (Berthoud, 2011).

Kilka badań sugeruje, że niektóre rodzaje pożywienia mogą indukować podobne nie homeostatyczne spożycie energii u szczurów, jak u ludzi, co wskazuje na istnienie wysoce filogenetycznie zachowanego mechanizmu regulacji nerwowej przyjmowania pokarmu. Na przykład wykazano, że szczury, które mają dostęp do diety w stołówce, zużywają dwa razy więcej energii niż szczury z dostępem tylko do standardowej karmy. Ponadto zmieniono sposób żywienia z przyjmowania posiłków opartych na posiłkach na przyjmowanie posiłków opartych na przekąskach (Martire i in., 2013). W podobny sposób szczury karmione ad libitum z dodatkowym dostępem do chipsów ziemniaczanych wykazały wyższe spożycie energii niż szczury z dodatkowym dostępem tylko do standardowej karmy (Hoch i in., 2013).

W kilku badaniach zbadano leżące u podstaw mechanizmy fizjologiczne związane z niehomostatycznym przyjmowaniem smacznego jedzenia. Ostatnio wykazano, że dieta stołowa wpływa na system nagradzania w mózgu szczura (Epstein i Shaham, 2010) oraz że chipsy ziemniaczane z przekąskami modulują aktywność obszarów mózgu, które reagują na sygnały głównie regulujące nagrodę i uzależnienie, przyjmowanie pokarmu, aktywność ruchową i sen (Hoch i in., 2013). Na poziomie molekularnym różne mechanizmy są zaangażowane w mechanizmy regulacyjne nie-homeostatycznego przyjmowania pokarmu, w tym hormony, dopamina, melanokortyny lub inne cząsteczki sygnałowe (Berthoud, 2011; Pandit i wsp., 2011; Alsio i in., 2012). Na przykład, hedoniczne spożycie kilku przekąsek wydaje się być regulowane przez endogenny układ opioidowy, ponieważ antagonista opioidów, naltrekson, osłabiał warunkowane preferencje miejsca indukowane przez różne stałe przekąski u szczurów karmionych ad libitum (Jarosz i in., 2006). Układ endokannabinoidowy jelit może być ważnym regulatorem spożycia tłuszczu (DiPatrizio i in., 2011).

Niemniej jednak molekularne determinanty żywności, które powodują nie-homeostatyczne przyjmowanie pokarmu, nie są w pełni scharakteryzowane. W kilku badaniach wykorzystano dietę stołową jako smaczną paszę, która zawiera wybór różnych artykułów, takich jak ciasta, makarony, chipsy ziemniaczane, ciastka, ser lub orzechy (Prats i in., 1989; Martire i in., 2013). W innych badaniach zastosowano pojedyncze produkty spożywcze, takie jak chipsy ziemniaczane (Hoch i in., 2013) lub Froot Loops^® płatki (Jarosz i in., 2006). Nadmierne spożycie żywności było głównie związane z zawartością energii, tłuszczu lub cukru w ​​żywności. Ponadto zasugerowano, że wpływają również właściwości sensoryczne: u dobrze karmionych szczurów spożycie pokarmu było raczej indukowane smakowitością lub właściwościami sensorycznymi pokarmu, podczas gdy zawartość kalorii wydawała się być głównym czynnikiem wpływającym na szczury z ujemnym bilansem energetycznym (Scheggi i in., 2013).

Celem obecnego badania było zatem zastosowanie testu preferencji pokarmowej z dwoma opcjami wyboru, który można wykorzystać do określenia aktywności pojedynczych składników przekąsek w celu wywołania spożycia pokarmu. Wcześniej stosowano testy preferencji z podwójnym wyborem, na przykład w celu zbadania preferencji szczurów pod względem smaków żywności, wpływu podawania galaniny na wybór żywności lub względnej smakowitości emulsji sacharozy / oleju (Naim i in., 1986; Smith i wsp., 1996). W naszym celu zmodyfikowano protokół preferencji dwóch opcji dla pokarmów stałych w taki sposób, że części referencyjnej sproszkowanej karmy standardowej (STD) zostały zastąpione przez przekąskę lub pojedyncze składniki w stężeniu obecnym w przekąsce. W ten sposób różne testowane produkty spożywcze mogą być testowane pod kątem odniesienia do STD i względem siebie. Jako model na przekąskę, pokarmy testowe były prezentowane za każdym razem tylko dla 10 min, a szczury zawsze miały dostęp ad libitum do standardowych granulek karmy. Ten system testowy zastosowano następnie do analizy wpływu makroskładników na spożycie chipsów ziemniaczanych.

