После ежедневного промывания раствора сахарозы лишение пищи вызывает беспокойство и дисбаланс дофамина / ацетилхолина (2008)

, Авторская рукопись; доступный в PMC 2015 Mar 10.

Опубликовано в окончательной отредактированной форме как:

Physiol Behav. 2008 Jun 9; 94 (3): 309-315.

Опубликован онлайн 2008 Ян 16. DOI:  10.1016 / j.physbeh.2008.01.008

PMCID: PMC4354893

NIHMSID: NIHMS669562

Абстрактные

Взаимодействие с сахаром может активировать нейронные пути таким же образом, как и при употреблении наркотиков, что приводит к связанным признакам зависимости, В настоящих экспериментах проверяют, были ли крысы, которые были начинкой на сахарозе, а затем голодали, демонстрируют признаки опиатоподобного изъятия. Крыс выдерживали в течение 12-h лишения, а затем 12-h доступ к раствору 10% сахарозы и чау в течение 28 дней, а затем постились для 36 h. Эти животные потратили меньше времени на открытую руку повышенного плюс-лабиринта по сравнению с аналогично лишенной группой ad libitum chow, что внушает беспокойство. Микродиализ выявил сопутствующее увеличение внеклеточного ацетилхолина и снижение высвобождения дофамина в оболочке оккумсена ядра. Эти результаты, по-видимому, не вызваны гипогликемией. Полученные данные свидетельствуют о том, что рацион питания на сахарозе и чау с последующим голоданием создает состояние, которое вызывает беспокойство и изменяет равновесие допамина и ацетилхолина. Это похоже на эффекты налоксона, что указывает на вывод опиатов. Это может быть фактором некоторых расстройств пищевого поведения.

Ключевые слова: Bingeing, допамин, ацетилхолин, микродиализ, Nucleus accumbens, выпивка

Вывод является фактором в этиологии наркомании []. Ле Магнен [] обнаружили, что опиоидный антагонист налоксона продуцировал опиоподобные признаки отмены у крыс, которые питали вкусную диету в стиле кафетерий. Точно так же крысы, поддерживаемые на диете для индукции ежедневного пересадки сахара, также демонстрируют признаки опиатного удаления в ответ на налоксон []. Эти крысы проявляют соматические признаки отмены, беспокойства на повышенном плюс-лабиринте и уменьшают внеклеточный допамин (DA) с увеличением ацетилхолина (ACh) в ядре accumbens (NAc). Хотя использование опиоидного антагониста важно для понимания лежащих в основе нейронных механизмов поведения, оно в отличие от естественной ситуации. Воздержание или спонтанно возникающий уход более реалистичны и отражаются на животных в дикой природе или в человеческом состоянии во время голода или тяжелой диеты.

Простое воздержание от наркотического средства является достаточным для выявления поведенческих и биохимических признаков отмены. Крысы, воздерживающиеся от морфина, демонстрируют признаки отмены, такие как тремор и тряски для влажных собак [,]. Такое поведение связано с изменениями в системе DA, включая уменьшение полового члена D1 и D2 рецепторной мРНК [], снижение внеклеточного DA в NAc [,] и увеличение accumbens ACh [].

Аналогичным образом, лишение вкусных продуктов может привести к поведенческим признакам опиатов. Крысы, ранее поддерживаемые на диете с прерывистым доступом к проявлениям сахарного шоу, указывающие на состояние отмены, когда пища и / или сахар удаляются для 24 или 36 h [,]. Кроме того, было показано, что лишение пищи усиливает усиление наркотиков, предполагая связь между воздержанием от еды и привыканием к привыканию [,].

Неизвестно, может ли пост после чрезмерного потребления сахара изменить внеклеточные уровни DA и ACh в NAc. В настоящем эксперименте эти нейрохимикаты контролировались во время голодания от сахара и чау-чау по теории о том, что отсутствие естественной опиоидной стимуляции может привести к нарушению, сходному с последствиями удаления налоксона-осадка, в частности, к снижению ДА и увеличению высвобождения АХ в оболочка NAc. Чтобы дополнительно дополнить результаты соматических признаков опиатного вывода в нашем предыдущем докладе [], тревога на повышенном уровне лабиринта и уровне глюкозы в крови была измерена во время голодания после сахарного ринга.

1. материалы и методы

1.1. Общие методы

Самцов крыс Sprague-Dawley получали от Taconic Farms (Germantown, NY) или разводили в виварии в Принстонском университете из запаса, происходящего из Taconic Farms. Крыс размещали индивидуально на обратном 12-h свете: 12-h темном цикле. Все процедуры были одобрены Комитетом по уходу и использованию животных в Принстонском университете.

1.2. Эксперимент 1: Является ли беспокойство очевидным при голодании у крыс, страдающих сахаром?

Крысы (300-450 g) в основной экспериментальной группе (прерывистый сахар + чау; n = 9) поддерживали на диете с лихорадкой 12-h, за которой следовал доступ 12-h к раствору сахарозы 10% (мас. / Об.), А также стандартным грызунам (LabDiet #5001, PMI, St. Louis, MO, 3.02 ккал / g) начиная с 4 h в темную фазу каждый день для дней 28 []. Контрольная группа (ad libitum chow; n = 7) был разрешен доступ ad libitum к стандартной грызуновой чау. У всех животных была доступная вода ad libitum. Другие группы (прерывистый чау и салат ad libitum), используемые в экспериментах 2 и 3, не были протестированы на предмет беспокойства, потому что они не смогли показать поведенческие признаки отмены после налоксона или голодания в предыдущем отчете [].

