Obesogénne diéty môžu diferencovane meniť kontrolu dopamínu pri príjme sacharózy a fruktózy u potkanov (2011)

Physiol Behav. 2011 Júl 25; 104 (1): 111-6. doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048.

Pritchett CE1, Hajnal A.

abstraktné

Chronické prejedanie sa obezogénnych diét môže viesť k obezite, zníženej signalizácii dopamínu a zvýšenej spotrebe pridaných cukrov, aby sa kompenzovala otupená odmena. Avšak špecifická úloha diétneho zloženia zostáva neznáma. Na zistenie tejto skutočnosti boli samce potkanov Sprague-Dawley kŕmené vysokoenergetickou diétou s vysokým obsahom tuku a nízkym obsahom sacharidov (HFHE), kombináciou vysokoenergetickej stravy s obsahom tuku a cukru (FCHE) alebo štandardným krmivom pre 24 týždne. Zistili sme, že obidva vysokoenergetické diéty spôsobili v porovnaní s kontrolami kŕmenými krmivom značný nárast telesnej hmotnosti. Na zistenie dopamínovej kontroly krátkeho príjmu (2-h) chutných roztokov sacharózy alebo fruktózy sa potkany predliečili periférne (IP) ekvimolárnymi dávkami (0-600 nmol / kg) subtypu D1 (SCH23390) a D2 (racloprid) dopamínu - antagonisty špecifického receptora.

Výsledky ukázali celkové zvýšenie účinnosti antagonistov receptora D1 a D2 na potlačenie príjmu u obéznych potkanov v porovnaní so štíhlymi potkanmi, pričom účinky sa líšili na základe stravy a testovaných roztokov. Konkrétne SCH23390 silne znižoval príjem sacharózy a fruktózy vo všetkých skupinách; nižšie dávky však boli účinnejšie u potkanov HFHE. Naopak, racloprid bol najúčinnejší pri znižovaní príjmu fruktózy u obéznych potkanov FCHE.

Zdá sa teda, že obezita v dôsledku konzumácie kombinácií tuku a cukru v strave namiesto samotných kalórií zo stravy môže viesť k zníženiu signalizácie receptora D2. Zdá sa, že takéto deficity prednostne ovplyvňujú kontrolu príjmu fruktózy.

Tieto zistenia ukazujú po prvýkrát pravdepodobnú interakciu medzi zložením stravy a dopamínovou kontrolou príjmu uhľohydrátov u obéznych potkanov indukovaných diétou. Poskytuje tiež dodatočné dôkazy o tom, že príjem sacharózy a fruktózy je diferencovane regulovaný dopamínovým systémom.

PMID: 21549729

PMCID: PMC3119542

DOI: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048

1. Úvod

Desaťročia výskumu Hoebela a jeho stážistov poskytli základné informácie o úlohe dopaminergného systému mozgu pri regulácii výživy, čím sa rozvinul koncept „potravinovej odmeny“ [-]. Pozoruhodné je, že Hoebelove rané experimenty ustanovili dopamín v strednom mozgu ako kľúčový faktor pri chronickom prejedaní a výslednej obezite [-], dlho predtým, ako boli dostupné priame dôkazy zo zobrazovacích štúdií [, ].

Predstava, že jedlo má kontrolu nad jedlom, a naopak, že trvalý alebo prerušovaný prístup k vysoko chutným jedlám (tj. K jedlám s vysokým obsahom cukrov a tukov) by mohla spôsobiť trvalé zmeny v regulačných systémoch kŕmenia, bola dlho ústrednou teóriou spoločnosti Hoebel o vývoji nárazové správanie. Na začiatku svojej kariéry uplatnil prvky tohto uvažovania aj na obezitu. V recenzii z roku 1977 Hoebel poznamenal, že môžu existovať „rôzne druhy obezity, ktoré si vyžadujú inú liečbu“ []. Odvtedy množstvo výskumov o obezite skutočne identifikovalo rôzne genetické, metabolické a environmentálne faktory, ktoré môžu vysvetliť rozdiely vo vývoji, dôsledkoch a liečbe obezity [-]. Naše chápanie konkrétnych príspevkov makroživín k zmeneným funkciám odmeňovania v potravinách však nie je ani zďaleka úplné. Tento príspevok sumarizuje údaje zo štúdie, ktorá bola inšpirovaná Bartovým výskumom a ktorej cieľom bolo zmenšiť túto medzeru v našich vedomostiach.

V rámci mnohotvárnej etiológie obezity zostáva diéta kľúčovým faktorom pri rozvoji obezity. Obesogénne diéty sú diéty s vysokou kalorickou hodnotou, často chutné potraviny, ktoré vedú k obezite po dlhšej expozícii []. Avšak makronutrientné zloženie obezogénnych diét sa môže líšiť a táto zmena by mohla ovplyvniť nervové systémy zmenené v obezite, ako je dopamín. Ukázalo sa, že udržanie obezogénnej diéty znižuje hladiny dopamínu v akumu- lentoch, ako aj posun reaktivity mezokortikolimbic- kého systému tak, že je potrebná chutnejšia strava na dosiahnutie podobného zvýšenia extracelulárneho dopamínu vyvolaného jedlom, ako je vidieť u čau. -fed kontroly []. Jedným z možných mechanizmov je adaptívna down-regulácia v dôsledku zvýšenej a chronickej stimulácie chutnými potravinami []. Štúdie z nášho laboratória ukázali, že na stimuláciu uvoľňovania dopamínu v jadre nucleus accumbens postačuje aj orosenzorická stimulácia sacharózou alebo tukom [, ]. Zvlášť dôležité je, že tuk a cukry ovplyvňujú systémy odmeňovania odlišne, pretože sa vyvodzuje z väčšej účinnosti cukrov, že vytvárajú návykové správanie []. Ďalšie nedávne výskumy ukázali rozdielne účinky na neuroendokrinný systém a neskoršiu citlivosť na prírastok hmotnosti na základe pomeru tuku a sacharidov v obezogénnych diétach [, ]. Okrem toho sa venovala zvýšená pozornosť potenciálnym osobitostiam v regulačných reakciách na diétu s vysokým obsahom fruktózy a kukuričného sirupu a údajné následky zjavnej ľahkosti, s akou môže spôsobiť obezitu a zmiernenie regulácie potravín. Konkrétne, nedávne štúdie Avena a Hoebel ukázali, že potkany s prístupom k vysokofruktózovému kukuričnému sirupu (HFCS) pre 12 každý deň počas 8 týždňov získali významne väčšiu telesnú hmotnosť ako zvieratá, ktorým bol poskytnutý rovnaký prístup k 10% sacharóze, aj keď spotrebovali potravu. celkový počet kalórií, ale menej kalórií z HFCS ako sacharóza []. Rastúci výskyt obezity a potenciál na objavenie nových liečebných postupov vyžaduje skúmanie toho, ako je príjem bežných vysokoenergetických a chutných potravín, ako je sacharóza a fruktóza, kontrolovaný za podmienok diétnej obezity.

