Int J Eat Disord, Авторская рукопись; доступно в PMC 2012 Apr 1.
Опубликовано в окончательной отредактированной форме как:
PMCID: PMC2941549
NIHMSID: NIHMS191205
Кимберли Д. Освальд, MA,1 Донна Л. Мердо,1 Винетра Л. Кинг,1 и Мэри М. Богьяно, К.т.н.1,2
Абстрактные
Цель
Употребление в пищу включает ненормальную мотивацию к очень вкусной пище, заключающейся в том, что эти продукты многократно потребляются, несмотря на их вызывающие разгула эффекты и опасные для жизни последствия, связанные с перееданием. Мы определили, имеют ли крысы, идентифицированные как склонные к перееданию (BEP), аналогично, показывают ненормальную мотивацию для приемлемой еды.
Способ доставки
Крысам, получавшим пищу, BEP и устойчивым к перееданию (BER), давали добровольный доступ к приемлемой пище в паре с возрастающей интенсивностью ударов ногами. Позднее они подвергались периодическому циклическому ограничению потребления калорий.
Итоги
BEP потребляли значительно больше и переносили более высокие уровни ударов ног от вкусной еды, чем BER. Циклическое ограничение-повторное кормление увеличивало устойчивость BER к шоку для вкусной еды.
Обсуждение
Ранее наблюдаемые параллели модели BEP у крыс с перееданием у людей теперь могут быть расширены, чтобы включить ненормальную мотивацию для вкуса. Эта модель должна оказаться полезной при определении конкретных генов, которые взаимодействуют с питательной средой, чтобы обеспечить переедание, и могут указывать на новые физиологические цели для лечения компульсивного переедания.
Переедание характеризуется обязательством разыскивать и потреблять большое количество пищи в дискретный период времени (1). Хотя состав макронутриентов в запоях часто аналогичен нормальному питанию (2), это очень вкусная пища, которая очень страстно желательна и предпочтительна во время перекусов. Это продукты с высоким содержанием сахарозы и жира, и, поскольку они калорийные, они обычно «запрещены» между выпивками (3–7). Мотивация многократно искать и употреблять вкусную пищу может быть истолкована как ненормальная, учитывая многие последствия, которые возникают в результате приема этих продуктов. Например, вкусные продукты, как известно, вызывают перекусы (7, 8), и они способствуют увеличению веса и последующей озабоченности увеличением веса (7–8). Перекусы приводят к ухудшению образа тела, снижению самооценки, нарушениям настроения, усилению ощущаемого жизненного стресса и неблагоприятным медицинским последствиям (9–13). Неоднократное возвращение к употреблению вкусных продуктов с полным осознанием того, что переедание, наряду с ухудшением симптомов и последствий употребления в пищу, вероятно, не может считаться адаптивным.
Животные модели ценны тем, что они помогают выявить физиологические основы сложного поведения человека, примером которого может служить переедание. Достоверность животной модели переедания отчасти зависит от количества клинических признаков, которые она воспроизводит. Одной из особенностей, ранее не исследованных в этих моделях, является компульсивный характер употребления в пищу вкусной пищи, несмотря на неблагоприятные последствия. Потребление значительно большего количества вкусной пищи может означать повышенную мотивацию для этой пищи. Тем не менее, терпимое наказание за это является более сильным доказательством ненормальной мотивации на вкусную еду. Таким образом, основная цель этого исследования состояла в том, чтобы установить, характеризуются ли крысы, склонные к перееданию (BEP), также с повышенной мотивацией к приемлемой еде, как это определено добровольной терпимостью наказания за определенную вкусную пищу. Здесь добровольное наказание увеличивало уровни удара электрическим током, доставляемого сразу после получения очень вкусной пищи. Добровольный характер этого поведения обеспечивался тем, что крыса могла свободно входить и выходить из приемлемого переулка с приманкой в пищу в любое время, обеспечивая обычную еду крыс в переулке, свободную от шока, и не ограничивая потребление пищи крысами до быть помещенным в переулок выбора еды. Вторая цель исследования состояла в том, чтобы определить степень, в которой воздействие краткого анамнеза циклического ограничения калорийности, сопровождаемого повторным кормлением ad lib, изменяет мотивацию крыс BEP и BER переносить удары ногами для приемлемой пищи. Циклическое ограничение калорийности было разработано для имитации ограничительной диеты, которая характерна для многих людей с расстройствами, связанными с перееданием, включая нервную булимию и расстройства, связанные с перееданием (10, 14–16).
