Accesul intermitent la lichide dulci cu conținut ridicat de grăsimi determină o gustare și o motivație sporită pentru a consuma într-un model de șobolan consumul de stomac (2013)

Sylvie Lardeux, James J. Kim, și Saleem M. Nicola^*

Tulburările de alimentație cu binge sunt caracterizate prin episoade discrete de consum rapid și excesiv de alimente. La șobolani, oferirea unui acces intermitent la alimentele cu grăsimi dulci imită acest aspect al alimentației cu chef. Aceste modele utilizează de obicei alimente solide; cu toate acestea, cantitatea totală consumată depinde de motivație, palatabilitate și sațietate, care sunt greu de disociat cu alimentele solide. În schimb, analiza microstructurii liceului poate fi folosită pentru disocierea acestor parametri atunci când ingestantul este un lichid. Prin urmare, am dezvoltat un model de frământare folosind o emulsie lichidă compusă din ulei de porumb, smântână grea și zahăr. Arătăm că șobolanii având acces intermitent la această emulsie cu conținut ridicat de grăsimi dezvoltă un comportament asemănător cu binge, comparabil cu cel observat anterior cu alimente solide cu conținut mare de grăsimi. O caracteristică a acestui comportament a fost o escaladare treptată a consumului pe parcursul a 2.5 săptămâni de acces intermitent, ceea ce nu a fost evident la șobolani, dat cu lichid cu mai puține grăsimi în același program de acces. Analiza microstructurii liceului sugerează că această escaladare s-a datorat cel puțin parțial creșterii atât a motivației consumului, cât și a consumului determinat de palatabilitate.

2.1 Animale

Șobolanii masculi Long-Evans (n ​​= 144) cu greutatea 275 – 300 g au fost obținuți de la Harlan și adăpostiți într-o cameră cu 12 h pe, 12 h în afara ciclului luminos. Experimentele au fost efectuate în faza ușoară. Animalele au fost obișnuite să manipuleze zilnic timp de cel puțin o săptămână înainte de începerea experimentelor. În acest timp, consumul de chow și greutatea corporală au fost măsurate zilnic. Înainte de începerea experimentului, trei grupuri de șobolani au fost corelate cu cantitatea medie de chow consumată și greutatea medie a corpului. Toate procedurile pentru animale au fost în concordanță cu Institutul Național al Sănătății din SUA pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator și au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din cadrul Colegiului de Medicină din Albert Einstein.

Comportament 2.2

2.2.3. Procedura de acces intermitent

Șobolanii au fost împărțiți în trei grupe: grupul cu acces intermitent (binge) (I_COS; n = 46), grupul de acces continuu (C_COS; n = 36) și un grup de control nu a avut acces la COS (N_COS; n = 38). (Numărul șobolanilor utilizați este mare, deoarece șobolanii au fost ulterior folosiți pentru experimente farmacologice pentru a compara efectele medicamentelor asupra diferitelor grupuri; aceste rezultate nu sunt raportate aici.) Pentru săptămânile 5, I_COS și C_COS grupurile au avut acces la un lickometru care conține COS în camerele operante de trei ori pe săptămână (luni, miercuri și vineri; MWF) pentru 90 min. C_COS grup a avut și el ad libitum acces la COS în orice moment în cuștile de acasă. Timp-urile de scurgere și aportul COS au fost înregistrate în timpul sesiunilor de acces. Greutatea corporală, aportul alimentar și (pentru C_COS grup) Aportul COS în cușca de origine a fost înregistrat zilnic de luni până vineri; prin urmare, măsurătorile 25 sunt raportate pentru experimentul săptămânal 5 (Fig. 2A, D, B, E; 3A, C). Luni, aceste măsuri au fost împărțite la trei pentru a se normaliza în weekend. Comparații ale consumului de chow cu o zi înainte față cu ziua următoare sesiunii de acces (Fig. 2C, F; 3B, D) au fost făcute de două ori pe săptămână (pentru un total de comparații 10 în săptămânile 5). Atunci_COS șobolanii au fost cumpărați în același timp cu celelalte grupuri și au fost menținuți în aceeași colonie, dar nu au primit acces la COS. ad libitum accesul la apă și apă în orice moment în cușca de acasă.

 

Figura 2

Aportul de calorii și consumul de chow au fost influențate de programul de acces și de ingestant

 

Figura 3

Accesul intermitent la COS sau CS nu afectează creșterea în greutate

Un experiment separat a utilizat soluția CS mai puțin calorică în locul COS. Trei grupuri de șobolani (n = 8 fiecare) au fost utilizate în acest experiment, I_CS, C_CS și N_CS, iar acestea au fost tratate exact ca I_COS, C_COS și N_COS grupuri descrise mai sus, respectiv, cu excepția faptului că CS a fost înlocuit cu COS. N_COS și N_CS grupurile au fost tratate identic (fără acces la COS sau CS); diferența a fost că N_COS grupul a fost menținut în colonie simultan cu I_COS și C_COS grupuri, în timp ce N_CS grupul a fost menținut simultan cu I_CS și C_CS grupuri.

2.3. Analiza datelor

2.3.1. Statistici

Măsurile repetate ANOVA cu un factor (zile) sau doi factori (zile și grup) au fost utilizate pentru a compara efectele procedurilor de control și de control. ANOVA-urile au fost urmate de Holm-Sidak post hoc teste; un ajustat p <0.05 a fost considerat o diferență semnificativă. Rezultatele ANOVA sunt raportate în Tabelul 1. Pentru a determina dacă consumul a crescut pe parcursul sesiunilor de acces succesive, datele din ziua 2 până în ziua 8 au fost adaptate unui model liniar utilizând cel puțin regresul pătratelor. Panta în aceste zile a fost evaluată pentru o diferență semnificativă față de 0, iar versanții au fost comparați între I_COS și eu_CS grupuri care folosesc ANCOVA. Toate analizele au fost efectuate utilizând mediul software R [43].

