Physiol Behav. 2011 jul 25; 104 (1): 111-6. doi: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048.
Minimalizem
Kronično prenajedanje z obesogenimi dietami lahko privede do debelosti, zmanjša signala dopamina in poveča porabo dodanih sladkorjev, s čimer se nadomesti nadomestilo. Vendar posebna vloga sestavka prehrane še vedno ni znana. Da bi to raziskali, so moški podgane Sprague-Dawley hranili visokoenergijsko dieto z veliko maščob in nizko vsebnostjo ogljikovih hidratov (HFHE), visoko-energijsko dieto s kombinacijo maščobe in sladkorja (FCHE) ali standardno jedilnico za tedne 24. Ugotovili smo, da obe dieti z visoko energijo prinašata znatno povečanje telesne teže v primerjavi s krmnimi obroki, ki jih hranijo z zajtrkom. Za preučevanje nadzora dopamina za kratek (2-h) vnos okusnih raztopin saharoze ali fruktoze smo podgane predhodno obdelovali (IP) z ekvimolarnimi odmerki (0-600 nmol / kg) podtipa dopamina D1 (SCH23390) in D2 (rakloprid) antagonisti receptorjev.
Rezultati so pokazali splošno povečanje učinkovitosti antagonistov receptorjev D1 in D2 pri zatiranju vnosa pri debelih podganah v primerjavi s vitkimi podganami, učinki pa so se razlikovali glede na prehrano in testne raztopine. Konkretno, SCH23390 je močno zmanjšal vnos saharoze in fruktoze v vseh skupinah; vendar so bili pri podganah HFHE učinkovitejši nižji odmerki. Rakloprid je bil nasprotno najučinkovitejši pri zmanjšanju vnosa fruktoze pri debelih podganah FCHE.
Tako se zdi, da debelost zaradi uživanja kombinacij prehranske maščobe in sladkorja in ne dodatnih kalorij samo iz prehranske maščobe lahko povzroči zmanjšano signalizacijo D2 receptorjev. Poleg tega se zdi, da takšni primanjkljaji prednostno vplivajo na nadzor nad vnosom fruktoze.
Te ugotovitve prvič kažejo na verodostojno interakcijo med sestavo prehrane in kontrolo dopamina pri vnosu ogljikovih hidratov pri debelih podganah, ki jih povzroča prehrana. Prav tako zagotavlja dodatne dokaze, da je vnos saharoze in fruktoze različno urejen z dopaminskim sistemom.
PMID: 21549729
PMCID: PMC3119542
DOI: 10.1016 / j.physbeh.2011.04.048
1. Predstavitev
Desetletja raziskav Hoebela in njegovih vadečih so zagotovili bistvene informacije o vlogi možganskega dopaminergičnega sistema pri uravnavanju hranjenja, s čimer so razvili koncept "nagrade za hrano" [1-4]. Izjemno je, da so Hoebelovi zgodnji poskusi ugotovili, da je dopamin v možganih ključni dejavnik kroničnega prenajedanja in posledične debelosti5-8], dolgo preden so bile na voljo neposredni dokazi iz slikovnih študij [9, 10].
Zamisel, da ima hrana nadzor nad prehranjevanjem in posledično, da lahko trajni ali občasni dostop do zelo okusnih obrokov (tj. Tistih z veliko sladkorja in maščob) povzroči trajne spremembe v regulativnih sistemih za hranjenje, je bila že dolgo osrednja za Hoebelove teorije o razvoju vedenja popivanja. V začetku svoje kariere je elemente tega sklepanja uporabljal tudi pri debelosti. V pregledu 1977 je Hoebel pripomnil, da lahko obstajajo "različne vrste debelosti, ki zahtevajo različno zdravljenje" [11]. Od takrat je množica raziskav debelosti zares identificirala različne genetske, presnovne in okoljske dejavnike, ki lahko pojasnijo razlike v razvoju, posledicah in zdravljenju debelosti [12-15]. Vendar naše razumevanje posebnih prispevkov makrohranil k spremenjenim funkcijam nagrajevanja hrane še zdaleč ni popolno. Prispevek povzema podatke iz študije, ki je bila navdihnjena z Bartovo raziskavo in je namenjena zmanjšanju te vrzeli v našem znanju.