MATERIAŁY I METODY

BADANIE ŻYWNOŚCI

Wszystkie testowane produkty zostały przygotowane, zmieszane i rozdrobnione w maszynce, aby zapewnić jednorodność i podobną konsystencję. Testowy komputer osobisty z żywnością składał się ze sproszkowanego STD (Altromin 1321, Lage, Niemcy) w mieszaninie z chipsami ziemniaczanymi 50% („PFIFF Chips Salz”), niesmaczny, solony, bez dodanych związków smakowych lub wzmacniaczy smaku, zakupiony w lokalnym supermarkecie; 49 % węglowodanów, 35% tłuszczu, 6% białka, 4% błonnika pokarmowego, 1.8% soli). Testowa żywność ffPC zawierała 50% beztłuszczowych chipsów ziemniaczanych („Lay's Light Original^®”, Z podstawnikiem tłuszczowym olestra (OLEAN^®), bez smaku, solone, bez dodatku związków smakowych lub wzmacniaczy smaku, zakupione w supermarkecie w USA; 61% węglowodany, 7% białko, 3.4% błonnik pokarmowy, 1.7% sól, 0% tłuszcz) w sproszkowanym STD. W celu przetestowania połączonego wpływu tłuszczu i węglowodanów makroskładników na smakowitość chipsów ziemniaczanych, przygotowano model chipsów ziemniaczanych (FCH), który składał się z 50% sproszkowanego STD oraz składników tłuszczowych i węglowodanowych chipsów ziemniaczanych. Pozostałą część chipsów ziemniaczanych (białka, błonnik, sól i niezidentyfikowane składniki) zastąpiono węglowodanami zamiast STD, aby jak najbardziej dopasować gęstość energii modelu i PC. Zatem FCH składał się z 50% STD, 17.5% tłuszczu (olej słonecznikowy, zakupiony w lokalnym supermarkecie) i 32.5% węglowodanów (dekstryna ze skrobi kukurydzianej, maltodekstryna, Fluka, Taufkirchen, Niemcy). Dodatkowo, części tłuszczowe i węglowodanowe testowanej żywności FCH były badane osobno. Tak więc, w celu zbadania wpływu zawartości tłuszczu (F), 17.5% tłuszczu zmieszano z 82.5% STD. Wpływ zawartości węglowodanów (CH) testowano z żywnością składającą się z 32.5% węglowodanów i 67.5% STD. Gęstość energetyczną różnych testowanych produktów spożywczych obliczono na podstawie oznakowania producenta. Obliczone wartości i skład badanej żywności przedstawiono w Postać Figure11.

 

RYSUNEK 1

Skład (procent wagowy) i zawartość energetyczna (kcal / 100 g) badanej żywności: chipsy ziemniaczane (PC), chipsy ziemniaczane beztłuszczowe (ffPC), zawartość węglowodanów w PC (CH), zawartość tłuszczu w PC (F) , mieszanka tłuszczów i węglowodanów (FCH) oraz sproszkowana karma standardowa ...

PROJEKT EKSPERYMENTALNY

W przypadku testów preferencyjnych z dwoma opcjami testowe pokarmy były prezentowane trzy razy dziennie (o 9 am, 12: 30 pm i 4 pm), za każdym razem przez 10 min (Postać Figure2A2A) w dwóch dodatkowych dozownikach żywności (Postać Figure2B2B). Przyjmowanie pokarmu testowego określano na podstawie różnicy masy dozowników żywności przed i po każdym okresie dostępu. Pobór energii obliczono poprzez pomnożenie tych ilości spożytej żywności przez odpowiednią zawartość energii. Względne spożycie żywności i energii obliczono, dzieląc połkniętą ilość żywności lub energii konkretnej żywności testowej przez sumę dwóch dostarczonych żywności testowej. Położenie dozowników żywności i żywności włożonej do konkretnego dozownika zmieniano dla każdego testu, aby uniknąć wpływu preferencji miejsca. Dodatkowo zmierzono związaną z karmieniem aktywność ruchową szczurów. W tym celu zdjęcia były robione co 10 za pośrednictwem kamer internetowych umieszczonych nad klatkami (Postać Figure2C2C). Powstałe zdjęcia 60 zarejestrowane na pojedynczy okres dostępu do pokarmu zostały ocenione za pomocą zliczeń: jeden zliczenie zdefiniowano jako „jeden szczur bierze pokarm z jednego dozownika żywności”. Połknięte ilości jedzenia, energii, a także liczby wykorzystano do obliczenia względnego udziału każdego testowanego jedzenia w całkowitym spożyciu pokarmu dodatkowo do standardowych granulek karmy w każdym pojedynczym teście. Każdy eksperyment przeprowadzono jednocześnie w dwóch klatkach przez dwa kolejne dni z trzema testami dziennie. Wybrane kombinacje pokarmów powtarzano przez maksymalnie sześć dni. Następujące eksperymenty przeprowadzono na dwóch różnych kohortach zwierząt: PC vs. CH, PC vs. F, PC vs. FCH, F vs. CH, FCH vs. CH, FCH vs. F, ffPC vs. PC, ffPC vs. CH , ffPC vs. F i ffPC vs. FCH.