В день 28, после обычной лихорадки 12-h, крысам экспериментальной группы было отказано в доступе к сахару и чау для дополнительного 24 h. Контрольную группу также лишили для chow для 36 h. За это время животные продолжали пользоваться доступом к воде. Затем животных помещали индивидуально в повышенный плюс лабиринт для 5 min, используя технику File, Lippa, Beer и Lippa []. Аппарат имел четыре плеча, каждый 10 см шириной 50 см длиной, и был увеличен на 60 см над полом. Две противоположные руки были закрыты высокими непрозрачными стенами. У двух других рук не было защитных стен. Эксперимент проводился под красным светом. Крыс помещали в центр лабиринта и чередовали на открытую или закрытую руку. Каждое испытание с плюсом-лабиринтом было зафиксировано на видео и забито за количество времени, проведенное с головой и передними лапами на открытой руке, закрытой руке или средней части лабиринта, наблюдателем, слепым к состоянию лечения.

1.3. Эксперимент 2: У крыс, заражающих сахар, были изменены выбросы DA и ACh в приютах во время поста?

Отдельной группе крыс (350-450 g) была выполнена операция по имплантации направляющих канюлей для микродиализа. Крыс анестезировали 20 мг / кг ксилазина и 100 мг / кг кетамина (ip) с добавлением кетамина по необходимости (100 мг / кг, ip). Двусторонние калибровочные канюли из нержавеющей стали 21 были нацелены на заднюю медиальную оболочку accumbens (передняя: + 1.2 мм, латеральная: 0.8 мм и брюшная: 4.0 мм, со ссылкой на бредма, мигаситтальный синус и поверхность черепа уровня соответственно) используя стереотаксический инструмент.

Крысам разрешалось восстанавливаться после операции по меньшей мере в течение 1 недели. Как и в экспериментах 1, экспериментальная группа (n = 6) поддерживали на ежедневной лихорадке 12-h, за которой следует 12-h доступ к 10% сахарозе и стандартной грызуновой чау, начиная 4 h в темную фазу, в течение дней 28, чтобы вызвать bingeing (то есть прерывистый сахар + чау). Одна контрольная группа поддерживалась в том же расписании без сахарозы (прерывистый чау, n = 7), в то время как другая группа поддерживалась на ежедневной чае в свободном доступе (n = 6). В день 28 каждую крысу перемещали в камеру микродиализа и вводили зонд и фиксировали на месте акриловым цементом 14-16 h перед экспериментом, чтобы обеспечить стабилизацию восстановления нейротрансмиттера. Микродиализные зонды были сконструированы из трубки из кварцевого стекла (внутренний диаметр 37 мкм, Polymicro Technologies Inc., Phoenix, AZ) внутри трубки из нержавеющей стали 26 с наконечником из микродиализа целлюлозной трубки, запечатанным на конце эпоксидной смолой (Spectrum Medical Co., Los Angeles, CA, 6000 MW, 0.2 мм наружный диаметр × 2.0 мм длина) []. Зонды вытолкнули 5 мм от направляющей канюли, чтобы добраться до предполагаемого места в оболочке accumbens. Зонды перфузировали буферным раствором Рингера (142 мМ NaCl, 3.9 мМ KCl, 1.2 мМ CaCl2, 1.0 mM MgCl2, 1.35 мМ Na2HPO4, 0.3 mM NaH2PO4, pH7.35) при скорости потока 0.5 мкл / мин для периода стабилизации и при 1.3 мкл / мин 2 ч до и во время эксперимента. Неостигмин (0.3 мкМ) добавляли к раствору Рингера для улучшения базального восстановления ACh, препятствуя его ферментативной деградации.

Когда окончательный период доступа к сахарозу 12-h закончился, в течение дня 28, чау, сахароза и вода были удалены со всех крыс. Вода удалялась для 36 h диализного эксперимента, поскольку питьевая вода может изменять базовые уровни DA и ACh [], что должно было бы смешать результаты. Образцы микродиализа были собраны для образцов 1 h (3 × 20-min) после 12, 24 и 36 h голодания (без пищи, сахара или воды). Каждый образец был разделен, половина для анализа DA и половина для ACh.

1.4. Анализы допамина и ацетилхолина

DA и его метаболиты 3,4-дигидроксифенилуксусная кислота (DOPAC) и гомованиловая кислота (HVA) анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с высокой степенью эффективности с электрохимическим детектированием (HPLC-EC). Образцы вводили в контур образца 20-μL, что приводило к колонке 10-cm с отверстием диаметром 3.2 и размером 3 мкм, C18 (Brownlee Co. Model 6213, San Jose, CA). Мобильная фаза содержала 60 мМ фосфат натрия, 100 мкМ ЭДТА, 1.24 мМ гептаносульфоновую кислоту и 5% об. / Об. Метанол. DA, DOPAC и HVA измеряли кулонометрическим детектором (ESA Co. Model 5100A, Chelmsford, MA) с потенциалом кондиционирования, установленным на + 500 мВ, и потенциалом рабочей ячейки при -400 мВ.