Наша модель BEP / BER основана на выявлении присущих и стабильных различий в потреблении вкусной пищи у крыс в отдельный период времени 1-4hr (17). Крысы одного возраста и пола обычно потребляют очень похожее количество стандартного крысиного корма, своего поддерживающего рациона. Тем не менее, они могут сильно различаться по тому, сколько вкусной еды они потребляют, когда им предоставляется выбор между этими продуктами и пищей. Крысы BEP - это те крысы, которые постоянно потребляют на> 40% более вкусной пищи, чем те крысы, которые постоянно едят наименьшее количество вкусной пищи (крысы BER). BEP не просто «большие едоки», потому что они не переедают на своей стандартной и менее аппетитной диете, состоящей из крысиного корма. Следовательно, BEPs требуют аппетитной пищи, чтобы вызвать ненормальную реакцию на их прием пищи, вероятно, отражая взаимодействие гена x окружающей среды на их пищевое поведение, взаимодействие, которое, вероятно, также присутствует в переедании человека. Поскольку BEP не компенсируют их большее потребление аппетитной пищи меньшим количеством еды, их общее потребление пищи также больше, чем BER.
Помимо употребления большего количества пищи в дискретный и тот же период времени, что и у крыс BER, у крыс BEP также наблюдается другое поведение, характерное для переедания человека. Это описано в другом месте (17), но вкратце, они включают в себя: 1) едят за пределами сытости, поскольку после периода лишения пищи они потребляют столько же пищи, сколько и после насыщения; 2) отказ от более здоровой пищи во время стресса с едой на вкус (BER делают наоборот, отказываясь от вкусной пищи от пищи с повышенной питательностью при стрессе); 3) более быстрое восстановление от вызванной стрессом гипофагии (любая вызванная стрессом гипофагия больше не проявляется при BEP в течение одного часа), и 4) статус BEP не всегда предсказать ожирение (10, 18–22). При правильном питании с высоким содержанием жира столько же BEP, сколько BERs развивают ожирение, и столько же из каждой группы сопротивляются ожирению (17). Точно так же среди людей, которые переедают, не у всех развивается ожирение, потому что некоторые будут компенсировать различными способами, обычно неадаптивными способами, сопротивление ожирению (1). BEP и BERs, которые сопротивляются ожирению, делают это, добровольно потребляя меньше диеты с высоким содержанием жиров (17).
В настоящем исследовании использовалась модель BEP / BER для дальнейшей проверки ее использования в исследованиях переедания путем определения того, были ли BEP также характеризованы ненормальной мотивацией для аппетитной пищи. Мы проверили гипотезу о том, что крысы, которым присвоен статус BEP, будут извлекать и потреблять больше вкусной пищи, несмотря на то, что для этого имело место увеличение уровня ударов ногами. Во-вторых, мы выдвинули гипотезу о том, что крысы BEP и BER, подвергавшиеся в анамнезе циклическим повторным ограничением калорий, симуляцией диеты для человека, будут искать и потреблять более приемлемую пищу, несмотря на неприятные последствия удара ногой. Следовательно, было предсказано, что опыт с ограничением калорий превратит BER в более BEP-подобных крыс, а в BEP опыт увеличит их мотивацию к приемлемой пище в еще большей степени. Наконец, мы измерили потребление пищи BEP и BER, когда у них был доступ к ранее приемлемой для вкуса еде еде впервые в безопасных пределах их домашней клетки против шокирующего лабиринта. Мы предсказали, что BERs будут потреблять столько же этой вкусной пищи, сколько BEP из-за возросшей стимулирующей ценности, создаваемой ее прежней недостижимой природой, симуляцией «запрещенной» пищи.