 

RYSUNEK 2

Omówienie projektu badania: (A) Zaplanuj trzy oddzielne testy preferencji z dwoma opcjami wyboru jednego dnia o godzinie 9, 12.30 pm i 4 pm. (B) Widok klatki z przodu podczas testów preferencyjnych z dwoma opcjami wyboru z dwoma dodatkowymi dozownikami żywności testowej (żywność testowa ...

ANALIZA STATYSTYCZNA

Do celów analizy statystycznej obliczyliśmy odsetek testowanych pokarmów, które zostały spożyte w jednej klatce podczas każdego pojedynczego testu preferencji 10, w odniesieniu do całkowitego spożycia z obu testowanych pojemników na żywność. Preferencyjne testy przeprowadzono jako pojedyncze testy 6 – 50 (każdy 10 min) z niezależnymi grupami zwierząt (klatkami) 2 – 4, z których każda zawiera osobniki 4 – 5. Jednokierunkowa analiza wariancji z powtarzanymi pomiarami (ANOVA) ze zmienną „dni testowe” nie wykazała znaczącego wpływu tej zmiennej (p <0.05) dla większości warunków testowych (patrz Wyniki i Dyskusja dotyczące wyjątków). Dla testowanych kombinacji PC i FCH (p = 1.06 × 10^-7) i PC vs. F (p = 4.13 × 10^-5) ANOVA wykazała znaczący wpływ zmiennej „dni testowe”. W związku z tym analizowaliśmy te dane osobno dla każdego dnia.

Istotność spożycia pokarmu dla danej kombinacji pokarmu testowego została obliczona przez sparowanego, dwustronnego Studenta t-test przy użyciu Analysis ToolPak, Microsoft Excel 2013. Średnie wartości pojedynczych testów zostały obliczone dla niezależnych grup (klatek) i wykorzystane do testów statystycznych (n = 2 – 4). Dane są przedstawione w Postacie 3-5 oraz w Stoły Tabele11-4, ZA p-wartość <0.05 została uznana za istotną.

 

RYSUNEK 3

Testy preferencyjne z dwoma opcjami wyboru między różnymi badanymi produktami spożywczymi: (A) Względne spożycie żywności, (B) względne zużycie energii, oraz (DO) badanie względnej aktywności ruchowej związane z karmieniem standardowe chow (STD) zarówno w pojemnikach na żywność, jak i chipsach ziemniaczanych (PC) vs. STD as ...

 

Tabela 1

Dane statystyczne dotyczące „spożycia żywności” () „Pobór energii” (B) i „aktywność ruchowa” (DO) testów preferencyjnych z dwoma z następujących pokarmów testowych: sproszkowana karma standardowa (STD), chipsy ziemniaczane (PC), węglowodany ...

 

Tabela 4

Dane statystyczne dotyczące zależności w czasie „spożycia pokarmu” dla testów preferencyjnych ze średnią testową kombinacji chipsów ziemniaczanych (PC) w porównaniu do tłuszczu (F) i dni testowych 1 – 6.

Odpowiednio przeprowadzono analizę statystyczną dotyczącą poboru energii i aktywności ruchowej związanej z karmieniem. Ogólną korelację między przyjmowaniem pokarmu a aktywnością ruchową związaną z karmieniem określono na podstawie analizy regresji liniowej między przyjmowaniem pokarmu [g] a aktywnością ruchową związaną z karmieniem [zliczeń] każdego pojedynczego testu we wszystkich badanych warunkach.

WYNIKI

Powszechnie wiadomo, że przekąski, takie jak chipsy ziemniaczane, są w stanie wywołać nie-homeostatyczne spożycie żywności. Celem niniejszego badania było opracowanie systemu testowego do identyfikacji poszczególnych składników przekąsek odpowiedzialnych za te procesy. Opracowany system testowy został następnie zastosowany w celu zbadania udziału głównych makroskładników (węglowodanów i tłuszczów) w przyjmowaniu przekąsek.

Aby opracować test przesiewowy, jako odczyt wykorzystano potencjał badanego pokarmu do indukowania przyjmowania pokarmu u szczurów karmionych nie pozbawionymi ad libitum. Aktywność karmienia rejestrowano za pomocą dwóch niezależnych parametrów. Najpierw zważono ilość spożywanego jedzenia. Dodatkowo kamera zarejestrowała aktywność ruchową związaną z karmieniem. Obie metody wykazały bardzo wysoką korelację między wszystkimi badanymi warunkami (r = 0.9204, R² = 0.8471, p <0.001). Aktywność żywieniowa wyświetlana jako względne spożycie pokarmu lub względne spożycie energii dała podobne wyniki, które różniły się jedynie o ≤3 punkty procentowe, jak przedstawiono Postacie 3A, B.

