Zmerna prehrana z visoko vsebnostjo maščob poveča samoupravo saharoze pri mladih podganah (2013)

. Avtorski rokopis; na voljo v PMC 2014 Feb 1.

Objavljeno v končni obliki:

PMCID: PMC3538965

NIHMSID: NIHMS411020

Minimalizem

Prej smo poročali, da zmerno bogata maščoba pri odraslih podganah poveča motivacijo za saharozo. V tej raziskavi smo preizkusili motivacijske, nevrokemične in presnovne učinke prehrane z veliko maščob pri samcih podgan, ki prehajajo skozi puberteto, v starosti tednov 5-8. Opazili smo, da se je pri prehrani z veliko maščob motiviralo odzivanje na saharozo, ki ni bila odvisna od presnovnih sprememb ali sprememb presnovkov nevrotransmiterjev kateholaminov v jedru jedra. Vendar so bile vrednosti mRNA AGRP v hipotalamusu znatno povišane. Dokazali smo, da je povečana aktivacija nevronov AGRP povezana z motiviranim vedenjem in da je eksogena (tretja cerebroventrikularna) uporaba AGRP znatno povečala motivacijo za saharozo. Ta opažanja kažejo, da lahko povečana ekspresija in aktivnost AGRP v medialnem hipotalamusu temeljita na povečanem odzivanju na saharozo, ki ga povzroča dieta z veliko maščobami. Nazadnje smo primerjali motivacijo za saharozo pri pubertalnih in odraslih podganah in opazili povečano motivacijo za saharozo pri pubertalnih podganah, kar je skladno s prejšnjimi poročili, da imajo mlade živali in ljudje povečano prednost sladkemu okusu v primerjavi z odraslimi. Naše študije kažejo, da ima prehrana v ozadju močno modulacijsko vlogo pri motivaciji za sladek okus pri mladostniških živalih.

ključne besede: Motivacija, nagrada za hrano, dieta z veliko maščob, mladost

Predstavitev

Prej smo poročali, da kratka izpostavljenost dieti zmerno veliko maščob (31.8%) povzroči povečano motivacijo saharoze pri odraslih podganah (). V zadnjem desetletju je bilo treba ceniti vpliv okolja ali bioloških učinkov ali njihove sinergije na prehranske preference in motivacijo za energijsko gosto hrano. To je povečalo pomembnost pri mladih, saj se je otroška debelost v zadnjem desetletju močno povečala (). Zaznano je povečano naklonjenost sladkemu okusu tako pri mladih živalih kot pri človeški pediatrični populaciji (; ; ; ; )) in je domnevna osnova, da lahko živilska industrija oblikuje in trži embalirana živila in pijače z visoko vsebnostjo sladkorja. Vendar vpliv okoljskih vplivov, na primer prehrane v ozadju, na motivacijo saharoze pri mladoletnih podganah ni bil sistematično ocenjen.

Trenutne ocene kažejo, da se 10-20% otrok in mladostnikov v ZDA šteje za debelih (). Povprečno prebivalstvo ZDA porabi 336 kcal dodanega sladkorja na dan (Nacionalni raziskovalni program Nacionalnega inštituta za rak). Ko se populacija loči med odraslimi (starost 19 + let) in pediatrično populacijo (starost 2-18), je ta številka nekoliko višja za otroke / mladostnike in nekoliko nižja za odrasle. Za mladostnike večina dodanih sladkorjev prihaja iz sode, energijskih pijač in športnih pijač (Nacionalni program uporabnih raziskav inštituta za rak). Obsežen sistematični pregled in metaanalize so pokazale, da je vnos brezalkoholnih pijač povezan s povečanim vnosom energije in telesno težo (). Mladostniška populacija (stara 14–18 let) dnevno zaužije dodani sladkor v vrednosti 444 kcal, otroci med 9. in 13. letom pa dnevno porabijo 381 kcal dodanega sladkorja (Aplikativni raziskovalni program Nacionalnega inštituta za raka). To dodatno porabo lahko delno pripišemo povišani sladki naklonjenosti pri mlajših posameznikih v primerjavi z odraslimi (; ; ; ). Študije so pokazale, da imajo otroci, stari med 9 in 15 let, raje sladkorne raztopine v višjih koncentracijah kot prednostne koncentracije vzorca za odrasle (). Longitudinalne študije so desetletje pozneje v življenju preizkusile sladko preferenco teh otrok, v tistem trenutku pa so se njihove želje zmanjšale in niso bile bistveno drugačne od želja odraslih (). Študije so tudi pokazale, da imajo prednost pri višjih koncentracijah saharoze pri otrocih v primerjavi z njihovimi materami (). To kaže, da povečane nagnjenosti k otroškemu sladkorju ne povzroča genetika, temveč lahko odraža razvojni pojav. Študije so pokazale tudi to povečano prednost saharoze pri podganah ().

Številni sistemi in povezljivosti CNS so med adolescenco pri ljudeh in glodavcih plastični, vključno z mezokortikolimbičnim sistemom in dopaminergično aktivnostjo v jedru jedra, ki je ključno mesto za posredovanje nagrade in motivacije (; ) (glej za nedavni pregled). Funkcionalni pomen teh anatomskih in nevrokemičnih sprememb je zdaj razjasnjen. Nedavne raziskave Bolañosa in njegovih sodelavcev in drugih so preučevale učinke antagonista prenašalnega dopamina metilfendata (Ritalin) na zdravljenje pri mladoletnem glodavcu. Obstajajo poročila o spremenjeni nevrokemiji in vedenju v odraslem življenju, ki je odvisna od peri-mladostniškega zdravljenja z metilfenidatom (; ; ; ). Čeprav ugotovitve niso povsem konsistentne, morda zaradi različnih študijskih modelov na živalih, skupaj te študije poudarjajo, da se zdi, da je mladostniško obdobje razvojno okno za spreminjanje funkcije dopamina. Hrana je naravni spodbuda za sproščanje dopamina iz projekcij ventralnega tegmentalnega območja (VTA) v okolico jedra, in vnos saharoze s podganami podgan privede do zelo akutnega sproščanja dopamina (). Predpostavljamo, da je motivacija za saharozo povezana s povečanjem števila dopamina v jedru in modulacija z vplivi iz okolja je lahko med to mladostniško, periberbertalno stopnjo pri podganah edinstveno občutljiva.

Glede na veliko prednost sladkega okusa pri otrocih in mladih glodavcih smo se mi zdeli pomembni tudi pri določanju parametrov motivacije za saharozo pri mladostnikih glodavcih. V tej seriji raziskav smo ocenili učinek prehrane z veliko maščobami na motivacijo za saharozo pri podganah, ko so zrasle od odstavljanja skozi puberteto. Pozneje smo izvedli presnovo presnove in osrednjega živčevja, da smo ugotovili presnovne, endokrine ali nevronske spremembe, povezane z dietno intervencijo. V primerjavi s tistimi, ki smo jih poročali pri odraslih podganah, je bila zmerna prehrana z veliko maščobami (31.8%) učinkovita pri povečanju samo-dajanja saharoze. Preizkusili smo tudi, ali je pri mladih podganah pri zdravljenju saharoze pri podganah vplivalo zdravljenje na motivacijo saharoze, kar je primerljivo z vrstami posledic v poznejšem življenju, o katerih so poročali pri drugih vedenjih. Naše študije kažejo, da mlade podgane kažejo povečano motivacijo za saharozo, ko se prehranjujejo z zmerno visoko maščobno prehrano, ki jo lahko posreduje oreksigeni, hipotalamični peptid AGRP; da se zgodi, da zgodnji poseg v prehrano ni nobenega učinka prenašanja v post-pubertalno odraslost; in da je vedenje očitno, čeprav so podgane presnovno normalne in so predčasno debele. Končno, pri peripubertalnih podganah je značilna povečana motivacija za saharozo v primerjavi z mladimi odraslimi podganami.