 

Tabelul 1

Rezultate ANOVA.

3.1. Consumul general și greutatea corporală

Șobolani în I_COS Grupul (acces intermitent la COS) a avut 5 săptămâni de acces la o cremă (50% v / v), ulei (50% v / v) și zahăr (8% w / v) emulsie lichidă (COS) în zilele de testare: Luni , Miercuri și vineri (și nu are acces la COS în alt moment). COS a fost livrat printr-un licometru în perioadele de acces min 90 în camerele operante. De-a lungul 5 săptămâni de acces intermitent, volumul de COS consumat a crescut constant: în ziua de acces 15 (la sfârșitul 5^th săptămâna), cantitatea consumată a fost semnificativ mai mare decât în ​​zilele 1 până la 10, iar cantitățile consumate în zilele 6 până la 15 au fost mai mari decât în ​​zilele 1, 2 sau 3 (Fig. 1A). Spre deosebire de I_COS grup, șobolani în C_COS grup (Acces continuu la COS) a avut acces la COS nu numai în camera de operare în timpul perioadei de acces min 90, dar, de asemenea, în cușca de origine în orice alt moment. Așa cum era de așteptat, C_COS grup a consumat mult mai puțin COS decât I_COS grup în camerele operante în toate sesiunile după prima și nu a arătat diferențe de consum în zilele de acces 15 (Fig. 1A).

 

Figura 1

COS, dar nu consumul CS a crescut de-a lungul sesiunilor de acces intermitent succesiv

Spre deosebire de efectele observate în I_COS grup, cantitatea consumată nu a crescut semnificativ de-a lungul săptămânilor pentru I_CS grup, care avea acces la CS, o soluție mai scăzută de grăsimi / zahăr. Acești șobolani au prezentat un nivel scăzut de consum în prima sesiune de acces și, deși consumul a avut tendința de a fi mai mare în sesiunile ulterioare (și de obicei mai mare decât consumul în cameră de către C_CS grup), nu au existat creșteri suplimentare de-a lungul zilelor (Fig. 1B). Lipsa unui efect semnificativ statistic al zilelor în I_CS grupul contrastează cu efectul puternic al zilelor în I_COS grup (Tabelul 1); cu toate acestea, această diferență ar putea, teoretic, să apară din numărul mai mic de subiecți (și, prin urmare, de puterea statistică) din I_CS grup. Prin urmare, am rupt eu_COS grupați în subgrupuri 6 de dimensiuni comparabile cu I_CS grup (N = 8 pentru 5 I_COS subgrupuri, N = 6 pentru un subgrup; subiecții din fiecare subgrup au fost instruiți împreună). S-a înregistrat o creștere semnificativă a consumului de COS în 5 al 6 I_COS subgrupuri (efectul zilelor: grupul 1: F_(14,211) = 5.87, P <0.001; grupa 2: F_(14,210) = 4.06, p <0.001; grupa 3: F_(14,200) = 4.83, p <0.001; grupa 4: F_(14,196) = 7.98, p <0.001; grupa 5: F_(14,74) = 1.87, p <0.05); în subgrupul rămas, efectul s-a apropiat de semnificație (F_(14,141) = 1.72, p = 0.058). În I_CS totuși, nu a existat nicio dovadă a unei tendințe către un efect semnificativ (p = 0.56; Tabelul 1). Prin urmare, absența unui efect semnificativ de zile în I_CS șobolanii este puțin probabil să se datoreze lipsei de putere statistică.

Aceste rezultate sugerează că eu_CS șobolanii au învățat să consume CS și să depășească neofobia într-o singură sesiune, cu rezultatul că consumul lor a ajuns pe un platou până la a doua sesiune. Deoarece efectele de învățare inițială și neofobie ar trebui să fie similare pentru I_COS și eu_CS grupuri, creșterea mare a consumului în I_COS grup de la ziua 1 la ziua 2 (Fig. 1A) este probabil să se datoreze învățării inițiale și reducerii neofobiei. Cu toate acestea, creșterea mai treptată în zilele următoare este în contradicție cu aceste procese. Prin urmare, pentru a izola creșterea treptată a aportului (Fig. 1A) și alte măsuri consumatoare (Fig. 5 și and6) 6) din efectele de învățare inițială și neofobie, comparăm consumul în toate zilele individuale cu consumul de referință în zilele 2 și 3.

 

Figura 5

Latența la scădere și rata inițială de lins s-au modificat în zilele de acces intermitent la COS

 

Figura 6

Microstructura de cea mai bună schimbare în zilele de acces la COS, dar nu CS

Efectul timpuriu al platoului în I_CS grupul este în contrast izbitor cu escaladarea treptată observată în I_COS grup, care a ajuns pe un platou de zi 8. Pentru a compara direct rata de creștere a consumului după prima zi din I_COS și eu_CS grupuri, am calculat panta creșterii de la ziua 2 la ziua 8 (Fig. 1C). În timp ce panta a fost pozitivă și semnificativ diferită de 0 pentru I_COS grup, nu a diferit semnificativ de 0 pentru I_CS grup. Mai mult, a fost observată o pantă semnificativ pozitivă în 5 a 6 I_COS subgrupuri descrise mai sus (nu sunt arătate). În plus, compararea pantelor din I_COS și eu_CS grupuri care folosesc ANCOVA au arătat o diferență semnificativă între cele două grupuri (Fig. 1C). Prin urmare, eu_COS grupul a demonstrat o escaladare treptată a consumului în perioadele de acces intermitent care nu pot fi ușor explicate ca urmare a învățării inițiale sau a diminuării neofobiei. Această escaladare treptată este similară cu cea observată anterior pentru șobolani, care au acces intermitent la alimente solide cu conținut mare de grăsimi [5, 6, 10-12].