Ponieważ bezwzględna ilość przyjmowanego pokarmu testowego zmieniała się z dnia na dzień i zależała na przykład od wieku zwierząt (danych nie pokazano), zastosowano test preferencji z dwoma opcjami wyboru (Postać Figure2B2B), w którym odnotowano spożycie żywności w odniesieniu do żywności referencyjnej. Chociaż eksperymenty z karmieniem przeprowadzono w cyklu świetlnym dnia, tj. W fazie spoczynku szczurów (Hoch i in., 2013) zaobserwowano znaczne dodatkowe spożycie żywności, które zależało od składu badanej żywności. Zaobserwowano brak preferencji bocznych lub miejscowych, gdy sproszkowany STD dostarczano w obu dozownikach żywności, co skutkowało podobnym poborem żywności i energii z obu dozowników bez znaczącej różnicy (p = 0.3311, Postacie 3A, B; Stoły 1A, B). Ponadto zaobserwowano podobną aktywność ruchową związaną z karmieniem w obu dozownikach żywności (p = 0.5089, Postać Figure3C3C; Stół Tabela 1C1C). Brak istotnej wariancji (p <0.05) względnych preferencji dla jednego z dwóch przedstawionych testowych pokarmów między dniami testowymi można było zaobserwować dla dowolnego z warunków testu, z wyjątkiem PC vs. FC i PC vs. F. Te wyjątki opisano bardziej szczegółowo poniżej.

Pierwszy eksperyment, w którym PC przetestowano pod kątem STD, zaowocował prawie wyłącznym spożyciem PC (Postacie 3A, B; Stoły 1A, B). Następnie zbadano wpływ dwóch głównych makroskładników odżywczych PC, a mianowicie węglowodanów i tłuszczu, na przyjmowanie pokarmu. W tym celu do STD dodano zawartość węglowodanów (testowa żywność CH) lub tłuszczu (testowa żywność F), jak opisano powyżej. Oba testowane pokarmy CH i F indukowały znacząco (CH: p <0.05, F: p <0.001, Postać Figure4A4A; Stół Table22) wyższe spożycie niż STD, przy czym F przeważało nad CH (p <0.001, Postać Figure4A4A; Stół Table22), ale ani CH, ani F nie były w stanie indukować przyjmowania pokarmu podobnego do PC (Postacie 3A, B; Stoły 1A, B). Wyniki wskazują, że aktywności chipsów ziemniaczanych w indukowaniu przyjmowania pokarmu u nieodbranych szczurów nie można wytłumaczyć zawartością tłuszczu lub zawartością węglowodanów w samych chipsach ziemniaczanych.

 

RYSUNEK 4

Względne spożycie pokarmu podczas testów preferencyjnych wyboru (A) z zastosowaniem głównych makroskładników: chipsów ziemniaczanych (PC), węglowodanów (CH), tłuszczu (F), a także tłuszczu i węglowodanów (FCH) oraz standardowej karmy (STD). (B) Test preferencji z podwójnym wyborem beztłuszczowy ...

 

Tabela 2

Dane statystyczne dotyczące „spożycia pokarmu” w testach preferencyjnych z dwoma z następujących testowanych pokarmów: węglowodany (CH), sproszkowana karma standardowa (STD), tłuszcz (F), mieszanka tłuszczu i węglowodanów (FCH), beztłuszczowe chipsy ziemniaczane (ffPC) i ziemniak ...

Jednakże, gdy połączone frakcje tłuszczowe i węglowodanowe chipsów ziemniaczanych dodano do standardowej karmy, spożycie tej żywności FCH testowej było podobne (Postacie 3A, B; Stoły 1A, B), a aktywność ruchowa związana z karmieniem tylko nieznacznie niższa w porównaniu z PC (Postać Figure3C3C; Stół Tabela 1C1C). Podobnie jak na PC, FCH został również prawie wyłącznie spożyty, gdy został przedstawiony w teście preferencji przeciwko F lub CH (Postać Rysunek 4A; 4A; Stół Table22).

Dotychczasowe wyniki wskazują, że wpływ chipsów ziemniaczanych na zwiększenie spożycia pokarmu u nieodbranych szczurów jest spowodowany ich kalorycznością, która jest zasadniczo zależna od zawartości tłuszczu i węglowodanów. W celu dalszego przetestowania tej hipotezy aktywność karmienia ffPC porównano z innymi badanymi pokarmami (STD, PC, FCH, F i CH). Zgodnie z oczekiwaniami ffPC wykazał niższą aktywność w porównaniu z PC, FCH i F (Postać Rysunek 4B; 4B; Stół Table22). Wywołało to jednak znacznie wyższe spożycie w porównaniu do STD (p <0.05) i CH (p <0.001), pomimo wyższej kaloryczności tych dwóch pokarmów testowych (Postacie Figures11 i 4B4B). Można zatem stwierdzić, że inne czynniki determinują pobór PC oprócz gęstości energii.