Materiali in metode

Predmeti

Subjekti so bili samci Albino podgane iz Simonsena (Gilroy, Kalifornija). Podgane so vzdrževali na chow (Laboratorijska prehrana z glodavci 5001, LabDiet) ali zmerno dieto z veliko maščobami (31.8%; Research Diets Inc) ad libitum. Diete so usklajene za skupno vsebnost ogljikovih hidratov (58% kcal v primerjavi z 51% kcal za nizko vsebnost maščob v primerjavi z veliko maščobami). Chow z nizko vsebnostjo maščob ima 6.23 gm% brez sladkorja, prehrana z veliko maščob pa 29 gm% saharoze. Vzdrževali so jih v ciklu svetlo-temno 12: 12 h z vključenimi lučmi v 6 AM. Če ni drugače navedeno, so bile podgane pripeljane v starosti 3 tednov, takoj po odstavitvi in ​​so bile nameščene za aklimatizacijo do starosti tednov 5. V tej starosti se je začelo usposabljanje za prehrano in / ali vedenje in testiranje. Specifični protokoli so podrobno opisani spodaj in povzeti v Tabela 1. Ker pri samcih 6 samci podgane puberteto preživijoth-7th V tednu starosti je bil časovni načrt študij zasnovan za preučevanje podgan, ki prečkajo to razvojno stopnjo. Vsi postopki, izvedeni na podganah, so sledili smernicam NIH o oskrbi živali, odobril pa jih je Pododbor za nego in uporabo živali pri Odboru za raziskave in razvoj pri sistemu VA Health Health Care VA.

Tabela 1  

Poskusni protokoli

Samoupravljanje saharoze

Splošni protokol. Postopki so temeljili na naši objavljeni metodologiji (; ). Vsi postopki usposabljanja in testiranja so bili izvedeni med 0700 in 1200 hr. Poskus je vključeval faze 2-3: trening samodejnega oblikovanja in fiksno razmerje (FR); operacija in okrevanje v določenih kohortah (glej Tabela 1); in usposabljanje s progresivnimi razmerji (PR) z algoritmom PR Richardson in Roberts (). Algoritem PR zahteva 1, 2, 4, 6, 9, 12, 16, 20, 28, 36, 48, 63, 83, 110, 145, 191, 251, 331, 437, 575, 759, 999, 999, 27, 5, 0.5, 10, 1, 50 itd. ročne stiskalnice za uspešne dostave nagrad znotraj seje in so strog test za motivacijo in nagrado (5). Podgane so izučile za samoplačniko saharoze 2900% (nagrada 20 ml), ki je bila dostavljena v posodo za kapljanje tekočine. Škatle za operiranje, ki jih nadzira sistem Med Associates (Georgia, VT), so imele dve ročici, vendar je samo ena ročica (aktivna, izvlečna ročica) aktivirala infuzijsko črpalko. Zabeležene so bile tudi stiskalnice na drugi ročici (neaktivni, stacionarni vzvod). Raztopino saharoze smo dali v posodo za kapljanje tekočine za oralno uživanje (Med Associates). Začetno usposabljanje je potekalo med enournimi sejami za dneve 7.5 po neprekinjenem načrtu okrepitve (FR20: vsaka stiskalnica je bila okrepljena), z največjo možno vrednostjo nagrade 3 saharoze, oddane na sejo. Vsako zasedanje se je začelo z vstavitvijo aktivne ročice in osvetlitvijo bele hišne luči, ki je ostala ves čas seje. Ton 30-a (XNUMX Hz, XNUMX dB nad ozadjem) + svetloba (bela svetloba XNUMX W nad aktivno ročico) je spremljal ločeno iztočnico, ki ji je sledila vsaka dostava nagrad, čemur je sledil čas XNUMX-s po vsaki dostavi saharoze. PR usposabljanje je bilo izvedeno za največji možni XNUMX h / dan deset dni. Dnevne seje so se končale po odzivu XNUMX min, ko se ni odzval noben aktivni pritisk ročice, ko je bila hišna lučka ugasnjena in aktivna ročica umaknjena.

Vpliv AGRP na samo-dajanje saharoze

Ker so naši rezultati pokazali povečanje ekspresije mRNA AGRP pri pubertalnih podganah, ki so se hranile z visoko maščobno prehrano, smo želeli potrditi, da lahko AGRP poveča samo-dajanje saharoze. 5-wk stare podgane, hranjene s črevesjem, so odpeljali s treningom FR, nato pa prejeli kanile v tretji možganski prekat (ICV). Po enem tednu okrevanja potrditev namestitve s testom odziva na angiotenzin II (glejte) ), in eno sejo ponovnega usposabljanja FR so začeli podgane na paradigmi PR samouprave. Po dnevu PRN 1 so podgane razvrstili v eno od dveh skupin, tako da se povprečna zmogljivost 1 dneva PR ni razlikovala med obema skupinama (umetno vozilo CSF, aCSF; ali AGRP, 2 μl 0.01 nmol). Na dneve PR 8, 7 in 2 so prejemali injekcije aCSF (n = 5) ali AGRP (n = 8). Skupni dnevni vnos hrane je bil količinsko določen med časom PR.

Vpliv starosti na samo dajanje saharoze

Primerjali smo vedenje samoupravljanja med pubertetnimi podganami in mlajšimi odraslimi, hranjenimi krami ali prehrano z maščobami 31.8%. Podgane so imele dva tedna privajanja na vivarij VAPSHCS (3 — 5wk ali 8 — 10 wk). Nato so prehrano prejeli v celotnem obdobju testiranja / treninga (4 wk). Tako so, tako kot v začetnem poskusu, pubertalne podgane preučevali pri starosti 5-8 wk. Mlade odrasle so preučevali pri starosti 10-13.

Določitev telesne sestave

Sestavo telesa smo merili s kvantitativno magnetnoresonančno spektroskopijo (QMR []) za določitev vsebnosti vode v posameznih podganah, iz katere se izračuna relativna telesna maščoba. Živali so bile nameščene v valjastih držalih, ki niso bile anestezirane, nato pa so imetniki vstavljeni v stroj QMR za minutno skeniranje 2, ki izvaja trikratne meritve. Podatki se shranijo v integriran računalnik (EchoMRI, Echo Medical Systems, Houston, TX) za takojšen izračun vode, maščob in vitke mase v telesu.

Intravensko testiranje tolerance na glukozo (IVGTT)

Zavestne IVGTT so bile izvedene na podganah s kronično implantiranimi IV kanilemi, ki so jih pred študijem postele čez noč z uporabo metodologije, ki temelji na . Dvostranske intravenske kanelule so bile vsadljene dva tedna pred študijo, v skladu z našo ustaljeno metodologijo (). Osnovni vzorci so bili odvzeti pri t-10 min (0.5 ml za določanje inzulina in glukoze v vseh časovnih točkah) in t0 min. Podgane so prejele infuzijo 1 gm glukoze / 2ml / kg v obdobju 15-20 sekunde, nato pa ji je sledilo izpiranje fiziološke raztopine 0.5 ml. Vzorci krvi so bili odvzeni pri 5, 15, 30, 60, 90 in 120 min. Zaradi priključitve katetra med postopkom (torej ni mogoče pridobiti vzorcev krvi) so končni podatki za izhodiščne podatke / predstavljeni podatki IVGTT 7-8 za podgane, hranjene s črevesom, in 8 za podgane, ki so jih hranili s 31.8% maščobne prehrane (Tabela 3). Plazemski inzulin smo določili z naborom RIA inzulina za podgane Linco (# RI-13K in SRI-13K, Linco), plazemsko glukozo pa smo določili na analizatorju glukoze YSI). Površina pod krivuljo (AUC) za odziv iz osnovne črte je bila izračunana na 5 min in 120 min. Indeks HOMA je bil izračunan kot na tešče (glukoza [mM] × insulinm [U / L]) / 22.5 in je bil izračunan z uporabo končnih vzorcev na tešče, izmerjenih za insulin in glukozo.

Tabela 3  

Presnovni parametri1

Presnovni parametri na tešče

Podgane iz eksperimenta 1 so čez noč evtanazirali čez nekaj dni po evtanaziji, nekaj dni po koncu IVGTT. Podgane so globoko anestezirali z vdihavanjem izoflurana in jih iztrebili. Možgani so bili hitro odstranjeni in zamrznjeni v tekočem dušiku za merjenje hipotalamičnega peptida mRNA in nukleusnih kateholaminov. Terminalna plazma ali serum so bili uporabljeni za merjenje insulina, glukoze, leptina in trigliceridov na tešče. Za trigliceride smo uporabili točkovni znanstveni trigliceridni GPO komplet # T7531-400 (Fisher # 23-666-418) in standarde KIT # 7531-STD (Fisher # 23-666-422) in analizirali 3 μl seruma. Plazemski leptin so merili z Millipore Linco RIA Kit # RL 83K.