Способ доставки
Тематика
N = 52, самок крыс Sprague-Dawley молодого возраста (90-дневного возраста) помещают в пару в стандартных клетках с постельными принадлежностями в цикле свет / темнота 12-hr (выключение в часы 1100) с доступом к свободному кормлению и воде во время 2 недель акклиматизации в колонии. После этого были проведены тесты на кормление 4, в которых всем крысам предоставляли произвольный доступ к выбору еды и вкусного корма, печенья Oreo Double Stuf (Nabisco, East Hanover, NJ), в течение периода 24. За каждым тестом на кормление следовало, по крайней мере, 3-5 дней только поедания, так что их доступ к вкусной пище был прерывистым. Во время тестов на кормление 4 продукты давали непосредственно перед выключением света, а количество потребляемой пищи измеряли после часов 4. Для каждого теста был определен средний балл ккал. Крысы были предварительно классифицированы как BEP или BER для каждого теста, в зависимости от того, ели они больше или меньше, чем средний балл, соответственно. Окончательное присвоение статуса BEP для исследования было дано N = 10, который потреблял наивысшие вкусовые значения, ккал, и которые последовательно классифицировались как BEP в тестах 4. Окончательное присвоение статуса BER было присвоено тем N = 10, которые потребляли наименьшие средние вкусовые значения в ккал и которые последовательно классифицировались как имеющие статус BER во всех тестах 4. Их фенотип BEP / BER оставался стабильным с течением времени, как будет видно в Exp. 3. Прошлые исследования с использованием классификации BEP / BER также предоставили убедительные доказательства того, что фенотипы сохраняются во времени и после воздействия различных экспериментальных манипуляций [17]. Прерывистые тесты «только для еды» также подтвердили отсутствие различий в потреблении пищи между группами, что указывает на то, что BEP и BER не были просто «большими» или «маленькими» едоками, соответственно.
Диеты
На протяжении всего исследования у крыс был доступ к самолюбивому корму для крыс Purina (Harlan Teklad Global Diets, Indianapolis, IN), за исключением случаев, когда это было отмечено. Печенье Double Stuf Oreo (оригинальный вкус; Nabisco, Восточный Ганновер, штат Нью-Джерси) использовалось в качестве приемлемой пищи для присвоения статуса BEP / BER. Эта вкусная пища имеет высокое содержание жиров и углеводов (сахарозы), которая типична для ингредиентов вкусных продуктов, которые жаждут и переедают во время переедания (3–7). Печенье Oreo также успешно использовалось в других моделях переедания на крысах и первоначально использовалось для разработки модели BEP / BER (8, 17, 23–27). M&M Candies (Mars, Inc., Маклин, Вирджиния), также с высоким содержанием жира и сахарозы, служили аппетитной пищей в лабиринте для измерения мотивации крыс к этой пище. Только в лабиринте крысы могли потреблять M&M. Единственное исключение было в самом конце исследования (Опыт 4), как описано ниже. M & Ms, а не Oreos, использовались в лабиринте, чтобы установить четкую связь между полезными свойствами этой вкусной еды и последствиями удара ногой. Предыдущее исследование подтвердило, что, как и Oreos, как BEP, так и BER предпочитают M&M, а не еду, но BEP по определению потребляют значительно больше M&M ккал, чем BER при нормальных условиях (17). M&M также были практичным выбором для лабиринта, потому что они были достаточно маленькими, чтобы их можно было поместить в переулок, и их можно было легко найти, унести и съесть в переулках лабиринта.
Лабиринт
Лабиринт состоял из двух переулков системы Habitest Coulbourn Instruments (Аллентаун, Пенсильвания). В конце каждого из этих закрытых прозрачных проходов размером 70 × 9.5 см находился кормовой бункер, один из которых содержал предварительно отмеренные гранулы для корма, а другой - заранее отмеренные M&M. Только рука с наживкой M&M была приспособлена для нанесения ударов электрическим током через металлические прутья на полу переулка. Рычаг включения / выключения для подачи тока управлялся вручную, но каждый уровень ударного напряжения был предварительно установлен для обеспечения точности до того, как крысы были помещены в лабиринт. Два переулка лабиринта разделяла крытая ступенька, в которой всегда не было шока. Аллеи были расположены так, чтобы животные могли свободно перемещаться по всем секциям лабиринта на протяжении каждого сеанса тестирования. Таким образом, даже часть лабиринта, сопряженная с ударом ног, всегда была возможной.
Статистический анализ
Ниже описаны четыре эксперимента с соответствующими результатами после каждого описания. В Exp. 1, отдельные односторонние ANOVA проанализировали влияние статуса BEP / BER на потребленные и извлеченные M & Ms kcals на каждом уровне шока. Если крысы не переносили шока определенного уровня, им присваивалось нулевое значение. Анализ хи-квадрат использовали для определения того, переносили ли большее количество крыс из одной из групп каждый уровень шока. Exp. 2 использовали факторный план 2 × 2 (история циклических повторных кормлений с ограничением калорийности или отсутствие циклических повторных кормлений с ограничением калорий × BEP или BER). Односторонний дисперсионный анализ ANOVA использовался для изучения основных эффектов и взаимодействий этих факторов с теми же зависимыми переменными, что и в Эксперименте 1. Для Exp. 3 и 4, потребление Oreo ккал (Опыт 3) и M&M ккал (Опыт 4) крысами BEP по сравнению с BER в домашней клетке анализировали с использованием отдельных односторонних дисперсионных анализов. Для всех тестов альфа была установлена на уровне значимости p <0.05. Результаты представлены как средние по группе ± стандартная ошибка среднего. Все процедуры были одобрены Институтом по уходу и использованию животных Университета Алабамы в Бирмингеме.