V tejto štúdii sa preto skúmala regulácia príjmu dopamínu sacharózy a príjmu fruktózy u potkanov, ktorá sa stala obéznou v dôsledku predĺženého udržania dvoch štandardných diét s vysokým obsahom energie, ktoré sa široko používajú na produkciu diétnej obezity u potkanov, a na zmenu obsahu tuku a sacharidov. Konkrétne sme hodnotili zapojenie dvoch hlavných skupín dopamínových receptorov pomocou periférneho (interperitoneálneho; ip) podávania antagonistu dopamínového D1 receptora (D1R) SCH23390 alebo antagonistom dopamínu D2 recpetor (D2R) racloprid u chudých potkanov chudobných a diétnych obéznych potkanov v krátkom (2-hr) jednoliatkovom teste príjmu sacharózy alebo fruktózy. Tieto bežné uhľovodíky prevládajú v ľudskej strave, sú ľahko konzumované potkanmi a majú pozitívne posilňujúce vlastnosti [-]. Bolo zistené, že príjem sacharózy v minulosti stimuluje uvoľňovanie dopamínu v jadre nucleus accumbens [, , ] a periférne podávanie oboch SCH23390 a racloprid znižuje kŕmenie sacharózou []. Aj keď je záujem vedeckej obce, ako aj verejnoprávnych médií, zvýšený záujem, podobné účinky antagonistov dopamínu na príjem fruktózy sa skúmali len v súvislosti s nadobudnutím a vyjadrením podmienených preferencií a tieto štúdie sa tiež obmedzili na chudé potkany [-]. Napriek potenciálnym dôsledkom neboli skúmané účinky antagonistov dopamínových receptorov na príjem sacharidov v rôznych modeloch obezity av neprítomnosti homeostatickej stimulácie (tj v nasledujúcich obdobiach obmedzenia potravy). Potkany v tejto štúdii boli preto ponechané na mieste, aby sa vyhli mätúcim účinkom hladu a energetického deficitu.

2. metódy

2.1 Zvieratá a diéty

Dvadsaťosem dospelých samcov potkanov Sprague-Dawley (Charles River, Wilmington, MA) vážiacich približne 250 g na začiatku štúdie bolo chovaných v individuálnych klietkach v temperovanom viváriu a udržiavané na cykle 12: 12 svetlo-tma, so zapnutými svetlami na 0700.

Boli podané zvieratá podľa chuti prístup k jednému z týchto troch diét: štandardná laboratórna potrava (Teklad #2018, 3.4 kcal / g, 18 kcal% tuku, 58 kcal% sacharidov, 24 kcal% proteín; Teklad Diets, Somerville, NJ) alebo jedna z dvoch vysoko energetická diéta (Research Diets, New Brunswick, NJ), jedna diéta, kde primárnym zdrojom energie bol tuk (vysokoenergetická strava s vysokým obsahom tuku, diéta HFHE;D12492: 5.24 kcal / g, 60 kcal% tuku, 20 kcal% sacharidov, 20 kcal% proteínu) alebo vysokoenergetická diéta pozostávajúca z tukov a sacharidov (kombinácia tuk-cukor, vysokoenergetická, FCHE diéta; výskumné diéty #D12266B; 4.41 kcal / g, 32 kcal% tuku, 51 kcal% sacharidov, 17 kcal% proteínu). Na začiatku štúdie boli skupiny vážené tak, aby tvorili štatisticky rovnaké kohorty na základe telesnej hmotnosti a potom boli udržiavané na svojich príslušných diétach počas 24 týždňov pred a počas behaviorálnych experimentov. V týždňoch 18 a počas experimentu sa denne merala telesná hmotnosť a príjem potravy. Zvieratá boli počas experimentu testované v stave, v ktorom sa nenachádzali žiadne obdobia obmedzenia potravy.

2.2 Zloženie tela

Okrem významného zvýšenia telesnej hmotnosti, aby sa demonštrovala prítomnosť obezity 1H-NMR analýza zloženia tela (Bruker LF90 protón-NMR Minispec; Brucker Optics, Woodlands, TX) sa uskutočnila po 12 týždňoch udržiavania diéty.

2.3 antagonisty dopamínu, testovacie roztoky a testovací postup

Antagonista dopamínu D1R SCH23390 (HFHE: n = 6; FCHE: n = 5; Chow: n = 4) a dopamínový antagonista D2 receptora racloprid (HFHE: n = 5; FCHE: n = 6; Chow: n = 4). SCH23390 a racloprid (Tocris Biosciences, Ellisville, MO) boli rozpustené v sterilnom fyziologickom roztoku a podávané intraperitoneálne 10 minút pred prístupom k 2-M sacharóze alebo 0.3 M fruktóze. Tieto koncentrácie boli vybrané, pretože sú vysoko chutné pre potkany, a preto boli bežne používané v predchádzajúcich štúdiách [, , , ]. Sacharóza a fruktóza (Fisher-Scientific, Fair Lawn, NJ) sa rozpustili vo filtrovanej vodovodnej vode nie viac ako 24 hodín pred testovaním.