Metode kateholamin HPLC []

Podgane so evtanazirali z anestezijo izoflurana, možgane pa hitro odstranili, zamrznili in shranili pri –80 ° C. Iz vsake živali smo izolirali dvostranske mikro udarce nukleus acumbens (NAcc). Čeprav smo v veliki meri skrbeli za čim manjšo kontaminacijo sosednjih možganskih regij, zaradi narave in velikosti vsakega mikro-udarca naša metoda ni omogočala razlikovanja podregij (tj. Jedra NAcc proti lupini) znotraj NAcc. Za analizo tekočinske kromatografije z visoko zmogljivostjo (HPLC) so vzorcem dodali raztopino antioksidantov (0.4 N perklorat, 1.343 mM etilendiaminetetraocetna kislina (EDTA) in natrijev metabisulfit 0.526 mM, ki ji je sledila homogenizacija z uporabo ultrazvočnega tkiva homogenizatorja (Biologics; Gainesville, VA Majhen del homogenata iz tkiva je bil raztopljen v 2% natrijevega dodecil sulfata (SDS) (w / v) za določanje proteina (Pierce BCA Protein Reagent Kit; Rockford, IL). Preostala suspenzija je bila zavrtena pri 14,000 g za 20 min v hladilni centrifugi. Supernatant je bil rezerviran za HPLC.

Vzorce smo ločili na stolpcu Microsorb MV C-18 (5 Am, 4.6_250 mm, Varian; Walnut Creek, CA) in hkrati pregledali za DA, 3,4-dihidroksifenilocteno kislino (DOPAC) in homovanilično kislino (HVA), oba sta označevalca razgradnje dopamina, 5-HT in 5-HIAA. Spojine smo zaznali z uporabo detektorskih kulometričnih detektorskih polj 12 (CoulArray 5200, ESA; Chelmsford, MA), pritrjenih na sistem za dostavo topil Waters 2695 (Waters; Milford, MA) pod naslednjimi pogoji: pretok 1 ml / min; detekcijske potenciale 50, 175, 350, 400 in 525 mV in; čistilni potencial 650 mV. Mobilna faza je bila sestavljena iz 10% metanolne raztopine v destilirani H2O, ki vsebuje 21 g / l (0.1 M) citronsko kislino, 10.65g / l (0.075 M) Na2HPO4, 176 mg / l (0.8 M) heptansulfonske kisline in 36 mg / l (0.097 mM) EDTA pri pH 4.1. Neznane vzorce smo količinsko ovrednotili s standardno krivuljo v točki 6 z minimalnim R2 0.97. Vzorci za nadzor kakovosti so bili zmešani z vsako vožnjo, da se zagotovi kalibracija HPLC.

Oreksigeni peptidi mRNA qPCR

Merili smo izražanje hipotalamičnih peptidov, ki spodbujajo hranjenje in so vključeni v motivacijsko in nagrajevalno vedenje (): nevropeptid Y (NPY [ ; ; ]); agouti sorodni peptid (AGRP [; ; ; ; ; ; ; ; ]); in oreksin (; ). Podgane so evtanazirali z izofluransko anestezijo, možgane pa hitro odstranili, zamrznili in shranili pri -80 ° C do obdelave. Medialni in stranski hipotalamus smo mikrodizirali kot en blok z uporabo zamrzovalne ravnine AHP-1200CPV (Thermoelectric Cooling America, Chicago, Il), ki je ves čas disekcije vzdrževala konstantno temperaturo 12 ° C. Skupno RNA iz mikrosjeciranega tkiva smo izolirali z reagentom Trizol (Invitrogen, Carlsbad, CA) in očistili z uporabo RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA) v skladu z navodili proizvajalca. Celotno RNA smo obdelali tako, da smo odstranili morebitno onesnaženje genomske DNA z uporabo DNaze brez RNaze (Promega, Madison, WI) in jo količinsko izračunali s spektrofotometrom NanoVue (GE Healthcare, Cambridge, UK). Kakovost RNA je bila potrjena s standardno elektroforezo v agaroznem gelu. Nato je bila komplementarna DNA (cDNA) retrotranskribirana (RT) iz 1-2 μg celotne RNA z mešanico naključnih heksamerjev in oligo DT nanosom s pomočjo iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad Laboratories, Inc., Hercules, CA). Iz vsakega vzorca so bili pripravljeni tudi netranskriptirani (brez RT) reakcije za nadzor morebitne kontaminacije genomske DNA. Kontrole cDNA in no-RT so bile razredčene in 5-10 ng vzorčne cDNA iz vsakega vzorca je bilo uporabljeno za merjenje izražanja mRNA izbranih genov s kvantitativno PCR v realnem času z uporabo sistema za zaznavanje PCR v realnem času MyIQ (Bio-Rad, Hercules Trikratne meritve za vsak vzorec so bile izvedene na standardnih ploščah z iCycler 96 vdolbinicami, brez kontrolnih plošč za šablono (NTC) za odkrivanje morebitne navzkrižne kontaminacije v 20 μl reakcijskih volumnih, sestavljenih iz 10 μl 2 × iQ Sybr Green Supermix (Bio- Rad, Hercules, CA), 2 μl 0.2–0.5 μM vsakega temeljnega premaza, 3 μl vode DEPC in 5 μl predloge. Vse reakcije qPCR so vključevale analizo krivulje taline, da so zagotovili specifičnost signala. Relativni izraz za vsak gen, ki nas zanima, je bil izračunan z ekstrapolacijo na standardno krivuljo, ki je bila posamezno izvedena na vsaki plošči in izpeljana iz serijskih razredčitev zbranega vzorca referenčne cDNA in normalizirana na relativno izražanje referenčnih genov (kisli ribosomski fosfoprotein 36B4 za izražanje genov v hipotalamičnega tkiva in mitohondrijski ribosomski protein L32 za izražanje v nucleus accumbens). Naslednja osnovna zaporedja (IDT, San Diego, CA) so bila uporabljena za ojačanje predprereksina, NPY in AGRP podgan: Prepro-oreksin, naprej: 5′-TTCCTTCTACAAAGGTTCCCT-3 ′, 5′-GCAACAGTTCGTAGAGACGGCAG-3 ′; NPY: naprej, 5- TACTCCGCTCTGCGACACTACATC-3 ′; Povratne: 5′-CACATGGAAGGGTCTTCAAGCC-3 ′; AGRP, naprej: 5′-GCAGAAGGCAGAAGCTTTGGC-3 ′; Povratne: 5′-CCCAAGCAGGACTCGTGCAG-3 ′.

cFos Imunocitokemija (ICC) in kvantitacija

Fluorescenčni ICC smo uporabili za identifikacijo fos-pozitivnih in AGRP-pozitivnih nevronskih celic v medialnem hipotalamusu po naši ustaljeni metodologiji (). Zadnji dan (PR dan 10.) so podgane kot običajno postavili v svoje komore za samo-upravljanje za 90 minut. Takoj po zadnji 90-minutni seji so podgane globoko anestezirali z vdihavanjem izoflurana in jih prepojili z 0.9% NaCl, nato pa s hladno 4% raztopino paraformaldehida. Čas za anestezijo in evtanazijo je temeljil na znanem časovnem poteku največje ekspresije cFos beljakovin pri 90–120 minutah po dogodku. Tako bi izražanje cFos odražalo aktivacijo CNS na začetku vedenjske naloge, ne pa rezultat živali, ki so opravili nalogo. Možgane so nekaj dni odstranili in naknadno fiksirali v paraformaldehidu, nato pa jih položili v 20% raztopino saharoze-PBS, nato v 30% raztopino saharoze-PBS. Možgani so bili razdeljeni na kriostat (kriostat Leica CM 3050S) za imunohistokemijo. Uporabili smo uveljavljeno metodologijo za določanje količin imunoreaktivnih beljakovin cFos v možganskih odsekih (). Drobno nameščene koronalne odseke 12 μm s celimi možgani trikrat speremo v fiziološko raztopino, zaščiteno s fosfati (PBS, OXOID, Hampshire, Anglija). Odseke speremo 20 min z 100% etanol / DI vodo (50%, v / v) in nato s PBS-om, nato jih blokiramo 1 uro pri sobni temperaturi v PBS, ki vsebuje 5% normalnega kozjega ali osličnega seruma. Odseke smo nato večkrat sprali v PBS in jih inkubirali čez noč pri 4 ° C v primarnih raztopinah protiteles, sestavljenih iz PBS. Odseke smo trikrat sprali v PBS in nato inkubirali v temi pri sobni temperaturi v sekundarni raztopini protiteles, sestavljeni v PBS, v času 1 ure. Odseke smo nato ponovno oprali v PBS-ju in jih pritrdili in nalepili na trdno nastavljen medij Vectashield (Vector; Burlingame, CA). Digitalne slike odsekov so bile pridobljene s fluorescentnim mikroskopom Nikon Eclipse E-800, ki je povezan s digitalno kamero za zajem Qimaging Retiga s pomočjo programske opreme NIS Elements (Nikon).

