Relatórios Científicos 5, Número do artigo: 10041 (2015)
doi: 10.1038 / srep10041
ResumoA batata frita para salgadinhos induz a ingestão de alimentos em ratos alimentados ad libitum, o que está associado à modulação do sistema de recompensa cerebral e outros circuitos. Aqui, mostramos que a ingestão de alimentos em ratos saciados é desencadeada por uma ótima relação gordura / carboidrato. Como as batatas fritas, uma mistura isocalórica de gordura / carboidrato influenciou o padrão de atividade cerebral dos ratos, afetando os circuitos relacionados, por exemplo, à recompensa / vício, mas o número de áreas moduladas e a extensão da modulação foram menores em comparação ao próprio alimento.
Introdução
A disponibilidade ad libitum de alimentos palatáveis pode levar à hiperfagia hedônica, ou seja, ao aumento da ingestão de energia e, consequentemente, ao ganho de peso corporal elevado devido a uma mudança no padrão de comportamento da ingestão de alimentos1. Para desencadear a ingestão de alimentos além da saciedade, devem estar envolvidos fatores que anulem o equilíbrio energético homeostático e a saciedade por meio de diferentes vias de sinalização de um sistema de recompensa não homeostático.2. Como mostrado anteriormente, a ingestão das batatas fritas modula fortemente a actividade dentro do sistema de recompensa do cérebro em ratos alimentados ad libitum. Além disso, leva a uma ativação significativamente diferente das regiões do cérebro que regulam a ingestão de alimentos, a saciedade, o sono e a atividade locomotora3. Estudos comportamentais confirmaram que a ingestão de energia e a atividade locomotora relacionada à alimentação estavam elevadas quando as batatas fritas estavam disponíveis3. Embora a regulação neurobiológica da ingestão de alimentos seja muito mais complexa do que a regulação da dependência de drogas, algumas sobreposições surpreendentes de mecanismos neurofisiológicos, padrão de ativação cerebral e consequências comportamentais têm sido discutidas de forma controversa.4,5,6,7. O circuito cerebral envolvido é fortemente ativado pela ingestão de alimentos após a restrição, mas também pela ingestão de alimentos altamente palatáveis em particular.8,9,10. Em geral, alimentos altamente palatáveis são altamente calóricos e / ou ricos em gorduras e / ou carboidratos. Assim, tem sido hipotetizado que a densidade de energia do alimento pode ser o fator crucial que desencadeia a ingestão de alimentos além da saciedade, resultando em peso elevado e, eventualmente, na obesidade.11,12.
Um recente estudo comportamental revelou que gorduras e carboidratos são os principais determinantes moleculares da palatabilidade do lanche13. Além disso, o conteúdo energético das batatas fritas é principalmente (94%) determinado pelo teor de gordura e carboidratos. Portanto, pode-se supor que o conteúdo energético é a força motriz da hiperfagia hedônica no caso das batatas fritas. Consequentemente, realizamos testes de preferência comportamental para investigar a ingestão de alimentos com diferentes teores de gordura / carboidrato e realizamos medidas de ressonância magnética (RM) para investigar a modulação da atividade cerebral total induzida em ratos.
Resultados e discussão
Para os testes de preferência, a ração padrão em pó (STD) foi adicionada a cada alimento de teste (1: 1) para excluir a influência das propriedades organolépticas (Fig. 1a)13. Foi demonstrado anteriormente que a ordem e a duração dos episódios de teste não influenciaram o resultado13. No início, a ingestão relativa aumentou com o aumento da gordura e, portanto, o conteúdo energético dos alimentos testados com um máximo em uma composição de 35% de gordura e 45% de carboidratos. O maior teor de gordura, no entanto, levou à diminuição da ingestão de alimentos (Fig. 1a). Como a gordura tem maior densidade de energia que os carboidratos, esses achados indicam que o conteúdo de energia não é o único determinante da ingestão de alimentos em ratos não privados. Notavelmente, a relação média entre gorduras e hidratos de carbono dos alimentos de teste mais atractivos correspondia quase exactamente à composição das batatas fritas (Fig. 1a). Resta investigar se a conclusão acima pode ser estendida a outros produtos alimentícios com uma proporção semelhante de gordura / carboidrato, como chocolate ou outro lanche.