Zvieratá boli trénované tak, aby pili testovacie roztoky počas denných sedení, kde bol počas 2 dní pred testovaním poskytovaný 1000-hodinový prístup (počnúc 8 100 hod.) K sacharóze alebo fruktóze, aby sa dosiahol stabilný východiskový príjem, tj. Oboznámenie sa s orosenzorickými a postestestívnymi účinkami. Výcvik a testovanie sa uskutočňovali v miestnosti pre domáce kolónie zvierat, pričom k prednej časti domácej klietky boli dočasne pripevnené 24 ml plastové fľaše tak, aby výtoky prechádzali do klietky. Podávanie vehikula (soľný roztok) alebo antagonistov dopamínu sa začalo po XNUMX týždňoch udržiavania diéty. V tomto okamihu mali obidve skupiny obezitogénnej stravy (HFHE a FCHE) významne vyššiu telesnú hmotnosť ako kontroly krmiva (Obrázok 1). Medzi injekčnými dňami bolo podaných minimálne 48 hodín, aby sa lieky mohli úplne metabolizovať. Po liečbe antagonistami dopamínu nedošlo k žiadnym zmenám telesnej hmotnosti alebo príjmu potravy 24.

Obrázok 1 

Telesná hmotnosť počas obdobia pred a počas obdobia farmakologického testovania (sivý stĺpec) \ t

2.4 Štatistická analýza

Telesná hmotnosť a 1H-NMR údaje boli analyzované pomocou jednosmernej nezávislej analýzy vzoriek rozptylu (ANOVA) s diétou ako nezávislou premennou.

Príjem sa meria ako spotrebovaný ml a uvádza sa ako priemer ± SEM. Základný príjem (po vehikule, tj injekcia fyziologického roztoku) sa testoval na rozdiely medzi skupinami s diétou trojcestnou ANOVA so stravou, liečivom a sacharidom ako nezávislými premennými. Neboli pozorované žiadne významné účinky diéty (F(2,48)= 0.3533, p= 0.704), liek (F(1,48)= 0.1482, p= 0.701), ani neboli signifikantné interakčné účinky (diéta × liek: F(2,48)= 0.4144,p= 0.66; diéta × sacharidy: F(2,48)= 0.2759, p= 0.76; liek × sacharid: F(1,48)= 0.0062, p= 0.73; diéta × liek × sacharid: F(2,48)= 0.3108, p= 0.73). Významný účinok sacharidov (F(1,48)= 8.8974, p<0.01) (Tabuľka 1). Preto sa pri všetkých následných analýzach príjem konvertoval na percentuálne zníženie oproti východiskovej hodnote (príjem po dávke × [ml] / príjem po 0 μg / kg [ml]) a analyzoval sa použitím analýzy rozptylu opakovaných meraní (ANOVA) s diétou (HFHE, FCHE alebo Chow) a Drug (racloprid alebo. \ T SCH23390) ako nezávislé premenné a dávka (0, 50, 200, 400 alebo 600 nmol / kg SCH23390 alebo racloprid) ako opakované opatrenie. Inhibičná dávka (ID50) potrebné na zníženie príjmu na 50% východiskovej hodnoty (0 nmol / kg), ako bolo opísané vyššie []. Rozdiely v ID50 sa porovnali ako funkcia stravy a liečiva pomocou obojsmernej ANOVA. Všetky analýzy sa uskutočňovali pomocou programu Statistica (v6.0, StatSoft® Inc., Tulsa, OK) a významné nálezy sa ďalej analyzovali pomocou Fischerových post-hoc testov s najmenším významným rozdielom (LSD). Rozdiely sa považovali za štatisticky významné, ak p <0.05.

Tabuľka 1 

Príjem sacharózy a fruktózy v testoch 2-h. Absolútne hodnoty príjmu (v ml) príjmu sacharózy a fruktózy v strave podľa injekcií vehikula (0 nmol / kg). Neboli pozorované žiadne rozdiely v základnom príjme medzi stravou alebo skupinami liečiv. Východisková sacharóza ...

3. výsledok

3.1 Účinky diéty na telesnú hmotnosť a adipozitu

Po týždňoch 12 u obesogénnych diét sa skupiny líšili v telesnej hmotnosti (F(2,27)= 27.25, p<0.001), percento tukovej hmoty (F(2,27)= 14.96, p<0.001) a percento čistej hmotnosti (F(2,27)= 15.77, p<0.001). Post hoc testy ukázali, že potkany Chow vážili významne menej ako obidve HFHE (p<0.001) a FCHE (p<0.001) potkany. Porovnanie zloženia tela ukázalo, že potkany HFHE a FCHE mali väčšie percento tukovej hmoty v porovnaní s Chow (p<0.05). V 18. týždni, na začiatku testovania (24 týždňov) a počas celého testovacieho obdobia zostal významný vplyv stravy na telesnú hmotnosť (Obrázok 1; týždeň 18: F(2,27)= 13.05, p<0.001; 24. týždeň: F(2,27)= 16.96, p<0.001; 26. týždeň: F(2,27)= 13.99, p<0.001; 28. týždeň: F(2,27)= 13.05, p<0.001). Post hoc analýza odhalila, že potkany HFHE a FCHE mali významne vyššiu telesnú hmotnosť ako kontroly Chow (Obrázok 1; p<0.001, všetky časové body). Medzi dvoma obéznymi skupinami neboli v žiadnom časovom okamihu žiadne štatistické rozdiely v telesnej hmotnosti.

