Prerušovaný prístup k sladkej kvapaline s vysokým obsahom tuku spôsobuje zvýšenú chutnosť a motiváciu konzumovať pri potkaních modeloch spotreby (2013)

Sylvie Lardeux, James J. Kima Saleem M. Nicola^*

Poruchy príjmu potravy sú charakterizované diskrétnymi epizódami rýchlej a nadmernej konzumácie potravín. U potkanov toto prerušenie prístupu k potravinám so sladkým tukom napodobňuje prerušovaný prístup k jedlu. Tieto modely zvyčajne používajú tuhé potraviny; avšak celkové spotrebované množstvo závisí od motivácie, chutnosti a sýtosti, ktoré je ťažké oddeliť od pevných potravín. Naproti tomu analýza lízovej mikroštruktúry sa môže použiť na disociáciu týchto parametrov, keď je požitím tekutina. Preto sme vyvinuli flámový model s použitím kvapalnej emulzie zloženej z kukuričného oleja, ťažkého krému a cukru. Ukázali sme, že u potkanov, ktorým bol prerušený prístup k tejto emulzii s vysokým obsahom tuku, sa vyvinie správanie podobné fingovaným myšiam, ktoré je porovnateľné so správaním, ktoré bolo pozorované u tuhých potravín s vysokým obsahom tuku. Jednou z charakteristík tohto správania bola postupná eskalácia spotreby v intervaloch 2.5 počas prerušovaného prístupu, čo nebolo u potkanov, ktorým bol podávaný tekutina s nižším obsahom tuku, na rovnakom prístupovom pláne. Analýza lízovej mikroštruktúry naznačuje, že táto eskalácia bola spôsobená aspoň sčasti zvýšením motivácie konzumovať a konzumovať spotrebu.

2.1 Zvieratá

Samce potkanov Long – Evans (n ​​= 144) s hmotnosťou 275 – 300 g boli získané od spoločnosti Harlan a boli umiestnené v miestnosti s cyklom 12 h on 12 h off light. Experimenty sa uskutočňovali počas svetelnej fázy. Zvieratá boli zvyknuté na manipuláciu denne aspoň jeden týždeň pred začiatkom experimentov. Počas tejto doby sa denne meral príjem potravy a telesná hmotnosť. Pred začiatkom experimentu sa tri skupiny potkanov zhodovali s priemerným množstvom konzumovanej potravy a priemernou telesnou hmotnosťou. Všetky postupy na zvieratách boli v súlade s US National Institutes of Health Guide pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat, a boli schválené Inštitucionálnym výborom pre starostlivosť o zvieratá a používanie medicíny College of Medicine Einstein College of Medicine.

Správanie 2.2

2.2.3. Postup prerušovaného prístupu

Potkany boli rozdelené do troch skupín: intermitentná (binge) skupina (I_COS; n = 46), skupina s nepretržitým prístupom (C_COS; n = 36) a kontrolnej skupine bez prístupu k COS (N_COS; n = 38). (Počet použitých potkanov je veľký, pretože potkany sa následne použili na farmakologické experimenty na porovnanie účinkov liekov na rôzne skupiny; tieto výsledky tu nie sú uvedené.) Pre 5 týždňov I_COS a C_COS skupiny mali prístup k liketeru obsahujúcemu COS v operačných komorách trikrát týždenne (pondelok, streda a piatok; MWF) pre 90 min. C_COS skupina podľa chuti prístup k COS vždy v ich domácich klietkach. Počas prístupových relácií sa zaznamenávali časové značky a príjem COS. Telesná hmotnosť, príjem potravy a (pre C_COS skupina) COS príjem v domácej klietke sa zaznamenával denne od pondelka do piatku; preto sa merania 25 zaznamenávajú pre experiment v týždni 5 (Obr. 2, D, B, E; 3, C). V pondelok boli tieto opatrenia rozdelené tromi, aby sa normalizovali na víkend. Porovnanie spotreby krmiva v deň pred vs deň po prístupovej relácii (Obr. 2C, F; 3B, D) sa uskutočňovali dvakrát týždenne (celkovo 10 porovnanie v 5 týždňoch). N_COS potkany boli zakúpené v rovnakom čase ako ostatné skupiny a boli udržiavané v tej istej kolónii, ale nedostali prístup k COS. podľa chuti prístup ku krmivu a vode po celú dobu v domácej klietke.

 

Obrázok 2

Príjem kalórií a spotreba krmiva boli ovplyvnené prístupovým plánom a potravou

 

Obrázok 3

Prerušovaný prístup k COS alebo CS nemá vplyv na prírastok hmotnosti

Samostatný experiment používal menej kalorický CS roztok namiesto COS V tomto experimente boli použité tri skupiny potkanov (n = 8 každý), I_CS, C_CS a N_CSa tieto boli spracované presne ako I_COS, C_COS a N_COS vyššie opísané skupiny okrem toho, že CS bol nahradený COS_COS a N_CS skupiny boli ošetrené identicky (bez prístupu k COS alebo CS); rozdiel bol v tom, že N_COS skupina bola udržovaná v kolónii súčasne s I_COS a C_COS skupiny, zatiaľ čo N_CS skupina bola udržiavaná súčasne s I_CS a C_CS skupiny.

2.3. Analýza dát

2.3.1. štatistika

Opakované merania ANOVA s jedným faktorom (dni) alebo dvoma faktormi (dni a skupina) sa použili na porovnanie účinkov bingeing a kontrolných postupov. Za ANOVA nasledoval Holm – Sidak post hoc testy; upravený p <0.05 sa považovalo za významný rozdiel. Výsledky ANOVA sú uvedené v Tabuľka 1, Aby sa určilo, či sa spotreba zvýšila počas následných prístupových relácií, údaje od dňa 2 do dňa 8 boli prispôsobené lineárnemu modelu s použitím regresie najmenších štvorcov. Sklon v týchto dňoch bol hodnotený z hľadiska signifikantného rozdielu od 0 a sklon bol porovnávaný medzi I_COS a ja_CS pomocou ANCOVA. Všetky analýzy boli vykonané pomocou softvérového prostredia R [43].

 

Tabuľka 1

Výsledky ANOVA.