Wykonano jednokierunkowe powtarzane pomiary ANOVA, aby ocenić wpływ poszczególnych dni testu na wyniki. Tylko dwa eksperymenty wykazały znaczący wpływ dni testowych, a mianowicie testy preferencji PC w porównaniu z FCH (p = 1.06 × 10^-7) i PC vs. F (p = 4.13 × 10^-5) (Postać Rysunek 5; 5; Stoły Tabele33 i 44). W ciągu pierwszych trzech dni testowych spożycie FCH przez szczury, które nie były uprzednio leczone FCH, ale miały kontakt z PC we wcześniejszych testach PC w porównaniu do STD, PC w porównaniu z F i PC w porównaniu do CH, było znacznie niższe niż zużycie PC (p <0.05). W dniach testowych 4-6 nie zaobserwowano istotnie wyższego spożycia PC w porównaniu z FCH (p > 0.05, Postać Figure5A5A; Stół Table33). Zmiany były spowodowane wyraźnym wzrostem spożycia FCH, któremu towarzyszy spadek spożycia PC w czasie, podczas gdy całkowite spożycie obu pokarmów testowych wahało się stale między 70 i 94 g / dzień podczas testów.

 

RYSUNEK 5

(A) Względne spożycie żywności (średnie i pojedyncze wartości z sześciu różnych dni testowych) podczas testów preferencyjnych z podwójnym wyborem chipsów ziemniaczanych (PC) w porównaniu z mieszanką tłuszczu i węglowodanów (FCH), oraz (B) PC a zawartość tłuszczu w chipsach ziemniaczanych (F). Średnia ± standard ...

 

Tabela 3

Dane statystyczne dotyczące zależności w czasie „spożycia pokarmu” dla testów preferencyjnych z testową kombinacją chipsów ziemniaczanych (PC) w porównaniu ze średnią zawartą w tłuszczach i węglowodanach (FCH) oraz w dniach testowych 1 – 6.

W przeciwieństwie do tego, nie zaobserwowano wyraźnego trendu, gdy spożycie PC w porównaniu do F zostało porównane w różnych dniach testu (Postać Rysunek 5B; 5B; Stół Table44).

DYSKUSJA

Wcześniej wykazano, że przekąski, takie jak chipsy ziemniaczane, są w stanie modulować obwody mózgowe u szczurów związane z nagrodą, przyjmowaniem pokarmu, sytością i aktywnością ruchową w porównaniu ze standardową karmą dla niemowląt (Hoch i in., 2013). Te modulacje wzorców aktywności mogą być odpowiedzialne za niehomostatyczne przyjmowanie przekąsek.

W badaniach dotyczących niehomostatycznego przyjmowania lub uzależnienia od żywności stosowano różnorodne smaczne produkty spożywcze, takie jak roztwory cukru, tłuszcz, ciasto, chipsy ziemniaczane, ciastka lub ser (Prats i in., 1989; Avena i wsp., 2009; Martire i in., 2013). Zazwyczaj wybierano produkty spożywcze bogate w cukier, tłuszcz lub oba te składniki. Można jednak założyć, że różne rodzaje żywności i różne składniki żywności wywołują różne procesy fizjologiczne związane z przyjmowaniem pokarmu. Dlatego ważne jest zdefiniowanie dokładnych molekularnych determinant produktu spożywczego, które są odpowiedzialne za nadmierne spożycie, oraz identyfikacja fizjologicznych ścieżek uruchamianych przez różne składniki żywności.

Tak więc celem niniejszego badania było opracowanie testu preferencji z podwójnym wyborem do badania składników przekąsek pod kątem ich zdolności do wyzwalania nie homeostatycznego przyjmowania pokarmu. Następnie zastosowano system testowy w celu zbadania, w jaki sposób główne makroskładniki (węglowodany i tłuszcze) chipsów ziemniaczanych przyczyniają się do wyzwalania hedonicznego spożycia tego konkretnego przekąski.

Indukowaną aktywność karmienia rejestrowano za pomocą dwóch niezależnych odczytów. Z jednej strony ilość spożywanego jedzenia lub energii (Postacie 3A, B, 4A, B i 5A, B; Stoły 1A, B, , 22-4), a z drugiej strony zarejestrowano aktywność ruchową związaną z karmieniem (na przykład w Postać Rysunek 3C; 3C; Stół Tabela 1C1C). Parametry odczytu spożycia pokarmu i związanej z karmieniem aktywności ruchowej wykazały bardzo wysoką korelację (r = 0.9204, R² = 0.8471, p <0.001). W związku z tym można by wykluczyć, że na przykład ewentualne wycieki badanej żywności miały wpływ na wyniki.