V večplastni etiologiji debelosti prehrana ostaja ključni dejavnik pri razvoju debelosti. Obesogena dieta je dieta z visoko kalorično vrednostjo, pogosto okusna živila, ki vodijo v debelost po daljši izpostavljenosti [16]. Vendar pa se makronutrientna sestava obesogenih diet lahko razlikuje in ta sprememba lahko vpliva na nevronske sisteme, spremenjene pri debelosti, kot je dopamin. Dejansko se je pokazalo, da vzdrževanje obesogene diete zmanjšuje raven dopamina v okolju, pa tudi spreminja reaktivnost mezokortikolimbičnega sistema, tako da je za doseganje podobnih povečanj zunajceličnega dopamina, ki ga povzroča hrana, potrebna bolj prijetna prehrana -fed kontrole [17]. Možni mehanizem je prilagodljiva negativna regulacija zaradi povečanega in kroničnega spodbujanja okusne hrane [18]. V resnici so študije iz našega laboratorija pokazale, da je celo stimulacija orozne snovi s saharozo ali maščobo dovolj, da spodbudi sproščanje dopamina v jedru jedra [19, 20]. Zdi se, da maščoba in sladkorji vplivajo na sisteme nagrajevanja drugače, saj izhaja iz večje učinkovitosti sladkorjev, da ustvarijo podobna vedenja [21]. Druge nedavne raziskave so pokazale različne učinke na nevroendokrini sistem in kasnejšo dovzetnost za povečanje telesne mase na podlagi razmerja maščob in ogljikovih hidratov pri obesogenih dietah [22, 23]. Poleg tega je bila več pozornosti namenjena morebitnim posebnostim pri regulativnih odzivih na dieto s koruznim sirupom z veliko fruktozo in očitnim posledicam očitne lahkotnosti, s katero lahko povzroči debelost in kršitev regulacije hrane. Konkretno, nedavne študije Avene in Hoebel so pokazale, da so podgane z dostopom do visoko fruktoznega koruznega sirupa (HFCS) za 12 ur vsak dan v tednih 8 pridobile bistveno večjo telesno težo kot živali, ki so imele enak dostop do 10% saharoze, čeprav so zaužile enako število skupnih kalorij, vendar manj kalorij iz HFCS kot saharoza [24]. Naraščajoča pojavnost debelosti in potencial za odkrivanje novih načinov zdravljenja zahteva raziskovanje, kako se v prehranskih razmerah obvladuje vnos običajne visokoenergijske in prijetne hrane, kot sta saharoza in fruktoza.
Zato je trenutna študija raziskovala regulacijo dopamina za saharozo in vnos fruktoze pri podganah, ki so postale debele zaradi podaljšanega vzdrževanja dveh standardnih visokoenergijskih diet, ki se pogosto uporabljajo za proizvodnjo prehranske debelosti pri podganah in različnih vsebnosti maščob in ogljikovih hidratov. Konkretno smo ocenili vpletenost dveh glavnih razredov dopaminskih receptorjev, ki uporabljajo periferno (interperitonealno; ip) dajanje antagonista receptorja dopamina D1 (D1R). SCH23390 ali repatorja antagonista D2 (D2R) antagonista rakloprida pri vitkih in prehranskih debelih podganah v kratkem (2-ur) preizkusu vnosa saharoze ali fruktoze v eni steklenici. Ti običajni ogljikovi hidrati prevladujejo v prehrani ljudi, podgane jih zaužijejo in imajo pozitivne okrepitvene lastnosti [25-28]. Že prej je bilo dokazano, da vnos saharoze spodbuja sproščanje dopamina znotraj jedra jedra [3, 19, 29] in periferno dajanje obeh SCH23390 in rakloprid zmanjša hranjenje saharoze z lakom [30]. Čeprav znanstvena skupnost in javni mediji povečujejo zanimanje, so podobni učinki antagonistov dopamina na vnos fruktoze preučeni le v okviru pridobivanja in izražanja pogojenih preferenc, te študije pa so bile omejene tudi na vitke podgane [31-33]. Kljub možnim posledicam vplivov antagonistov dopaminskih receptorjev na vnos ogljikovih hidratov v različnih modelih debelosti in v odsotnosti homeostatskega nagona (tj. Po obdobjih omejitve hrane) niso raziskali. Zato so bile podgane v trenutni študiji hranjene, da se izognejo zmedenim učinkom lakote in pomanjkanju energije.
2. Metode
2.1 Živali in diete
Osemindvajset odraslih samcev podgan Sprague-Dawley (Charles River, Wilmington, MA), ki so ob začetku študije tehtali približno 250 g, je bilo nameščenih v posameznih kletkah v vivariju s temperaturnim nadzorom in vzdrževano v ciklu 12: 12 svetlo-temen, z vklopljenimi lučmi na 0700.