3.1. Celková spotreba a telesná hmotnosť

Potkany v I_COS (Intermitentný prístup do COS) skupiny mal 5 týždňov prístupu k krémom (50% obj./obj.), Olejom (50% obj./obj.) A cukrom (8% hmotn./obj.) Kvapalnou emulziou (COS) v testovacích dňoch: pondelok , V stredu av piatok (a žiadny prístup k COS kedykoľvek inokedy). COS bol dodaný cez latecheter v prístupových periódach 90 min v operačných komorách. Počas 5 týždňov prerušovaného prístupu sa objem spotrebovaných COS neustále zvyšoval: na prístupový deň 15 (na konci 5^th spotrebované množstvo bolo výrazne vyššie ako v dňoch 1 na 10 a sumy spotrebované v dňoch 6 pre 15 boli vyššie ako v dňoch 1, 2 alebo 3 (Obrázok 1A). Na rozdiel od I_COS skupiny, krysy v C_COS skupina (Continuous access to COS) mala prístup k COS nielen v operatívnej komore počas prístupovej periódy 90 min, ale aj v domácej klietke vo všetkých ostatných časoch. Ako sa očakávalo, C_COS spotrebovala oveľa menej COS ako I_COS skupiny v operatívnych komorách vo všetkých zasadnutiach po prvej a nevykazovali žiadne rozdiely v spotrebe v 15 dňoch prístupu (Obrázok 1A).

 

Obrázok 1

COS, ale nie spotreba CS sa zvýšila v priebehu postupných prerušovaných prístupových relácií

Na rozdiel od účinkov pozorovaných v I_COS V prípade skupiny I sa \ t_CS skupina, ktorá mala prístup k CS, roztoku s nižším obsahom tuku / cukru. Tieto potkany vykazovali nízku úroveň spotreby v prvom prístupovom sedení, a hoci spotreba mala tendenciu byť väčšia na nasledujúcich sedeniach (a zvyčajne väčšia ako spotreba v komore C)._CS skupiny), v priebehu dní sa nevyskytli žiadne ďalšie zvýšenia (Obrázok 1B). Absencia štatisticky významného účinku dní v I_CS skupina kontrastuje so silným efektom dní v I_COS skupina (Tabuľka 1); tento rozdiel by však teoreticky mohol vzniknúť z menšieho počtu subjektov (a teda štatistickej sily) v I_CS skupina. Preto sme porušili I_COS skupiny do podskupín 6 porovnateľnej veľkosti ako I_CS (N = 8 pre 5 I_COS podskupiny, N = 6 pre jednu podskupinu; v každej podskupine boli spoločne vyškolení). Výrazne sa zvýšila spotreba COS v 5 6 I_COS podskupiny (účinok dní: skupina 1: F_(14,211) = 5.87, P <0.001; skupina 2: F_(14,210) = 4.06, p <0.001; skupina 3: F_(14,200) = 4.83, p <0.001; skupina 4: F_(14,196) = 7.98, p <0.001; skupina 5: F_(14,74) = 1.87, p <0.05); v zostávajúcej podskupine sa účinok priblížil k významu (F_(14,141) = 1.72, p = 0.058). V I_CS skupina však nepreukázala ani trend smerujúci k významnému účinku (p = 0.56; Tabuľka 1). Preto absencia významného vplyvu dní v I_CS je nepravdepodobné, že by krysy boli spôsobené nedostatkom štatistickej sily.

Tieto výsledky naznačujú, že ja_CS potkany sa naučili konzumovať CS a prekonať neofóbiu v rámci jednej relácie, čo malo za následok, že ich spotreba dosiahla na druhom zasadnutí plató. Pretože počiatočné učenie a neofóbne účinky by mali byť podobné pre I_COS a ja_CS skupiny, veľký nárast spotreby v I_COS skupina od dňa 1 do dňa 2 (Obrázok 1A) je pravdepodobne spôsobené počiatočným učením a redukciou neofóbie. Postupnejšie zvyšovanie v nasledujúcich dňoch však nie je v súlade s týmito procesmi. Preto na izoláciu postupného zvyšovania príjmu (Obrázok 1A) a ďalšie spotrebné opatrenia (\ tObr. 5 a and6) 6) z účinkov počiatočného učenia sa a neofóbie porovnávame spotrebu vo všetkých jednotlivých dňoch so základnou spotrebou v dňoch 2 a 3.

 

Obrázok 5

Latencia k lízaniu a počiatočná rýchlosť olizovania sa menili počas dní prerušovaného prístupu k COS

 

Obrázok 6

Mikroštruktúra burstu sa zmenila cez dni prístupu k COS, ale nie CS

Skorý plató efekt v I_CS skupina stojí v pozoruhodnom kontraste s postupným vystupňovaním pozorovaným v I_COS skupina, ktorá dosiahla plató vo dne 8. Priamo porovnať mieru nárastu spotreby po prvom dni v I_COS a ja_CS skupiny sme vypočítali sklon nárastu od dňa 2 do dňa 8 (Obrázok 1C). Zatiaľ čo sklon bol pozitívny a výrazne odlišný od 0 pre I_COS skupiny sa výrazne nelíšila od spoločnosti 0_CS skupina. Okrem toho bol v 5 6 I pozorovaný výrazne pozitívny sklon_COS vyššie opísaných podskupín (nie je znázornené). Okrem toho, porovnanie svahov v I_COS a ja_CS skupiny používajúce ANCOVA ukázali významný rozdiel medzi týmito dvoma skupinami (\ tObrázok 1C). Preto som ja_COS Skupina preukázala postupnú eskaláciu spotreby v intervaloch prerušovaných prístupových období, ktoré sa nedajú ľahko vysvetliť ako dôsledok počiatočného učenia alebo zníženia neofóbie. Táto postupná eskalácia je podobná ako v prípade potkanov, ktorým bol prerušený prístup k tuhým potravinám s vysokým obsahom tukov.5, 6, 10-12].