ACh измеряли с помощью обращенно-фазовой HPLC-EC с использованием петли для образцов объемом 20 мкл с аналитической колонкой C10 18 см (Chrompack Inc., Пало-Альто, Калифорния). ACh превращали в бетаин и перекись водорода в реакторе с иммобилизованным ферментом (ацетилхолинэстераза и холиноксидаза от Sigma, Сент-Луис, Миссури, и колонка от Chrompack Inc., Пало-Альто, Калифорния). Подвижная фаза представляла собой 200 мМ фосфат калия при pH 8.0. Использовали амперометрический детектор (EG&G Princeton Applied Research, Лоуренсвилл, Нью-Джерси). Пероксид водорода окисляли на платиновом электроде (BAS, West Lafayette, IN), установленном на 500 мВ по отношению к электроду сравнения Ag – AgCl (EG&G Princeton Applied Research).

Три образца 20-min были собраны в 12, 24 и 36h голодания. За каждый час данные для трех выборок были усреднены. Данные для DA и ACh были преобразованы в проценты от точки времени деления 12-h для каждой группы, когда крысы с прерывистым питанием обычно ожидали пищу.

1.5. гистология

В конце эксперимента гистология была выполнена для проверки размещения микродиализа. Крысы получали передозировку пентобарбитала натрия, а при глубокой анестезии внутрисердечно перфузировали солевым раствором 0.9% с 10% формальдегидом. Мозги были удалены, заморожены, и экспериментатор осмотрел секции по мере их обрезания (срезы 40 μm, начиная с переднего края) до тех пор, пока не будут расположены участки зондовых наконечников. Как только зрительные дорожки были визуализированы, они были построены с использованием атласа Паксиноса и Уотсона [].

1.6. Эксперимент 3: Существуют ли изменения в уровнях глюкозы в крови из-за хронических побочных эффектов на сахарозу?

Крыс (300-350 g) в трех группах поддерживали в течение дней 28 (а) прерывистый сахар + чау (лишение 12-h с последующим доступом 12-h к раствору 10% сахарозы и чау, начиная 4 h в темную фазу ; n = 10), (b) прерывистый чау (лишение 12-h, за которым следует 12-h доступ к стандартной грызуновой чау (без сахарозы), начиная 4 h в темную фазу; n = 10), или (c) ad libitum chow (n = 9). Чоу и сахар удаляли, а образцы хвостовой крови собирали после 12, 24 и 36 ч лишения. Кровь собирали с кончика хвоста одним экспериментатором, нежно держа животное, а другой делал небольшой разрез около 5 мм от кончика хвоста со стерильным скальпелем. Кровь собирали в капиллярной трубке, центрифугировали и затем анализировали на уровне глюкозы с помощью Analox GM7 Fast Enzymatic Metabolizer (Analox, Lunenburg, MA). Во время доступа к 28-дневному интервалу ежедневно измеряли потребление сахара и чау, а вес тела измеряли еженедельно. Вес тела также измерялся в каждый момент времени во время лишения.

1.7. Статистика

Данные Плюс-лабиринта были проанализированы с помощью одностороннего, непарного студенческого t-тестовое задание. Коэна d, который измеряет размер эффекта [], а также pрепутация, что обеспечивает вероятность репликации [], также были рассчитаны. Данные для DA и ACh были проанализированы как процентная разница от нормализованной базовой линии, как описано выше, с использованием двухсторонних повторных измерений ANOVA, за которыми следуют post hoc Tukey. Уровни глюкозы в крови, массу тела и данные о потреблении анализировали с помощью двухсторонних повторных измерений ANOVA.

2. Результаты

2.1. Масса тела, потребление сахара и потребление чау

Данные, собранные в течение периода доступа 28-дня в эксперименте 3, показали, что крысы с выходом на паузу к сахарозе эскалировали свое потребление сахарозы в течение периода воздействия 28-day (F(27, 279) = 4.9, p <0.001; Рис. 1A), находка, аналогичная тому, что было показано в наших предыдущих докладах с сахарозой или глюкозой [,]. Данные о потреблении чжоу показали существенное различие между группами. Крысы с прерывистым доступом к сахару потребляли меньше чау, чем ad libitum и периодические группы чау-чау (F(2,26) = 60.8, p <0.001; 1B). Однако не было различий между группами в общем ежедневном потреблении калорий (Рис. 1C).

Рис 1  

Потребление сахара и чау во время доступа 28-day. A) Крысы с прерывистым сахаром + чау увеличивали свое общее потребление сахара в течение времени. B) Крысы с прерывистым сахаром + чау едят меньше граммов чау, чем прерывистая чау и ad libitum ...

Не было различий в массе тела среди групп в течение 28-дневного периода доступа; однако было время, когда все три группы набирали вес в течение 28 дней (F(4,104) = 298.9, p <0.001). В течение 36 часов депривации масса тела со временем снижалась во всех группах (F(2,52) = 1957.8, p <0.001), без разницы между группами в любой момент времени (12, 24 или 36 ч).

2.2. Эксперимент 1: Поведенческие показатели беспокойства после голодания у крыс с сахаром

При помещении в увеличенный плюс лабиринт в течение 5 мин после 36 ч лишения пищи крысы, которые ранее поддерживались на прерывистом сахар + чау, проводили меньше времени (18 ± 4 s, 6% от общего времени) на открытом плече плюс лабиринт по сравнению с одинаково лишенной группой ad libitum-chow, у которой не было опыта сахарозы (34 ± 8 s, 11% от общего времени; t(16) = 2.01, p <0.05, d = 1.03, где 0.8 или выше считается большим размером эффекта [], а также pрепутация = 0.87; Рис 2).