Эксперименты и результаты
Статус BEP / BER был подтвержден до всех экспериментов. Среднее значение разделения потребления вкусной пищи по 4 тестам кормления с использованием исходных 52 крыс составило 35 ккал / 4 часа. Как и ожидалось, не было различий в количестве съеденной чау между BEP и BER, независимо от того, давалась ли еда отдельно или с печеньем. В среднем по 4 тестам кормления крысы BEP ели на 64% больше калорийной пищи, чем BER, p <0.001 (Рисунок 1). Также, как и ожидалось, из-за прерывистого и постоянного доступа к приемлемой еде не было различий в весе BEP и BER в конце тестов на кормление (BEP = 171.90 ± 1.7 г против BER = 168.13 ± 2.0 г; не показано). Прерывистый доступ к вкусной пище был разработан для имитации прерывистого (по сравнению с постоянным) потребления вкусной пищи, что типично для людей со склонностью к перееданию (1).
Эксперимент 1: Мотивация на вкусную пищу у крыс BEP против BER
Процедура: акклиматизация к лакированному шоку
Крысы были доставлены из колонии животных в лабораторию в прил. 1200 часов в их домашних клетках с произвольной водой и пищей, чтобы они были сыты во время тестирования. Все процедуры в лабиринте происходили в темноте при красном свете. Каждую крысу помещали в лабиринт в порядке, уравновешенном статусом группы (BEP / BER), на 10 мин / день до акклиматизации. «Акклиматизация» была определена как крыса, принявшая ≥ 1 укуса M&M в течение первой минуты пребывания в лабиринте. Каждому было разрешено столько испытаний, сколько необходимо для достижения акклиматизации. После акклиматизации отдельные крысы переходили к тестовой фазе эксперимента. Акклиматизационные испытания и сеансы тестирования происходили 3 дня в неделю с как минимум 1 днем без тестирования.
Итоги
Количество испытаний, необходимых для адаптации к лабиринту, варьировалось от испытаний 2 до 10. Не было различий между BEP и BER крысами в количестве испытаний, необходимых для акклиматизации [F (2, 29) = 1.04, p = 0.37]. Среднее количество испытаний на акклиматизацию составляло 3.13 ± 0.3.
Процедура: Проверка мотивации на вкусную пищу, несмотря на последствия
В первый день испытаний, последовавший за акклиматизацией, после извлечения M&M ударов ногами не проводилось. Это позволило измерить исходное потребление аппетитной пищи за 10 минут для каждой крысы, а также способ подтвердить акклиматизацию крыс к лабиринту. Если крыса не успевала съесть вкусный корм в течение <1 минуты, ее переводили обратно в фазу акклиматизации, пока она снова не проходила. На второй день тестирования был применен самый низкий уровень шока (0.10 мА) в течение 3 секунд сразу после извлечения M&M. «Извлечение» было определено как полное извлечение M&M из бункера для корма лапой или ртом. Этот уровень шока повторялся столько раз, сколько крыса возвращалась и извлекала M&M в течение 10-минутного сеанса. После этого в каждом 10-минутном сеансе уровень разряда увеличивался с шагом 0.05 мА до тех пор, пока крыса не переставала выполнять извлечение M&M. В день тестирования после этой неудачной попытки извлечения крыса получила еще один шанс сделать это при ранее введенном уровне шока. Если крысе снова не удавалось получить вкусную пищу, ее больше не помещали в лабиринт в дни тестирования, а вместо этого содержали в домашней клетке с кормом до конца этой фазы исследования. Готовность терпеть удары ногами для M & Ms в насыщенных условиях и при доступе к пище в соседней руке, которая была свободна от шока, была нашим рабочим определением мотивации к вкусной пище.
Когда крыс помещали в лабиринт, они всегда были направлены к центральной ступице, которая не была наживкой с пищей и не была привязана к ступням. Это гарантировало, что животные не будут предвзято относиться ни к одному из переулков выбора пищи. Во время эксперимента всегда присутствовали два научных сотрудника. Один помощник поместил крыс в лабиринт и произвел удар ногой с помощью ручного спускового крючка; другой, который не знал о статусе группы, записал поведение животных. Между животными аппарат очищали хлоргексином. Количество повторений M&M и общее количество потребленных M&M (в ккал) на каждом уровне шока, а также наивысший допустимый уровень шока (т. Е. Наивысший уровень, при котором каждый из них все еще был готов выдержать больше M&M) были зарегистрированы для каждой крысе в каждом испытании.