Možné alternatívne vysvetlenie postupného zvyšovania spotreby v I_COS skupina je, že potkany sa postupne naučili získať viac COS na lízanie. Na otestovanie tejto hypotézy sme porovnali počet lizov na ml kvapaliny spotrebovanej v I_COS a ja_CS prístupových dní pomocou dvojfaktorovej ANOVA. Ja_COS efektívnejšie ako I_CS skupina (celkový priemer v 15 reláciách: COS: 315.0 ± 52.3 lizy / ml; CS: 418.3 ± 106.4 lizy / ml; F_(1,719) = 13.6; p <0.001) a došlo k účinku dní prístupu (F_(14,719) = 1.8; p = 0.04), ale žiadna interakcia (F_(14,719) = 0.5; p = 0.9). Post-hoc testy ukázali, že účinok dní bol spôsobený výrazným zvýšením efektivity od prvého dňa do druhého, ale žiadne ďalšie zvýšenie neskorších relácií. Preto postupné zvyšovanie spotreby v I_COS nemožno pripísať zmenám účinnosti lízania.

Ďalším potenciálne mätúcim faktorom je prítomnosť emulgátora (stearoyllaktylátu sodného) v COS, ale nie v CS: I_COS krysy sa pôvodne mohli vyhnúť COS kvôli prítomnosti emulgátora. Pretože nie je možné vyrobiť COS bez emulgátora, testovali sme hypotézu, že potkany sa vyhýbajú emulgátoru použitému na prípravu COS, porovnaním spotreby CS a CS + 0.1% stearoyllaktylátu sodného (hmotnosť / objem). Šesť naivných samcov potkanov sa umiestnilo súčasne do fliaš obsahujúcich obe tekutiny po dobu 1 hodiny v domácej klietke. Táto skúsenosť sa opakovala dvakrát po jednom dni návyku; relatívna poloha fľaše sa medzi dňami menila, aby sa zabránilo bočnému skresleniu. V posledných dvoch prístupových reláciách potkany vypili podobné množstvo CS (4.2 ± 0.8 ml) a CS + emulgátora (5.4 ± 0.4 ml; t-test p> 0.05). Potkany sa preto nevyhýbajú emulgátoru.

Počas 5 týždňov, I_COS a C_COS skupiny konzumovali postupne menej voľne dostupnú potravu v domácej klietke. C_COS skupina konzumovala relatívne málo čau (Obrázok 2A), ale kvôli spotrebe veľkého množstva COS, stále spotrebuje viac kalórií denne ako N_COS kontrolnej skupine, ktorá nemala prístup k COS (\ tObrázok 2B). Ja_COS skupina vykazovala veľké a pravidelné výkyvy v konzumácii \ tObrázok 2A), pričom potkany v tejto skupine konzumujú viac chowu deň pred prístupom k COS a menej v 24 hr po prístupe COS (Obrázok 2C). Naproti tomu N_COS ani C_COS skupiny sa líšili v konzumácii krmiva bezprostredne pred a po období prístupu (\ tObrázok 2C). Pre mňa_COS čistý výsledok bol, že na COS prístupových dňoch táto skupina spotrebovala celkové kalórie podobné množstvu spotrebovanému C_COS skupiny, a na dni bez COS, I_COS konzumovala o niečo menej ako N_COS skupina. Veľký počet kalórií spotrebovaných I_COS skupina pre prístupové dni bola spôsobená príjmom COS: do konca 5 týždňov, I_COS skupina spotrebovala v 90 min. o niečo viac ako polovicu množstva COS, ktoré C_COS skupina spotrebovaná za celý deň (v deň prístupu 15: I_COS: 54.2 ± 4.0 kCal spotrebovaného COS; C_COS: 97.7 ± 5.7 kCal spotrebovaného COS). Tieto účinky viedli k „celkovému príjmu kalórií“ v priebehu dňa v I_COS skupina (Obrázok 2B). Posledný účinok je možné vidieť aj v Obrázok 2C (I_COS spotreba žralokov skupiny pred dňami nárazu bola nižšia ako spotreba N_COS skupina). Tieto výsledky sú v súlade so zisteniami iných, ktorí používajú intermitentný prístup k tuhým potravinám s vysokým obsahom tukov ako model hlodavcov pri správaní sa pri jedle [5, 10, 11, 16, 41, 42].

Dôležité je, že tento vzor kŕmenia nebol v I_CS potkany, ktoré mali prístup k roztoku s nižším obsahom tuku / cukru namiesto emulzie COS: ich denný príjem potravy nebol ovplyvnený tým, či krysy mali reláciu prístupu CS (Obr. 2D, F). Okrem toho bol v I_CS potkanov ako v I_COS potkany (porovnaj Obrázok 2E s Obrázok 2B). Takto sa pozoroval vzorec spotreby v závislosti od flámovania s prerušovaným prístupom k COS, ale nie s CS.

Hoci sa telesná hmotnosť potkanov vo všetkých skupinách zvýšila počas 5 týždňov, C_COS hmotnosť skupiny sa zvýšila rýchlejšie ako v ostatných skupinách (Obrázok 3A). Je prekvapujúce, že napriek prístupu k COS 3 dní / týždňu, I_COS skupina nezískala väčšiu váhu ako N_COS skupina (Obrázok 3A). Ja_COS zdanlivo normálna regulácia telesnej hmotnosti potkanov môže súvisieť s ich zníženou konzumáciou kurčiat po užití COS (Obrázok 2C): ich hmotnostný prírastok bol podstatne vyšší v deň pred prístupom COS ako v nasledujúci deň (Obrázok 3B). Naproti tomu C_COS a N_COS skupiny získali váhu konštantnou rýchlosťou (Obrázok 3B). Podobne, s roztokom krém / cukor, C_CS hmotnosť skupiny sa zvýšila rýchlejšie ako hmotnosť I_CS a N_CS skupiny (Obr. 3C, D). Tieto výsledky sú v súlade s predchádzajúcimi pozorovaniami s tuhými vysokotučnými potravinami [10, 11, 41]. Naznačujú, že, ako je to často v prípade porúch príjmu potravy u ľudí [45, 46], potkaní potkani sú schopní obmedziť svoju konzumáciu po veľkom príjme vysoko kalorických potravín, dokonca aj po opakovanom prerušovanom prístupe k takýmto potravinám v priebehu niekoľkých týždňov.