3.2 Účinky dopamínu D1R a antagonizmu D2R na príjem sacharózy

Príjem sacharózy sa znížil SCH23390 vo všetkých skupinách (Obrázok 2a). Racloprid znížil príjem sacharózy u potkanov HFHE, ale bol oveľa menej účinný u potkanov Chow a FCHE (Obrázok 2b). Opakované merania ANOVA ukázali celkový účinok lieku (F(1,24)= 8.8446, p<0.01), dávka (F(4,96)= 27.1269, p<0.001) a interakcia dávka podľa lieku (F(4,96)= 2.9799, p<0.05). Keďže celkový účinok diéty nebol významný (F(1,24)= 2.5787, p= 0.09), post hoc porovnania ukázali významné rozdiely v liečbe raclopridom medzi skupinami HFHE a Chow (p<0.05) a medzi skupinami HFHE a FCHE (p

Obrázok 2 

Zmeny v príjme sacharózy po antagonistoch dopamínových receptorov

Post hoc analýza zistila, že SCH23390 v porovnaní s raclopridom významne účinnejší pri znižovaní príjmu sacharózy (\ tp SCH23390 potláčali príjem sacharózy u potkanov HFHE pri všetkých testovaných dávkach a potláčali príjem u potkanov FCHE a Chow pri 200 nmol a vyšších dávkach (Obrázok 2a). Príjem sacharózy bol u potkanov HFHE potlačený pri všetkých dávkach raclopridu, ale iba najvyššia dávka významne znížila príjem sacharózy u potkanov FCHE, zatiaľ čo žiadna z dávok potkany potkanov potkany (2Obrázok 2b).

Analýza ID50 (Tabuľka 2) neodhalili žiadny účinok diéty (F(2,24)= 0.576, p= 0.57) alebo liek (F(1,24)= 2.988, p= 0.09), napriek zjavným rozdielom v ID50 pre racloprid. Tento nedostatok účinku by mohol byť spôsobený podstatným rozptylom v rámci skupín.

Tabuľka 2 

Účinnosť antagonistov dopamínových receptorov vyjadrená ako ID50. ID50 predstavuje dávku, pri ktorej sa príjem zníži na 50% základnej línie (vehikulum). Medzi skupinami neboli pozorované žiadne rozdiely ...

3.3 Účinky dopamínového D1R a D2R antagonizmu na príjem fruktózy

SCH23390 znížený príjem fruktózy vo všetkých skupinách (Obrázok 3a). Na druhej strane racloprid významne znížil príjem v skupine s FCHE (\ tObrázok 3b). Opakované merania ANOVA odhalili celkový účinok lieku (F(1,24)= 5.7400, p<0.05), dávka (F(4,96)= 33.9351, p<0.001) a významná interakcia dávka podľa lieku (F(4,96)= 3.0296, p<0.05), ale bez účinku na diétu (F(2,24)= 1.5205, p= 0.24). Opäť však post hoc analýzy ukázali významný rozdiel v liečbe raclopridom medzi skupinami HFHE a FCHE (p

Obrázok 3 

Zmeny v príjme fruktózy po podaní antagonistov dopamínových receptorov

Post hoc analýza zistila, že SCH23390 celkovo účinnejší pri potlačovaní príjmu fruktózy ako racloprid (\ tp<0.05), a to spôsobom závislým od dávky (Obrázok 3). SCH23390 znížený príjem vo všetkých stravovacích skupinách u 400 a 600 nmol a znížený príjem fruktózy už v dávke 200 nmol u potkanov HFHE (Obrázok 3a). Účinky raclopridu na príjem fruktózy však boli obmedzené na potkany FCHE s post hoc analýzou, ktoré preukázali významné zníženie spotreby fruktózy u potkanov FCHE pri 200 nmol a vyšších dávkach, pričom žiadna z dávok raclopridu nepotlačila príjem fruktózy u potkanov HFHE alebo Chow (Obrázok 3b).

ANOVA na ID50 (Tabuľka 2) odhalil účinok lieku (F(1,24)= 4.548, p<0.05), ale nie diéta (F(2,24)= 1.495, p= 0.25). SCH23390 celkovo nižšie ako racloprid, aby sa znížil príjem na polovicu základnej hodnoty (\ tp<0.05). V súlade s analýzou skutočných dávok post hoc analýza ID50 tiež preukázali signifikantne zvýšenú citlivosť u oboch obéznych skupín v porovnaní s krysami Chow (\ tp

4. diskusia

V tejto štúdii sa porovnávala citlivosť na blokádu dopamínových receptorov pri znižovaní príjmu dvoch chutných sacharidových roztokov, sacharózy alebo fruktózy, v dvoch obéznych zvieracích modeloch. Použili sme dve diéty, aby sme napodobnili chronickú konzumáciu buď diéty s vysokým obsahom tuku (HFHE), alebo kombinovanej diéty s obsahom tuku a cukru (FCHE), ako je vidieť v západnej strave []. Ako sa dalo očakávať, obe diéty spôsobili značný prírastok hmotnosti a adipozitu začínajúc v týždňoch 12, s pokračujúcim zvyšovaním telesnej hmotnosti počas experimentu (Obrázok 1). Skupiny boli potom porovnávané s kontrolnými skupinami, ktoré boli v súlade s vekom, a to s ohľadom na ich relatívnu citlivosť na D1 a D2 receptorovú subtyp-špecifickú blokádu. SCH23390 alebo racloprid. Zistili sme, že blokáda receptorov D1 znižuje príjem sacharózy a fruktózy vo všetkých skupinách. Bez ohľadu na to, či potkany konzumovali roztoky sacharózy alebo fruktózy, potkany HFHE odpovedali na mierne nižšie dávky. SCH23390 v porovnaní s ich obéznymi náprotivkami FCHE alebo Lean Chow (Obrázok 2a, , 3) .3a). Toto zjavné zvýšenie citlivosti na antagonizmus dopamínového receptora D1 u potkanov HFHE sa tiež pozorovalo po blokáde receptora D2 počas testu sacharózy. Potkany HFHE skutočne reagovali na všetky dávky raclopridu znížením príjmu sacharózy, zatiaľ čo potkany FCHE reagovali iba na najvyššiu dávku a potkany Chow nevykazovali signifikantné potlačenie spotreby sacharózy po liečbe raclopridom (Obrázok 3b). Zaujímavé je, že potkany HFHE neznížili príjem fruktózy po liečbe raclopridom. Namiesto toho racloprid významne potláčal príjem fruktózy len u potkanov FCHE. Zvýšená citlivosť na antagonistov dopamínového receptora je indikátorom zníženej signalizácie dopamínu, tj v dôsledku menšieho počtu receptorov, zníženej konkurencie endogénnej DA na receptorových miestach alebo kombinácie oboch. V skutočnosti existuje dôkaz, že každý z týchto mechanizmov môže byť aplikovateľný na náš model. Napríklad vystavenie diéte s vysokým obsahom tuku aj pred narodením môže viesť k zníženiu D2R []. Okrem toho sa ukázalo, že konzumácia jedla s vysokým obsahom tuku znižuje prirodzené alebo elektricky vyvolané uvoľňovanie dopamínu a zmierňuje obrat dopamínu [-]. Zatiaľ čo základný mechanizmus vyžaduje ďalšie vyšetrenia, naše údaje spolu s týmito a ďalšími predchádzajúcimi pozorovaniami podporujú predstavu, že konzumácia určitých potravín - potenciálne nezávislých od obezity - môže mať za následok zmeny v dopamínovom systéme pripomínajúce neuroplasticitu voči zneužívaniu drog []. Nedávny výskum v skutočnosti naznačuje, že diéta s vysokým obsahom tuku zvyšuje senzibilizáciu na lieky pôsobiace na dopamínové systémy [, ].