Рис 2  

Процент времени, проведенного на открытой руке повышенного лабиринта. Крысы, которые ранее питались прерывистым сахаром + чау, проводили значительно меньше времени на открытой руке после 36 ч голодания по сравнению с одинаково лишенной группой ad libitum chow. ...

2.3. Эксперимент 2: крысы с сахарным налетом уменьшили внеклеточный DA и увеличили ACh в оболочке NAc во время голодания

Существовало значительное взаимодействие между группой и временем (12, 24 и 36 h лишение) (F(4,28) = 2.86, p <0.05; Рис. 3A). После 24 h голодания высвобождение DA уменьшалось до 68 ± 6% для группы, ранее подаваемой прерывистым сахаром + чау, и 72 ± 5% для группы ad libitum chow, оставаясь неизменной для группы прерывистых чаунов (95 ± 7%), , После 36 h голодания внеклеточный DA оставался низким для прерывистой группы сахарозы + чау (61 ± 14%), и в это время она была значительно меньше, чем группа ad libitum chow (113 ± 14%, p <0.05) и группа прерывистого питания (104 ± 15, p <0.05).

Рис 3  

Внеклеточный DA и ACh в NAc после 24 и 36 ч голодания. A) После 36 h голодания высвобождение DA в группе с прерывистым сахаром + чау (черная полоса) было значительно меньше, чем прерывистая чау (серая полоска) и собачьи чау-чау (белые ...

Не было различий между группами после 12 h лишения для DA или ACh (прерывистый сахар + чау = 1.6 ± 0.3 pg и 0.4 ± 0.1 пмоль / образец, прерывистый чау = 1.5 ± 0.4 pg и 0.7 ± 0.3 пмоль / образец; libitum chow = 1.4 ± 0.3 pg и 0.7 ± 0.3 пмоль / образец, DA и ACh соответственно).

После 24 ч голодания уровни ДОПАК были снижены для всех групп (F(2,34) = 33.8, p <0.001). Аналогичная, хотя и незначительная тенденция наблюдалась через 36 часов голодания. Также было влияние времени на высвобождение HVA (F(2,34) = 6.97, p <0.001). Как и DOPAC и DA, HVA снижалась через 24 часа голодания для всех групп (Таблица 1). Однако по 36 h голодания HVA была выше для группы с прерывистым сахаром + чау (119 ± 20%), но она оставалась слегка уменьшенной для чаутов ad libitum и периодических групп чау-чау.

Таблица 1  

Значения уровней DOPAC и HVA в эксперименте 2

Внеклеточный ACh изменен в противоположном направлении DA. Существовало значительное взаимодействие между группой и временем (F(4, 30) = 4.81, p <0.005; 3B). ACh увеличился после 24 ч голодания для периодической группы сахарозы + чау (115 ± 10%; p <0.05), но не для группы ad libitum чау (77 ± 13%) или группы прерывистого питания (90 ± 15%). Эта разница усиливалась после 36 часов голодания с повышением уровня АХ в группе прерывистой сахарозы + корма (164 ± 14%) по сравнению с уровнями, наблюдавшимися в группе ad libitum (97 ± 17%; p <0.05) и прерывистое питание (104 ± 15%; p <0.05) контрольные группы.

Обратите внимание, что исходные меры были сделаны после первого 12 h голодания, когда прерывистая сахароза + чау и прерывистые крысы чау обычно получали пищу. Таким образом, точка XTUMX-h наставления была точно 36 h после измерения 24-h. На этом этапе циркадного цикла контрольные группы, кормящие чау, не показывали изменений в DA или ACh, тогда как группа, содержащая сахар, имела значительно низкое значение DA и высокое значение ACh.

Гистология подтвердила, что места размещения зонда были в основном в оболочке NAc (Рис 4).

Рис 4  

Размещение треков зонда показывает, что образцы микродиализа были взяты преимущественно из медиальной оболочки NAc на плоскостях 1.2 и 1.7 перед брегмой []. CPu = caudate putamen, AcbC = ядро ​​accumbens, AcbSh = accumbens shell.

2.4. Эксперимент 3: признаки отмены после голодания у сахаристых крыс напрямую не связаны с гипогликемией

Не было существенных различий в уровнях глюкозы в крови среди групп (диапазон для 12 h = 5.1-7.8 ммоль, диапазон для 24 h = 4.6-6.9 ммоль, диапазон для 36 h = 4.2-6.4 ммоль). Однако был эффект времени, при котором уровень глюкозы в крови снижался для всех групп в течение 36 ч лишения (F(2,52) = 52.8, p <0.001).