Živali so dobili ad libitum dostop do ene od naslednjih treh diet: standardnega laboratorijskega zajtrka (Teklad #2018, 3.4 kcal / g, 18 kcal% maščobe, 58 kcal% ogljikovih hidratov, 24 kcal% beljakovin; Teklad Diets, Somerville, NJ) ali ene od dveh visokozmogljivih energijske diete (Research Diets, New Brunswick, NJ), ena prehrana, pri kateri so bili glavni vir energije maščobe (visoko maščobna, visoko energijska, HFHE prehrana; raziskovalna dieta #D12492: 5.24 kcal / g, 60 kcal% maščob, 20 kcal% ogljikovih hidratov, 20 kcal% beljakovin) ali visokoenergijska dieta, sestavljena iz maščob in ogljikovih hidratov (maščobna sladkorna kombinacija z visoko energijo, FCHE dieta; raziskovalna dieta #D12266B; 4.41 kcal / g, 32 kcal% maščobe, 51 kcal% ogljikovih hidratov, 17 kcal% beljakovin). Ob začetku študije so bile skupine prilagojene glede na telesno maso, da so oblikovale statistično enake kohorte in jih nato vzdrževale na svojih dietah 24 tednov pred in med vedenjskimi poskusi. V tednih 18 in v celotnem poskusu so dnevno merili telesno maso in vnos hrane. Živali so bili testirani v nasičenem stanju brez obdobja omejitve hrane v celotnem poskusu.
2.2 Sestava telesa
Poleg znatnega povečanja telesne teže smo za dokazovanje prisotnosti debelosti 1H-NMR analizo telesne sestave (Bruker LF90 proton-NMR Minispec; Brucker Optics, Woodlands, TX) opravili po tednih vzdrževanja 12 na dietah.
2.3 antagonisti dopamina, preskusne raztopine in postopek testiranja
Dopaminski antagonist D1R SCH23390 (HFHE: n = 6; FCHE: n = 5; Chow: n = 4) in rakloprida antagonista D2 receptorja dopamina (HFHE: n = 5; FCHE: n = 6; Chow: n = 4). SCH23390 in rakloprid (Tocris Biosciences, Ellisville, MO) smo raztopili v sterilni fiziološki raztopini in dajali intraperitonealno 10 minut pred 2-uro dostopom do saharoze 0.3 M ali fruktoze 0.4 M. Te koncentracije so bile izbrane, saj so podgane zelo prijazne, zato so bile pogosto uporabljene v prejšnjih študijah [3, 19, 32, 34]. Saharoza in fruktoza (Fisher-Scientific, Fair Lawn, NJ) sta bili raztopljeni v filtrirani vodi iz pipe največ 24 ur pred preskušanjem.
Živali so bile usposobljene za pitje raztopin za preskušanje med dnevnimi sejami, kjer je bil 2-urni dostop (od 1000 ur) do saharoze ali fruktoze zagotovljen 8 dni pred testiranjem, da bi dosegli stabilen vnos izhodišča, tj. Izobraževanje in testiranje je potekalo v domači sobi živali z 100-mililitrskimi plastičnimi steklenicami, ki so bile začasno pritrjene na sprednji del domače kletke, tako da so izlivi segali v kletko. Dajanje antagonistov vehikla (fiziološke raztopine) ali dopamina se je začelo po 24 tednih vzdrževanja diete, takrat sta imeli obe debelo prehranjevalni skupini (HFHE in FCHE) znatno višjo telesno maso kot kontrolniki chow (Slika 1). Med dnevi injiciranja je bilo danih najmanj 48 ur, da so se zdravila lahko popolnoma presnavljala. Po zdravljenju z antagonisti dopamina ni prišlo do sprememb telesne teže ali urnega vnosa hrane 24.
2.4 Statistična analiza
Telesna teža in 1Podatke H-NMR smo analizirali z enosmerno neodvisno analizo vzorcev variance (ANOVA) s prehrano kot neodvisno spremenljivko.