O posibilă explicație alternativă pentru escaladarea treptată a consumului în I_COS grupul este că șobolanii au învățat treptat să obțină mai multe COS pe lingură. Pentru a testa această ipoteză, am comparat numărul de linguri per ml de lichid consumat în I_COS și eu_CS grupuri și peste zile de acces, folosind un ANOVA cu doi factori. Eu_COS grupul s-a lins mai eficient decât eu_CS grup (media generală în ședințele 15: COS: 315.0 ± 52.3 licks / mL; CS: 418.3 ± 106.4 licks / mL; F_(1,719) = 13.6; p <0.001) și a existat un efect al zilelor de acces (F_(14,719) = 1.8; p = 0.04), dar fără interacțiune (F_(14,719) = 0.5; p = 0.9). Testele post-hoc au arătat că efectul zilelor s-a datorat unei creșteri semnificative a eficienței de la prima zi la a doua, dar nu a crescut în continuare în sesiunile ulterioare. Prin urmare, escaladarea treptată a consumului în I_COS grupul nu poate fi atribuit modificărilor de eficiență a lingurilor.

Un alt factor potențial de confuzie este prezența emulgatorului (lactilat de stearoil de sodiu) în COS, dar nu CS: I_COS șobolanii au evitat inițial COS din cauza prezenței emulgatorului. Deoarece este imposibil să se producă COS fără un emulgator, am testat ipoteza că șobolanii evită emulgatorul utilizat pentru a prepara COS prin compararea consumului de CS și CS + 0.1% stearoil lactilat de sodiu (greutate / volum). Șase șobolani masculi naivi au fost prezentați simultan cu sticle care conțin ambele lichide timp de 1 oră în cușca de acasă. Această experiență a fost repetată de două ori după o zi de obișnuință; poziția relativă a sticlei a fost schimbată între zile pentru a evita o prejudecată laterală. În ultimele două sesiuni de acces, șobolanii au băut cantități similare de CS (4.2 ± 0.8 ml) și CS + emulgator (5.4 ± 0.4 ml; test t p> 0.05). Prin urmare, șobolanii nu evită emulgatorul.

Pe parcursul săptămânilor 5, I_COS și C_COS grupurile au consumat pui progresiv mai puțin libere în cușca de acasă. C_COS grup a consumat relativ puține chow (Fig. 2A), dar, din cauza consumului de cantități mari de COS, a consumat în continuare mai multe calorii pe zi decât N_COS grup de control, care nu a avut acces la COS (Fig. 2B). Eu_COS grupul a prezentat variații mari și regulate în consumul de chow (Fig. 2A), cu șobolanii din acest grup consumând mai mult chow cu o zi înainte de accesul la COS și mai puțin în 24 hr în urma accesului COS (Fig. 2C). În schimb, nici N_COS nici C_COS grupurile au diferit în consumul lor de chow imediat înainte și după perioada de acces (Fig. 2C). Pentru mine_COS șobolani, rezultatul net a fost că în zilele de acces COS, acest grup a consumat calorii totale similar cu cantitatea consumată de C_COS grup, iar în zile fără COS, I_COS grup consumat puțin mai puțin decât N_COS grup. Numărul mare de calorii consumate de I_COS grupul în zilele de acces s-a datorat aportului de COS: până la sfârșitul săptămânilor 5, I_COS grup consumat în 90 min puțin mai mult de jumătate din cantitatea de COS pe care C_COS grup consumat într-o zi întreagă (în ziua de acces 15: I_COS: 54.2 ± 4.0 kCal de COS consumat; C_COS: 97.7 ± 5.7 kCal de COS consumat). Aceste efecte au dus la un model de „dinte de ferăstrău” al aportului caloric total de-a lungul zilelor din I_COS grup (Fig. 2B). Acest ultim efect poate fi văzut și în Fig. 2C (eu_COS consumul de chow al grupului înainte de zilele de binge a fost mai mic decât cel al N_COS grup). Aceste rezultate sunt în concordanță cu concluziile altor persoane care folosesc accesul intermitent la alimente solide cu un conținut mare de grăsimi ca model de rozătoare a comportamentului alimentar la chef5, 10, 11, 16, 41, 42].

Important, acest model de hrănire nu a fost observat în I_CS șobolani, care au avut acces la o soluție mai mică de cremă / zahăr în loc de emulsia COS: aportul lor zilnic de chow nu a fost afectat dacă șobolanii au avut o sesiune de acces CS (Fig. 2D, F). În plus, tiparul de „dinte de fierăstrău” al aportului caloric a fost mult mai puțin pronunțat în I_CS șobolani decât în ​​I_COS șobolani (comparați Fig. 2E cu Fig. 2B). Astfel, s-a observat un tipar de consum de tip binge cu acces intermitent la COS, dar nu și cu CS.

Deși greutatea corporală a șobolanilor din toate grupurile a crescut în decursul săptămânii 5, C_COS greutatea grupului a crescut mai rapid decât cea a celorlalte grupuri (Fig. 3A). În mod izbitor, în ciuda accesului la COS 3 zile / săptămână, I_COS grupul nu a câștigat mai multă greutate decât N_COS grup (Fig. 3A). Eu_COS Reglarea, aparent normală, a greutății corporale poate fi legată de consumul redus de chow după consumul de COS (Fig. 2C): creșterea în greutate a fost substanțial mai mare în ziua anterioară accesului COS decât în ​​ziua următoare accesului (Fig. 3B). În schimb, C_COS și N_COS grupurile au câștigat în greutate în ritm constant (Fig. 3B). În mod similar, cu soluția de cremă / zahăr, C_CS greutatea grupului a crescut mai repede decât cea a I_CS și N_CS grupuri (Fig. 3C, D). Aceste rezultate sunt în concordanță cu observațiile anterioare cu alimente solide cu conținut ridicat de grăsimi [10, 11, 41]. Aceștia indică faptul că, așa cum se întâmplă adesea în tulburările de alimentație ale chefului uman [45, 46], șobolanii care sunt afectanți sunt capabili să își restricționeze consumul după consumul mare de alimente extrem de calorice, chiar și după accesul repetat intermitent la astfel de alimente de-a lungul săptămânilor 5.