Predchádzajúce vyšetrenia u chudých potkanov ukázali rozdielnu účinnosť blokády D1 a D2 receptorov na zníženie príjmu sacharidov použitím koncentrácií zhodných s tými, ktoré boli použité v tejto štúdii [-, ]. Predpokladá sa, že tieto účinky sú čiastočne sprostredkované oblasťami mozgu, ktoré sa podieľajú na odmeňovaní potravín, a receptory D2 v týchto oblastiach môžu byť obzvlášť citlivé na zmeny spôsobené obezitou [, , -]. Predkladaná štúdia rozšírila poznatky o modulácii príjmu dopamínového receptora pri sacharidovom príjme u chudých potkanov a komplimentuje tým štúdiám, ktoré preukazujú trvalú plasticitu v systéme odmeňovania pri obezite. Zatiaľ čo zložitosť systémov a faktorov, ktoré môžu ovplyvniť takúto súhru (akútna kontrola príjmu chronicky zmeneným systémom), zjavne zvyšuje individuálne odchýlky, a teda znižuje účinky interakcií v celkových ANOVA, priame (post hoc) porovnanie účinkov odozvy na dávku rozdielne citlivosť na izomolárne dávky antagonistu receptora medzi diétnymi skupinami. Zdá sa, že zmeny, ktoré ovplyvňujú D2R, závisia od obsahu sacharidov, ktoré sú prítomné aj v strave s vysokým obsahom tukov, čo naznačuje, že obsah makronutrientov v strave by mohol odlišne meniť systém odmeňovania.

Rozdielne účinky citlivosti na racloprid v teste sacharózy by mohli byť spôsobené prítomnosťou sacharózy v strave. Hoci obe obesogénne diéty obsahovali nejakú sacharózu, diéta FCHE obsahovala o 23% viac sacharózy ako diéta HFHE. Nedostatočná odpoveď na racloprid v provokačnej dávke potkanov FCHE u potkanov, ale nie u potkanov HFHE, mohla byť spôsobená zvýšenou expozíciou sacharózy v strave HFHE. Avšak ani obezogénna strava neobsahovala fruktózu, ale rozdiely boli pozorované aj v odpovediach obezogénnych diétnych skupín na racloprid v teste fruktózy. Okrem toho nebola v Chowovej strave prítomná žiadna sacharóza, ale reakcie skupiny Chow na racloprid v sacharózovom teste boli viac podobné reakciám FCHE ako HFHE potkanov. To naznačuje, že iné faktory môžu byť základom diferenciálnych odpovedí na liečbu raclopridom ako funkcie diéty a testovaného sacharidu.

Alternatívne vysvetlenia môžu zahŕňať diferenciálne neurálne a hormonálne postestiválne účinky fruktózy a sacharózy. Zatiaľ čo presné mechanizmy zostávajú nejasné, existuje stále viac dôkazov podporujúcich tento pojem [, ]. V tejto súvislosti nie je možné vylúčiť možnosť, že dve diéty zmenili preferencie sacharózy a fruktózy odlišne v dôsledku ich odlišných účinkov na orálne a gastrointestinálne signály upstream k systému odmeňovania, a to si vyžaduje ďalšie vyšetrovanie.

Obezita a chutné potraviny nezávisle naznačujú zmenu dopamínovej signalizácie [, , , ], a preto by mohol zodpovedať aj za diferenciálnu odpoveď pozorovanú v tejto štúdii. Naše údaje skutočne podporujú predchádzajúce zistenia, ktoré ukazujú, že dopamínová D2R signalizácia je znížená v obezite [, ]. Novým zistením tejto štúdie však bolo, že povaha tohto vzťahu môže závisieť skôr od obsahu makronutrientov v obezogénnych diétach než obezity alebo s ňou spojených komplikácií. Ďalším významným zistením boli rozdiely pozorované v účinnosti antagonistov D2R medzi testovanými sacharidmi. Zaznamenali sme trend v našich údajoch, že príjem fruktózy sa zdá byť prísnejšie kontrolovaný pomocou D2R ako príjem sacharózy, čo vedie k otázke, ako môže byť príjem rôznych sacharidov diferencovane regulovaný a ak odmena vyvolaná rôznymi sacharidmi môže prijímať rôzne mechanizmy. Predchádzajúce údaje ukázali, že príjem sacharózy a fruktózy spôsobuje odlišné fyziologické reakcie. Ukázalo sa, že sacharóza má podmienené účinky na základe jej chuti a post-ingestívnych vlastností [, , ] sa zdá, že fruktóza vyvoláva behaviorálne relevantnú stimuláciu výlučne svojou chuťou a nie posilňovaním post-ingestívnych účinkov [, ]. Preto citlivosť obvodov odmeňovania na fruktózu môže zostať nedotknutá aj vtedy, keď sa spätná väzba vyvolaná sacharózou zhoršuje v dôsledku sekundárneho poškodenia obezity (napr. Znížená citlivosť na inzulín / leptín). Opak môže byť tiež pravdou: protiregulačná reakcia na obmedzenie príjmu sacharózy môže zlyhať pri kontrole príjmu fruktózy. Budúce štúdie u ľudí sú potrebné na zistenie, či by sa preferencie pre potraviny bohaté na fruktózu skutočne zvyšovali s obezitou, alebo ak sú preferencie relatívnej sacharózy a fruktózy u obéznych pacientov, ktorí sú tiež diabetickí, rozdielne.