3. обсуждение

3.1. Поведенческие признаки беспокойства во время голодания у крыс, страдающих сахаром

Повышенный плюс-лабиринт является одним из наиболее часто используемых тестов на животных, вызывающих беспокойство [,], и была широко подтверждена как для общей тревоги [] и беспокойство, вызванное отторжением наркотиков []. Результаты эксперимента 1 предполагают, что голодание после диеты с прерывистым доступом к сахару может привести к тревоге, измеряемой повышенным плюшевым лабиринтом. Крысы, которые ранее подвергались воздействию сахара, потратили 6% времени на открытое плечо лабиринта, по сравнению с 11% для группы ad libitum chow. Эти данные находятся в диапазоне значений, полученных другими, и результаты аналогичны тем, которые обычно используются с использованием этой процедуры [,]. Этот результат аналогичен уменьшенному исследованию открытой руки, которое наблюдалось после спонтанного выхода из морфина []. В предыдущих исследованиях животные, которые содержались на диете с непринужденным содержанием сахара и чау-чау, не проявляли признаков беспокойства при налоксоне, тогда как животные, содержащиеся на прерывистом сахаре и диете для чау-чау, проявляли тревогу при введении той же дозы налоксона []. Доступ к сахару в ad libitum также не привел к появлению других поведенческих признаков зависимости, включая кросс-сенсибилизацию к амфетамину [] и склонность потреблять алкоголь []. Прерывистый доступ к сахару вызывает такое поведение. Важность прерывистого доступа к выявлению наблюдаемых эффектов дополнительно предлагается результатами, в которых воздержание от сахарина ad libitum не приводило к депрессивноподобному поведению [], что является другим поведением, которое можно наблюдать во время снятия. Учитывая эти предыдущие исследования, сахар ad libitum не был испытан в настоящем эксперименте.

Исследования также показали, что это не введение диеты сахарозы, а длительное воздержание от рациона, который вызывают признаки беспокойства у крыс, сажающих на сахарозе. Ранее мы сообщали, что крысы с сахарным налетом с ежедневным доступом 12-h, а затем с лишением 12-h, не показывают соматические признаки тревоги, ультразвуковые сигналы бедствия или тревоги на повышенном лабиринте после обычного 12-h, ежедневно период лишения питания []. Настоящие результаты подтверждают, что лишение 36-h вызывает тревожное явление.

Обнаружение беспокойства во время голодания в эксперименте 1 аналогично опиоподобным симптомам отмены, которые могут быть осаждены опиоидным антагонистом, налоксоном []. Чувствительность к налоксону у крыс, страдающих сахаром, предполагает изменение эндогенных опиоидных рецепторов в результате диеты. Это было подтверждено в отчетах, показывающих, что bingeing на вкусной пище изменяет энкефалиновую мРНК и связывание μ-опиоидных рецепторов в NAc []. Вполне вероятно, что признаки отмены после лишения, которые наблюдаются в настоящем исследовании, связаны с отсутствием эндогенной опиоидной стимуляции у животных, питающихся сахаром.

Эти результаты согласуются с другими сообщениями о опиоидных симптомах отмены, которые следуют за голоданием или возникают спонтанно, у крыс, которые ранее подвергались воздействию на сахар. В дополнение к соматическим признакам расстройства [], было отмечено агрессивное поведение и снижение температуры тела []. Эти изменения в поведении и физиологии аналогичны тем, которые наблюдались при выходе из опиатов [,], и поддерживают теорию о том, что диета с прерывистым доступом к раствору сахара может привести к появлению опиатов.

3.2. Внеклеточный DA и ACh в прилежах во время голодания у крыс, страдающих сахаром

На 36 ч голодания, по сравнению с обеими контрольными группами, уровни DA значительно снижались для группы с прерывистым сахаром + чау. Это говорит о том, что пища и лишение воды могут привести к потере тона DA у крыс с историей бинга на сахар. В то же время внеклеточный АХ повышен, что указывает на состояние отмены опиоидов.

Контрольные группы не показали этого эффекта. На этой временной точке 36-h, которая является той же фазой цикла свет / темнота, что и точка времени 12-h, DA вернулась к базовым уровням для группы ad libitum chow (Рис. 3A). Это говорит о том, что религия DA, распространяющаяся в группе ad libitum chow, сопровождалась суточным ритмом, как это было предложено Paulson and Robinson []. Другие предложили подобные изменения в полосатом [,]. Этот суточный эффект не наблюдался с периодической группой чау, возможно, потому, что циклическое питание может изменить нормальный циркадный ритм высвобождения DA.

Длительное снижение внеклеточного DA в группе с прерывистым сахаром + chow аналогично тому, что сообщалось при спонтанном изъятии из морфина [], и может играть роль в содействии восстановлению потребления сахара после воздержания []. Результаты, полученные с группой прерывистого чау-чау, которая показала относительно небольшое изменение в выбросе DA в любой момент времени, свидетельствуют о том, что комбинация bingeing на сахар и чау, а не только чау, важна для создания наблюдаемых эффектов.

Хотя DOPAC и HVA обычно следуют шаблонам, подобным DA, это не всегда так. В настоящем эксперименте DOPAC и HVA не показали суточной вариации, подобной наблюдаемой с DA, и вместо этого оставались подавленными с течением времени. Хотя другие сообщили о циркадных колебаниях этих метаболитов в NAc [], нам неизвестны какие-либо документы, которые измеряли эти уровни во время поста для 36 h. Таким образом, в настоящем эксперименте голодание, возможно, повлияло на метаболизм DA в контрольной группе для контроля чау-чау.

Уровни ACh показали значительную разницу между группами после 36 h голодания. ACh в NAc был вовлечен в пищевое поведение [] и особенно сытости [], и, когда DA низкий, ACh может способствовать отвращению [,]. Значительное увеличение ACh, наблюдаемое у крыс с прерывистым сахаром + чау во время голодания в настоящем эксперименте, может соответствовать отрицательным аспектам отсутствия награды. Предыдущие исследования подтверждают теорию о том, что данные, представленные здесь, являются результатом лишения диеты сахарозы. Крысы, которые собираются на выпуск сахарозы DA и показывают ослабление высвобождения ACh в NAc [,], что является противоположностью нынешним результатам, наблюдаемым при длительной депривации. Дисбаланс между accumbens DA и ACh в группе прерывистого сахара + чау, но не в контрольных группах, может способствовать тревоге, наблюдаемой в эксперименте 1.