Figura 1: (a) Actividade de alimentos de teste com diferentes proporções de gordura / hidratos de carbono para induzir ingestão adicional de alimentos durante a apresentação de alimentos de teste de curta duração (minutos 10) em testes de preferência de duas escolhas.
As diferenças na ingestão de energia por alimento teste comparada à referência (17.5% gordura, 32.5% carboidratos e 50% STD) são apresentadas como contribuição relativa do respectivo alimento teste para a ingestão total de alimento teste e referência (média ± DP). Abaixo, a composição dos alimentos de teste é mostrada e a composição média mais atraente é comparada com a composição das batatas fritas. b) Consumo de energia e respetiva atividade locomotora relacionada com a alimentação durante as fases de apresentação dos alimentos de teste contínuo 7 dias. Ambos os fatores são mostrados em sua dependência dos alimentos de teste [ração padrão (STD) ou uma mistura de 35% de gordura e 65% de carboidratos (FCH)] na fase de treinamento (TP) e na fase de manganês (MnP) durante os 12 / Ciclos claro / escuro de 12 h durante 7 dias. Os dados mostram a média ± DP de 16 animais em 4 gaiolas em 7 dias consecutivos. Além disso, os dados estatísticos correspondentes são listados (** p <0.01, *** p <0.001, ns = não significativo).
Mostramos recentemente que o consumo de batatas fritas em ratos alimentados ad libitum modula fortemente toda a atividade cerebral, afetando principalmente o circuito de recompensa e sistemas relacionados à ingestão de alimentos, sono e atividade locomotora.3. Portanto, o presente estudo investigou o impacto da relação gordura / carboidrato do alimento teste nessas modulações. Para este propósito, ratos alimentados com ração ad libitum foram expostos a um alimento teste contendo 35% de gordura e 65% carboidratos (FCH) como um modelo quase isocalórico (565 vs. 535 kcal / 100g) para batatas fritas. Um grupo de controle recebeu STD em pó. Posteriormente, mudanças no padrão de atividade cerebral durante a fase de alimentação foram registradas por ressonância magnética de manganês (MEMRI)14,15 como descrito anteriormente3. De acordo com o desenho do estudo mostrado Fig. 1b, uma fase de treinamento (TP) oferecendo os alimentos teste ad libitum foi seguida por uma fase intermediária sem teste alimentar (sete dias cada). Antes da medição de MEMRI, o agente de contraste cloreto de manganês foi administrado por bombas osmóticas dorsalmente implantadas subcutaneamente para mapear a atividade cerebral integrada durante os sete dias seguintes. Durante esta fase de manganês (MnP), os ratos restabeleceram o acesso ao seu alimento de teste já conhecido. A ração padrão de pellets e a água da torneira estavam disponíveis ad libitum durante todo o estudo (Fig. 1b). Esta configuração de teste comparou o consumo de energia, bem como o padrão de atividade cerebral total de ambos os grupos e resultou em ingestão de energia significativamente elevada no grupo FCH durante TP e MnP no ciclo claro e escuro do dia comparado ao controle (Fig. 1b). Adicionalmente, a actividade locomotora de ratos únicos perto dos distribuidores de comida foi contada. Em contraste com outros ensaios locomotores, como o teste de campo aberto que mede a atividade locomotora geral e a ansiedade, a atividade locomotora relacionada à alimentação, que foi avaliada no presente estudo, reflete um comportamento de busca de alimentos. A atividade locomotora relacionada à alimentação, no entanto, foi apenas ligeiramente elevada quando o FCH estava disponível em vez de DST em pó durante o ciclo escuro do TP (atividade locomotora média [contagens] XDUMX STD 205, 46 FCH 230, n = 41, p = 4 ) e MnP (atividade locomotora média [contagens] STD 0.0633 ± 155, FCH 24 ± 164, n = 17, p = 4) (Fig. 1b). Em contraste, o acesso a batatas fritas levou a uma atividade locomotora relacionada à alimentação muito maior em comparação com o mesmo grupo de controle de DST durante o ciclo escuro.3, que foi significativo tanto em TP (atividade locomotora média [contagens] STD 205 ± 46, batata frita 290 ± 52, n = 4, p <0.001) e em MnP (atividade locomotora média [contagens] STD 155 ± 24, batata frita 197 ± 29, n = 4, p = 0.0011). Assim, pode-se concluir que a relação gordura / carboidrato determina a palatabilidade da batata frita, mas que o comportamento alimentar também é influenciado por outros componentes do lanche. Permanece especulativo, no entanto, se essas diferenças se relacionam a aspectos de “querer” - e “gostar” da ingestão de alimentos16.