Na podlagi PCR študij, ki so pokazale povečano raven mRNA AGRP, smo se osredotočili na medialna hipotalamična območja, zlasti na ventromedialno jedro in ločno jedro (ARC)). Atlasno usklajeni odseki 12 μm so bili ocenjeni glede izražanja in kvantifikacije cFos v izbranih odsekih in regijah na podlagi atlasa . Za kvantitativno določitev (pri povečavi 40 ×) so bila izbrana atlasno uravnana področja. Za zajem slike želenega območja smo uporabili programsko opremo NIS Elements (Nikon). Določeno je bilo območje za štetje in določen je prag za pozitivno število celic. Enako območje in ozadje (prag) sta bila uporabljena za odseke iz ustreznih eksperimentalnih skupin, programsko štetje pozitivnih celic (količinsko določanje) pa je bilo izvedeno v isti seji za vse eksperimentalne skupine, da se preprečijo spremembe med nastavitvijo ozadja med sejo. Za statistično analizo so bili odšteti od posamezne podgane le, če so na voljo ustrezni ali celotni odseki skozi vsako območje; podatki za določeno območje niso bili odvzeti podgane, če je bilo za to območje nepopolno dvostransko zastopanje.

Poleg kvantifikacije cFos je bila izvedena tudi kvantitativna dvojno označena imunohistokemija za cFos in AGRP. Ker nismo želeli motiti vedenjskih lastnosti živali, jih niso predhodno obdelali s kolhicinom, da bi optimizirali vizualizacijo AGRP. Zato je lahko vizualizacija AGRP pozitivnih nevronov podcenjena. Postopek dvojnega barvanja za AGRP je bil primerljiv s samim testom cFos-imunoreaktivnosti, le da so bili odseki eno uro blokirani pri sobni temperaturi v PBS-5% oslovskem serumu. Nato smo mešanico primarnih protiteles fos-Ab in AGRP uporabili za inkubacijo čez noč pri 4 ° C; prav tako sta bili obe sekundarni protitelesi v isti raztopini in inkubirani eno uro v temi pri sobni temperaturi. Za določitev ustrezne razredčitve primarnih protiteles so bili opravljeni začetni optimizacijski testi. Primarna protitelesa so bila zajčji anti-cFos (1: 500) (sc-52) in kozji anti-AGRP (1: 100) (18634) (Santa Cruz Biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA). Uporabljena sekundarna protitelesa so bili proti zajcem konjugirani Cy3 (Jackson Immunoresearch; West Grove, PA) in Alexa fluor 488 oselji proti kozjim IgG (Molecular Probes, Eugene, OR); vsa sekundarna protitelesa smo razredčili pri 1: 500.

Statistične analize

Podatki o skupinah so v besedilu, tabelah in slikah predstavljeni kot povprečje ± standardna napaka povprečja (SEM). Pomen je opredeljen kot p ≤ 0.05. Statistične primerjave se opravijo med eksperimentalnimi skupinami, kot so predstavljene v razdelku »Rezultati« z uporabo neparnega študentskega testa (npr. Primerjava prehrane, starosti ali zdravljenja). „Normalizacija“ podatkov je opredeljena, kot se uporablja.

Rezultati

Vpliv zmerne prehrane z veliko maščob na peripubertalno motivacijo saharoze

Podgane so med tednom hranile prehrano z masno maso 31.8%, medtem ko so pri seansah za samozdravljenje imele močno povišano motivacijo za saharozo v primerjavi s podganjimi hranjenimi podganami. Kot je prikazano v Slika 1a, med začetnim treningom FR ni bilo razlik v uspešnosti (povprečne FRDays 1-10 aktivne ročne stiskalnice, 38 ± 5 v primerjavi z 39 ± 2 za chow in 31.8% maščobna dieta). Ko pa so podgane preusmerile na strožjo nalogo PR, se je znatno povečalo število aktivnih stiskalnic in število prevzetih nagrad saharoze, vendar ne v celotni dolžini seje (Slika 1b). Zdravljenja kronične diete na število neaktivnih stiskalnic ni vplivalo. Ko so podgane hranili z visoko maščobno prehrano med tedni 5-8, a so se nato v tednih 9-12 vrnili k prehrani z zajtrkom, ki so jo v okviru treningov FR in PR vzeli, je prišlo do trenda, vendar bistvenih razlik v aktivnih stiskalnicah. Tako ni videti vedenjskega učinka prenašanja zmerno visoke maščobne prehrane, zaužite v peripubertalnem časovnem okviru. Podatki parametrov PR za te skupine so povzeti v Tabela 2. Da bi začeli razjasnjevati mehanizme, ki prispevajo k prehrani, povečano motivacijo saharoze, smo izvedli številne presnove in meritve CNS.

Slika 1Slika 1  

PR motivirani odziv na nagrade za saharozo je povečan pri peripubertalnih podganah, ki so se prehranjevale z maščobno prehrano 31.8% (n = 8). 1a. Na sejah FR ni bilo vpliva na prehrano, vendar se prehranski učinek pokaže, ko se podgane preklopijo na paradigmo PR. 1b. Podatki so ...
Tabela 2  

Vpliv peer-pubertalne prehrane z veliko maščobo na uspešnost progresivnih razmerij za saharozo

Vpliv zmerne prehrane z veliko maščob na presnovne parametre

Takoj po zaključku vedenjskih testiranj je bila določena sestava telesne maščobe na podganah, ki so imele prehransko intervencijo in vedenjsko paradigmo med tedni 5-8. Podgane so nato prejele kronične intravenske kanilole za zavestne teste za toleranco glukoze (IVGTT). Nato smo dobili dodatni plazem in serum na tešče za dodatne presnovne ukrepe. Kot je prikazano v Tabela 3, ni bilo razlik v telesni sestavi, telesni teži, meritvah insulina ali glukoze na tešče, občutljivosti na inzulin (izračun HOMA) ali odzivih na IVGTT, med podganami, hranjenimi s hrano, ki so se hranili s prehrano in maščobami. Meritve leptina in trigliceridov na tešče se v obeh skupinah niso razlikovale. Čeprav je zdravljenje s prehrano pomembno vplivalo na motivacijo za saharozo, odraža vedenjski odziv pri podganah z visoko maščobo, ki so pred debelo.

Vpliv zmerne prehrane z veliko maščobami na homeostatiko na osrednjem živčnem sistemu in nagrajujejo nevrokemijo