Bezwzględna ilość spożywanej żywności zmieniała się z dnia na dzień dla różnych osobników, a także była zależna od różnych dalszych parametrów, takich jak wiek zwierząt. Ponadto wykazano, że wrażliwość nagrody na smaczne jedzenie zależy od etapu rozwoju szczurów (Friemel i in., 2010). Dlatego zastosowano różnicowy test preferencji podwójnego wyboru (Postać Figure2B2B), w którym odnotowano względne spożycie dwóch pokarmów testowych podczas danej sesji karmienia. W tych warunkach może wystąpić efekt treningowy z powodu prezentacji nieznanej żywności testowej w porównaniu do znanej żywności referencyjnej. Dlatego każdy test preferencji przeprowadzono co najmniej w dwóch różnych dniach, tj. Sześć razy. Ponadto położenie dozowników żywności zawierających testowaną żywność zmieniano po każdym pojedynczym teście, aby uniknąć zmiany preferencji miejsca. Brak preferencji bocznych lub miejscowych zaobserwowano testując STD vs. STD przez sześć kolejnych powtórzeń ustawienia testu przez dwa kolejne dni. Tutaj nie ma znaczącej różnicy między dwoma identycznymi badanymi produktami spożywczymi w odniesieniu do spożycia żywności / energii (p = 0.3311, Postacie 3A, B; Stoły 1A, B) lub aktywność ruchowa związana z karmieniem (p = 0.5089, Postać Rysunek 3C; 3C; Stół Tabela 1C1C) zostało ujawnionie. Wreszcie, aby zminimalizować wpływ parametrów sensorycznych, takich jak konsystencja i smak, żywność testowaną oferowano po homogenizacji w mieszaninie ze sproszkowanym STD. W zastosowanych warunkach testowych można zatem stwierdzić, że jedynie różnice w składzie testowanej żywności były odpowiedzialne za różnice w przyjmowaniu żywności. Podsumowując, ustalony test preferencji z wyborem dwóch opcji wydawał się dawać wiarygodne wyniki i mógł być stosowany do badań przesiewowych w poszukiwaniu składników żywności związanych z przyjmowaniem żywności niehomostatycznej.

Następnie opracowano test behawioralny w celu zbadania wpływu głównych składników tłuszczu i węglowodanów na indukowane chipsami ziemniaczanymi spożycie pokarmu hedonicznego u szczurów karmionych ad libitum. Pierwszy eksperyment potwierdził, że PC indukował wyższe spożycie żywności i energii niż STD (Postacie 3A, B; Stoły 1A, B). Zgodnie z oczekiwaniami, wyższe spożycie pokarmu w porównaniu do STD zaobserwowano również, gdy wyizolowane składniki chipsów ziemniaczanych tłuszcz i węglowodany były oferowane w podobnych stężeniach jak obecne w chipsach ziemniaczanych (Postać Rysunek 4A; 4A; Stół Table22). Warto zauważyć, że składnik tłuszczowy był bardziej aktywny niż składnik węglowodanowy. W związku z tym można stwierdzić, że tłuszcz wydaje się być jednym z czynników wpływających na smakowitość testowanego jedzenia. Doniesiono, że uczono się preferencji szczurów wobec tłuszczu i prowadzi ono do preferencji dla tłustego pokarmu: szczury karmione dietą wysokotłuszczową wykazywały zwiększone spożycie emulsji olejowych w porównaniu ze szczurami, które otrzymywały dietę bogatą w węglowodany (Reed and Friedman, 1990). Oprócz tego wpływu na preferencje żywieniowe, tłuszcz ma duży wpływ na zwiększenie spożycia pokarmu poprzez dodatkowe zwiększenie wielkości posiłku (Warwick i Synowski, 1999).

Wydaje się jednak, że skutki spożycia tłuszczu są dość złożone. Tłuszcz (olej kukurydziany) w jamie ustnej myszy prawdopodobnie doprowadził do aktywacji układu dopaminergicznego poprzez receptor dopaminowy D1, który wydawał się być mediatorem jego działania wzmacniającego (Imaizumi i in., 2000). Być może transporter kwasów tłuszczowych CD36 bierze udział w wykrywaniu tłuszczów dietetycznych w jamie ustnej szczurów lub myszy. To wczesne wykrycie tłuszczów może prowadzić do szybkiego preferowania tłustych potraw (Laugerette i in., 2005).

Dodatkowo efekty po spożyciu są odpowiedzialne za zwiększone spożycie tłuszczu. Wykazano, że w samoregulującym paragrafie dożołądkowym szczury przyjmują większą ilość diety wysokotłuszczowej w porównaniu do diety wysokowęglowodanowej poprzez infuzję dożołądkową (Warwick i in., 2003). W takich efektach po spożyciu tłuszczów pośredniczą prawdopodobnie czujniki kwasów tłuszczowych, takie jak CD36, GPR40 i GPR120 w jelicie cienkim, co prowadzi do doustnej stymulacji apetytu (Sclafani i Ackroff, 2012; Sclafani i in., 2013).