3.2. Časový priebeh spotreby v rámci relácie

Keď je potkanom umožnený prístup k vysoko chutnej tekutine, počiatočná nadšená konzumácia potkanov sa zredukuje, pretože požitá živina (a s ňou spojený podmienený chuťový stimul) aktivuje mechanizmy sýtosti [34]. Preto sme sa pýtali, či spotreba COS nasledovala podobný model. Ako je znázornené na grafoch časového priebehu lízania počas relácie 90 min (v 5 min bins), I_COS v prvej skupine 20 min. sedenia v týždni 5 v porovnaní s týždňom 1 (v porovnaní s týždňom XNUMX).Obr. 4A, B). Ja_COS miery lízania potkanov sa vrátili na nízke, sporadické úrovne približne o 30 min po začiatku relácie (Obr. 4A, B), v súlade s predchádzajúcimi pripomienkami [34]. Kvôli dramatickému rozdielu v sadzbách lízania v počiatočných a neskorších častiach prístupovej relácie, v následných analýzach lízacích vzorov skúmame spotrebu v prvom štvrťroku relácie (22.5 min) a posledné tri štvrťroky (68.5 min) samostatne.

 

Obrázok 4

Zvýšenie spotreby COS počas niekoľkých týždňov prerušovaného prístupu bolo sústredené v prvom štvrťroku relácie

Ako sa dalo očakávať, zvýšená miera spotreby v prvom štvrťroku relácie bola v C oveľa menšia_COS skupina (Obrázok 4B). Je skutočne prekvapujúce, že C_COS potkany vôbec vypili veľa COS v komorách lickometra, pretože COS bol voľne dostupný v ich domácich klietkach. Jednou z možností je, že čerstvý COS sa vášnivejšie konzumoval ako COS v domácej klietke, ktorá bola stará až 24 hodín. Avšak naivná skupina 6 potkanov, ktorým bol podávaný čerstvý COS a jednodňový COS v priebehu 1 hodiny v dvoch klietkach, v domácej klietke nepreukázala žiadnu preferenciu pre čerstvý COS (čerstvý COS: 2.9 ± 0.9 ml; denný COS: 6.0 ± 1.8) ; t-test p> 0.05). Preto zvýšená počiatočná spotreba COS v C_COS Skupina môže byť funkciou aktivácie správania po umiestnení do relatívne novej (v porovnaní s domácou klietkou) komory.

3.3. Latencia k prvému lízaniu a počiatočnému lízaniu

Postupná eskalácia spotreby naprieč prerušovaným prístupom k COS (Obr. 1) by mohli byť čiastočne spôsobené zvýšenou motiváciou konzumovať a / alebo zvýšiť konzumáciou poháňanú chuť. Na otestovanie týchto hypotéz sme skúmali latenciu na prvý lízanie relácie (index motivácie) a počiatočnú rýchlosť lízania (mysleli sme, že odzrkadľujú spotrebu prijateľnú na základe chuti) [35-37]. Počas nasledujúcich prístupových relácií, I_COS latencia skupiny na spustenie spotreby COS sa skrátila, zatiaľ čo C_COS latencia skupiny sa nezmenila (Obrázok 5A). Okrem toho, latencia k prvému lízaniu bola konzistentne významne dlhšia v C_COS skupiny ako I_COS skupina (Obrázok 5A), v súlade s rozdielmi v motivácii, ktoré by sa očakávali medzi zvieratami, ktorým bol poskytnutý trvalý a obmedzený prístup k zvýhodneným potravinám. Najmä však počiatočná rýchlosť lízania sa zvýšila v rámci relácií v oboch I_COS a C_COS potkanov, a zvyčajne sa v jednotlivých skupinách v danom dni výrazne nelíšil (Obrázok 5C). Na rozdiel od miery motivácie sa teda v oboch skupinách paralelne zvyšovala miera konzumácie, ktorá je závislá od chuti.

Podľa očakávania vzhľadom na nedostatok eskalácie spotreby v I_CS skupiny, ani I_CS ani C_CS skupiny vykazovali významný pokles prvej latencie lízania (Obrázok 5B) alebo zvýšenie počiatočnej miery lízania (Obrázok 5D). Stručne povedané, prerušovaný prístup k COS (ale nie k CS) mal za následok zjavné zvýšenie motivácie a chutnosti, ktoré sprevádzali nárast spotreby COS.

3.4. Počet a dĺžka prasknutia

Potkany olizujú stereotypnou rýchlosťou ~ 7 Hz. Počas jedla sú výbuchy lízania pri tejto rýchlosti prerušované prestávkami, ktoré sú zvyčajne> 1 s [36, 37]. Od druhého dňa prístupu k pätnástej, rýchlosť lízania v rámci burzy pre I_COS skupina zostala stabilná (6.7 ± 0.2 oproti 6.9 ± 0.1 Hz, p> 0.05), čo naznačuje, že v tejto skupine je zrejmý postupný nárast spotreby (Obrázok 1A) nebol spôsobený zmenou v centrálnom generátore vzorov, ktorý kontroluje rýchlosť lízania v prasknutí.

Počet prasknutí pri prístupe k chutnej tekutine je ovplyvnený motiváciou konzumovať, zatiaľ čo dĺžka výbuchov je silnejšie ovplyvnená chutnosťou kvapaliny.36, 37]. V súlade s touto myšlienkou, C_COS potkany všeobecne vykazovali nižšie počty prasknutí ako I_COS potkany (Obr. 6A, C). V I_COS skupina, počet výbuchov bol silne závislý od času v rámci relácie prístupu: v prvom štvrťroku sa počet prasknutí výrazne zvýšil v priebehu 5 týždňov prístupu, zatiaľ čo v posledných troch štvrťrokoch mal tendenciu klesať (Obr. 6A, C). Naopak, ja_CS potkanov, ktoré ne eskalovali svoju spotrebu (\ tObrázok 1B), nezaznamenali zmeny v počte impulzov ani v skorej ani neskorej fáze (\ tObr. 6B, D).

Na rozdiel od počtu zhlukov, trvanie zhluku sa medzi I významne nelíšilo_COS a C_COS skupiny v ktorýkoľvek deň (Obrázok 6E). Naozaj, pre oboch_COS a C_COS skupiny, trvanie prasknutia sa zvýšilo počas 5 týždňov prerušovaného prístupu (Obrázok 6E). Tieto účinky eskalácie chýbali v I_CS a C_CS potkany (Obrázok 6F).