Poleg končnih presnovnih meritev so bili možgani iz kohorte, ki je med tedni izvajal intervencije na dieti in vedenjski trening, merili za aminske profile nukleus accumbens (n ​​= 5 na prehransko skupino) ali mRNA ravni hipotalamičnih oreksigenih peptidov. Kot je prikazano v Tabela 4, prehrana z visoko vsebnostjo maščob na presnovke dopamina, norepinefrina ali serotonina ni bila pomembna, kar je osrednje mesto nagrajevanja in motivacijske aktivnosti (; ), pri katerem ima vsak od teh nevrotransmiterskih sistemov ključno regulativno vlogo. V ekstraktih hipotalamusa so bile izmerjene ravni mRNA oreksigenih peptidov, NPY, AGRP in oreksina. V tej kohorti so opazili močan, a nepomemben trend povišanega AGRP pri podganah, hranjenih z maščobo (n = 8 pri obeh dietah); zato smo v dodatni kohorti ponovili paradigmo diete / vedenjskega treninga in v hipotalamusu izmerili mRNA NPY, AGRP in orexin. V kombiniranih kohortah smo opazili pomemben (p <0.05) zvišanje mRNA AGRP pri podganah, ki so se prehranjevale z visoko vsebnostjo maščob v primerjavi z nadzorom chow (Slika 2), vendar ni pomembnih sprememb v izražanju NPY ali oreksina. Za oceno možnih povezav med izražanjem AGRP in vedenjem pri samoimeniciranju smo merili cFos in AGRP imunopozitivne nevrone v mediobasalnem hipotalamusu. Skupine podgan so bile nahranjene s prehrano chow ali z maščobo z 31.8%; Nekateri so bili sprejeti s protokolom samoupravljanja (tedni 5-8), drugi pa so bili obravnavani kot vedenjski nadzor. Slika 3a prikazuje primer sokalizacije cFos in AGRP v nevronu arkuatnega jedra. Kot je povzeto v Tabela 5, aktivacija nevronov AGRP (koekspresija cFos-ICC in AGRP-ICC znotraj istih celic) je bila povezana z aktivnostjo samo-dajanja. To je prikazano v Slika 3b, kjer je število aktiviranih (cFos-pozitivnih) nevronov prikazano kot število nevronskih celic ali kot odstotek celotnega AGRP-pozitivnega nevrona: pri podganah, ki samo dajejo saharozo, je značilna aktivacija nevronov AGRP v primerjavi s kontrolo ravnanja , v skupinah kombinirane prehrane Primerjava med zdravljenjem med dieto za število aktiviranih nevronov AGRP v skupini za samoplačniško in nadzorno kontrolo je pokazala trend, ki ni dosegel statističnega pomena (chow, p = .078; prehrana z maščobami 31.8%, p = .073) . Pomembno je, da ti podatki ne samo povezujejo aktivacijo nevronov AGRP z vedenjem same administracije, ampak zaradi časovnega merjenja cFos (90 minut po tem, ko so podgane položili v svoje komore za samostojno dajanje), izražanje cFos odraža aktivnost nevronov AGRP v pričakovanja ali ob začetku dejavnosti samoupravljanja. V skupini za samoplačniško uporabo je bil opazen neznaten trend povečanja skupnih AGRP-pozitivnih nevronov (v primerjavi s kontrolami, p = 0.16). Pri tistih podganah, pri katerih je bilo stiskanje vzvodov usklajeno med prehranskimi skupinami, se je ujemalo tudi število AGRP-pozitivnih nevronov. Samo pri dieti ni bilo vpliva na število AGRP-pozitivnih nevronov pri podganah za nadzor vedenja.

Slika 2  

Vpliv 31.8% maščobne diete na izražanje medialne mRNA hipotalamičnega peptida. Podatki so normalizirani za podgane, hranjene z veliko maščobe (n = 17), v primerjavi s podatki o kontrolah chow (n = 16). MRNA AGRP je znatno povišana (p <0.05).
Slika 3Slika 3  

Aktivacija nevronov AGRP ob pojavu saharoze. 3a. Kokalizacija lokacij cFos in AGRP v nevronu ločnih jeder, povečava 60x. 3b. Število aktiviranih (cFos-imunopozitivnih) AGRP-imunopozitivnih nevronov v mediobasalnem hipotalamusu ...
Tabela 4  

Jedro nabira aminske presnovke
Tabela 5  

Aktivacija nevrona Agrp: dieta in vedenjsko zdravljenje

Vpliv dajanja AGRP na motivacijo saharoze

Naša razlaga te ugotovitve je, da je izražanje AGRP pri pubertalnih podganah ključni mehanizem, na katerem temelji okrepljeno samo-dajanje saharoze podganim dietam, hranjenim s prehrano. Da bi potrdili učinkovitost AGRP za povečanje motivacije za saharozo, smo zdravilo AGRP dajali preko tretjega prekata k peri-pubertalnim podganam, ki so bile hranjene z žrebanjem, med PR-jem vedenjske paradigme. Ta shema odmerjanja AGRP je bila pod-prag za stimulacijo vnosa črevesja v dveh tednih paradigme PR, vendar je povzročila znatno povečano samo-dajanje saharoze, kot je prikazano v Slika 4. (Upoštevajte, da ima vsaka nagrada saharoze kalorično vsebnost 0.1 kcal, zato dejavnost samo-dajanja saharoze prispeva zanemarljive kalorije k skupnemu dnevnemu vnosu.) Tabela 6 prikazuje podatke parametrov samoupravljanja v paradigmi PR na dan 9, pri čemer so v dneh 2, 5 in 8 vbrizgali ICV AGRP ali aCSF. Pri podganah, ki so bile obdelane z AGRP, se je število aktivnih ročnih stiskalnic na splošno povečalo v času PR dni 2-10 (p = 0.03) in v dneh brez injiciranja (p = 0.048) s trendom povečanja (povprečje) dni injiciranja. Poleg tega se je čas nehanja (p = 0.02) bistveno podaljšal čas zaustavitve (ki odraža skupni čas, porabljen za samoplačniško navajanje), s trendi po skupnem povečanju in na dneve injiciranja. Število nagrad saharoze se je v celotnih PR dneh 2-10 (p = 0.03) na splošno povečalo. Zdravljenja z AGRP ni bilo nobenega učinka na neaktivno stiskanje vzvoda, v primerjavi s kontrolo, zdravljeno z aCSF, ali med dnevi injiciranja in neinjiciranja. Rezultati podpirajo razlago trajnega učinka AGRP na povečanje samourejanja saharoze: podgane so bolj pritiskale na vzvodni ročici, prejemale več nagrad saharoze in več časa se ukvarjale z nalogo.

Slika 4  

Tretji ventrikularni (ICV) AGRP (0.01 nmol) stimulira samo dajanje saharoze v paradigmi PR, vendar nima vpliva na vsakodnevni vnos hrane v študijskem obdobju (PR Days 2 — 10, z injekcijami na dneve 2, 5 in 8) . Podatki AGRP (n = 9) so izraženi ...
Tabela 6  

Vpliv ICV AGRP proti aCSF na uspešnost progresivnih razmerij za saharozo

Vpliv življenjske dobe na prednost in motivacijo za saharozo

V zadnjem poskusu smo ocenili, ali se motivacija za saharozo razlikuje med pubertalnimi in odraslimi podganami. Sprva so bile stare podgane 5 in 10-wk testirane na prednostni stopnji saharoze z izbiro raztopin, ki segajo od 0 do 20% saharoze, preden so začele testiranje in usposabljanje za samoplačniško uporabo. Kot je prikazano v Slika 5ain v skladu z ugotovitvami, ki so jih poročali v literaturi, je bilo videti, da so pred pubertalne podgane raje sladkejše raztopine kot mlajše odrasle podgane: večina podpubertalnih podgan je imela največji vnos raztopine saharoze 20%, medtem ko so odrasle podgane imele največji vnos 15% saharoze. Kasneje sta se obe starostni skupini med treningom in testiranjem s samoiniciacijo razdelili med podgane in prehrano z veliko maščob. Med sejami FR je bilo v povprečju opaziti majhno, vendar statistično pomembno povečanje števila aktivnih vzvodnih pritiskov med peripubertalnimi in odraslimi podganami (45 ± 3 v primerjavi z 37 ± 2, p = 0.05), brez razlike v številu nagrade za saharozo ali število pritiskov na neaktivni vzvod. Kot je prikazano v Slika 5b, v celotnih PR sejah je bil zelo pomemben splošni učinek starosti, s precej povečanim aktivnim pritiskanjem vzvodov za pubertalne (n = 15) in mlajše odrasle (n = 14) podgane (2 način ANOVA, PRDay × starost; učinek starosti, p = 0.017, brez neodvisnega učinka PRDay, brez pomembne interakcije). Vendar je bil trend večjega učinka starosti na prehrano z veliko maščobami, vendar to ni doseglo statističnega pomena (p = .13). Tabela 7 navaja parametre vedenja PR: poleg povečanih pritiskov na aktivni vzvod, so peripubertalne podgane prejele bistveno več nagrad saharoze in pokazale trend povečanja ustavljalnega časa. Poleg tega so imele peripubertalne podgane majhen, a pomemben porast stiskanja na neaktivni (tj. Nedelujoči) ročici, čeprav je bilo za peripubertalne in odrasle podgane število neaktivnih pritiskov vzvodov približno 10% od števila aktivnih ročnih stiskalnic. Ti rezultati kažejo, da imajo peripubertalne podgane raje in bodo bolj goreče iskale sladko okusno hrano, učinek pa se lahko poveča s prehrano z veliko maščobami.