3.2. Curs de consum în termen de sesiune

Atunci când li se oferă acces la un lichid extrem de plăcut, consumul inițial avid al șobolanilor se oprește pe măsură ce nutrientul ingerat (și stimulul gustativ condiționat asociat cu acesta) activează mecanismele de sațietate [34]. Prin urmare, am întrebat dacă consumul de COS a urmat un model similar. Așa cum se arată în loturile din cursul timpului de lingere în sesiunea 90 min (în coșurile 5 min), I_COS grupul a prezentat o rată generală mult mai mare de lins în primul ~ 20 min al sesiunii în săptămâna 5 comparativ cu săptămâna 1 (Fig. 4A, B). Eu_COS ratele de lins a șobolanilor au revenit la niveluri scăzute, sporadice, cu aproximativ 30 min după începerea sesiunii (Fig. 4A, B), în concordanță cu observațiile anterioare [34]. Datorită diferenței dramatice a ratelor de lins în părțile inițiale și ulterioare ale sesiunii de acces, în analizele ulterioare ale modelului de lins examinăm consumul separat în primul sfert al sesiunii (22.5 min) și ultimele trei sferturi (68.5 min) separat.

 

Figura 4

Creșterea consumului COS pe parcursul săptămânilor de acces intermitent a fost concentrată în primul trimestru al sesiunii

Așa cum era de așteptat, rata crescută a consumurilor în primul trimestru al sesiunii a fost de o magnitudine mult mai mică în C_COS grup (Fig. 4B). Într-adevăr, este oarecum surprinzător faptul că C_COS șobolanii au băut mult COS în camerele licometrului, deoarece COS a fost disponibil gratuit în cuștile lor de acasă. O posibilitate este că COS-ul proaspăt a fost consumat mai avid decât COS-ul din cușca de acasă, care avea o vechime de până la 24 de ore. Cu toate acestea, un grup naiv de 6 șobolani cărora li s-a administrat COS proaspăt și COS de o zi în 1 oră, două teste de alegere a sticlei în cușca de acasă nu au arătat nicio preferință pentru COS proaspăt (COS proaspăt: 2.9 ± 0.9 ml; COS de o zi: 6.0 ± 1.8 ; testul t p> 0.05). Prin urmare, consumul inițial crescut de COS în C_COS grupa poate fi o funcție de activare comportamentală după plasarea în camera relativ lickometru (în comparație cu cușca de origine).

3.3. Lansarea la prima ratare și rata inițială a linsului

Creșterea treptată a consumului în accesul intermitent la COS (Fig. 1) s-ar putea datora în parte unei motivații sporite de a consuma și / sau a unui consum crescut determinat de palatabilitate. Pentru a testa aceste ipoteze, am examinat latența la prima lingură a ședinței (un indice de motivație) și rata inițială de lins (gândită să reflecte consumul determinat de palatabilitate) [35-37]. Peste sesiuni de acces succesive, I_COS latența grupului pentru inițierea consumului COS a devenit mai scurtă, în timp ce C_COS latența grupului a fost neschimbată (Fig. 5A). Mai mult decât atât, latența la primul lins a fost constant mai lungă în C_COS grup decât I_COS grup (Fig. 5A), în concordanță cu diferențele de motivație care ar fi de așteptat între animale, care au acces continuu și restricționat la un aliment favorizat. Însă, în special, rata inițială de lins a crescut de-a lungul ședințelor din ambele I_COS și C_COS șobolani și, de obicei, nu a fost diferit semnificativ între grupuri într-o zi dată (Fig. 5C). Astfel, spre deosebire de măsura motivației, măsura consumului determinat de palatabilitate a crescut în paralel în cele două grupuri.

Așa cum era de așteptat, având în vedere lipsa unei escaladări a consumului în I_CS grup, nici eu_CS nici C_CS grupurile au prezentat o scădere semnificativă a latenței primului lick (Fig. 5B) sau o creștere a ratei inițiale de linsFig. 5D). În rezumat, accesul intermitent la COS (dar nu CS) a dus la creșteri aparente ale motivației și palatabilității care au însoțit creșterea consumului de COS.

3.4. Număr și lungime

Șobolanii ling la o rată stereotipă de ~ 7 Hz. În timpul unei mese, rafalele de linge în acest ritm sunt întrerupte de pauze, care sunt de obicei> 1 sec. [36, 37]. Începând cu a doua zi de acces până la al cincisprezecelea, rata de scurgere înăuntru pentru I_COS grupul a rămas stabil (6.7 ± 0.2 vs 6.9 ± 0.1 Hz, p> 0.05), indicând faptul că creșterea treptată a consumului evidentă în acest grup (Fig. 1A) nu s-a datorat unei modificări a generatorului de model central care controlează rata de scârboșie în interior.

Numărul de izbucniri în timpul accesului la un lichid palatabil este influențat de motivația de a consuma, în timp ce lungimea exploziilor este influențată mai mult de palatabilitatea lichidului [36, 37]. În concordanță cu această idee, C_COS șobolanii au prezentat, în general, un număr mai mic de explozii decât mine_COS șobolani (Fig. 6A, C). În I_COS grup, numărul de explozii depindea puternic de timpul din sesiunea de acces: în primul trimestru, numărul de explozii a crescut substanțial în 5 săptămâni de acces, în timp ce a avut tendința de a scădea în ultimele trei trimestre (Fig. 6A, C). În schimb, eu_CS șobolani, care nu și-au escaladat consumul (Fig. 1B), nu a prezentat modificări ale numărului de rupturi în faza timpurie sau târzie (Fig. 6B, D).

Spre deosebire de numărul de explozie, durata exploziei nu a diferit semnificativ între I_COS și C_COS grupuri în orice zi (Fig. 6E). Într-adevăr, atât pentru I_COS și C_COS grupuri, durata exploziei a crescut în 5 săptămâni de acces intermitent (Fig. 6E). Aceste efecte de escaladare au lipsit în I_CS și C_CS șobolani (Fig. 6F).