Zatiaľ čo účinky sacharózy na dopamín boli rozsiahle preskúmané [, , , ], menej je známe interakcie medzi fruktózou a systémom odmeňovania dopamínu, hoci skoré správy z laboratória Hoebel naznačujú, že fruktóza môže produkovať svoje vlastné jedinečné fyziologické reakcie []. Táto štúdia pridáva k tejto zložitej hádanke ďalšie informácie, ktoré naznačujú, že diéty s rôznym obsahom makronutrientov môžu odlišne meniť kontrolu dopamínu pri príjme fruktózy. Ďalšie skúmanie je potrebné na úplné pochopenie základných mechanizmov, ktorými tuk z potravy a cukor môže ovplyvniť signalizáciu črevného mozgu a vyvolať zmeny v mozgu.

5. závery

Táto štúdia demonštruje, že obezogénna (vysokoenergetická) diéta, ktorá sa líši v obsahu tuku a sacharidov, skôr než samotná obezita, môže odlišne zvýšiť citlivosť na antagonistov receptora D1 a D2 pri znižovaní príjmu sacharidov. Toto zistenie je kompatibilné so všeobecným ponímaním, že dopamínová signalizácia pri diétnej obezite je otupená a naznačuje nový vzťah medzi diétou a centrálnymi dopamínovými účinkami. Ďalším hlavným zistením bolo, že diéta odlišne zmenila účinnosť antagonistov dopamínového receptora pri potláčaní príjmu sacharózy a fruktózy. V porovnaní s normálnymi (nízkotučnými) alebo vysokotučnými diétami s vysokým obsahom sacharidov, obezita produkovaná diétou s vysokým obsahom tukov, ale s nízkym obsahom cukru, viedla k zvýšenej citlivosti na antagonizmus D1 a D2 receptora pri znižovaní príjmu sacharózy, ale kontrola príjmu fruktózy u receptora D2 bola zachovaná. Na rozdiel od toho potkany kŕmené vysokoenergetickou stravou s kombináciou tuku s vysokým obsahom potravy a sacharidov preukázali zvýšenú reguláciu príjmu fruktózy receptorom D2. Zdá sa teda, že diétna anamnéza môže zmeniť vývoj dopamínových deficitov, ktoré boli všeobecne pripisované obezite vo všeobecnosti. Súčasné údaje tiež naznačujú, že tieto zvláštnosti plasticity dopamínu môžu ovplyvniť, ako určité uhľohydráty, ako je fruktóza a sacharóza, uplatňujú svoje odmeňujúce účinky. Takéto rozdiely by mohli vysvetliť niektoré variácie v miere úspešnosti rôznych terapií a terapií proti obezite. Ďalšie štúdie sú potrebné na testovanie použiteľnosti týchto nálezov na ľudí a skúmanie základných mechanizmov.

prednosti

  • Vysokoenergetická strava nezávislá od obsahu makronutrientov je schopná spôsobiť obezitu.
  • Zdá sa, že diétna kompozícia odlišne mení citlivosť dopamínových receptorov.
  • Blokáda receptora D1 znižuje príjem sacharózy a fruktózy u chudých a obéznych potkanov.
  • Blokáda receptora D2 znižuje príjem sacharózy u potkanov s vysokým obsahom tuku, ale nie u chudých potkanov.
  • Blokáda receptora D2 znížila príjem fruktózy len u potkanov kŕmených tukmi.

Poďakovanie

Tento výskum bol podporený grantom Národného ústavu pre diabetes a choroby tráviacej sústavy a obličiek DK080899, Národným ústavom pre hluchotu a iné komunikačné poruchy DC000240 a trustovým fondom Jane B. Barsumian. Autori ďakujú pánovi NK Acharyovi za vynikajúcu pomoc pri udržiavaní potkanov a vykonávaní NMR testov.

poznámky pod čiarou

Zrieknutie sa zodpovednosti vydavateľa: Toto je súbor PDF s neupraveným rukopisom, ktorý bol prijatý na uverejnenie. Ako službu pre našich zákazníkov poskytujeme túto skoršiu verziu rukopisu. Rukopis sa podrobí kopírovaniu, sádzaniu a preskúmaniu výsledného dôkazu skôr, ako sa uverejní vo svojej konečnej podobe. Upozorňujeme, že počas výrobného procesu môžu byť zistené chyby, ktoré by mohli mať vplyv na obsah, a všetky právne zrieknutia sa zodpovednosti, ktoré sa vzťahujú na časopis.