O monitoramento da atividade cerebral por MEMRI revelou diferenças significativas na ativação das áreas cerebrais pela ingestão de CHF em comparação com as DST (Fig. 2a, b, FIG. 3, primeira coluna, tabela 1). Os presentes resultados foram comparados com análises anteriores de MEMRI da modulação do padrão de atividade cerebral durante a ingestão de batatas fritas vs. STD sob as mesmas condições3. Os dados anteriores estão listados na segunda coluna do Figs. 2 e 3. Embora o FCH tenha uma relação similar de gordura / carboidrato e densidade de energia quase idêntica em comparação com as batatas fritas, o FCH ativou um número muito menor (33) de áreas cerebrais de forma significativamente diferente do que batatas fritas (áreas 78, FIG. 2). Efeitos foram detectados nos grupos funcionais relacionados à recompensa e dependência (Fig. 3a), ingestão de alimentos (Fig. 3b), dormir (Fig. 3c) e atividade locomotora (Fig. 3d). Figura 2b mostra uma visão geral de todas as áreas cerebrais ativadas significativamente diferentemente, comparando os efeitos de FCH e batatas fritas, respectivamente, com as de DST. Além disso, a alteração fracional na ativação, ou seja, a captação de manganês refletindo a atividade neuronal, difere decisivamente em relação ao consumo de FCH vs. STD em comparação com batatas fritas versus DST (FIG. 3terceira coluna). O núcleo accumbens é considerado uma estrutura principal do sistema de recompensa17. O consumo de FCH levou a um aumento significativo da ativação 7.8 em uma das quatro subestruturas, a principal sub-região do hemisfério esquerdo. O aumento nas sub-regiões das conchas, bem como na sub-região central do hemisfério direito, não foi significativo (Fig. 3a). A ingestão de batatas fritas em condições semelhantes também levou à maior ativação, de longe, da sub-região do núcleo esquerdo do nucleus accumbens. Em comparação com o FCH, no entanto, o nível de ativação nessa subestrutura foi até duas vezes maior. Em contraste com o FCH, as outras três subestruturas também foram significativamente ativadas em comparação com o controle (Fig. 3a). Assim, pode-se concluir que o FCH ativa sistemas de recompensa no cérebro, mas com efeito menor do que com batatas fritas. Esta conclusão também é refletida por outras estruturas do sistema de recompensa / dependência, que foram significativamente ativadas pela ingestão de batatas fritas e FCH, como o núcleo do leito da estria terminal (hemisfério esquerdo).17,18, o subículo dorsal19ou o córtex pré-límbico (hemisfério direito e esquerdo)20. Outras estruturas cerebrais, em contraste, não foram significativamente afetadas pela ingestão de CHF, apesar de serem componentes importantes dos circuitos de recompensa e serem claramente moduladas pela ingestão de batatas fritas, como o pallidum ventral, a área tegmental ventral, ou o putamen caudado (tabela 1)3.