Jednak w niniejszym badaniu ani składnik tłuszczowy, ani sam składnik węglowodanowy nie były w stanie indukować przyjmowania pokarmu podobnego do PC. Tylko połączenie obu składników (FCH) doprowadziło do spożycia pokarmu / energii porównywalnego z PC, co sugeruje synergistyczne działanie tłuszczów i węglowodanów (Postacie 3A, B; Stoły 1A, B). W konsekwencji FCH indukuje wyższe spożycie pokarmu niż F, CH lub STD (Postać Rysunek 4A; 4A; Stół Table22). Poprzednie badanie z dwiema różnymi grupami szczurów wykazało, że grupa, która miała dostęp do mieszanego pokarmu składającego się z tłuszczu i węglowodanów, spożywała większą ilość pokarmu w porównaniu z grupą szczurów, które otrzymywały pokarm wyłącznie o wysokiej zawartości tłuszczu (Ramirez i Friedman, 1990). Ten wynik jest zgodny z obecnym wynikiem naszego testu preferencyjnego wyboru dwóch stałych przekąsek. Testy preferencyjne z płynnym pokarmem testowym wykazały już, że szczury wolały emulsję z tłuszczem i cukrem od pojedynczych składników, a także od standardowej karmy (Lucas i Sclafani, 1990).

Na podstawie tych odkryć można postawić hipotezę, że połączenie makroskładników odżywczych, tłuszczu i węglowodanów wywołuje dodatkowe efekty w porównaniu z podawaniem tylko jednego ze składników. Jedno z badań wykazało na przykład, że u szczurów podawanie agonisty receptora GABA-B baklofen stymulowało objadanie się słodkim tłuszczem, hamowało objadanie się tłuszczem, ale nie miało wpływu na objadanie się sacharozą (Berner i in., 2009). Odkrycia te wyraźnie wskazują na obecność specyficznych mechanizmów związanych z nadmiernym przyjmowaniem różnych makroskładników lub ich kombinacji. Co więcej, badanie na szczurach przeprowadzone przez la Fleur i in. (2010) zaobserwował, że mieszanka tłuszczu i cukru, ale nie pojedynczych składników, doprowadziła do otyłości wywołanej hiperfagią. Dodatkowo mieszanina tłuszczu i cukru zmieniała ekspresję neuropeptydu podwzgórzowego w inny sposób niż sam tłuszcz lub cukier (la Fleur i in., 2010).

Ponieważ testowane pokarmy były testowane względem siebie w różnych kombinacjach, mogą wystąpić sytuacje, w których zwierzęta były zaznajomione z testowanymi pokarmami z poprzednich testów preferencji, ale nie naiwne wobec nowo wprowadzonej żywności testowej. Zatem nowość lub znajomość testowanej żywności może wpłynąć na jej spożycie. Dlatego testy preferencji przeprowadzono co najmniej sześć razy, aby zwierzęta były zaznajomione z obiema badanymi pokarmami już po pierwszym teście. Późniejsza analiza ANOVA ujawniła, że ​​zmienna „dzień testu” nie miała znaczącego wpływu, z wyjątkiem testów preferencji PC vs. FCH i PC vs. F. Co ciekawe, zaobserwowano wyraźny trend w kombinacji PC i FCH: szczury, którzy byli zaznajomieni z komputerem PC z poprzednich testów preferencji podczas tego badania (PC vs. STD, F lub CH), znacznie woleli PC od FCH w pierwszych trzech dniach testu (p <0.05). W kolejnych dniach testowych preferencja dla komputera PC zmniejszyła się (Postać Rysunek 5A; 5A; Stół Table33). Można zatem stwierdzić, że FCH i PC mają podobną zdolność do indukowania przyjmowania pokarmu u szczurów karmionych ad libitum, ale PC były preferowane, gdy szczury były naiwne wobec FCH, ale nie wobec PC. Przeciwnie, nie zaobserwowano wyraźnego trendu podczas testowania PC przeciwko F. Zamiast tego, zaobserwowano wysoką i stałą preferencję PC przeciwko F w pięciu z sześciu dni testowych. Dlatego nowość konkretnego pokarmu testowego nie wydaje się wpływać ogólnie na preferencje żywieniowe, ale tylko wtedy, gdy PC był testowany pod kątem FCH.

Oprócz efektów nowości kolejność prezentacji żywności może mieć wpływ na zachowanie żywieniowe. Na przykład może wystąpić zmęczenie lub aklimatyzacja jedzenia. Dlatego niektóre testy preferencji, które przeprowadzono na początku badania, powtórzono na końcu całej sekwencji (np. PC vs. F, PC vs. CH). Powtórzenia dostarczyły wyniki bardzo podobne do początkowych testów. Nie można jednak całkowicie wykluczyć, że w zastosowanych warunkach wystąpią efekty zmęczenia lub aklimatyzacji żywności.