Итоги
Несмотря на значительные различия в группах из N = 10, наблюдалась значительная общая разница в количестве M&M выборок между группами. BEP сделали больше восстановлений (4.30 ± 0.4), чем BER (2.75 ± 0.3) при всех уровнях шока вместе, [F (2, 29) = 4.58, p <0.02]. На каждом уровне шока (Рисунок 2), групповые выступления разнообразны. Полученные значения ВОБ статистически не отличались от значений КОБ на самом низком уровне (0.10 мА), при уровне 0.15 мА или при толчке стопы 0.20 мА. Однако, когда интенсивность разряда увеличилась до 0.25 мА, BEP сделали значительно больше восстановлений, чем BER (6.10 ± 0.8 против 2.11 ± 0.7, соответственно), [F (2, 29) = 6.48, p <0.01]. При 0.45 мА BEP продолжали получать более вкусную пищу, чем крысы с BER, [F (2,29) = 4.42, p <0.05]. Только BEP продолжали извлекать данные после уровня ударов стопы 0.50 мА (Рис 2).
BEP также потребляли более вкусную пищу, чем BER при всех уровнях шока вместе взятых [F (1, 19) = 6.35, p <0.05]. Как показано в Рисунок 3, BEP потребляли значительно больше, чем BER при уровне разряда 0.10 мА (14.7 ± 1.9 ккал против 7.3 ± 1.5 ккал, соответственно), [F (2, 29) = 4.08, p <0.05], уровень 0.20 мА, [F (2, 29) = 3.29, p = 0.05], уровень 0.25 мА (BEP = 11.95 ± 3.0 ккал против BER = 2.7 ± 1.2 ккал), [F (2, 29) = 6.11, p <0.01] и уровень 0.45 мА [F (2, 29) = 3.34, p = 0.05].
Наконец, по мере увеличения уровня шока количество крыс BER, которые переносили шок для вкусовой пищи, уменьшалось, в то время как количество BEP, переносящих возрастающие уровни, оставалось практически неизменным (Рисунок 4). На уровне 0.40 мА большее количество BEP крыс по сравнению с BER переносило шок для M & Ms (N = 8 или 80% BEP против только 1 или 10% BER), [X2 (2, N = 30) = 10.05, p <0.01]. При уровне 0.45 мА результаты были аналогичными с N = 7 (70%) крыс BEP и N = 1 (10%) крысами BER, переносящими шок [X2 (2, N = 30) = 9.30, p <0.01]. За пределами уровня 0.45 мА оставшееся N на группу было слишком низким, чтобы выявить значимость; тем не менее, тенденция к увеличению числа BEP по сравнению с BER, выдерживающими шок для M&M, продолжалась. Что касается наивысшего уровня шока, переносимого каждой группой, между группами была четкая разница [F (2, 29) = 6.02, p <0.01]. BEP были готовы терпеть гораздо более высокий и статистически значимый уровень удара стопой как отрицательное последствие для получения вкусной пищи по сравнению с BER (0.42 ± 0.04 мА против 0.26 ± 0.03 мА, соответственно).
Эксперимент 2: влияние истории циклического повторного ограничения калорийности пищи на мотивацию вкусной пищи у крыс BEP против BER
Процедура: Циклический протокол ограничения потребления калорий
После опыта 1, половина крыс в каждой группе BEP и BER была назначена для того, чтобы испытать либо историю болезни, либо историю без циклического повторного ограничения калорий. Эти подгруппы были сопоставимы по уровню толерантности к шоку. Протокол циклического ограничения потребления калорий был таким же, как и в предыдущих экспериментах с другими моделями переедания на крысах (8, 23–28) и изложен в Таблица 1, В общей сложности пять «циклов» повторного ограничения питания в 11 были наложены на группы, получавшие в прошлом циклическое возобновление ограничения калорийности. Пять дней на ad lib chow последовали за последним повторным днем цикла 5th. Вес тела контролировался повсюду. После последнего рестрикционного цикла средняя масса тела тех, у кого в анамнезе было ограничение-повторение, составляла 334.43 ± 8.9 г, против 348.32 ± 11.8 г. из тех, у кого нет такой истории. Это различие не было значительным [F (1, 29) = 0.885, p = 0.36], и любые тенденции к снижению веса были равномерно распределены среди крыс BEP и BER. В это время испытания в ударном лабиринте проходили так же, как в эксп. 1. без акклимационного периода. Как в Exp. 1, первый день тестирования в лабиринте не включал в себя удары ногами.