Figura 2: (a) Áreas cerebrais significativamente diferentemente ativadas (mistura de 35% de gordura / 65% de carboidrato (FCH) vs. ração padrão (STD) e batatas fritas vs. STD3) por uma análise morfométrica baseada em voxel exemplificada para três fatias apresentadas na superfície cerebral média do rato.
Os dados médios do grupo de alimentos gordura / carboidrato (FCH, coluna da esquerda) são comparados a mudanças no padrão de atividade cerebral induzido por batatas fritas sob as mesmas condições (revisado de Hoch et ai. 20133coluna direita). (b) Distribuição de 3D de áreas cerebrais ativadas significativamente diferentes exibidas em vista axial e sagital (35% de gordura / 65% carboidrato teste alimentar FCH vs. STD, coluna da esquerda e batatas fritas vs. STD, coluna da direita, revisado de Hoch et ai. 20133). Esferas azuis simbolizam áreas do cérebro com regiões do cérebro com esferas vermelhas mais baixas, com maior atividade após a ingestão do respectivo teste alimentar FCH ou batatas fritas3, cada um comparado com STD. O tamanho das esferas simboliza níveis de significância (pequeno: p ≤ 0.05, meio: p ≤ 0.01, grande: p ≤ 0.001, n = 16).
Figura 3: Regiões do cérebro atribuídas aos grupos funcionais (a) "recompensa e vício", (b) "ingestão de alimentos", (c) "sono" e (d) "atividade locomotora" em uma visão esquemática sagital do rato cérebro com acúmulo de manganês significativamente diferente (p <0.05) nas estruturas cerebrais de ratos alimentados ad libitum com acesso adicional ao alimento de teste de 35% de gordura / 65% de carboidratos (FCH, primeira coluna) ou salgadinhos de batata frita (revisado por Hoch et al. 20133segunda coluna).
Retângulos vermelhos simbolizam regiões do cérebro significativamente ativadas pelas batatas fritas de salgadinhos ou FCH, ambos vs. ração padrão em pó (STD), retângulos azuis respectivas regiões do cérebro com maior atividade devido à ingestão de STD em pó vs. batatas fritas de salgadinhos ou FCH. Os triângulos anexados aos retângulos esquerdo e / ou direito indicam o hemisfério de diferenças significativas. Retângulos sem triângulos representam estruturas centrais do cérebro. A terceira coluna mostra a mudança fracionária de lanches e FCH, respectivamente, vs. STD (*** p <0.001, ** p <0.01, * p <0.05, n = 16). Núcleo Acb: região central do núcleo accumbens; Concha Acb: região da concha do nucleus accumbens, Arc: núcleo hipotalâmico arqueado, BNST: núcleo leito da estria terminal, CgCx: córtex cingulado, CPu: putâmen caudato (estrato), DS: subículo dorsal, Gi: núcleo gigantocelular, GPV: ventral pallidum, HyDM: hipotálamo dorsomedial, HyL: hipotálamo lateral, IlCx: córtex infralímbico, InsCx: córtex insular, IP: núcleo interpeduncular, LPBN: núcleo parabraquial lateral, LPGi: núcleo paragigantocelular lateral, LRt: núcleo reticular lateral 1: córtex motor primário , MCx2: córtex motor secundário, OrbCx: córtex orbital, PCRt: núcleo reticular parvicelular, PnO: núcleo reticular pontino oral, PrlCx: córtex pré-límbico, PTA: área pretetal, PVN: núcleo talâmico paraventricular anterior, Raphe: núcleo reticular pontino, septo: septo , Sol: trato solitário, Teg: núcleos tegmentais, thMD: mediodorsal talâmico, VS: subículo ventral, VTA: área tegmental ventral, ZI: zona incerta.