Výsledky celkovo ukazujú, že týždne prerušovaného prístupu k COS viedli k postupnému zvyšovaniu spotreby v počiatočnej fáze každej relácie prístupu. Toto zvýšenie bolo sprevádzané kratšou latenciou na začatie konzumácie a väčším počtom prasknutí lízaním (v súlade so zvýšenou motiváciou konzumovať), ako aj vyššou počiatočnou rýchlosťou lízania a dlhšou dobou trvania prasknutia (v súlade so zvýšenou konzumáciou na základe chutnosti). Ani postupne sa zvyšujúca spotreba, ani zvýšenie motivácie a indexov chutnosti sa nepozorovali, keď sa krysám podávali CS namiesto COS a výsledky naznačujú, že spotreba podobná záchvatom je prinajmenšom čiastočne spôsobená postupnou eskaláciou motivácie a chutnosti, ktorá presahuje očakávania. počiatočného učenia a znižovania neofóbie.

4.1. Zhrnutie

Prehltnutie je charakterizované diskrétnymi epizódami (2 hodín alebo menej) rýchlej a nadmernej konzumácie potravy, ktorá nie je poháňaná hladom alebo metabolickou potrebou [2]. Pri štúdiu účinkov nadmernej spotreby na nervové procesy, ktoré regulujú príjem potravy, predchádzajúce štúdie na zvieratách používali prerušovaný prístup k potravinám s vysokým kalorickým obsahom, najmä tukom [5, 10, 11, 16, 41], pretože ľudia trpiaci poruchami prejedania sa alebo bulímiou sa zvyčajne dotýkajú sladkého jedla s vysokým obsahom tuku [47-49]. Príjem potravín a nápojov bohatých na živiny sa riadi tromi navzájom súvisiacimi procesmi: motiváciou, chutnosťou a sýtosťou. Na štúdium nervových mechanizmov, ktoré sú základom konzumácie fazu s použitím invazívnych techník (ako je intrakraniálna mikroinjekcia liečiv), by bolo užitočné preskúmať tieto procesy izolovane. Jedným zo spôsobov, ako to urobiť, je preskúmať časový model konzumácie, čo je postup, ktorý je značne uľahčený dodaním tekutého požitia cez liketer. Vyvinuli sme preto intermitentný prístupový model zvýšenej spotreby tekutín s vysokým obsahom tukov, založený na modeloch fingovania, ktoré pôvodne vyvinul Corwin a kolegovia používajúci tuhý tuk.11, 12] a neskôr rozšírené na tuhé zmesi tukov / cukru [10, 13, 16]. Pretože potravina sa skladá z lacných, široko dostupných zložiek (supermarketový krém, kukuričný olej a cukor) a nevyžaduje žiadne špeciálne vybavenie na prípravu, náš model môže byť použitý v nasledujúcich experimentoch na získanie dôkazov o účinkoch nervových manipulácií na sýtosť, motiváciu a chutnosť pri náraze.

4.2. Vzor spotreby a vzťah k predchádzajúcim prerušovaným modelom prístupu

Naše výsledky sú podobné tým, ktoré boli zistené skôr u potkanov, ktorí mali prerušovaný prístup k tuhým potravinám so sladkým tukom. Najmä, keď sa potkanom podával prerušovaný prístup k COS (krém / olej / cukor, I_COS skupiny), spotreba počas prístupového obdobia sa postupne zvyšovala cez dni prístupu, čo je v súlade s predchádzajúcimi pozorovaniami [5-12]. Okrem toho, ja_COS potkany vykazovali „príjem zubov“ v príjme kalórií so zníženou konzumáciou krmiva po prístupe k COS Tieto účinky boli pozorované napriek procedurálnym rozdielom oproti predchádzajúcim modelom, vrátane prerušovaného prístupu domácej klietky k potravinám s vysokým obsahom kalórií a súbežnej dostupnosti kurčiat v predchádzajúcich štúdií, ale nie našich (v ktorých bol prístup COS poskytovaný v samostatných komorách). Zaujímavé je, že kalorický príjem na prerušovaných COS prístupových dňoch dosiahol hladiny podobné tým, ktoré boli pozorované v 24 hr u potkanov, ktorým bol poskytnutý kontinuálny prístup k COS, a príjem potravy po prístupe COS bol znížený na hladiny pod hladinami pozorovanými u potkanov bez prístupu k COS. Tieto výsledky sú v súlade s predchádzajúcimi zisteniami s použitím tuhých potravín s vysokým obsahom tukov [5, 10, 13, 50]. Veľké výkyvy v príjme kalórií vyvolali paralelné výkyvy hmotnosti, pričom čistý výsledok I_COS potkany nezvyšovali váhu rýchlejšie ako potkany, ktoré mali prístup len k chow. Zhrnuté, tieto výsledky odrážajú predchádzajúce pozorovania pomocou prerušovaného prístupu k tuhým potravinám s vysokým obsahom tuku [5, 10-13, 50] a naznačujú, že prerušovaný prístup k kvapalnému COS indukuje záchvatové správanie, ktoré je pozoruhodne podobné tomu, ktoré sa indukuje použitím tuhých potravín s vysokým obsahom tukov.

Prekvapivo, potkany poskytovali prerušovaný prístup k menej kalorickému roztoku smotany a cukru (CS; I.)_CS Táto skupina nevykazovala ani postupnú eskaláciu spotreby, ani výrazný pilovitý vzor pozorovaný u potkanov, ktorým bol podávaný COS.Tieto výsledky naznačujú, že vysoký obsah tuku a / alebo kalorického obsahu je nevyhnutný na vyvinutie chovania podobného flasmu v tomto rozvrhu. Výsledky však nevylučujú možnosť, že vývoj prelínania je funkciou účinnosti lízania (množstvo tekutiny získanej na lízanie), ktoré bolo väčšie pre COS ako pre CS. Dôvod tohto rozdielu je neznámy, ale pravdepodobne súvisí s rôznymi fyzikálnymi vlastnosťami COS a CS. Vyššia miera príjmu kalórií podporovaná vyššou účinnosťou lízania môže prispieť k eskalácii spotreby v I_COS skupina. Okrem toho, špecifické druhy tuku nachádzajúce sa v kukuričnom oleji môžu prispieť k náchylnosti potkanov k rozvoju fúkania, rovnako ako forma tuku (emulzia). Potkany skutočne konzumujú emulzie kukuričného oleja ešte viac než 100% kukuričný olej, emulzie kukuričného oleja vyvolávajú podobný stupeň spotreby ako tuhý tuk a emulzie slazeného kukuričného oleja vyvolávajú ešte väčšiu spotrebu [51-53]. Preto, pretože mnohé predchádzajúce štúdie otravy používali zmes pevného tuku a cukru [5, 16], prítomnosť emulgovaného kukuričného oleja môže byť kritickým faktorom, ktorý dáva COS, ale nie CS, schopnosť vyvolať nadmernú spotrebu. Táto hypotéza by sa mohla testovať stanovením, či emulzie slazeného oleja z kukuričného oleja / vody (bez smotany) indukujú správanie podobné flámu podobné tomu, ktoré vyvoláva COS, aj keď to tak bolo, COS môže byť vhodnejší na použitie v budúcich experimentoch, pretože príprava emulzie kukuričného oleja / vody s dlhodobou stabilitou vyžaduje drahé vybavenie (mikrofluidizér), zatiaľ čo príprava COS nevyžaduje žiadne sofistikovanejšie zariadenie ako drôtený šľahač.