Referencie

1. Hernandez L, Hoebel BG. Kŕmenie a stimulácia hypotalamu zvyšujú premenu dopamínu v accumbens. Fyziológia a správanie. 1988; 44: 599 - 606. [PubMed]
2. Hernandez L, Hoebel BG. Potravinová odmena a kokaín zvyšujú extracelulárny dopamín v nucleus accumbens, merané mikrodialýzou. Vedy o živote. 1988, 42: 1705-12. [PubMed]
3. Avena NM, Rada P, Moise N, Hoebel BG. Sacharóza, ktorá sa podieľa na schémach záchvatov, opakovane uvoľňuje adumbín dopamínu a eliminuje odpoveď na pocity sýtosti acetylcholínom. Neuroscience. 2006, 139: 813-20. [PubMed]
4. Rada P, Avena NM, Hoebel BG. Každodenné záchvaty cukru opakovane uvoľňujú dopamín do shellu accumbens. Neuroscience. 2005, 134: 737-44. [PubMed]
5. Ahlskog JE, Randall PK, Hernandez L, Hoebel BG. Znížená anorexia amfetamínu a zvýšená anorexia fenfluramínu po strednom mozgu 6-hydroxydopamín. Psychopharmacology. 1984, 82: 118-21. [PubMed]
6. Hernandez L, Hoebel BG. Prejedanie po strednom mozgu 6-hydroxydopamín: Prevencia centrálnou injekciou selektívnych blokátorov spätného vychytávania katecholamínov. Výskum mozgu. 1982, 245: 333-43. [PubMed]
7. Ahlskog J. Kŕmna reakcia na regulačné problémy po injekcii 6-hydroxydopamínu do mozgu noradrenergnými dráhami. Fyziológia a správanie. 1976; 17: 407–11. [PubMed]
8. Hoebel BG, Hernandez L, Monako A, Miller W. Amfetamínom indukované overovanie a nadváha u potkanov. Vedy o živote. 1981, 28: 77-82. [PubMed]
9. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Odmena, dopamín a kontrola príjmu potravy: dôsledky pre obezitu. Trendy v kognitívnych vedách. 15: 37-46. [Článok bez PMC] [PubMed]
10. Stice E, Spoor S, Bohon C, Malá DM. Vzťah medzi obezitou a tupou striatálnou reakciou na potraviny je riadený alianciou TaqIA A1. Science. 2008, 322: 449-52. [Článok bez PMC] [PubMed]
11. Hoebel BG. Farmakologická kontrola kŕmenia. Ann Rev Pharmacol Toxicol. 1977; 17 [PubMed]
12. Bouchard C. Súčasné chápanie etiológie obezity: genetické a neenetické faktory. American Journal of Clinical Nutrition. 1991, 53: 1561S-5S. [PubMed]
13. Vogele C. Etiológia obezity. In: Munsch S, Beglinger C, redaktori. Obezita a poruchy príjmu potravy. Švajčiarsko: S. Karger; 2005. s. 62 – 73.
14. Weinsier RL, Hunter GR, Heini AF, Goran MI, Predaj SM. Etiológia obezity: relatívny príspevok metabolických faktorov, diéta a fyzická aktivita. American Journal of Medicine. 1998, 105: 145-50. [PubMed]
15. Malé DM. Individuálne rozdiely v neurofyziológii odmeňovania a epidémie obezity. Int J Obes. 2009, 33: S44-S8. [Článok bez PMC] [PubMed]
16. Archer ZA, Mercer JG. Reakcie mozgu na obezogénnu stravu a obezitu vyvolanú diétou. Zborník výživovej spoločnosti. 2007, 66: 124-30. [PubMed]
17. Geiger BM, Behr GG, Frank LE, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotou EG, et al. Dôkazy o defektnej mezolimbickej exocytóze dopamínu u potkanov náchylných na obezitu. FASEB J. 2008; 22 [Článok bez PMC] [PubMed]
18. Volkow ND, Wang GJ, Baler RD. Odmena, dopamín a kontrola príjmu potravy: dôsledky pre obezitu. Trendy v kognitívnych vedách. 2011, 15: 37-46. [Článok bez PMC] [PubMed]
19. Hajnal A, Smith GP, Norgren R. Orálna stimulácia sacharózy zvyšuje u krys adumbín dopamínu. Am J Physiol Regul Integ Comp Physiol. 2004, 286: R31-7. [PubMed]
20. Liang NC, Hajnal A, Norgren R. Falošné kŕmenie kukuričným olejom zvyšuje accumbens dopamín u potkanov. American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. 2006; 291: R1236 – R9. [PubMed]
21. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Cukor a tuk Bingeing Pozoruhodné rozdiely v návykových-ako správanie. J Nutr. 2009, 139: 623-8. [Článok bez PMC] [PubMed]
22. Shahkhalili Y, Mace K, Moulin J, Zbinden I, Acheson KJ. Tuk: uhľovodíková energia Pomer programov odstavenia diéty neskôr citlivosť na obezitu u samcov potkanov Sprague Dawley. Journal of Nutrition. 2011, 141: 81-6. [PubMed]
23. van den Heuvel JK, van Rozen AJ, Adan RAH, Fleur SE. Prehľad o tom, ako komponenty melanokortínového systému reagujú na rôzne diéty s vysokou energiou. European Journal of Pharmacology. 2011 Epub pred tlačou. [PubMed]
24. Bocarsly ME, Powell ES, Avena NM, Hoebel BG. Kukuričný sirup s vysokým obsahom fruktózy spôsobuje vlastnosti obezity u potkanov: Zvýšená telesná hmotnosť, telesný tuk a hladiny triglyceridov. Farmakologická biochémia a správanie. 2010, 97: 101-6. [Článok bez PMC] [PubMed]
25. Reedy J, Krebs-Smith SM. Dietetické zdroje energie, tuhé tuky a pridané cukry medzi deťmi a dospievajúcimi v Spojených štátoch. Journal of American Dietetic Association. 2010, 110: 1477-84. [Článok bez PMC] [PubMed]
26. Sclafani A. Sacharidová chuť, chuť do jedla a obezita: Prehľad. Neurovedy a biobehaviorálne recenzie. 1987; 11: 131–53. [PubMed]
27. Ackroff K, Touzani K, Peets TK, Sclafani A. Preferencie chutí podmienené intragastrickou fruktózou a glukózou: rozdiely v sile zosilnenia. Fyziológia a správanie. 2001; 72: 691–703. [PubMed]
28. Sclafani A, Thompson B, Smith JC. Prijatie a preferencia potkana pre roztoky a zmesi sacharózy, maltodextrínu a sacharínu. Fyziológia a správanie. 1998; 63: 499 - 503. [PubMed]