Tabela 1: Z-Pontuações de áreas cerebrais ativadas de maneira significativamente diferente comparando ratos com acesso a ração padrão somente ou a uma mistura de gordura e carboidratos e os respectivos p-valores da estatística t, n = 16.
Conclusões semelhantes podem ser tiradas da análise de circuitos cerebrais associados à ingestão de alimentos. Por exemplo, o hipotálamo dorsomedial, o septo, bem como o núcleo talâmico paraventricular, que foram ativados durante a ingestão de CHF e batatas fritas, podem estar ligados ao controle da ingestão alimentar.21,22. Mas, novamente, a FCH não modulou outras estruturas dos circuitos de saciedade, que foram desativados pelas batatas fritas, como o núcleo hipotalâmico arqueado ou o trato solitário. Além disso, a intensidade de ativação foi menor pelo FCH do que pelas batatas fritas, o que foi refletido, por exemplo, por uma ativação 2.3 vezes maior do núcleo talventricular do tálamo anterior (Fig. 3b). Estes dados sugerem que o FCH modula as estruturas cerebrais relacionadas com a ingestão de alimentos de forma diferente das DST, um efeito que pode ser refletido pela maior ingestão de energia através do FCH (Fig. 1b).
A ingestão de CHF também levou a uma forte desativação das estruturas cerebrais ligadas ao sono. Algumas áreas do cérebro foram desativadas apenas pelo PCH, como a zona incerta (Fig. 3c), enquanto outras áreas foram desativadas apenas por batatas fritas, como os núcleos tegmentais. Embora oito estruturas relacionadas ao sono tenham sido moduladas pelo FCH e onze por batatas fritas, o efeito de ambos os alimentos teste parece estar em uma faixa similar. Como esse resultado não era esperado, a duração do sono não foi medida no presente estudo, de modo que não está claro se a modulação de circuitos de sono induzida por FCH se correlaciona com uma modulação do comportamento do sono.
As regiões cerebrais responsáveis pela atividade locomotora e movimento em geral não foram significativamente influenciadas pela ingestão de CHF em comparação com as DST (Fig. 3d, primeira coluna). Isto é concomitante com as observações comportamentais de que a FCH induziu apenas uma atividade locomotora relacionada com alimentos ligeiramente, mas não significativamente maior em comparação com as DST (Fig. 1b). Em contraste, foi demonstrado que a ativação das estruturas do sistema motor nos cérebros de ratos com acesso a batatas fritas foi acompanhada por uma elevada atividade locomotora relacionada à alimentação.3.
Não está totalmente claro se o padrão de ativação observado está relacionado à hiperfagia hedônica. Em contraste com a ingestão de alimentos homeostáticos, que é controlada pelo nível de energia do organismo, a ingestão de alimentos hedônicos é mediada pela recompensa gerada por alguns alimentos.23. Uma vez que a ingestão hedônica de alimentos não está fortemente ligada às necessidades energéticas, ela freqüentemente leva à hiperfagia. Foram desenvolvidos modelos que descrevem os correlatos neurais da hiperfagia hedônica. Berthoud, por exemplo, sugere que a ingestão de alimentos homeostáticos está ligada a circuitos sensíveis à leptina que incluem principalmente o núcleo arqueado e o núcleo do trato solitário, mas também envolvem uma ampla gama de outras áreas incluindo locais hipotalâmicos, como o núcleo paraventricular ou o núcleo accumbens23,24. Essa regulação homeostática da ingestão de alimentos pode, no entanto, ser anulada por sinais de recompensa, como componentes de gostar e querer25. O gosto de comida estava relacionado à sinalização mi-opióide no nucleus accumbens, no pallidum ventral, no núcleo parabraquial e no núcleo do trato solitário24enquanto o desejo por comida estava relacionado ao sistema dopaminérgico na área tegmentar ventral, no núcleo acumbente, no córtex pré-frontal, na amígdala e no hipotálamo. Kenny também enfatizou a contribuição do córtex insular, que supostamente armazena informações sobre as propriedades hedônicas dos alimentos e também pode estar ligado ao desejo10. Em contraste com o padrão de ativação cerebral ligado ao consumo de batatas fritas, apenas algumas dessas áreas associadas à hiperfagia hedônica foram realmente influenciadas pela ingestão de CHF. Portanto, experimentos comportamentais estendidos são necessários para investigar se a preferência do FCH é realmente acompanhada de hiperfagia.