Slika 5Slika 5  

Mladostne podgane so povečale motivacijo za nagrado saharoze v primerjavi z odraslimi podganami. 5a. Prednostni testi za saharozo pri mladoletnih (peripubertalnih, n = 15) in mlajših odraslih podganah (n = 14). Podgane so imele 30 min, da so pile v območju koncentracij (0-20% saharoze). ...
Tabela 7  

Vpliv starosti na uspešnost progresivnih razmerija za saharozo

Razprava

Glavna ugotovitev te študije je, da je zmerno bogata maščobna prehrana, zaužena v periberbetalnem obdobju (tik pred, med in tik po prehodu v puberteto), znatno povečala motivacijo za raztopino saharoze. Ta ugotovitev je skladna z našim prejšnjim, podobnim opazovanjem pri odraslih podganah (). Pri teh živalih in v dodatnih kohortah, ki se ujemajo s starostjo in zdravljenjem, smo z obsežno presnovno karakterizacijo ugotovili, da so podgane ne debele ali debele in niso periferno odporne na inzulin. Ne moremo izključiti možnosti, da so bile podgane odporne na delovanje CNS na delovanje insulina ali leptina: oba hormona prispevata k CNS-ovim modulacijam nagrad za hrano (; ; ).

V podskupini podgan smo merili aminske nevrotransmiterje in z njimi povezane presnovke v jedru jedra, ki prejema veliko naložbo dopaminergičnih projekcij iz srednjega mozga in velja za ključno in osrednje mesto CNS za posredovanje nagrade in motivirano vedenje (; ). Nismo opazili sprememb v absolutnih nivojih ali razmerjih katerega koli od teh presnovkov prenašalcev, kar kaže na to, da spremenjena kateholaminergična ali serotonergična aktivnost znotraj jedra jedra ni primarni ali glavni mehanizem osrednjega živčnega sistema, ki temelji na povečani motivaciji saharoze. To je skladno z nedavnim poročilom z dne , ki so pri odraslih podganah dokazali, da ICV AGRP poveča promet dopamina v medialni predfrontalni skorji, ne pa tudi v jedru. Poleg tega pri mladih testiranjih na podganah takoj po puberteti nismo opazili učinka prehranjevanja na vedenjske učinke kot mladi odrasli. To je v nasprotju z ugotovitvami Bolañosa in drugih o vedenjskih in kateholaminergičnih parametrih pri odraslih glodavcih, zdravljenih z metilfenidatom (; ; ; ). To je verjetno posledica neposrednega ciljanja dopaminergičnih nevronov z metilfenidatom in je lahko tudi odvisno od časovne omejitve prehrane in časa testiranja na živalih. Nazadnje morda nismo opazili učinkov prenosa, ker se v tej študiji zdi glavni primarni učinek prehrane medialni hipotalamus.

V tej študiji tri dokazne podlage podpirajo ključno vlogo medialnega hipotalamičnega nevropeptida AGRP pri povečanem samo-dajanju saharoze pri podganah, hranjenih z dieto z veliko maščobe. Najprej smo opazili povečanje ekspresije AGRP (mRNA) v izvlečkih celotnega hipotalamusa pri podganah, ki so krmile prehrano z maščobami 31.8% glede na krmno meso. Vendar se ravni mRNA oreksina in mRNA NPY nista spremenili. Tako se zdi, da je učinek prehrane z veliko maščobami / vedenjska paradigma specifičen za AGRP in ni posplošen na orexigenske nevropeptide. To poudarja vlogo AGRP pri motiviranju ali iskanju hrane in je skladno s številnimi nedavnimi poročili v literaturi (obravnavani spodaj). Naše nedavno delo je pokazalo ključno vlogo medialne hipotalamične aktivacije v povezavi z uspešnostjo PR v naši motivacijski paradigmi s povečano izražanjem cFos v več medialnih hipotalamičnih jedrih (). Prav tako smo opredelili ARC kot ključno regijo za učinek (eksogenega) insulina na zmanjšanje samo-dajanja saharoze (). ARC vsebuje nevrone AGRP / NPY (; ), ki delujejo znotraj medialnega hipotalamusa, da spodbudijo hranjenje po več mehanizmih. V tej študiji je imunocitokemijsko kvantiziranje aktiviranih nevronov AGRP pokazalo povečanje cFos / AGRP nevronov pri podganah, ki so bili usposobljeni za samo-dajanje saharoze v primerjavi z ne-treniranimi vedenjskimi kontrolami. To je drugi pristop, ki vodi k razlagi, da aktivacija nevronov AGRP prispeva k (pojavu) samo-dajanja saharoze. Tako starejše kot novejše študije so izražanje in delovanje AGRP povezale s prednostnim vnosom maščob bodisi kot dieta () ali v okviru motivacijske paradigme (); pri odraslih podganah pa ICV AGRP prednostno pogojuje mesto maščobe (). Nedavne študije z uporabo ciljanih molekulskih tehnik, ki omogočajo specifično aktivacijo AGRP nevronov pri miših (; ) so potrdili, da AGRP močno spodbuja hranjenje, povečuje iskanje hrane in zmanjšuje porabo energije. Zanimivo je, da je bil v poskusnih skupinah, ki so se prehranjevale z visoko maščobno prehrano, skupni vnos kalorij znatno manjši v primerjavi s kontrolnimi podganami, ki so jih hraniliTabela 8), kar bi bilo skladno z endogenim učinkom AGRP za zmanjšanje porabe energije. Ti učinki so skladni s prejšnjimi ugotovitvami leta 2007 , da se lahko eksogeni učinki AGRP na nekatere vidike energijskega ravnovesja precej podaljšajo. Tako kot tretji pristop naši rezultati, ki kažejo na povečano samoupravo saharoze (puhaste), pubertalne podgane, dane ICV AGRP, kažejo tudi na to, da je treba ukrepati. Specifično povečanje izražanja mRNA AGRP pri podganah, ki so štiri tedne hranile visoko maščobno prehrano, je skladno z nedavnimi raziskavami iz ki povezuje eksogene maščobne kisline, znotrajcelične maščobne kisline in povečano AGRP izražanje v hipotalamičnih nevronih. Tako je dodajanje oleinske ali palmitinske kisline kultiviranim hipotalamičnim celicam povzročilo povečano izražanje AGRP. Medtem ko je prehrana, ki smo jo uporabili, povečala stearinsko, palmitinsko in oleinsko kislino, ni mogoče vedeti, ali se te maščobne kisline povečajo v vivo hipotalamični milje, ali bi njihove lokalizirane koncentracije ustrezale prehranskemu profilu maščobnih kislin in ali bi ena ali več teh posebej privedlo do povečanega izražanja AGRP. Kljub temu ugibamo, da lahko prehranske podkomponente prispevajo k večji motivaciji sladkarij s primarnim delovanjem na medialnem hipotalamusu.