În concluzie, rezultatele arată că săptămâni de acces intermitent la COS au dus la o creștere treptată a consumului în faza timpurie a fiecărei sesiuni de acces. Această creștere a fost însoțită de o latență mai scurtă pentru a începe consumul și un număr mai mare de explozii de lins (în concordanță cu o creștere a motivației de a consuma), precum și o rată inițială mai mare de lins și o durată mai mare de explozie (în concordanță cu un consum crescut determinat de palatabilitate). Nu a fost observată nici o escaladare treptată a consumului, nici creșterea indicilor de motivație și de palatabilitate atunci când șobolanii au primit CS în locul COS. Luate împreună, rezultatele sugerează că consumul asemănător cu binge este cel puțin parțial datorită unei escaladări treptate a motivației și palatabilității peste cea așteptată. de la învățarea inițială și diminuarea neofobiei.

4.1. Rezumat

Binge eating se caracterizează prin episoade discrete (2 ore sau mai puțin) de consum rapid și excesiv de alimente care nu este determinat de foame sau nevoia metabolică [2]. Pentru a studia efectele consumului asemănător cu binge asupra proceselor neuronale care reglementează aportul alimentar, studiile anterioare la animale au folosit accesul intermitent la alimente cu conținut caloric, în special grăsimi [5, 10, 11, 16, 41], deoarece oamenii care suferă de tulburare alimentară sau bulimie sunt de obicei alimentați cu alimente dulci cu conținut ridicat de grăsimi [47-49]. Aportul de alimente și băuturi bogate în nutrienți este guvernat de trei procese inter-legate: motivație, palatabilitate și sațietate. Pentru a studia mecanismele neuronale care stau la baza consumului de binge folosind tehnici invazive (cum ar fi microinjecția intracraniană a medicamentelor), ar fi util să examinăm aceste procese în mod izolat. Un mijloc de a face acest lucru este de a examina modelul temporal al consumului, o procedură care este foarte facilitată prin administrarea de ingestant lichid printr-un licometru. Prin urmare, am dezvoltat un model de acces intermitent al consumului de binge de lichid cu conținut ridicat de grăsimi, bazat pe modelele de binge dezvoltate inițial de Corwin și colegii care folosesc grăsimi solide [11, 12] și ulterior extins la amestecuri solide de grăsimi / zahăr [10, 13, 16]. Deoarece ingestantul este compus din ingrediente ieftine și disponibile pe scară largă (cremă de supermarket, ulei de porumb și zahăr) și nu necesită echipament special pentru a pregăti, modelul nostru poate fi utilizat în experimentele ulterioare pentru a obține dovezi pentru efectele manipulărilor neuronale asupra sațietii, motivației și palatabilitate în timpul consumului de chef.

4.2. Modelul de consum și relația cu modelele anterioare de acces intermitent la accesorii

Rezultatele noastre sunt similare cu cele stabilite anterior pentru șobolani, care au acces intermitent la alimente solide cu grăsimi dulci. În special, atunci când șobolanii au primit acces intermitent la COS (smântână / ulei / zahăr, I_COS grup), consumul în perioada de acces a crescut treptat în zilele de acces, în concordanță cu observațiile anterioare [5-12]. Mai mult, eu_COS șobolanii au prezentat o schemă de aport de calorii cu „dinți de ferăstrău”, cu un consum scăzut de chow în urma accesului la COS. Aceste efecte au fost observate în ciuda diferențelor procedurale față de modelele anterioare, inclusiv accesul intermitent al cuștilor acasă la disponibilitatea de calorii ingestante și concomitente de chow în precedent. studii, dar nu ale noastre (în care accesul COS a fost asigurat în camere separate). În mod intrigant, aportul caloric în zilele de acces COS intermitent a atins niveluri similare celor observate în 24 hr la șobolani, care au acces continuu la COS, iar aportul de chow după accesul COS a fost redus la niveluri sub cele văzute la șobolani, nu au avut deloc acces la COS. Aceste rezultate sunt în concordanță cu concluziile anterioare folosind alimente solide cu conținut ridicat de grăsimi [5, 10, 13, 50]. Fluctuațiile mari ale aportului caloric au indus fluctuații paralele în greutate, cu rezultatul net că I_COS șobolanii nu au câștigat în greutate nu mai repede decât șobolanii care aveau acces doar la pui. Luate împreună, aceste rezultate reflectă observațiile anterioare folosind accesul intermitent la alimente solide cu conținut ridicat de grăsimi [5, 10-13, 50] și să sugereze că accesul intermitent la COS lichid induce un comportament de binge care este remarcabil de similar cu cel indus folosind alimente solide cu conținut ridicat de grăsimi.

În mod surprinzător, șobolanii au avut acces intermitent la o soluție mai puțin calorică de cremă și zahăr (CS; I_CS grup) nu a arătat nici escaladarea treptată a consumului și nici modelul pronunțat de dinți de ferăstrău observat la șobolan, dat COS. Aceste rezultate sugerează că conținutul ridicat de grăsimi și / sau calorice este necesar pentru a dezvolta un comportament asemănător cu binge. Cu toate acestea, rezultatele nu exclud posibilitatea ca dezvoltarea bingeing-ului să fie o funcție a eficienței linsului (cantitatea de lichid obținută pe lingură), care a fost mai mare pentru COS decât pentru CS. Motivul acestei diferențe nu este cunoscut, dar probabil are legătură cu diferitele proprietăți fizice ale COS și CS. Rata mai mare de aport de calorii promovată de o eficiență mai mare a lingurilor poate contribui la escaladarea consumului în I_COS grup. În plus, tipurile specifice de grăsime găsite în uleiul de porumb pot contribui la susceptibilitatea șobolanilor de a dezvolta bingeing, precum poate fi forma grăsimii (o emulsie). Într-adevăr, șobolanii consumă emulsii de ulei de porumb chiar mai avid decât 100% ulei de porumb, emulsiile de ulei de porumb evocă un grad similar de consum ca grăsimea solidă, iar emulsiile îndulcite cu ulei de porumb evocă un consum și mai mare [51-53]. Astfel, pentru că multe studii anterioare de bingeing au folosit un amestec de grăsimi solide și zahăr [5, 16], prezența uleiului de porumb emulsionat poate fi factorul critic care conferă COS, dar nu și CS, capacitatea de a evoca consumul de chef. Această ipoteză ar putea fi testată determinând dacă emulsiile de ulei de porumb / apă îndulcite (fără cremă) induc un comportament asemănător cu cea indusă de COS. Cu toate acestea, chiar dacă acesta a fost cazul, COS poate fi de preferat pentru utilizarea în experimentele viitoare deoarece pregătirea emulsiile de ulei de porumb / apă cu stabilitate pe termen lung necesită un echipament scump (un microfluidizator), în timp ce prepararea COS nu necesită un aparat mai sofisticat decât un fir de sârmă.