Pretože náš model COS Binge poskytuje potkanom prístup k potravinám s vysokým obsahom tukov tri dni v týždni, boli sme schopní pozorovať zníženie spotreby krmiva počas nasledujúceho 24 hr, ktoré sa potom zotavilo počas nasledujúceho 24 hr. Spotreba Chow v 24 h po občasnom prístupe k COS (ale nie CS) bola signifikantne nižšia ako spotreba 24 hr kontrolnou skupinou bez prístupu k COS (N_COS skupiny), v súlade s predchádzajúcimi správami o potravinách s obsahom tuku a \ t10, 12, 13]. Tieto výsledky spolu s našimi zisteniami naznačujú, že záchvatový záchvat aktivuje proces dlhodobej sýtosti, ktorý obmedzuje konzumáciu počas niekoľkých hodín po veľmi krátkej epizóde konzumácie počas prístupového obdobia. Tieto výsledky sú zaujímavé vo svetle zistení, že potkany nadmerne konzumujú potraviny s vysokým obsahom tuku v porovnaní s potravou s vysokým obsahom sacharidov s rovnakou hustotou kalórií [28, 29, 54-58]. Intragastrické preloady s tukom majú za následok nižšiu inhibíciu následnej konzumácie ako preload s izoklorovou dávkou sacharidov [29] a tieto účinky sú dlhodobé (až jeden deň) [28]. Teda potkany nadmerne spotrebujú tuk čiastočne preto, že tuk je menej účinný (na kalórie) pri aktivácii mechanizmov postestestívnej sýtosti. Tieto štúdie naznačujú, že cukornatosť COS a iných zmesí tuku / cukru používaných pri intermitentných postupoch pri náraze môže významne prispieť k inhibícii konzumácie krmiva po náraze. Ďalšie štúdie, ktoré priamo porovnávajú následky požitia obsahujúceho cukor a tuk, sú potrebné na objasnenie rozdielnej úlohy tuku a cukru v dlhodobej sýtosti vyvolanej nadmerným príjmom.

Spotreba COS sa postupne zvyšovala počas prvých 8 dní (2.5 týždňov) prerušovaného prístupu. Potkany, ktoré mali prerušovaný prístup k CS, nevykazovali podobný postupný nárast, hoci skupiny COS aj CS prerušované prístupové skupiny podstatne zvýšili svoju spotrebu od prvého do druhého dňa prístupu. Pretože potkany v obidvoch skupinách sa musia naučiť, ako pristupovať k lickometrom a prekonať počiatočnú neofóbiu, počiatočný (deň 1 do dňa 2) zvýšenie spotreby možno pripísať týmto procesom. Ďalší postupný nárast v I. \ T_COS skupina je v rozpore s týmito procesmi, pretože nebola pozorovaná v I_CS skupina. Podobné postupné zvýšenia boli zaznamenané u potkanov, ktorým sa podávali potraviny so sladkým a / alebo vysokým obsahom tuku alebo tekutina buď v režimoch prerušovaného prístupu 3 dní / týždeň alebo v denných intervaloch.9-12, 14, 59]. Tieto výsledky sú pozoruhodne porovnateľné s výsledkami u potkanov, ktorí majú nepretržitý prístup k potravinám s vysokým obsahom kalórií: denná spotreba buď postupne klesá z počiatočného maxima [5, 6, 10], ako v našej štúdii (Obr. 3), alebo zostáva konštantný [12, 14]. Nadmerná spotreba počas prerušovaného prístupu je teda čiastočne spôsobená eskaláciou spotreby, ktorá nie je prítomná v neobmedzených predmetoch; pretože tento účinok závisí od obsahu tuku a / alebo kalórií v jedle, naše výsledky naznačujú, že toto zvýšenie nie je jednoduchým dôsledkom učenia sa konzumácie alebo prekonávania neofóbie. Postupne sa zvyšujúca spotreba je pravdepodobne spôsobená inými procesmi, ktoré sú dôsledkom fyzikálnych a / alebo nutričných vlastností COS, ktoré ho odlišujú od CS.

Predchádzajúce potkanie modely potkanov použili denný prerušovaný prístup k potravinám s vysokým obsahom tuku ako kontrolu pre prístup 3 dní / týždňa „flámu“ [binge].6, 11, 12, 15, 16, 40, 42, 60-63]. Iné štúdie však používali denný prerušovaný prístup k modelovému flámovaniu [9, 10, 13, 14, 35, 59]; najmä spotreba vysokokalorického požitia sa často zvyšuje počas denných prístupových období, hoci táto eskalácia môže byť menej výrazná ako v prípade prístupu 3 dní / týždeň [[6]. Existuje teda určitý zmätok, pokiaľ ide o to, čo predstavuje ideálny prístupový protokol a kontrolný prístupový protokol. Naše výsledky poskytujú potenciálne rozlíšenie: naznačujú, že kontrolná skupina, ktorá mala prerušovaný prístup k CS v rovnakom harmonograme ako skupina COS, nevykazuje zvýšenú spotrebu. Skúsený I_COS potkany konzumujú viac kalórií počas prístupových období ako I_CS a preto porovnanie medzi týmito skupinami umožňuje záver, že I_COS potkany spĺňajú operačnú definíciu nadmerného príjmu potravy (konzumácia väčšieho množstva kalórií v obmedzenom období ako konzumácia non-bingers v podobnom období). Použitie COS a CS (alebo všeobecne, vysoko a nízkokalorických alebo vysoko a nízkotučných kvapalín) sa môže ukázať ako užitočné pre ďalšie experimenty, pri ktorých sa vyžaduje kontrola spotreby na fúzy. Tento model má ďalšiu výhodu v tom, že zrkadlí ľudský záchvat jesť v tom, že ľudia flámujú na potraviny s vysokým obsahom tukov, s vysokým obsahom kalórií, zatiaľ čo konzumácia jedla s nižším obsahom kalorií zvyčajne zahŕňa spotrebu menej kalórií-husté jedlo. Na druhej strane, ľudia konzumujúci tuhé jedlá konzumujú tuhé a polotuhé potraviny, zatiaľ čo COS a CS sú kvapaliny.