Tabela 8  

Poskusni protokoli: porabljeni Kcal

Naša raziskava dokazuje, da so mlade podgane povečale motivacijo za saharozo v primerjavi z odraslimi podganami. To je bilo očitno ves čas PR-samoupravljanja, zato je bil v dieti z veliko maščobami okrepljen starostni učinek. Možno je, da to ni doseglo statističnega pomena zaradi sorazmerno majhnih velikosti skupine; Podatki torej kažejo, da lahko pri pubertalnih živalih (in morda ljudeh) zmerno povišana maščoba v prehrani prispeva k okrepljenemu vedenju za pridobivanje sladkanih pijač ali hrane. Z družbenega vidika poudarja, da je treba biti pozoren na maščobno sestavino diete "tweens" ali najstniške diete, ne samo zaradi neposrednih, negativnih presnovnih posledic odvečne prehranske maščobe, ampak tudi zato, ker lahko prispeva k vedenju, ki ima za posledico pri povečanem vnosu sladkorjev. Kot je pred kratkim pregledal , sočasno zaužitje sladkorjev z maščobo ima lahko velike negativne presnovne posledice. Kombinacije z veliko maščobami in sladkorjem pri ljudeh so tudi razmeroma manj nasičena prehrana (). S povečanjem pojavnosti sladkorne bolezni () in maščobna jetra (), ki se pojavljajo pri otroški populaciji, je pomen zdrave in uravnotežene prehrane v mladosti jasen. Opazili smo znatno povečanje stiskanja na neaktivni ročici pri pubertalnih podganah (v primerjavi z odraslimi podganami), čeprav je bilo število ročnih stiskalnic še vedno zelo majhno. Možno je, vendar se zdi malo verjetno, da bi lahko izboljšano stiskanje aktivne ročice štelo za "nespecifični" učinek celotne dejavnosti, saj je bila večina aktivnosti usmerjena v aktivni vzvod. Čeprav se je povečalo dejansko število neaktivnih ročnih stiskalnic, je bil delež glede na aktivne pritiske na vzvodih primerljiv med peripubertalnimi in odraslimi podganami, povečani pritiski vzvodov pa lahko odražajo daljši aktivni čas v prostorih za samoupravljanje. V drugačni paradigmi (nekatera omejitev hrane, uporaba prehrambenih kroglic namesto sladke nagrade in urnik FR1) so pred kratkim poročali o spremenjenih instrumentalnih učinkih pri mladostniških in odraslih podganah. Opazili niso nobene razlike v nosnih konicah, ki so dajale kroglice s hrano, med mladoletnimi in odraslimi podganami. Vendar so opazili povečano vztrajno vedenje med izumrtjem pri mladoletnih podganah. Obe raziskavi skupaj poudarjata vpliv starosti in stopnje razvoja na motivacijo za hrano, skladno s hitro rastjo pubertalnih podgan. V tej raziskavi smo ocenjevali moške, ne pa samice podgan. Trenutno je omejenih raziskav, ki neposredno primerjajo moške in ženske podgane v paradigmi motivacije za hrano, sistematično vrednotenje v obdobju pubertete pa je upravičeno. Treba je opozoriti, da je pri študiji (človeških) mladostnikov oz. opazili povezavo med markerjem rasti in ne gonadalnimi steroidi po sebi. Kljub temu pa si spolni učinki v tej starostni skupini zaslužijo nadaljnjo preiskavo.

V zaključku naše študije kažejo na večjo motivacijo za saharozo pri pubertalnih podganah v primerjavi z odraslimi in to povečujemo z dostopom do zmerno visoke maščobne prehrane. Učinek prehrane z veliko maščob na motivacijo saharoze lahko povzroči povečana aktivnost AGRP v medialnem hipotalamusu. To je še en dokaz o močni intrinzični funkcionalni povezanosti CNS v vezju, ki uravnava energijsko homeostazo s vezjem, ki uravnava nagrajevanje in motivacijo. Povečanje motivacije za saharozo z zmerno dieto z veliko maščobe pred presnovnimi motnjami in očitno debelostjo kaže na to, da lahko vedenje na začetku povzroči presnovne spremembe, ne pa obratno. Zaužitje sladke hrane z veliko maščobe in sladko hrano, ki vsebuje fruktozo, bi skupaj prispevalo k metaboličnemu profilu, ki predstavlja veliko tveganje tako za sladkorno bolezen tipa2 kot za bolezni srca in ožilja. Te ugotovitve poudarjajo pomen osredotočenosti na prehranjevalne vzorce in prehrano med puberteto, saj nanje ne vplivajo samo družbeno-okoljski vplivi, temveč tudi nevrokemične in vedenjske prilagoditve centralnega živčnega živca kot prehodi živali ali človeka skozi obdobje številnih dozorevalnih sprememb za pridobitev reproduktivne kompetence

​,war  

  • Zmerna dieta z veliko maščob poveča motivacijo za saharozo pri odraslih podganah.
  • V tej študiji prehrana z veliko maščob poveča motivacijo saharoze pri periberbertalnih podganah.
  • Peripubertalne podgane so povečale motivacijo saharoze v primerjavi z odraslimi.
  • Povečana motivacija saharoze lahko posreduje hipotalamični AGRP.
  • Zaključek: dieta z veliko maščob spodbuja motivacijo za sladkarije, neodvisne od debelosti.

Priznanja

To raziskavo je podprla NIH donacija DK40963. Dianne Figlewicz Lattemann je višja znanstvena raziskovalna kariera, program za biomedicinske laboratorijske raziskave, oddelek za veteranske zadeve Puget Sound Health Care System, Seattle, Washington. Stephena Benoita sta podprla NIH DK066223 in Ethicon Endosurgery Inc. Avtorji se dr. Tami Wolden-Hanson zahvaljujejo za podporo pri meritvah telesne sestave; William Banks in Lucy Dillman za podporo pri meritvah trigliceridov; in Amalie Alver ter Samantha Thomas-Nadler za pomoč pri vedenjskih študijah.