Deoarece modelul nostru de binge COS asigură accesul șobolanilor la ingestant cu un conținut mare de grăsimi, trei zile pe săptămână, am putut observa o reducere a consumului de chow în următoarea 24 oră, care apoi s-a recuperat în perioada următoare 24. Consumul de chow în 24 hr după accesul intermitent la COS (dar nu CS) a fost semnificativ mai mic decât consumul 24 hr de către grupul de control fără acces la COS (N_COS grup), în concordanță cu rapoartele anterioare cu alimente grase și dulci [10, 12, 13]. Împreună cu descoperirile noastre, aceste rezultate sugerează că aportul de binge activează un proces de sațietate pe termen lung, care limitează consumul ore întregi după episodul foarte scurt de consum în perioada de acces. Aceste rezultate intrigă în lumina constatărilor că șobolanii consumă alimente bogate în grăsimi în comparație cu alimentele bogate în carbohidrați cu o densitate egală de calorii [28, 29, 54-58]. Preîncărcarea intragastrică cu grăsime are ca rezultat o mai mică inhibare a consumului ulterior decât preîncărcarea cu o doză izocalorică de carbohidrați [29], iar aceste efecte sunt de lungă durată (până la o zi) [28]. Astfel, șobolanii consumă în parte grăsimea, deoarece grăsimea este mai puțin eficace (pe calorii) în activarea mecanismelor de sațietate postestestivă. Aceste studii sugerează că conținutul de zahăr din COS și alte amestecuri de grăsimi / zahăr utilizate în procedurile de interzicere a accesului intermitent pot contribui semnificativ la inhibarea post-binge a consumului de chow. Studii suplimentare care compară direct consecințele ingestanților care conțin zahăr și grăsime sunt necesare pentru a clarifica rolurile diferențiale ale grăsimii și zahărului în sațietate pe termen lung evocate prin aportul de binge.

Consumul de COS a crescut treptat în primele 8 zile (2.5 săptămâni) de acces intermitent. În mod special, șobolanii au primit acces intermitent la CS nu au înregistrat o creștere treptată similară, deși atât grupurile de acces intermitent COS cât și CS și-au mărit substanțial consumul din prima zi în a doua zi de acces. Deoarece șobolanii din ambele grupuri trebuie să învețe cum să acceseze lickometrele și să depășească neofobia inițială, creșterea inițială (ziua 1 până în ziua 2) poate fi atribuită acestor procese. Cu toate acestea, creșterea graduală suplimentară a I_COS grupul este în contradicție cu aceste procese, deoarece nu a fost observat în I_CS grup. Creșteri treptate similare au fost raportate la șobolani, administrate alimente dulci și / sau bogate în grăsimi sau lichide, fie în 3 zile / săptămână, fie în programele de acces intermitent zilnic [9-12, 14, 59]. Aceste rezultate contrastează remarcabil cu cele de la șobolani, care au acces continuu la alimente bogate în calorii: consumul zilnic fie scade treptat de la un vârf inițial [5, 6, 10], ca în studiul nostru (Fig. 3), sau rămâne constant [12, 14]. Astfel, supra-consumul în timpul binges-urilor de acces intermitent se datorează în parte unei escaladări a consumului absent la subiecți fără restricții; deoarece acest efect depinde de conținutul de grăsimi și / sau calorii al ingestantului, rezultatele noastre sugerează că creșterea nu este o consecință simplă a învățării consumului sau a depășirii neofobiei. Mai degrabă, consumul în creștere treptată este probabil datorită altor procese care sunt consecința proprietăților fizice și / sau ale substanțelor nutritive ale COS care îl diferențiază de CS.

Modelele anterioare de șobolan de șobolan au folosit accesul intermitent zilnic la alimente cu conținut ridicat de grăsimi ca control pentru 3 zile / săptămână de acces „binge” [6, 11, 12, 15, 16, 40, 42, 60-63]. Cu toate acestea, alte studii au utilizat accesul intermitent zilnic la modelul de bingeing [9, 10, 13, 14, 35, 59]; în special, consumul de ingestant bogat în calorii adesea escaladează în perioadele de acces zilnic, deși această escaladare poate fi mai puțin accentuată decât pentru accesul 3 zile / săptămână [6]. Astfel, există o oarecare confuzie cu privire la ceea ce constituie protocoale de acces de control și control ideal. Rezultatele noastre oferă o rezoluție potențială: acestea indică faptul că un grup de control a primit acces intermitent la CS în același program ca și grupul COS de tip binge nu arată consumul escaladat. Experimentat I_COS șobolanii consumă mai multe calorii în perioadele de acces decât mine_CS șobolani și, prin urmare, comparația dintre aceste grupuri permite concluzia că I_COS șobolanii îndeplinesc definiția operațională a alimentației binge (consumând calorii mai mari într-o perioadă restrânsă decât consumatorii ne-bingers într-o perioadă similară). Astfel, utilizarea COS și CS (sau, mai general, a lichidelor cu conținut ridicat de calorii sau cu conținut ridicat de calorii sau cu conținut ridicat de grăsimi) se poate dovedi utilă pentru experimentele ulterioare în care este necesar un control pentru consumul de chef. Acest model are avantajul suplimentar că oglindește mâncarea cu chefuri umane prin faptul că oamenii se bazează pe alimente bogate în grăsimi, cu un conținut ridicat de calorii, în timp ce consumul care nu are chef implică, de obicei, consumul de alimente mai puțin calorii. Pe de altă parte, mâncătorii de coșuri umane consumă alimente solide și semi-solide, în timp ce COS și CS sunt lichide.