Até o momento, não está claro quais componentes moleculares das batatas fritas são responsáveis pelos efeitos mais fortes da modulação cerebral desse alimento teste. Como um produto salgado, mas sem tempero, sem adição de intensificador de sabor foi usado, sal, sabor e quantidades menores de proteínas estavam presentes além dos componentes principais, gordura e carboidratos. Além disso, mudanças moleculares que ocorrem durante o processamento devem ser consideradas. Foi demonstrado antes que o sabor do sal induziu a expressão de Fos no núcleo accumbens de ratos privados de sal. A ingestão de sal em animais não depletados, em contraste, não levou a uma ativação desta estrutura do sistema de recompensa26. Além disso, foi relatado que a ingestão de sal em alimentos sólidos produziu um efeito aversivo em ratos.27. Portanto, não parece provável que o sal tenha sido um modulador principal do sistema de recompensa do cérebro nos presentes experimentos. O teste de preferência de duas escolhas previamente introduzido pode agora servir para investigar mais a influência de outros componentes das batatas fritas na ingestão de alimentos.
Concluímos a partir de nossos dados comportamentais que a proporção de gordura e carboidratos, mas não a densidade absoluta de energia, é o principal determinante da palatabilidade e ingestão de salgadinhos durante os testes de preferência de duas escolhas de curto prazo em ratos. Além disso, a ingestão da mistura de FCH, que é quase isocalórica para batatas fritas, induziu a ingestão máxima de energia em ratos alimentados ad libitum, que foi acompanhada de ativação significativamente diferente de estruturas cerebrais relacionadas à recompensa, ingestão de alimentos e sono. A ingestão de batatas fritas nas mesmas condições levou a um número muito maior de estruturas cerebrais ativadas de forma diferente nesses circuitos e também a uma mudança fracional claramente maior em comparação com as DST. Assim, a partir da abordagem de imagem, pode-se concluir que a densidade de energia sozinha é apenas um determinante moderado das propriedades recompensadoras do lanche. Embora a proporção de gordura e carboidratos de batatas fritas pareça ser altamente atraente, pode-se supor que existam outros determinantes moleculares nesse lanche, que modulam a atividade dos circuitos cerebrais, particularmente o sistema de recompensa, ainda mais forte e levam ao aumento de alimentos. comportamento de busca.
Métodos
Declaração de ética
Este estudo foi realizado em estrita conformidade com as recomendações do Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório do National Institutes of Health. O protocolo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Experimentação Animal da Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (Regierung Mittelfranken, Número da Licença: 54-2532.1-28 / 12).