Итоги
Не было значительных основных эффектов из-за группы (BEP / BER) или опыта с ограничением повторного кормления, а также эффектов взаимодействия на количество извлеченных, потребленных M&M или уровень переносимого шока, когда крыс помещали обратно в лабиринт. Замешательство с этим дизайном и объяснение этого отсутствия различий состоит в том, что все животные в последний раз находились в лабиринте с уровнем шока, достаточным для того, чтобы исключить возможность извлечения M&M. Следовательно, все крысы очень не решались войти в переулок, несмотря на тот факт, что в этом первом испытании в лабиринте не было произведено никакого шока. Тем не менее, существовала тенденция для BER с историей ограниченного потребления калорий и повторного кормления, чтобы делать больше повторений, чем BER без этого опыта (Рисунок 5A; 1.40 ± 0.5 против 0.20 ± 0.2 соответственно), [F (1, 9) = 4.80, p = 0.06]. Они также потребляли значительно больше вкусной пищи, чем их неограниченные коллеги (Рисунок 5B; 4.9 ± 1.5 ккал против 0.8 ± 0.8 ккал соответственно), [F (1, 9) = 5.70, p <0.05]. Не было обнаружено значительных различий между ВОП с циклическим ограничением калорий-повторным кормлением и без него, оба из которых получили среднее значение только 0.8 ± 0.4 M & Ms и потребляли в среднем 2.6 ± 1.8 калорийной еды (не показано).
Эксперимент 3: стабильность статуса BEP и BER
Процедура
Чтобы определить, повлияло ли воздействие удара ногой в переулке с другой вкусной пищей (M & Ms по сравнению с Oreos), история циклического ограничения калорийности-повторного кормления или просто течение времени изменили статус BEP / BER крыс, после Exp. 2 крысам давали тот же тест на кормление печеньем Oreo + чау в их домашних клетках, который использовали для классификации их как BEP или BER до эксперимента. 1.
Итоги
Несмотря на воздействие вышеупомянутых манипуляций, тест кормления в домашней клетке с использованием печенья Oreo показал, что назначения BEP и BER остались стабильными. BEP потребляли значительно больше калорийной пищи, чем группа BER (42 ± 99 ккал против 2.7 ± 30.67 ккал, соответственно), [F (3.7, 1) = 19, p <7.24]; Рисунок 6A.
Эксперимент 4: реакция крысы BEP против BER на свободный доступ к приемлемой еде, ранее связанной со стрессом выбора.
Процедура
После Exp. 3, в домашних клетках крыс содержали только на корме и воде в течение трех дней. Затем им давали заранее отмеренные количества корма и M&M с наступлением темноты, а потребление измеряли через 4 часа. Это был первый и единственный раз, когда они получали M & Ms в безопасных (то есть безударных) условиях их домашних клеток.
Итоги
Как показано в Рисунок 6B, и в отличие от тестов кормления Oreo, крысы с BER ели столько же M&M ккал, что и крысы с BEP (BEP = 62.10 ± 5.2 ккал против BER = 54.90 ± 5.5 ккал), [F (1, 19) = 0.90, p = 0.36, нс].
Обсуждение
Основным выводом исследования было то, что крысы, классифицированные как склонные к перееданию (BEP), из-за увеличенного потребления пищи в присутствии вкусной пищи, не только потребляли больше этой пищи, но также были готовы терпеть более высокие уровни ударов ногами, чтобы извлечь и потреблять его по сравнению с устойчивыми к перееданию крысами (BER). Это наблюдалось у крыс, несмотря на их насыщенное состояние и несмотря на присутствие безударного шока в соседнем рукаве лабиринта. Данные, собранные во время их акклиматизации в лабиринте, показывают, что это различие в мотивации между группами не было вызвано различиями в тревожности, двигательной способности или способности к обучению, поскольку BEP не отличались от BER в необходимом количестве воздействий лабиринта или время в лабиринте, чтобы получить вкусную еду в первый раз.