4.3. Motivație, palatabilitate și sațietate în consumul de chef

În general, modificările în trei procese distincte ar putea sta la baza creșterii treptate a consumului în zilele de acces intermitent: (1) consumul determinat de palatabilitate ar putea crește; (2) motivația de a începe consumul ar putea crește; și / sau (3) mecanismele de sațietate ar putea deveni reduse în eficacitate, prelungind astfel „masa” luată în perioada de acces. Rezultatele noastre oferă dovezi sugestive pentru creșterea atât a consumului determinat de palatabilitate, cât și a motivației de a consuma. În special, escaladarea treptată a consumului COS în zilele de acces intermitent a fost însoțită de o scădere a latenței până la primul lins, un număr mai mare de explozii de buze, rata crescută de lins în primul minut de acces și explozii mai lungi. Primii doi sunt considerați indici de motivație, iar ultimii doi sunt indici de palatabilitate [36, 37, 64]. Fiecare dintre acestea a crescut semnificativ de-a lungul zilelor pe măsură ce consumul a crescut dramatic. Întrucât fiecare dintre aceste modificări ale modelului de lins ar tinde să crească consumul, concluzionăm că consumul escaladat în cadrul sesiunilor de acces este cel puțin parțial o consecință a acestor modificări structurale și, prin urmare, a motivației și palatabilității crescute. Mai mult, aceste creșteri ale măsurilor de motivare și palatabilitate nu au fost observate în I_CS grup, care nu a arătat un consum crescut. Prin urmare, motivația crescută și palatabilitatea sunt probabil să fie o consecință a conținutului ridicat de calorii și / sau grăsimi de COS, comparativ cu CS.

Ce ar putea sta la baza creșterilor treptate observate ale motivației și palatabilității? Motivația nu este un proces cerebral singular, ci o construcție psihologică care reflectă activitatea mai multor mecanisme neuronale. De exemplu, foamea induce motivația de a aborda alimentele, dar același comportament motivat poate fi indus de un stimul asociat cu alimentele chiar și la subiecți care nu au foame, ca și în alimentația condiționată [65]. Mecanismul neuronal specific care stă la baza unei motivații sporite la șobolani care sunt supuși nu este cunoscut. Este cu siguranță posibil să fie implicat un proces de condiționare, astfel încât stimulii din camera de acces să fie asociați cu COS și, prin urmare, în sesiunile ulterioare, să inducă motivația de a căuta, aborda și iniția consumul de COS imediat ce animalul este plasat în cameră. Astfel, motivația crescând treptat afișată de I_COS șobolanii ar putea fi o funcție a forței de întărire a stimulului necondiționat (COS); soluția CS poate avea o putere de consolidare insuficientă pentru a promova o creștere a consumului dincolo de învățarea inițială.

Comportamentul de abordare indus de stimul depinde deseori de proiecția dopaminei către nucleul accumbens [66-69], iar consumul de zaharoză este însoțit de creșteri ale dopaminei extracelulare la obișnuiri [19]. Mai mult, consumul asemănător cu inducerea induce mai multe modificări pe termen lung în sistemul dopamină accumbens, incluzând expresia crescută a receptorului D1 și transportorul dopaminei și scăderea expresiei receptorului D2 [8], sugerând că modificările pe termen lung ale activității dopaminei sunt implicate în alimentația cu chef. Într-adevăr, șobolanii cărora li s-a acordat accesul intermitent prelungit la grăsime au prezentat puncte de rupere mai mari pe o schemă proporțională a întăririi grăsimilor [70]. Această observație nu numai că susține cu tărie concluzia noastră că motivația pentru alimente gustoase este sporită în alimentația cu chef, dar oferă dovezi suplimentare pentru implicarea dopaminei mesolimbice, întrucât performanța sarcinilor de raport progresiv depinde de accumbens dopamina [71]. Cu toate acestea, sunt necesare studii suplimentare pentru a determina dacă există o legătură de cauzalitate între activitatea dopaminei în obișnuiți și motivația crescută de a consuma pe măsură ce se dezvoltă bingeing.

În plus față de schimbările de comportament în concordanță cu motivația crescută, am observat, de asemenea, efecte care sunt explicate cel mai ușor printr-o creștere a consumului determinat de palatabilitate (creșterea ratei inițiale a linsului și creșterea lungimii exploziei linsului). O serie de structuri ale creierului sunt implicate în consumul determinat de palatabilitate, inclusiv nucleul accumbens, nucleul tractului solitar, amigdala, palidul ventral, zona tegmentală ventrală și hipotalamusul lateral [72-74]. În special, receptorii opioizi μ, în special la pacienții obișnuiți [44, 75-78] poate contribui la consumul determinat de palatabilitate. Interesant este faptul că consumul asemănător cu binge este asociat cu receptorii µ reglați la nivelul acumbens [8], ceea ce sugerează că o neurotransmisie crescută opioidergică poate fi responsabilă pentru consumul crescut determinat de palatabilitate observat în timpul accesului la binge. Aceste ipoteze așteaptă testări suplimentare cu manipulări invazive ale funcției receptorilor opioizi la animalele care se îmbie.