3.3. Уровни уровня глюкозы в крови во время голодания у крыс с сахаром

Гипогликемия может привести к аверсивному состоянию, из которого животное может попытаться убежать, поедая. Поведения, связанные с этим аверсивным состоянием, аналогичны поведениям, наблюдаемым при налоксонном введении или голодание у крыс,]. Множество факторов может влиять на систему вознаграждения мозга. Однако из-за сходства между поведением, наблюдаемым во время гипогликемии и наблюдаемым во время тревоги, в этом исследовании измерялись уровни глюкозы в крови, чтобы гарантировать, что наблюдаемые эффекты были не просто из-за аберрантного гликемического статуса. Уровни уровня глюкозы в крови были одинаковыми во всех группах и, следовательно, не соответствовали поведенческим различиям или изменениям в DA и ACh-релизе. Можно предположить, что средний уровень инсулина оставался постоянным по группам, поскольку изменения уровня глюкозы в крови не наблюдались, а массы тела не отличались в результате графиков кормления. Таким образом, настоящие выводы, а также данные в нашем предыдущем докладе [], предполагают, что поведенческие и нейрохимические изменения не являются результатом различий в уровнях глюкозы в крови. Вместо этого они могут быть связаны с комбинацией изменений в эндогенных опиоидных и DA-системах.

4. Заключение

Долгосрочная депривация после обезжиривания сахара может привести к поведенческой и нейрохимической адаптации, подобной тем, которые наблюдаются, когда опиоид-зависимые животные лишены злоупотребляемого вещества, такого как морфин. Эти показатели опиатно-подобной отмены являются признаками зависимости. Это открытие, в сочетании с предыдущими исследованиями, показывающими, что сахарная завивка может привести к другим признакам зависимости, включая дофаминергические и опиоидные изменения [,], налоксон-осажденный и спонтанный вывод [], кросс-сенсибилизация наркотиками [,], увеличение потребления сахара после воздержания [], зависящее от времени увеличение ответа на сигналы, ранее связанные с сахаром [], и склонность потреблять алкоголь [], предполагает, что зависимость проявляется в нескольких измерениях [,]. Настоящие результаты могут быть важны для понимания отвратительных компонентов, которые могут способствовать выпивке.

Благодарности

Это исследование было поддержано грантом USPHS AA-12882 (до BGH) и DA-16458 и DK-79793 (стипендии NMA).