Reference

  • Andersen SL, Teicher MH. Stres, občutljiva obdobja in zrelostni dogodki pri mladostniški depresiji. Trendi v nevroznanosti. 2008; 31: 183 – 191. [PubMed]
  • Aponte Y, Atasoy D, Sternon SM. AGRP nevroni zadostujejo za hitro in brez treninga. Naravna nevroznanost. 2011; 14: 351 – 355. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Barnes MJ, Argyropoulos G, Bray GA. Pri miših, ki izvirajo iz AgRP, je preprečena prehrana z veliko maščobami, ne pa hiperfagija po aktivaciji mu opioidnih receptorjev. Raziskave možganov 2010; 1317: 100 – 107. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Bolaños CA, Barrot M, Berton O, Wallace-Black D, Nestler EJ. Zdravljenje z metilfenidatom pred in periadolescenco spremeni vedenjske odzive na čustvene dražljaje v odrasli dobi. Biološka psihiatrija. 2003; 54: 1317 – 1329. [PubMed]
  • Bolaños CA, Glatt SJ, Jackson D. Preobčutljivost za dopaminergična zdravila pri periadolescentnih podganah: vedenjska in nevrokemična analiza. Razvojne raziskave možganov Raziskave možganov. 1998; 111: 25 – 33. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, Baker LK, White FJ. Večja reaktivnost in ranljivost kokaina po zdravljenju z metilfenidatom pri mladostniških podganah. Nevropsihoparmakologija. 2001; 25: 651 – 61. [PubMed]
  • Brandon CL, Marinelli M, White FJ. Mladoletna izpostavljenost metilfenidatu spreminja aktivnost dopaminskih nevronov srednjega mozga podgane. Biološka psihiatrija. 2003; 54: 1338 – 1344. [PubMed]
  • Broberger C, Johansen J, Johansson C, Schalling M, Hokfelt T. Nevropeptidni Y / agouti gensko povezani protein (AGRP) v možganskih vezjih z normalnimi, anorektičnimi in mononatrijevimi glutamatom tretiranimi mišmi. Zbornik Nacionalne akademije znanosti. 1998; 95: 15043 – 15048. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Vloga oreksina / hipokretina pri iskanju nagrad in zasvojenosti: posledice za debelost. Fiziologija in vedenje. 2010; 100: 419–428. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Choi DL, Davis JF, Fitzgerald ME, Benoit SC. Vloga oreksina-A pri motivaciji hrane, prehranjevalnem obnašanju na osnovi nagrajevanja in aktivaciji nevronov, ki jo povzroča hrana, pri podganah. Nevroznanost. 2010, 167: 11 – 20. [PubMed]
  • Cizza G, Brown RJ, Rother KI. Naraščajoča pojavnost in izzivi sladkorne bolezni pri otrocih. Mini pregled. Časopis za endokrinološke preiskave. 2012 epub maj 8, 2012. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Coldwell SE, Oswald TK, Reed DR. Oznaka rasti se med mladostniki z visoko ali nizko prednostjo sladkorja razlikuje. Fiziologija in vedenje. 2009; 96: 574–580. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Benoit SC. Insulin, leptin in nagrada. Trendi v endokrinologiji in presnovi. 2010; 21: 68 – 74. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Fitzgerald MF, Clegg DJ, Lipton JW, Figlewicz DP, Benoit SC. Leptin uravnava energijsko ravnovesje in motivacijo z delovanjem na različne nevronske tokokroge. Biološka psihiatrija. 2011a; 69: 668 – 674. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Davis JF, Choi DL, Schurdak JD, Krause EG, Fitzgerald MF, Lipton JW, Sakai RR, Benoit SC. Centralni melanokortini modulirajo mezokortikolimbično aktivnost in vedenje pri iskanju hrane pri podganah. Fiziologija in vedenje. 2011b; 102: 491–495. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Davis JF, Tracy AL, Schurdak JD, Tschop MH, Clegg DJ, Benoit SC, Lipton JW. Izpostavljenost povišani ravni prehranske maščobe zmanjšuje nagrado psihostimulantov in promet mezolimbičnega dopamina pri podganah. Vedenjska nevroznanost. 2008; 122: 1257 – 1263. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Desor JA, Beauchamp GK. Vzdolžne spremembe sladkih preferenc pri ljudeh. Fiziologija in vedenje. 1987; 39: 639–641. [PubMed]
  • Desor JA, Greene LS, Maller O. Nastavitve za sladko in slano pri osebah, starih od 9 do 15, pri odraslih in odraslih. Znanost. 1975; 190: 686 – 687. [PubMed]
  • Drewnowski A. Gostota energije, okusnost in sitost: posledice za uravnavanje teže. Pregledi o prehrani. 1998; 56: 347 – 353. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Aliakbari S, Zavosh A, Sipols AJ. Insulin deluje na različnih mestih centralnega živčnega sistema, da zmanjša akutno hranjenje saharoze in samo-dajanje saharoze pri podganah. Ameriški časopis za fiziologijo. 2008; 295: R388 – R394. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Intraventrikularni inzulin in leptin zmanjšujeta samostojno uporabo saharoze pri podganah. Fiziologija in vedenje. 2006; 89: 611–616. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett-Jay JL, Kittleson S, Sipols AJ, Zavosh A. Samo-dajanje saharoze in aktivacija CNS pri podganah. Am J Physiol. 2011; 300: R876 – R884. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Ioannou G, Bennett Jay J, Kittleson S, Savard C, Roth CL. Vpliv zmernega vnosa sladil na presnovno zdravje pri podganah. Fiziologija in vedenje. 2009; 98: 618–624. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Sipols AJ. Energetski regulativni signali in nagrada za hrano. Farmakologija, biokemija in vedenje. 2010; 97: 15 – 24. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Frangioudakis G, Gyte AC, Loxham SJ, Poucher SM. Intravenski test tolerance na glukozo pri kaniliziranih podganah Wistar: Robustna metoda za in vivo oceno izločanja glukoze stimuliranega insulina. Časopis za farmakološke in toksikološke metode. 2008; 57: 106 – 113. [PubMed]
  • Hagan MM, Rushing PA, Pritchard LM, Schwartz MW, Strack AM, Van Der Ploeg LHT, Woods SC, Seeley RJ. Dolgotrajni oreksigeni učinki AgRP- (83-132) vključujejo druge mehanizme, razen blokade melanokortičnih receptorjev. Ameriški časopis za fiziologijo. 2000; 279: R47 – R52. [PubMed]
  • Hahn TM, Breininger JF, Baskin DG, Schwartz MW. Koekspresija Agrp in NPY v hipotalamičnih nevronih na tešče. Naravna nevroznanost. 1998; 1: 271 – 272. [PubMed]
  • Hodos W. Progresivno razmerje kot merilo za nagradno moč. Znanost. 1961, 134: 943 – 944. [PubMed]
  • Ikemoto S, Panksepp J. Disocijacije med apetitivnimi in potrošniškimi odzivi s farmakološkimi manipulacijami možganske regije. Vedenjska nevroznanost. 1996; 110: 331 – 345. [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Učinki nevropeptida Y, insulina, 2-deoksiglukoze in pomanjkanje hrane na vedenje, ki je motivirano za hrano. Psihofarmakologija. 1995, 120: 267 – 271. [PubMed]
  • Kaushik S, Rodriguez-Navarro JA, Arias E, Kiffin R, Sahu S, Schwartz GJ, Cuervo AM, Singh R. Avtofagija pri hipotalamičnih AgRP nevronih uravnava vnos hrane in energijsko ravnovesje. Presnova celic. 2011; 14: 173 – 183. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Kelley AE, Berridge KC. Nevroznanost naravnih nagrad: pomembnost odvisnosti od odvisnosti. Časopis za nevroznanost. 2002; 22: 3306 – 3311. [PubMed]
  • Kelley SP, Nannini MA, Bratt AM, Hodge CW. Nevropeptid-Y v paraventrikularnem jedru poveča samo dajanje etanola. Peptidi. 2001; 22: 515 – 522. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Kohli R, Boyd T, Jezero K, Dietrich K, Nicholas L, Balistreri WF, Ebach D, Shashidkar H, Xanthakos SA. Hitro napredovanje NASH v otroštvu. Časopis za otroško gastroenterologijo in prehrano. 2010; 50: 453 – 456. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Krashes MJ, Koda S, Ye CP, Rogan SC, Adams AC, Cusher DS, Maratos-Flier E, Roth BL, Lowell BB. Hitra reverzibilna aktivacija AgRP nevronov povzroča hranjenje pri miših. Časopis za klinične preiskave. 2011; 121: 1424 – 1428. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Mennella JA, Pepino MY, Reed DR. Genetski in okoljski dejavniki grenkega dojemanja in sladkih preferenc. Pediatrija. 2005; 115: 216 – 222. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Myers KP, Sclafani A. Razvoj naučenih preferenc za okus. Razvojna psihobiologija. 2006; 48: 380 – 388. [PubMed]
  • Nacionalni raziskovalni program Nacionalnega inštituta za rak. Viri kalorij iz dodanih sladkorjev med prebivalstvom ZDA, 2005-06. Posodobljeno 21 december 2010. [Dostopno do 21 septembra 2011]; 2010 Na voljo pri: http://riskfactor.cancer.gov/diet/foodsources/added_sugars/
  • Nixon JP, Zhang M, Wang CF, Kuskowski MA, Novak CM, Levine JA, Billington CJ, Kotz CM. Vrednotenje kvantitativnega sistema slikanja z magnetno resonanco za analizo sestave celega telesa pri glodalcih. Debelost. 2010; 18: 1652 – 1659. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Ogden CL, Carroll dr. Oddelek za ankete o zdravstvenem in prehranskem pregledu. Razširjenost debelosti med otroki in mladostniki: ZDA, trendi 1963-1965 do 2007-2008. [Dostopno do 21 septembra 2011]; Health E-Stat. 2010 2010 Na voljo pri: http://www.cdc.gov/nchs/fastats/overwt.htm.
  • Paxinos G, Watson C. Atlas možganov podgane v stereotaksičnih koordinatah. 5th. San Diego CA: Elsevier Academic Press; 2005.
  • Richardson NR, Roberts DC. Progresivni razpored razmerja v študijah samozdravljenja zdravil na podganah: metoda za ocenjevanje povečanja učinkovitosti. Journal of Neuroscience Methods. 1996; 66: 1 – 11. [PubMed]
  • Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM. Dopamin deluje kot podsekundni modulator iskanja hrane. Časopis za nevroznanost. 2004; 24: 1265 – 1271. [PubMed]
  • Rossi M, Kim M, Morgan D, Small C, Edwards C, Sunter D, Abusnana S, Goldstone A, Russell S, Stanley S, Smith D, Yagaloff K, Ghatei M, Bloom S. C-terminalni fragment Agouti- sorodni proteini povečajo hranjenje in antagonizirajo učinek hormona, ki stimulira alfa-melanocite in vivo. Endokrinologija. 1998; 139: 4428 – 4431. [PubMed]
  • Stanhope KL. Vloga sladkorjev, ki vsebujejo fruktozo, v epidemijah debelosti in presnovnega sindroma. Letni pregledi medicine. 2012; 63: 329 – 343. [PubMed]
  • Sturman DA, Mandell DR, Moghaddam B. Med mladostniki se med mladostniškim učenjem in izumrtjem mladostniki kažejo v vedenjskih razlikah med odraslimi. Vedenjska nevroznanost. 2010; 124: 16 – 25. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Woods SC. Antagonist melanokortina AgRP (83-132) poveča apetit za odziv na maščobo, ne pa tudi na ogljikove hidrate. Farmakološka biokemija in vedenje. 2008; 89: 263 – 271. [PMC brez članka] [PubMed]
  • Vartansko LR, Schwartz MB, Brownell KD. Učinki uživanja brezalkoholnih pijač na prehrano in zdravje: sistematičen pregled in metaanaliza. Ameriški časopis za javno zdravje. 2007; 97: 667 – 75. [PMC brez članka] [PubMed]