В последующем эксперименте крысам была введена краткая циклическая история ограничения пищи и возобновления кормления, имитирующая диету, подобную человеческой. Учитывая, что это исследование было запутано последним опытом крыс в лабиринте, который характеризовался крайне отталкивающим уровнем ударов ногами (слишком отталкивающим, чтобы переносить вкусную пищу), и с учетом низких значений N в группах BEP / BER с суб-дайвингом, поэтому что половина каждого из них испытает циклическое ограничение калорийности питания (N = 5 / группа), мы должны рассматривать результаты как экспериментальные данные для дальнейшего изучения. Тем не менее, несмотря на эти недостатки, результаты показывают, что у крыс, не склонных к перееданию (BER), соблюдение диеты, подобной человеку, может изменить их мотивацию к вкусной пище. Ранее мы сообщали, что циклическое повторное кормление с ограничением калорийности в анамнезе является необходимым триггером переедания у стрессированных крыс (8, 23–25, 27), явление, которое в настоящее время наблюдается в других лабораториях с использованием крыс и мышей (33–34). В настоящем исследовании предыдущий опыт в шоковом лабиринте можно рассматривать как стресс. Среди группы BER только те, у кого в анамнезе было циклическое возобновление ограничения калорийности питания, имели тенденцию извлекать и потреблять значительно больше вкусной пищи, чем BER без этой истории. Поэтому, несмотря на нормальный вес тела и сытость в соответствии с протоколом ограничения кормления, стресс в сочетании с этой историей, возможно, снова послужил увеличению потребления пищи, даже у крыс, не склонных к перееданию (у BER).
BEP не реагировали натурой на опыт циклического возобновления ограничения калорий. Одной из причин этого может быть то, что по сравнению с BER их последний опыт в лабиринте был с гораздо более высоким уровнем шока, чем у BER. Однако другое объяснение состоит в том, что BEP не подвержены влиянию периодов ограничения калорий. Ранее мы сообщали, что в состоянии острой нехватки пищи, вызывающей чувство голода (о чем свидетельствует переедание BERs после такой же острой нехватки пищи), BEP не потребляли больше вкусной пищи, чем когда ее не лишили пищи (17). То есть, БЭП потребляют столько же вкусной пищи, когда они насыщены, чем когда они голодны. Это говорит о том, что, сталкиваясь с приемлемой пищей, BEP едят по причинам, не связанным с метаболической потребностью. Следовательно, их мотивация на вкусную еду, как проверено здесь, может быть незатронута предшествующим циклическим повторным ограничением калорий. Таким образом, BEP могут быть более репрезентативными для людей с расстройством пищевого поведения (BED) и ожирением в результате компульсивного переедания, поскольку в этих условиях история диеты не всегда присутствует (1). Нервная булимия может быть более точно смоделирована с помощью BER с историей циклического возобновления ограничения калорий. Это крысы, которые обычно едят менее вкусную пищу, чем BEP (режим самоограничения), но их можно изменить, чтобы они потребляли больше после приступа ограничения калорий или «диеты» (1). Чтобы оптимально использовать эту модель для изучения этих клинических подгрупп, сначала необходимо будет повторить этот эксперимент с большим количеством животных, которые были подвергнуты протоколу циклического ограничения потребления калорий. предшествующий чтобы быть проверенным на приятную пищу в шоковом лабиринте.
В последнем тесте, когда все крысы впервые получили доступ к связанным с последствиями M&M в безопасности своих домашних клеток, BER съели столько же этой вкусной пищи, сколько BEP. Это не могло быть связано с изменением их статуса BEP / BER, поскольку тест Oreo подтвердил, что BER по-прежнему потребляет меньше, чем BEP. Можно утверждать, что BER просто предпочитали или любили M&M больше, чем BEP, и, следовательно, съедали их больше, когда шок больше не представлял угрозы. Мы не можем окончательно исключить эту возможность, но это маловероятное объяснение, учитывая, что BEP были готовы терпеть более высокую интенсивность шока для этого типа вкусной еды. Альтернативная возможность увеличения потребления M & M для BER, чтобы соответствовать потреблению BEP, заключается в том, что M & M теперь были доступны без шока, и предыдущая связь между этой пищей и аверсивным ударом ногами могла бы повысить заметность и аппетитное качество этой пищи, когда она была в свободном доступе. Рис 6 показывает, что даже BEP ели больше аппетитных калорий, чем обычно, когда ели M & Ms по сравнению с Oreos. Это увеличенное потребление, вероятно, достигло предельного значения в BEP. Что касается BER, повышенное потребление ккал в присутствии M&M без шока (по сравнению с