Рекомендации

1. Koob GF, Le Moal M. Наркомания, дисрегуляция вознаграждения и аллостаз. Neuropsychopharmacology. 2001; 24 (2): 97-129. [PubMed]
2. Le Magnen J. Роль опиатов в продовольственном вознаграждении и пищевой зависимости. В: Капалди П.Т., редактор. Вкус, опыт и кормление. Вашингтон, округ Колумбия: Американская психологическая ассоциация; 1990. pp. 241-252.
3. Colantuoni C, Rada P, McCarthy J, Patten C, Avena NM, Chadeayne A, et al. Доказательства того, что прерывистое, чрезмерное потребление сахара вызывает эндогенную опиоидную зависимость. Obes Res. 2002; 10 (6): 478-488. [PubMed]
4. Martin WR, Wikler A, Eades CG, Pescor FT. Толерантность и физическая зависимость от морфина у крыс. Psychopharmacologia. 1963; 4: 247-260. [PubMed]
5. Blasig J, Herz A, Reinhold K, Zieglgansberger S. Развитие физической зависимости от морфина по времени и дозировке и количественное определение осажденного синдрома отмены у крыс. Psychopharmacologia. 1973; 33 (1): 19-38. [PubMed]
6. Жорж F, Stinus L, Bloch B, Le Moine C. Хроническое воздействие морфина и спонтанный вывод связаны с модификациями экспрессии дофаминового рецептора и экспрессии нейропептидного гена в стриатуме крысы. Eur J Neurosci. 1999; 11 (2): 481-490. [PubMed]
7. Acquas E, Di Chiara G. Депрессия передачи мезолимбического дофамина и сенсибилизации к морфину при абстиненции опиат. J Neurochem. 1992; 58 (5): 1620-1625. [PubMed]
8. Rossetti ZL, Hmaidan Y, Gessa GL. Помеченное ингибирование высвобождения мезолимбического дофамина: общая особенность абстиненции этанола, морфина, кокаина и амфетамина у крыс. Eur J Pharmacol. 1992; 221 (2-3): 227-234. [PubMed]
9. Fiserova M, Consolo S, Krsiak M. Хронический морфин вызывает длительные изменения в высвобождении ацетилхолина в ядре и оболочке ядра ядра крысы: исследование микродиализа in vivo. Психофармакология (Berl) 1999; 142 (1): 85-94. [PubMed]
10. Wideman CH, Надзэм Г.Р., Мерфи Х.М. Последствия животной модели сахарной зависимости, отмены и рецидивов для здоровья человека. Nutr Neurosci. 2005; 8 (5-6): 269-276. [PubMed]
11. Carroll ME, Stotz DC, Kliner DJ, Meisch RA. Самоуправление перорально поставленного метоэкситала у макак-резусов с фенотимидными или пентобарбитальными историями: последствия лишения пищи и насыщения. Pharmacol Biochem Behav. 1984; 20 (1): 145-151. [PubMed]
12. Карр К.Д. Хроническое ограничение пищевых продуктов: усиление воздействия на лекарственную награду и передачу полосатых клеток. Physiol Behav. 2007; 91 (5): 459-472. [PubMed]
13. Авена Н., Рада П., Хобель Б. Блок 9.23C переедание сахара у крыс. В: Crawley J, et al., Редакторы. Текущие протоколы в неврологии. Индианаполис: John Wiley & Sons, Inc .; 2006. pp. 9.23C.1–9.23C.6.
14. Файл SE, Lippa AS, Beer B, Lippa MT. Блок 8.3 Испытания на тревожность на животных. В: Crawley JN, et al., Редакторы. Текущие протоколы в неврологии. Индианаполис: John Wiley & Sons, Inc .; 2004. С. 8.3.1–8.3.22.
15. Эрнандес Л, Стэнли Б.Г., Хобел Б.Г. Небольшой съемный микродиализный зонд. Life Sci. 1986; 39 (26): 2629-2637. [PubMed]
16. Марк Г.П., Рада П, Потос Э, Хоэбель Б.Г. Воздействие кормления и употребления алкоголя на высвобождение ацетилхолина в прилежащем ядре, полосатом теле и гиппокампе свободно действующих крыс. J Neurochem. 1992; 58 (6): 2269-2274. [PubMed]
17. Paxinos G, Watson C. Мозг крысы в ​​стереотаксических координатах. Нью-Йорк: Академическая пресса; 2005.
18. Cohen JD. Энергетический праймер. Психол Булл. 1992; 112 (1): 155-159. [PubMed]
19. Killeen PR. Альтернатива испытаниям на значение нулевой гипотезы. Psychol Sci. 2005; 16 (5): 345-353. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
20. Рада П, Авена Н.М., Хебель Б.Г. Ежедневный bingeing по сахару неоднократно высвобождает допамин в оболочке accumbens. Neuroscience. 2005; 134 (3): 737-744. [PubMed]
21. Kliethermes CL. Тревожное поведение после хронического воздействия этанола. Neurosci Biobehav Rev. 2005; 28 (8): 837-850. [PubMed]
22. Pellow S, Chopin P, File SE, Briley M. Проверка открытых: закрытых позиций в поднятом плюшевом лабиринте в качестве меры тревоги у крысы. Методы J Neurosci. 1985; 14 (3): 149-167. [PubMed]
23. File SE, Andrews N. Низкие, но не высокие дозы буспирона снижают анксиогенные эффекты отмены диазепама. Психофармакология (Berl) 1991; 105 (4): 578-582. [PubMed]
24. Кокаре Д.М., Чопде К.Т., Субедар Н.К. Участие альфа-меланоцитарно-стимулирующего гормона в анксиолизе, вызванном этанолом, и тревоге отмены у крыс. Нейрофармакология. 2006; 51 (3): 536-545. [PubMed]
25. Irvine EE, Cheeta S, File SE. Толерантность к эффектам никотина в повышенном плюс-лабиринте и повышенная тревожность во время ухода. Pharmacol Biochem Behav. 2001; 68 (2): 319-325. [PubMed]
26. Schulteis G, Yackey M, Risbrough V, Koob GF. Анксиогеноподобные эффекты спонтанного и налоксоно-осажденного опиата в повышенном плюс-лабиринте. Pharmacol Biochem Behav. 1998; 60 (3): 727-731. [PubMed]
27. Avena NM, Hoebel BG. Диета, повышающая зависимость от сахара, вызывает поведенческую кросс-сенсибилизацию к низкой дозе амфетамина. Neuroscience. 2003; 122 (1): 17-20. [PubMed]
28. Avena NM, Carrillo CA, Needham L, Leibowitz SF, Hoebel BG. Зависимые от сахара крысы показывают повышенное потребление несладкого этанола. Алкоголь. 2004; 34 (2-3): 203-209. [PubMed]
29. Сухотина И.А., Малышкин А.А., Марку А., Беспалов А.Ю. Отсутствие депрессионных эффектов лишения сахаринов у крыс: принудительный тест на плавание, дифференциальное усиление низких скоростей и внутричерепные процедуры самостимуляции. Behav Neurosci. 2003; 117 (5): 970-977. [PubMed]