Teste de preferência
Testes de preferência foram conduzidos como previamente descrito três vezes ao dia durante o ciclo de luz para 10 minutos cada, com repetições 20-36 no total por alimento testado em comparação com a referência13. Este cronograma de testes fornece dados suficientes para a avaliação de uma preferência alimentar. Os testes foram realizados com ratos machos 8 Wistar (gaiolas 2 com animais 4 cada, 571 ± 41g, adquiridos de Charles River, Sulzfeld, Alemanha) e reproduzidos com ratos machos 10 Sprague Dawley (gaiolas 2 com animais 5 cada, peso inicial 543 ± 71 g, adquirido da Charles River, Sulzfeld, Alemanha), que foi treinado para o teste. Assim, o número de animais que realizaram cada teste foi 18 e o número de gaiolas 4 (quatro repetições biológicas). Cada experiência foi repetida vezes 5-6 com cada grupo de animais. Todos os ratos foram mantidos num ciclo 12 / 12 h escuro / claro. Os ratos tinham acesso a granulados de ração padrão (Altromin 1324, Lage, Alemanha, 4 g / 100g de gordura (F), 52.5g / 100g de carboidratos (CH), 19g / 100g de proteína (P)) além do testar alimentos e beber água ad libitum durante todo o estudo. Testar alimentos com diferentes proporções de F (óleo de girassol, adquirido em um supermercado local) e CH (maltodextrina, dextrina 15 de milho amido, Fluka, Alemanha), misturado com 50% em pó STD foram usados para comparar a respectiva atividade para induzir ingestão de alimentos . O STD em pó foi adicionado para minimizar influências texturais e sensoriais no consumo. Como alimento de referência para todos os testes de preferência comportamental, foi usada uma mistura de 50% em pó STD, 17.5% F e 32.5% CH, que tem uma composição F / CH altamente similar a 50% em STD e tem sido usada como modelo para chips de batata 50% em STD antes13. Adicionalmente, testamos alimentos compostos de 50% em pó STD com as adições das seguintes misturas de F e CH (% F /% CH): 5 / 45, 10 / 40, 17.5 / 32.5, 25 / 25, 30 / 20, 35 / 15, 40 / 10, 45 / 5 e 50 / 0. Considerando a composição de 50% STD, o alimento de referência contido no total (% F /% CH) 20 / 59, os outros alimentos de teste 7 / 71, 12 / 66, 20 / 59, 27 / 51, 32 / 46, 37 / 41, 42 / 36, 47 / 31 e 52 / 26. O conteúdo de todos os outros componentes de DST em pó como proteína (9%), fibra (3%) ou minerais (cinzas, 3.5%) foram constantes em todos os alimentos testados.
O consumo de energia dependente do respectivo alimento teste foi calculado pela multiplicação da quantidade ingerida do alimento teste com seu respectivo conteúdo energético. A contribuição relativa de um alimento de teste para a soma do alimento de teste ingerido e referência foi calculada dividindo a quantidade do respectivo alimento de teste pelo consumo total de alimento de teste e referência.
Registro dos dados comportamentais para ingestão de energia e atividade locomotora relacionada à alimentação
Os dados comportamentais foram registrados como descrito anteriormente3. Resumidamente, o consumo alimentar de teste foi medido diariamente e a ingestão de energia foi calculada pela multiplicação da massa do alimento de teste ingerido com o respectivo conteúdo de energia. A actividade locomotora relacionada com a alimentação foi quantificada através de imagens de webcam que foram tiradas a cada 10 segundos a partir de cima da gaiola. Uma contagem foi definida como "um rato mostra atividade locomotora perto de um distribuidor de alimentos". Para avaliação estatística, testes t de Student (bicaudal) foram realizados usando o valor médio (ingestão de energia ou atividade locomotora relacionada à alimentação) durante 7 dias (TP ou MnP) por gaiola (n = 4 gaiolas, com ratos 16 no total em cada grupo).
Gravação de todo o padrão de atividade cerebral por MEMRI
Ratos machos Wistar (peso inicial 261 ± 19g, adquiridos de Charles River, Sulzfeld, Alemanha) mantidos em um ciclo 12 / 12 h escuro / claro foram divididos aleatoriamente em dois grupos. Ambos os grupos tiveram acesso ad libitum a pellets padrão (Altromin 1324, Altromin, Lage, Alemanha) durante todo o curso do estudo.