Vnos je bil izmerjen kot zaužit ml in je predstavljen kot srednja vrednost ± SEM. Osnovni vnos (po vehiklu, tj. Injiciranje fiziološke raztopine) je bil testiran na razlike med prehranskimi skupinami na tri način ANOVA s prehrano, zdravili in ogljikovimi hidrati kot neodvisnimi spremenljivkami. Pomembnih učinkov prehrane ni bilo (F(2,48)= 0.3533, p= 0.704), droga (F(1,48)= 0.1482, p= 0.701), prav tako ni bilo pomembnih učinkov interakcije (dieta × droga: F(2,48)= 0.4144,p= 0.66; prehrana × ogljikovi hidrati: F(2,48)= 0.2759, p= 0.76; drog × ogljikovi hidrati: F(1,48)= 0.0062, p= 0.73; prehrana × droga × ogljikovi hidrati: F(2,48)= 0.3108, p= 0.73). Vendar pa pomemben učinek ogljikovih hidratov (F(1,48)= 8.8974, p<0.01) (Tabela 1). Zato je bil pri vseh nadaljnjih analizah vnos pretvorjen v odstotek zmanjšanja od izhodiščne vrednosti (vnos po odmerku × [ml] / vnos po 0 μg / kg [ml]) in analiziran z uporabo ponavljajočih se meritev variance (ANOVA) z dieto (HFHE, FCHE ali Chow) in droge (rakloprid oz SCH23390) kot neodvisne spremenljivke in odmerek (0, 50, 200, 400 ali 600 nmol / kg SCH23390 ali rakloprid) kot ponovljeni ukrep. Zaviralni odmerek (ID50), potreben za zmanjšanje vnosa na 50% izhodiščne vrednosti (0 nmol / kg), smo izračunali, kot je opisano prej [35]. Razlike v ID-ju50 so bili primerjani kot funkcija prehrane in zdravil z uporabo dvosmerne ANOVA. Vse analize so bile izvedene z uporabo Statistice (v6.0, StatSoft® Inc., Tulsa, OK), pomembne ugotovitve pa so bile nadalje analizirane z uporabo Fischerjevih najmanj pomembnih razlik (LSD) post-hoc testov. Razlike so bile statistično pomembne, če je p <0.05.
3. Rezultati
3.1 Učinki prehrane na telesno težo in slabost
Po tednih 12 na obesogeni dieti so se skupine razlikovale po telesni teži (F(2,27)= 27.25, p<0.001), odstotek mase maščobe (F(2,27)= 14.96, p<0.001) in odstotek puste mase (F(2,27)= 15.77, p<0.001). Post hoc testi so pokazali, da so podgane Chow tehtale bistveno manj kot oba HFHE (p<0.001) in FCHE (p<0.001) podgane. Primerjava sestave telesa je pokazala, da imajo podgane HFHE in FCHE večji odstotek maščobne mase v primerjavi z Chow (p<0.05). Po 18 tednih na začetku testiranja (24 tednov) in v celotnem obdobju testiranja je ostal pomemben vpliv prehrane na telesno težo (Slika 1; teden 18: F(2,27)= 13.05, p<0.001; 24. teden: F(2,27)= 16.96, p<0.001; 26. teden: F(2,27)= 13.99, p<0.001; 28. teden: F(2,27)= 13.05, p<0.001). Post hoc analiza je pokazala, da so podgane HFHE in FCHE imele znatno višjo telesno maso kot kontrole Chow (Slika 1; p<0.001, vse časovne točke). Med obema debelima skupinama v nobenem trenutku ni bilo statističnih razlik.
3.2 Učinki antagonizma dopamina D1R in D2R na vnos saharoze
Vnos saharoze se je zmanjšal za SCH23390 v vseh skupinah (Slika 2a). Rakloprid je zmanjšal vnos saharoze pri podganah HFHE, vendar je bil pri podganah Chow in FCHE veliko manj učinkovit (Slika 2b). Ponovljeni ukrepi ANOVA so pokazali splošni učinek drog (F(1,24)= 8.8446, p<0.01), odmerek (F(4,96)= 27.1269, p<0.001) in interakcija med odmerkom (F(4,96)= 2.9799, p<0.05). Medtem ko splošni učinek diete ni bil pomemben (F(1,24)= 2.5787, p= 0.09), post-hoc primerjave so pokazale pomembne razlike med zdravljenjem z raklopridom med HFHE in Chow skupinami (p<0.05) in med skupinama HFHE in FCHE (p<0.05).