4.3. Motivácia, chutnosť a sýtosť pri záchvatoch

Vo všeobecnosti by sa zmeny v troch odlišných procesoch mohli opierať o postupné zvyšovanie spotreby v rámci prerušovaných prístupových dní: (1) spotreba by sa mohla zvýšiť; (2) motivácia začať spotrebu by sa mohla zvýšiť; a / alebo (3) sytosti sýtosti by sa mohli znížiť v účinnosti, čím by sa predĺžilo „jedlo“ prijaté počas prístupového obdobia. Naše výsledky poskytujú podnetné dôkazy o zvýšení spotreby a motivácii konzumovať. Najmä postupná eskalácia spotreby COS počas dní prerušovaného prístupu bola sprevádzaná zníženou latenciou k prvému lízaniu, väčšiemu počtu lízaných prasknutí, vyššej miere lízania v prvej minúte prístupu a dlhším výkyvom lízania. Prvé dve sú považované za ukazovatele motivácie a posledné dve sú ukazovateľmi chutnosti [36, 37, 64]. Každý z nich sa v priebehu dní výrazne zvýšil, pretože spotreba sa dramaticky zvýšila. Keďže každá z týchto zmien v modeli lízania by mala tendenciu zvyšovať spotrebu, usudzujeme, že zvýšená spotreba naprieč prístupovými reláciami je aspoň čiastočne dôsledkom týchto štrukturálnych zmien, a teda zvýšenej motivácie a chutnosti. Okrem toho tieto zvýšenia miery motivácie a chutnosti neboli v I_CS skupiny, ktorá nepreukázala zvýšenú spotrebu. Zvýšená motivácia a chuť je preto pravdepodobne dôsledkom vysokého obsahu kalórií a / alebo tuku v COS v porovnaní s CS.

Čo by mohlo byť základom pozorovaného postupného zvyšovania motivácie a chutnosti? Motivácia nie je singulárny proces mozgu, ale psychologický konštrukt, ktorý odráža aktivitu viacerých nervových mechanizmov. Napríklad hlad vyvoláva motiváciu pristupovať k jedlu, ale rovnaké motivované správanie môže byť vyvolané podnetom spojeným s jedlom aj u subjektov, ktoré nie sú hladné, ako v podmienenom jedení.65]. Špecifický nervový mechanizmus, ktorý je základom zvýšenej motivácie u potkaních myší, nie je známy. Je určite možné, že sa jedná o proces kondicionovania tak, že stimuly v prístupovej komore sa stýkajú s COS a následne, v neskorších sedeniach, indukujú motiváciu hľadať, pristupovať a iniciovať spotrebu COS hneď, ako sa zviera umiestni do tela. komora. Takto sa postupne zvyšuje motivácia zobrazená I_COS potkany môžu byť funkciou posilňujúcej sily nepodmieneného stimulu (COS); riešenie CS môže mať nedostatočnú posilňujúcu silu na podporu zvýšenia spotreby nad rámec počiatočného učenia.

Stimulárne indukované prístupové správanie je často závislé od dopamínovej projekcie do nucleus accumbens [66-69], a nadmerná spotreba sacharózy je sprevádzaná zvýšením extracelulárneho dopamínu v akumulovaných bunkách [19]. Okrem toho, konzumácia podobná falošným šokom vyvoláva niekoľko dlhodobých zmien v systéme dopamínu akumulovaného kumbensu, vrátane zvýšenej expresie D1 receptora a dopamínového transportéra a zníženej expresie D2 receptora [8], čo naznačuje, že dlhodobé zmeny v dopamínovej aktivite sa podieľajú na prejedaní. Potkany, ktorým bol poskytnutý predĺžený intermitentný prístup k tuku, vykazovali vyššie hodnoty prelomenia pri progresívnom pomere posilňovania tuku [70]. Toto pozorovanie nielen silne podporuje náš záver, že motivácia k chutnému jedlu je zvýšená pri prejedaní, ale poskytuje ďalší dôkaz pre zapojenie mezolimbického dopamínu, keďže výkon úloh s progresívnym pomerom závisí od akumulácie dopamínu [2].71]. Sú však potrebné ďalšie štúdie, aby sa zistilo, či existuje príčinná súvislosť medzi aktivitou dopamínu v akumulovaných bunkách a zvýšenou motiváciou konzumovať sa pri vývoji záchvatov.

Okrem zmien v správaní, ktoré sú v súlade so zvýšenou motiváciou, sme pozorovali aj účinky, ktoré sa dajú najľahšie vysvetliť zvýšením konzumácie vyvolanej chutnosťou (zvýšená počiatočná rýchlosť lízania a zvýšená dĺžka lízania). Množstvo mozgových štruktúr je zapojených do konzumácie riadenej chutnosťou, vrátane nucleus accumbens, jadra solitárneho traktu, amygdaly, ventrálnej pallidum, ventrálnej tegmentálnej oblasti a laterálneho hypotalamu [72-74]. Najmä μ opioidné receptory, najmä v akumulátoroch [44, 75-78] môže prispieť k spotrebe podnecovanej chutnosťou. Zaujímavé je, že konzumácia podobná flámu je spojená s upregulovanými μ receptormi v akumulátoroch [8], čo svedčí o tom, že zvýšená opioidergická neurotransmisia môže byť zodpovedná za zvýšenú konzumáciu vyvolanú chutnosťou pozorovanú počas záchvatového záchvatu. Tieto hypotézy čakajú na ďalšie testovanie s invazívnymi manipuláciami s funkciou opioidného receptora u zvierat s falošným účinkom.