Um grupo (n = 16, peso corporal inicial 256 ± 21g) recebeu STD em pó (Altromin 1321) e o outro grupo (n = 16, peso corporal inicial 266 ± 16g) recebeu uma mistura de 35% F (óleo de girassol, comprada de um supermercado local) e 65% CH (maltodextrina, dextrina 15 de amido de milho, Fluka, Taufkirchen, Alemanha), adicionalmente aos grânulos de ração padrão. O presente estudo foi realizado em paralelo ao estudo publicado anteriormente sobre batatas fritas3, para que o mesmo grupo de controle pudesse ser usado, permitindo a máxima comparabilidade dos conjuntos de dados.
MEMRI (numa ressonância magnética 4.7 T Bruker usando uma sequência de transformada de Fourier de equilíbrio modificada optimizada (MDEFT) foi utilizada para mapear a activação cerebral com uma resolução fina de 109 × 109 × 440 μm (para detalhes ver Hoch et ai. 20133). Como a sensibilidade de MEMRI é menor em comparação com os testes de preferência, os alimentos de teste foram apresentados por um longo período de tempo. As gravações requerem concentrações relativamente altas do agente de contraste potencialmente tóxico manganês, que chega ao cérebro apenas algumas horas após a aplicação. Para evitar efeitos colaterais negativos na fisiologia básica e no comportamento dos animais devido à injeção da solução de cloreto de manganês em doses suficientes para a medição de MEMRI, as bombas osmóticas serviram para a aplicação contínua suave, mas demorada, de quantidades não tóxicas de manganês. , que se acumulou nas áreas do cérebro ativadas durante todo o período de tempo da fase de teste alimentar do dia 728. O desenho do estudo, a preparação das bombas osmóticas, os parâmetros para as medidas de ressonância magnética, o processamento de dados, bem como o registro da ingestão de alimentos e a atividade locomotora relacionada à alimentação, foram descritos anteriormente3. Os valores originais de RNM do cérebro segmentado por animal foram registrados por um fluxo de trabalho de registro não rígido.3. Com base nesses conjuntos de dados registrados, uma análise morfométrica baseada em voxel foi realizada e os parâmetros estatísticos resultantes foram visualizados. Os testes t de Student baseados no Z-Score foram realizados para detectar diferenças significativas na ativação cerebral. Para a visualização 3D da distribuição das estruturas cerebrais ativadas de modo significativamente diferente, representamos cada estrutura cerebral como uma esfera no seu centro de gravidade. As coordenadas foram derivadas de um atlas cerebral digital 3D. O raio de cada esfera foi usado para codificar seu nível de significância e o sombreamento de intensidade codifica a diferença de atividade para STD.
Informação adicional
Como citar este artigo: Hoch, T. et ai. A relação gordura / carboidrato, mas não a densidade energética, determina a ingestão de alimentos e ativa as áreas de recompensa do cérebro. Sci. Rep. 5, 10041; doi: 10.1038 / srep10041 (2015).
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37.
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Agradecimentos
O estudo faz parte do Projeto de Neurotrição, que é apoiado pela Iniciativa de Campos Emergentes da FAU. Além disso, agradecemos a Christine Meissner pela revisão do manuscrito.
Informação sobre o autor
Afiliações
1. Unidade de Química dos Alimentos, Departamento de Química e Farmácia, Centro Emil Fischer, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Alemanha
o Tobias Hoch
o & Monika Pischetsrieder
2. Instituto de Farmacologia Experimental e Clínica e Toxicologia, Centro Emil Fischer, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Alemanha
o Silke Kreitz
o & Andreas Hess
3. Laboratório de Reconhecimento de Padrões, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Alemanha
o Simone Gaffling
4. Escola de Tecnologias Ópticas Avançadas (SAOT), Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Erlangen, Alemanha
o Simone Gaffling
Contribuições
Concebeu e projectou as experiências: THMPAH Realizou as experiências: THAH Analisou os dados: THSKSGAH Interpretou os dados THMPAH Reagentes / materiais / ferramentas de análise contribuídos: AHMP Escreveu o artigo: THMPAH
Interesses concorrentes
Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.
autor correspondente
Correspondência para Monika Pischetsrieder.
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