Oreos) также могло быть связано с повышенной заметностью и аппетитным характером этой пищи по сравнению с ее предыдущим запретным качеством. Люди, сидящие на диете, добровольно воздерживаются от вкусных продуктов, и хорошо известно, что отказ от этих продуктов увеличивает их яркость и аппетитный характер (35). Недавно наша лаборатория сообщила, что даже непродовольственных сигналов, связанных с приемлемой едой, достаточно, чтобы вызвать переедание у крыс (36). Однако к этим выводам следует обратить внимание на то, что тест на потребление M&M в домашней клетке проводился только один раз. Мы не знаем, вернутся ли при повторении BER к своему типичному статусу BER, потребляя меньше M&M kcals, чем BEP. Возможно, что подмножество BER могло продолжить эту BEP-подобную модель с ранее запрещенной аппетитной пищей. Это предполагает интересное генетическое разнообразие фенотипа BER. Однако есть основания подозревать, что BER в конечном итоге вернулись к меньшему количеству M & M, чем BEP, несмотря на то, что теперь к ним доступ бесплатный. Это основано на упорном характере BEP / BER фенотипу, который мы наблюдали в предыдущих исследованиях. Фенотипы BEP / BER сохраняются в течение долгого времени, в зависимости от переживания голода, шока ног и воздействия различных видов вкусной пищи (см. ref.17 для этих тестов). Кроме того, K. Klump и коллеги недавно обнаружили, что даже овариэктомия не отменяет статус BEP / BER у постпубертатных крыс. Интересно, что самки крыс существенно не сходятся в группы BEP / BER до наступления половой зрелости, что повышает потенциально критическую роль репродуктивных гормонов в начале переедания (личное общение, октябрь 2009).
Несмотря на ограничения во вторичных тестах, проводимых в этом исследовании, основной вывод о повышенной мотивации для приемлемой пищи у BEP по сравнению с BER крысами важен по нескольким причинам. Во-первых, он расширяет фенотип BEP и включает аспект, который недостаточно изучен на моделях животных, питающихся перееданием, но при этом очень заметен в клинических перееданиях. Во-вторых, действие лишенных пищи крыс с нормальным весом, чтобы терпеть высокие уровни поражения электрическим током для любимой пищи, не должно рассматриваться как что-то поразительно ненормальное и мощное свидетельство мотивации. Это подчеркивается тем фактом, что в прошлом мы получали похожее поведение у крыс, но только при центральном введении пептида YY, мощного орексигена (37). Другие исследования, в которых для оценки мотивации у крыс использовали не только пищу, но и наркотики злоупотребления (38, 39). Следовательно, это исследование уникально тем, что нелеченные (наивные) крысы, как было обнаружено, охотно переносили аверсивные уровни ударов ногами не для поощрения лекарств, а для поощрения еды. В-третьих, результаты подчеркивают важную роль вкусной пищи в возникновении переедания. Согласно нашим наблюдениям на грызунах, способность вкусной пищи мотивировать кормление даже перед лицом наказания может быть более биологически укорененной, чем зависеть от сложных когнитивных процессов (например, подсчета калорий или когнитивной дезинтеграции). Это имеет важные последствия для стратегий лечения и предотвращения рецидивов у людей с расстройствами, связанными с перееданием, которые должны постоянно сталкиваться с этими веществами в сегодняшней гедонистической пищевой среде.
Исследования взаимодействия генов с окружающей средой расстройств пищевого поведения у людей редки и очень необходимы (40). Модель BEP / BER на животных представляет собой взаимодействие гена с окружающей средой, причем фактором окружающей среды является наличие приемлемой пищи. На крыс с BEP действует аппетитная пища, которой нет у крыс с BER. Наша приемлемая пищевая среда вряд ли изменится. Идентифицируя гены, которые предрасполагают некоторых людей реагировать по-разному на вкусную пищу, следует руководствоваться новыми методами лечения булимии, BED и ожирения, вызванного приемом пищи в отсутствие голода. Это процедуры, направленные на обуздание ненормальной мотивации на вкусную пищу, а также могут быть эффективными при ненормальной мотивации для других стимулов аппетита (например, секс, алкоголь, запрещенные вещества, азартные игры). Модель BEP / BER может быть использована в качестве носителя для этих генетических открытий.
Благодарности
Мы благодарны доктору. Пола Блантона и Кристин Локкен за их руководство и совет по переводческим аспектам этого исследования. Мы также благодарим следующих студентов за помощь в обслуживании лаборатории и сборе данных: Мишель Томас, Дженни Янг, Мэри Холстен, Тейлор Джонсон, Адриана МакКалларс и Джиллиан Вудрафф. Это исследование было поддержано грантом NIH DK066007 (MMB).
Рекомендации
;