Post hoc analiza je to pokazala SCH23390 je bil bistveno bolj učinkovit pri zmanjšanju celotnega vnosa saharoze v primerjavi z raklopridom (p<0.01). SCH23390 potisnjeni vnos saharoze pri podganah HFHE pri vseh preizkušenih odmerkih in potisnjen vnos podgan FCHE in Chow pri 200 nmol in višjih odmerkih (Slika 2a). Pri podganah HFHE so pri vseh odmerkih rakloprida zmanjšali vnos saharoze, vendar je pri podganah FCHE največji odmerek zmanjšal vnos saharoze, medtem ko noben od odmerkov ni zmanjšal vnosa saharoze s podganami Chow (Slika 2b).
Analiza ID50 (Tabela 2) ni pokazala nobenega učinka diete (F(2,24)= 0.576, p= 0.57) ali drog (F(1,24)= 2.988, p= 0.09), kljub očitnim razlikam v ID-ju50 za rakloprid. To pomanjkanje učinka je lahko posledica velike razlike v skupinah.
3.3 Učinki antagonizma dopamina D1R in D2R na vnos fruktoze
SCH23390 zmanjšan vnos fruktoze v vseh skupinah (Slika 3a). Po drugi strani je rakloprid le zmanjšal vnos v skupini s FCHE (Slika 3b). Ponovljeni ukrepi ANOVA so pokazali splošni učinek drog (F(1,24)= 5.7400, p<0.05), odmerek (F(4,96)= 33.9351, p<0.001) in pomemben odmerek medsebojnega delovanja (F(4,96)= 3.0296, p<0.05), vendar brez učinka prehrane (F(2,24)= 1.5205, p= 0.24). Vendar pa so post-hoc analize pokazale pomembno razliko med zdravljenjem z raklopridom med skupinami HFHE in FCHE (p<0.05).
Post hoc analiza je to pokazala SCH23390 je bil na splošno bolj učinkovit pri zatiranju vnosa fruktoze kot rakloprid (p<0.05) in to odvisno od odmerka (Slika 3). SCH23390 zmanjšan vnos v vseh skupinah prehrane pri 400 in 600 nmol in zmanjšan vnos fruktoze že pri odmerku 200 nmol pri HFHE podganah (Slika 3a). Vendar so bili učinki rakloprida na vnos fruktoze omejeni na FCHE podgane s post-hoc analizo, ki je pokazala znatno zmanjšanje porabe fruktoze pri podganah FCHE pri 200 nmol in višjih odmerkih, pri čemer noben odmerek rakloprida ne zavira vnosa fruktoze pri podganah HFHE ali Chow (Slika 3b).
ANOVA na osebni izkaznici50 (Tabela 2) odkril učinek drog (F(1,24)= 4.548, p<0.05), ne pa tudi prehrana (F(2,24)= 1.495, p= 0.25). SCH23390 Za zmanjšanje vnosa na polovico izhodiščne vrednosti so potrebni manjši odmerki kot rakloprid (p<0.05). V skladu z analizo dejanskih odmerkov, post hoc analiza ID50 odkrijejo tudi znatno povečano občutljivost obeh skupin debelih v primerjavi s podganji Chow (p<0.05).
4. Diskusija
V tej študiji so v dveh prehranskih debelih živalskih modelih primerjali občutljivost na blokado dopaminskih receptorjev pri zmanjšanju vnosa dveh okusnih raztopin ogljikovih hidratov, saharoze ali fruktoze. Z dvema dietama smo posnemali kronično uživanje bodisi diete s pretežno veliko maščob (HFHE) bodisi prehrane z maščobnim sladkorjem (FCHE), kot je razvidno iz zahodne prehrane [25]. Kot je bilo pričakovano, sta obe dieti začeli znatno povečevati telesno težo in prizadetost, začenši z 12 tedni, z neprestanim povečevanjem telesne teže skozi ves poskus (Slika 1). Skupine so nato primerjali s krmljenimi krmilnimi krmilniki, ki so bili usklajeni s starostjo, glede na njihovo relativno občutljivost na blokado, specifično za podtip receptorja D1 in D2, z SCH23390 ali rakloprid oz. Ugotovili smo, da blokada receptorjev D1 zmanjšuje vnos saharoze in fruktoze v vseh dietah. Ne glede na to, ali podgane uživajo raztopine saharoze ali fruktoze, so podgane HFHE odgovorile na nekoliko nižje odmerke SCH23390 v primerjavi z njihovimi debelimi kolegi FCHE ali pusto Chow (Slika 2a, , 3a) .3a). To navidezno povečanje občutljivosti na antagonizem dopaminskih D1 receptorjev s podganami HFHE so opazili tudi po blokadi D2 receptorjev med saharoznim