Zdolność testowanej żywności STD, CH, F i FCH do indukowania przyjmowania pokarmu może być efektem ich odpowiedniej gęstości energii, ponieważ żywność testowa, która indukowała wyższe spożycie żywności, często miała wyższą zawartość kalorii (Postać Figure11). Jednak eksperymenty z ffPC wskazują, że zawartość energii najwyraźniej nie jest jedynym czynnikiem wyzwalającym spożycie pokarmu u zwierząt pozbawionych. Prezentacja ffPC doprowadziła do znacznie niższego spożycia dodatkowej żywności w porównaniu do zwykłego komputera (p <0.001, Postać Rysunek 4B; 4B; Stół Table22). Wyniki te sugerują, że spożywanie apetytowego tłuszczu jest mniej związane z właściwościami tłuszczu teksturalnego, takimi jak odczucie w ustach, ale raczej z kalorycznością lub chemorecepcją wolnych kwasów tłuszczowych w przewodzie pokarmowym lub układzie smakowym (Pittmann, 2010). W przeciwieństwie do tego odkrycia, wcześniej doniesiono, że u niedotrzymanych szczurów nie zaobserwowano preferencji dla ciasta wysokotłuszczowego w porównaniu do ciasta beztłuszczowego. Tylko pozbawione jedzenia szczury bardzo preferowały wysokotłuszczowe ciasto (Sclafani i in., 1993). W szczególności ffPC były wysoce preferowane w porównaniu z STD i CH, pomimo niższej gęstości energii ffPC (Postać Rysunek 4B; 4B; Stół Table22). W związku z tym inne składniki lub właściwości ffPC poza zawartością energii wydają się mieć dodatkowy wpływ na aktywność przekąsek w celu wywołania przyjmowania pokarmu. Na przykład sól lub błonnik mogą wpływać na przyjmowanie pokarmu (Beauchamp i Bertino, 1985; Vitaglione i in., 2009). Test preferencji podwójnego wyboru, który został zastosowany w niniejszym badaniu, może teraz stanowić przydatny system badań przesiewowych do dalszego badania (mniejszych) składników chipsów ziemniaczanych, które przyczyniają się do ich nie homeostatycznego spożycia. Wniosek, że zawartość energii nie jest jedynym parametrem wpływającym na spożycie pokarmu, jest poparty wcześniejszym badaniem, w którym dodanie sacharyny do emulsji tłuszczowej miało podobny wpływ wzmacniający na spożycie pokarmu, jak dodatek sacharozy (Lucas i Sclafani, 1990).

Podsumowując, obecne badanie ustanowiło narzędzie do badania behawioralnego, które zostało zoptymalizowane w celu zbadania zdolności różnych testowanych pokarmów do indukowania przyjmowania pokarmu u szczurów karmionych ad libitum. Test wykorzystano do zbadania, w jaki sposób główne makroelementy chipsów ziemniaczanych, a mianowicie tłuszcz i węglowodany, przyczyniają się do aktywacji hedonicznego przyjmowania pokarmu. Wykazano, że tłuszcz ma duży wpływ na dodatkowe spożycie pokarmu, ale połączenie obu makroskładników odżywczych zostało zidentyfikowane jako główny wkład w smakowitość chipsów ziemniaczanych. Gęstość energii nie jest jedynym czynnikiem odpowiedzialnym za zwiększone spożycie pokarmu, ponieważ ffPC spowodowało wyższe spożycie pokarmu niż inne testowane pokarmy o wyższej zawartości energii. Test preferencji podwójnego wyboru zastosowany w tym badaniu zostanie zastosowany w przyszłych badaniach w celu rozplątania wpływu mniejszych składników chipsów ziemniaczanych, dzięki czemu molekularne determinanty ich spożycia można zrozumieć bardziej szczegółowo. Ponadto należy zbadać, czy mieszanina tłuszczu i węglowodanów może wywoływać podobne zmiany w wzorcach aktywności mózgu, jak przekąski.

AUTORSKIE WKŁADY

Pomyśleli i zaprojektowali eksperymenty: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Przeprowadził eksperymenty i przeanalizował dane: Tobias Hoch. Zinterpretował dane: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Dostarczone odczynniki / materiały / narzędzia analityczne: Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Napisał artykuł: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Ostatecznie zatwierdzona wersja do publikacji: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess. Uzgodniono, że będzie odpowiedzialny za wszystkie aspekty pracy w zapewnieniu, że pytania dotyczące dokładności lub integralności dowolnej części pracy zostaną odpowiednio zbadane i rozwiązane: Tobias Hoch, Monika Pischetsrieder, Andreas Hess.

Oświadczenie o konflikcie interesów

Autorzy oświadczają, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Podziękowanie

LITERATURA