30. Colantuoni C, Schwenker J, McCarthy J, Rada P, Ladenheim B, Cadet B, et al. Чрезмерное потребление сахара меняет связывание с дофамином и му-опиоидными рецепторами в головном мозге. Neuroreport. 2001; 12 (16): 3549-3552. [PubMed]
31. Келли А.Е., Уилл Мью, Штайнингер Т.Л., Чжан М, Хабер С.Н. Ограниченное ежедневное потребление очень вкусной пищи (шоколад обеспечивает (R)) изменяет экспрессию гена полового члена энкефалина. Eur J Neurosci. 2003; 18 (9): 2592-2598. [PubMed]
32. Spangler R, Wittkowski KM, Goddard NL, Avena NM, Hoebel BG, Leibowitz SF, et al. Опиат-подобные эффекты сахара на экспрессию генов в областях награды мозга крысы. Мозг Res Mol Brain Res. 2004; 124 (2): 134-142. [PubMed]
33. Thor DH, Teel BG. Борьба с крысами при удалении после морфина: эффект досрочной дозировки. Am J Psychol. 1968; 81 (3): 439-442. [PubMed]
34. Martin WR, Wikler A, Eades CG, Pescor FT. Толерантность и физическая зависимость от морфина у крыс. Psychopharmacologia. 1963; 65: 247-260. [PubMed]
35. Полсон П.Э., Робинсон Т.Э. Региональные различия в эффектах отмены амфетамина на динамику допамина в полосатом теле. Анализ циркадных структур с использованием автоматизированного он-лайн микродиализа. Neuropsychopharmacology. 1996; 14 (5): 325-337. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
36. Smith AD, Olson RJ, Justice JB., Jr Количественный микродиализ дофамина в полосатом теле: эффект циркадианной вариации. Методы J Neurosci. 1992; 44 (1): 33-41. [PubMed]
37. Dluzen D, Рамирес В.Д. Выделение дофамина in vitro из стриатума крысы: суточный ритм и его модификация эстральным циклом. Нейроэндокринология. 1985; 41 (2): 97-100. [PubMed]
38. Avena NM, Long KA, Hoebel BG. Зависимые от сахара крысы демонстрируют повышенный ответ на сахар после воздержания: свидетельства эффекта лишения сахара. Physiol Behav. 2005; 84 (3): 359-362. [PubMed]
39. Келли А.Е., Бальдо Б.А., Пратт М. Предложенная гипоталамическая-таламично-полосатая ось для интеграции баланса энергии, возбуждения и питания. J Comp Neurol. 2005; 493 (1): 72-85. [PubMed]
40. Марк Г.П., Бландер Д.С., Хебель Б.Г. Условный раздражитель уменьшает внеклеточный допамин в ядре accumbens после развития усложненного отвращения вкуса. Brain Res. 1991; 551 (1-2): 308-310. [PubMed]
41. Hoebel BG, Rada P, Mark GP, Pothos E. Нейронные системы для усиления и ингибирования поведения: актуальность для употребления в пищу, зависимости и депрессии. В: Kahneman D, Diener E, Schwartz N, редакторы. Благополучие: Основы гедонической психологии. Нью-Йорк: Фонд Рассела Сейджа; 1999. pp. 558-572.
42. Leibowitz SF, Hoebel BG. Поведенческая нейронаука и ожирение. В: Bray G, Bouchard C, James P, редакторы. Справочник по ожирению. Нью-Йорк: Марсель Деккер; 2004. pp. 301-371.
43. Рада П.В., Хебель Б.Г. Супераддитивный эффект d-фенфлурамин плюс фентермин на внеклеточный ацетилхолин в ядре accumbens: возможный механизм ингибирования чрезмерного питания и злоупотребления наркотиками. Pharmacol Biochem Behav. 2000; 65 (3): 369-373. [PubMed]
44. Рада П, Марк Г.П., Хоебель Б.Г. Галанин в гипоталамусе повышает дофамин и снижает выделение ацетилхолина в ядре accumbens: возможный механизм гипоталамического инициирования поведения кормления. Brain Res. 1998; 798 (1-2): 1-6. [PubMed]
45. Rada P, Johnson DF, Lewis MJ, Hoebel BG. У крыс, обработанных алкоголем, налоксон уменьшает внеклеточный допамин и увеличивает ацетилхолин в ядре accumbens: свидетельствует об изъятии опиоидов. Pharmacol Biochem Behav. 2004; 79 (4): 599-605. [PubMed]
46. Рада П, Дженсен К., Хебель Б.Г. Эффекты отмены никотина и мекамиламина на внеклеточном допамине и ацетилхолине в ядре крысы. Психофармакология (Berl) 2001; 157 (1): 105-110. [PubMed]
47. Марк Г.П., Вайнберг Д.Б., Рада П.В., Хебель Б.Г. Внеклеточный ацетилхолин повышается в ядре accumbens после представления отвратительно условного стимула вкуса. Brain Res. 1995; 688 (1-2): 184-188. [PubMed]
48. Hoebel BG, Avena NM, Rada P. Accumbens Допамин-ацетилхолиновый баланс при подходе и избегании. Curr Opin Pharmacol. 2007; 7 (6): 617-627. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
49. Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. Подгузник сахарозы, питающийся расписанием выпивки, регулярно высвобождает дофамин и устраняет реакцию насыщения ацетилхолина. Neuroscience. 2006; 139 (3): 813-820. [PubMed]
50. Cox DJ, Irvine A, Gonder-Frederick L, Nowacek G, Butterfield J. Страх гипогликемии: количественная оценка, валидация и использование. Уход за диабетом. 1987; 10 (5): 617-621. [PubMed]
51. Gosnell BA. Прием сахарозы усиливает поведенческую сенсибилизацию, вырабатываемую кокаином. Brain Res. 2005; 1031 (2): 194-201. [PubMed]
52. Grimm JW, Fyall AM, Osincup DP. Инкубация жажды сахарозы: эффекты снижения тренировки и предварительная загрузка сахарозы. Physiol Behav. 2005; 84 (1): 73-79. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
53. Avena NM. Изучение аддиктивно-подобных свойств выпивки, используя животную модель сахарной зависимости. Exp Clin Psychopharmacol. 2007; 15 (5): 481-491. [PubMed]
54. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Свидетельства сахарной зависимости: поведенческие и нейрохимические эффекты прерывистого, чрезмерного потребления сахара. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32 (1): 20-39. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]