Zaujímavosťou je, že miera chutnosti sa zvýšila nielen v I_COS potkanov, ale v C_COS skupiny. Tieto výsledky preto svedčia o tom, že zvýšená spotreba na základe chuti je spôsobená predĺženým prístupom k COS, nie prerušovaným prístupom. Jeden rozdiel medzi C_COS a ja_COS skupiny je to, že C_COS hmotnosť potkanov, ako by sa dalo očakávať podľa chuti prístup k diéte s vysokým obsahom tukov vyvoláva obezitu [41, 79, 80]. Naše výsledky teda naznačujú, že konzumácia sladkých potravín s vysokým obsahom tuku môže byť u obéznych jedincov zvýšená. Predchádzajúce štúdie ukázali komplexné účinky obezity na chuť. V jednom prípade boli nižšie koncentrácie tuku a sacharózy menej chutné u obéznych ako u chudých potkanov, zatiaľ čo vyššie koncentrácie boli mierne chutnejšie [79]. V inej štúdii neboli opatrenia týkajúce sa chutnosti sacharózy (veľkosť roztrhnutia) vôbec ovplyvnené obezitou [81], a ešte ďalšie, opatrenia na zníženie chuti boli znížené u kmeňa obéznych potkanov [82]. Dôležitým rozdielom medzi našou štúdiou a predchádzajúcimi štúdiami je, že sme testovali chutnosť toho istého vysokotučného jedla, ku ktorému mali zvieratá nepretržitý prístup 24 hr (tj sme testovali chutnosť stravy, ktorá vyvolala obezitu), zatiaľ čo iné štúdie poskytli Zvieratá s vysokým obsahom tuku v domácej klietke, ale testované chutnosť olejových alebo sacharózových roztokov. Tieto konštrukcie môžu spôsobiť negatívne kontrastné efekty, ktoré by mohli zabrániť detekcii zvýšeného chuťového mechanizmu. Experimentálne návrhy, ktoré minimalizujú kontrastné účinky, by sa mali použiť na rozsiahlejšie testovanie hypotézy, že u obéznych jedincov je potencovaná konzumácia na základe chutnosti.

Pozorovanie, že potkany, ktorým bol poskytnutý nepretržitý prístup k COS, vykazovalo zvýšenú spotrebu, ktorá bola pod vplyvom chuti, napriek tomu vykazovala pokles celkového príjmu kalórií (a spotreba COS) od prvého dňa (Obr. 2) naznačuje, že nejaký iný proces, ako je sýtosť, pôsobí proti zvýšeniu chuti na obmedzenie celkového príjmu. To vyvoláva otázku, či sú mechanizmy sýtosti u skúsených blastov účinnejšie ako u potkanov, ktorí neboli predtým liečení COS.^th týždeň prerušovaného prístupu, I_COS potkany vykazovali prudký pokles spotreby v prvom 20-30 min po začatí prístupového obdobia. Tento pokles je pravdepodobne spôsobený podmienenou a nepodmienenou sýtosťou [34] a demonštruje, že mechanizmy sýtosti sú silné u potkaních samíc, pozostávajú z nálezov u pacientov s ľudskou bulímiou [83]. Hoci miera poklesu je v týždni 5 rýchlejšia ako v predchádzajúcich týždňoch (najmä v týždni 1), toto opatrenie by mohlo byť ovplyvnené rôznymi rýchlosťami počiatočného príjmu v počiatočných a neskorších sedeniach (čo sú funkcie motivácie a chutnosti). Preto je potrebná ďalšia práca, možno s použitím intragastrického preloadingu, aby sa posúdilo, či by rozdiely v mechanizmoch sýtosti mohli prispievať k postupnému zvyšovaniu spotreby v intermitentných prístupových dňoch. Silný pokles spotreby v rámci relácie však možno v budúcich štúdiách použiť ako meradlo sýtosti pri skúmaní účinkov neurálnej manipulácie na zistenú spotrebu flám.

4.4. závery

Preukázali sme, že u potkanov sa môže použiť sladká tekutina s vysokým obsahom tuku, aby sa indukovala spotreba podobná flámovaniu podobná tej, ktorá sa pozorovala pri modeloch s prerušovaným prístupom za použitia tuhých potravín s vysokým obsahom tuku. Použitie kvapalného požitia je výhodné niekoľkými spôsobmi. Po prvé, menej kalorickej kvapaliny môže byť poskytnutý na rovnakom prístupovom pláne ako kontrola pre spotrebu flámovania. Po druhé, časová presnosť poskytovaná meraním spotreby likometrami uľahčí ďalšie skúmanie ohýbania, najmä s použitím elektrofyziológie pri správaní zvierat. Nakoniec, použitie kvapalného vysokotučného ingestantu umožňuje analýzu mikroštruktúry lízu, ktorá sa môže použiť na získanie dôkazov pre alebo proti rozdielom v sýtosti, motivácii a chutnosti u potkaních potkanov po invazívnych nervových manipuláciách (napr. Lokálna mikroinjekcia neuroaktívnych zlúčenín). Tu používame mikroštrukturálnu analýzu, aby sme preukázali, že postupná eskalácia spotreby naprieč nasledujúcimi periódami prístupu je spôsobená aspoň sčasti zvyšovaním motivácie iniciovať spotrebu a zvyšovaním spotreby pod vplyvom chuti. Ďalšie skúmanie týchto procesov u COS bingeing potkanov povedie k lepšiemu pochopeniu nervových mechanizmov, ktoré sú základom spotreby flám.

Ďakujeme Drs. Gary Schwartz a Nicole Avena za užitočné diskusie, Dr. Schwartz a Phenotyping jadra zvierat Energy Balance v New Yorku Obesity Výskumné centrum pre obezitu Výskumné centrum pre použitie operantných komôr, a Niacet Corporation pre ich veľkorysý dar sodíka stearoyl laktylátu. Tento výskum bol podporený grantmi od Klarman Family Foundation, NARSAD a NIH (MH092757) pre SMN, a Hilda a Preston Davis Foundation štipendium SL.

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.