În mod intrigant, măsurile de palatabilitate au crescut nu numai în I_COS șobolani, dar în C_COS de asemenea, grup. Prin urmare, aceste rezultate sugerează că accesul prelungit la COS, nu intermitența accesului, este cel care determină un consum sporit de palatabilitate. O diferență între C_COS și eu_COS grupuri este că C_COS șobolanii au câștigat în greutate, așa cum era de așteptat, având în vedere că ad libitum accesul la o dietă bogată în grăsimi induce obezitate [41, 79, 80]. Astfel, rezultatele noastre sugerează că consumul alimentar dulce bogat în grăsimi poate fi crescut la subiecții obezi. Studiile anterioare au arătat efecte complexe ale obezității asupra palatabilității. Într-un caz, concentrațiile mai mici de grăsime și zaharoză au fost mai puțin palatabile la șobolanii obezi decât șobolanii, în timp ce concentrațiile mai mari au fost puțin mai palatabile [79]. Într-un alt studiu, măsurile de palatabilitate la zaharoză (dimensiunea exploziei) nu au fost deloc afectate de obezitate [81], și încă o dată, măsurile de palatabilitate au fost reduse la o tulpină de șobolani obezi [82]. O diferență importantă între studiul nostru și studiile anterioare constă în faptul că am testat palatabilitatea aceluiași ingestant cu conținut mare de grăsimi la care animalele au avut acces continuu 24 hr (adică am testat palatabilitatea dietei care a indus obezitatea), în timp ce alte studii au dat animalele alimente bogate în grăsimi din casă, dar au testat palatabilitatea soluțiilor de ulei sau zaharoză. Aceste modele pot introduce efecte de contrast negative, care ar putea împiedica detectarea unui mecanism de palatabilitate accentuat. Pentru a testa mai detaliat ipoteza conform căreia consumul determinat de palatabilitate este potențial la subiecții obezi, ar trebui să se utilizeze proiecte experimentale care reduc la minimum efectele de contrast.

Observația că șobolanii au avut acces continuu la COS au prezentat un consum crescut determinat de palatabilitate, dar a arătat totuși o scădere a aportului caloric total (și a consumului de COS) din prima zi (Fig. 2) sugerează că un alt proces, cum ar fi sațietatea, contracarează creșterea palatabilității pentru a limita aportul general. Acest lucru ridică întrebarea dacă mecanismele de sațietate sunt mai eficiente în bolnavii cu experiență decât la șobolanii naivi cu COS.^th săptămâna de acces intermitent, I_COS șobolanii au prezentat o scădere bruscă a consumului în primul 20 – 30 min după începerea perioadei de acces. Acest declin se datorează probabil sațietii condiționate și necondiționate [34], și demonstrează că mecanismele de sațietate sunt solide la șobolani, sunt consistente cu descoperiri la pacienții cu bulimie umană [83]. Deși rata de declin este mai rapidă în săptămâna 5 decât în ​​săptămânile anterioare (în special săptămâna 1), această măsură ar putea fi influențată de diferitele rate ale aportului inițial în sesiunile timpurii și târzii (care sunt funcții de motivație și palatabilitate). Prin urmare, este necesară o muncă suplimentară, probabil folosind preîncărcarea intragastrică pentru a evalua dacă diferențele de mecanisme de sațietate ar putea contribui la creșterea treptată a consumului în zilele de acces intermitent. Cu toate acestea, scăderea robustă a consumului în sesiune poate fi utilizată în studiile viitoare ca măsură de sațietate atunci când se examinează efectele manipulărilor neuronale asupra consumului de binge stabilit.

4.4. concluzii

Demonstrăm că la șobolani un lichid dulce cu conținut ridicat de grăsimi poate fi utilizat la șobolani pentru a induce un consum asemănător cu binge similar celui observat anterior la modelele de acces intermitent, folosind alimente solide cu conținut mare de grăsimi. Utilizarea ingestantului lichid este avantajoasă în mai multe moduri. În primul rând, un lichid mai puțin caloric poate fi administrat pe același program de acces ca și un control pentru consumul de binge. În al doilea rând, precizia temporală oferită prin măsurarea consumului cu lickometre va facilita investigarea ulterioară a comportamentului de binge, în special folosind electrofiziologia la animalele care se comportă. În cele din urmă, utilizarea unui ingestant cu conținut ridicat de grăsimi permite analiza microstructurii lăptoase, care poate fi folosită pentru a aduna dovezi pentru sau împotriva diferențelor de sațietate, motivație și palatabilitate la șobolani, în urma manipulărilor neuronale invazive (de exemplu, microinjectarea locală a compușilor neuroactivi). Aici, folosim analiza microstructurală pentru a demonstra că escaladarea treptată a consumului în perioadele de acces succesive se datorează cel puțin în parte unei motivații crescânde pentru inițierea consumului și creșterea consumului determinat de palatabilitate. Cercetarea ulterioară a acestor procese la șobolanii de supărare COS va duce la o mai bună înțelegere a mecanismelor neuronale care stau la baza consumului de chef.

Mulțumim domnilor. Gary Schwartz și Nicole Avena pentru discuții utile, Dr. Schwartz și Core Energy Phenotyping Balance Energy Energy din New York Obesity Nutrition Centre de Cercetare pentru utilizarea camerelor operante și Niacet Corporation pentru darul lor generos de lactilat de stearoiil de sodiu. Această cercetare a fost susținută de subvenții de la Fundația Klarman Family, NARSAD și NIH (MH092757) către SMN, și de o bursă Hilda și Preston Davis Foundation către SL.

Declinarea responsabilității editorului: Acesta este un fișier PDF al unui manuscris needitat care a fost acceptat pentru publicare. Ca serviciu pentru clienții noștri oferim această versiune timpurie a manuscrisului. Manuscrisul va fi supus copierii, tipăririi și revizuirii probelor rezultate înainte de a fi publicat în forma sa finală. Rețineți că în timpul procesului de producție pot fi descoperite erori care ar putea afecta conținutul și toate denunțările legale care se referă la jurnal.