29. Hajnal A, Norgren R. Opakovaný prístup k sacharóze zvyšuje premenu dopamínu v nucleus accumbens. Neuroreport. 2002, 13: 2213-6. [PubMed]
30. Weatherford SC, Greenberg D, Gibbs J, Smith GP. Účinnosť antagonistov receptora D-1 a D-2 je nepriamo úmerná hodnote odmeňovania kukuričného oleja s falošnou výživou a sacharózy u potkanov. Farmakologická biochémia a správanie. 1990, 37: 317-23. [PubMed]
31. Bernal SY, Dostova I, Kest A, Abayev Y, Kandova E, Touzani K a kol. Úloha receptorov dopamínu D1 a D2 v nucleus accumbens shell pri získavaní a expresii fruktózou podmienených preferencií chuti a vône u potkanov. Výskum správania. 2008, 190: 59-66. [Článok bez PMC] [PubMed]
32. Baker RM, Shah MJ, Sclafani A, Bodnar RJ. Antagonisty dopamínu D1 a D2 znižujú získavanie a expresiu preferencií chuti podmienených fruktózou u potkanov. Farmakologická biochémia a správanie. 2003, 75: 55-65. [PubMed]
33. Bernal S, Miner P, Abayev Y, Kandova E, Gerges M, Touzani K a kol. Úloha receptorov amygdala dopamínu D1 a D2 pri získavaní a expresii preferencií aromatizovaných fruktózou u potkanov. Výskum správania. 2009, 205: 183-90. [Článok bez PMC] [PubMed]
34. Smith GP. Accumbens dopamín sprostredkováva odmeňujúci účinok orosenzorickej stimulácie sacharózou. Chuti do jedla. 2004, 43: 11-3. [PubMed]
35. Hajnal A, De Jonghe BC, Covasa M. Receptory dopamínu D2 prispievajú k zvýšenej avidite pre sacharózu u obéznych potkanov, ktorým chýbajú receptory CCK-1. Neuroscience. 2007, 148: 584-92. [Článok bez PMC] [PubMed]
36. Naef L, Moquin L, Dal Bo G, Giros B, Gratton A, Walker CD. Príjem matiek s vysokým obsahom tuku mení presynaptickú reguláciu dopamínu v nucleus accumbens a zvyšuje motiváciu pre odmeňovanie tuku v potomstve. Neuroscience. 2010, 176: 225-36. [PubMed]
37. Rada P, Bocarsly ME, Barson JR, Hoebel BG, Leibowitz SF. Znížené množstvo accumbens dopamínu u potkanov Sprague-Dawley náchylných na prejedanie sa stravou bohatou na tuky. Fyziológia a správanie. 2010; 101: 394–400. [Článok bez PMC] [PubMed]
38. Geiger BM, Haburcak M, Avena NM, Moyer MC, Hoebel BG, Pothos EN. Deficity mezolimbickej dopamínovej neurotransmisie pri obezite s potkanovou stravou. Neuroscience. 2009, 159: 1193-9. [Článok bez PMC] [PubMed]
39. Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschöp MH, Lipton JW, Clegg DJ a kol. Expozícia zvýšeným hladinám tuku v strave zmierňuje psychostimulačné odmeňovanie a obrat mezolimbického dopamínu u potkanov. Behaviorálne neurovedy. 2008, 122: 1257-63. [Článok bez PMC] [PubMed]
40. Koob GF, Volkow ND. Neurocircuitry závislosti. Neuropsychofarmakologie. 2009, 35: 217-38. [Článok bez PMC] [PubMed]
41. Baladi MG, Francúzsko CP. Konzumácia potravy s vysokým obsahom tuku zvyšuje citlivosť potkanov na diskriminačné stimulačné účinky vyvolané chinpirolom a zívanie. Behaviorálna farmakológia. 2010, 21: 615-20. doi: 10.1097 / FBP.0b013e32833e7e5a. [Článok bez PMC] [PubMed] [Cross Ref]
42. McGuire BA, Baladi MG, Francúzsko CP. Konzumácia potravy s vysokým obsahom tuku zvyšuje senzibilizáciu na účinky metamfetamínu na lokomóciu u potkanov. European Journal of Pharmacology. 2011, 658: 156-9. [Článok bez PMC] [PubMed]
43. Tyrka A, Smith GP. SCH23390, ale nie racloprid, znižuje príjem intraorálne podávanej 10% sacharózy u dospelých potkanov. Farmakologická biochémia a správanie. 1993, 45: 243-6. [PubMed]
44. Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F. Prekrývajúce sa neurónové obvody pri závislosti a obezite: dôkaz patológie systémov. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008, 363: 3191-200. [Článok bez PMC] [PubMed]
45. Johnson PM, Kenny PJ. Dopamínové receptory D2 v závislosti od návykovú dysfunkciu a kompulzívnu stravu u obéznych potkanov. Nat Neurosci. 2010, 13: 635-41. [Článok bez PMC] [PubMed]
46. Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W a kol. Mozog dopamín a obezita. Lancet. 2001, 357: 354-7. [PubMed]
47. Ackroff K, Sclafani A. Preferencie potkanov pre kukuričný sirup s vysokým obsahom fruktózy oproti zmesiam sacharózy a cukru. Fyziológia a správanie. 2011; 102: 548–52. [Článok bez PMC] [PubMed]
48. Glendinning JI, Breinager L, Kyrillou E, Lacuna K, Rocha R, Sclafani A. Diferenčné účinky sacharózy a fruktózy na stravovú obezitu u štyroch kmeňov myší. Fyziológia a správanie. 2010; 101: 331–43. [Článok bez PMC] [PubMed]
49. Hajnal A, Margas WM, Covasa M. Zmenená funkcia dopamínového D2 receptora a väzba u obéznych OLETF potkanov. Brain Res Bull. 2008, 75: 70-6. [Článok bez PMC] [PubMed]
50. Opakovaný prístup sacharózy ovplyvňuje hustotu receptora dopamínu D2 v striate. NeuroReport. 2002, 13: 1565-8. [Článok bez PMC] [PubMed]
51. Ackroff K. Naučené preferencie chuti. Variabilná potencia posilňovacích látok po perorálnom podaní. Chuti do jedla. 2008, 51: 743-6. [Článok bez PMC] [PubMed]
52. Bonacchi KB, Ackroff K, Sclafani A. Chuť na sacharózu, ale nie na chuť Polycous, podmieňuje preferencie chuti u potkanov. Fyziológia a správanie. 2008; 95: 235–44. [Článok bez PMC] [PubMed]
53. Sclafani A, Ackroff K. Preferencie príchuti podmienené glukózou a fruktózou u potkanov: Chuť versus postestívna úprava. Fyziológia a správanie. 1994; 56: 399–405. [PubMed]