testom. Podgane HFHE so se na vse odmerke rakloprida odzvale z zmanjšanjem vnosa saharoze, medtem ko so podgane FCHE odgovorile le na najvišji odmerek, podgane Chow pa niso pokazale pomembnega zatiranja uživanja saharoze po zdravljenju z raklopridom (Slika 3b). Zanimivo pa je, da podgane HFHE po zdravljenju z raklopridom niso zmanjšale vnosa fruktoze. Namesto tega je rakloprid znatno zmanjšal vnos fruktoze samo pri podganah FCHE. Povečana občutljivost za antagoniste receptorjev dopamina kaže na zmanjšano signalizacijo dopamina, tj. Zaradi manjšega števila receptorjev, zmanjšano konkurenco endogenega DA na receptorskih mestih ali kombinacijo obeh. Pravzaprav obstajajo dokazi, da se za naš model lahko uporablja kateri koli mehanizem. Na primer, izpostavljenost dietam z veliko maščobe še pred rojstvom lahko povzroči znižanje D2Rs [36]. Poleg tega je pokazalo, da uživanje hrane z veliko maščob zmanjšuje naravno ali električno sproščanje dopamina in zmanjšuje promet dopamina [37-39]. Medtem ko osnovni mehanizem upravičuje nadaljnje preiskave, naši podatki skupaj s temi in drugimi prejšnjimi opažanji podpirajo stališče, da lahko uživanje nekaterih živil - ki so lahko neodvisne od debelosti - povzroči spremembe v sistemu dopamina, ki spominjajo na nevroplastičnost do zlorabe drog [40]. V resnici nedavne raziskave kažejo, da dieta z veliko maščob poveča občutljivost za zdravila, ki delujejo na dopaminske sisteme [41, 42].
Prejšnje raziskave na vitkih podganah so pokazale diferencialno učinkovitost blokade receptorjev D1 in D2 za zmanjšanje vnosa ogljikovih hidratov z uporabo koncentracij, ki so skladne s koncentracijami, uporabljenimi v tej študiji [31-33, 43]. Verjamemo, da ti učinki delno posredujejo na področjih možganov, ki sodelujejo pri nagrajevanju hrane, receptorji D2 na teh območjih pa so lahko še posebej dovzetni za spremembe, ki jih povzroča debelost [31, 33, 44-46]. Ta študija se je razširila na ugotovitve modulacije dopaminskih receptorjev vnosa ogljikovih hidratov pri vitkih podganah in komplimentirala te študije, ki kažejo trajno plastičnost v sistemu nagrad pri debelosti. Medtem ko kompleksnost sistemov in dejavnikov, ki lahko vplivajo na takšno medsebojno delovanje (akutni nadzor vnosa s kronično spremenjenim sistemom), očitno povečuje posamezne razlike in s tem zmanjšuje učinke interakcij v celotnih ANOVA, so neposredne (post-hoc) primerjave učinkov odziva na odmerek naredile razkrijejo diferencialno občutljivost na izomolarne odmerke antagonista receptorjev med skupinami prehrane. Zdi se, da so spremembe, ki vplivajo na D2R, posebej odvisne od vsebnosti ogljikovih hidratov, ki so prisotni tudi v dietah z veliko maščobami, kar kaže na to, da lahko vsebnost makrohranil v dietah različno spremeni sistem nagrajevanja.
Različni učinki občutljivosti na rakloprid v saharoznem testu so lahko posledica prisotnosti saharoze v prehrani. Čeprav sta obe obesogeni dieti vsebovali nekaj saharoze, je FCHE dieta vsebovala 23% več saharoze kot prehrana HFHE. Tako je pomanjkanje odziva na rakloprid pri izzivu saharoze podgan FCHE, ne pa HFHE podgan, lahko posledica večje izpostavljenosti saharozi v prehrani HFHE. Vendar niti obesogena dieta ni vsebovala fruktoze, kljub temu pa so bile opažene razlike v odzivih skupin, ki prejemajo obesogeno prehrano, na rakloprid tudi v fruktoznem testu. Poleg tega v prehrani Chow ni bila prisotna saharoza, vendar so bili odzivi skupine Chow na rakloprid v saharoznem testu bolj podobni odzivom FCHE kot podganah HFHE. To kaže, da so lahko različni odzivi na zdravljenje z raklopridom odvisni od drugih dejavnikov, ki so odvisni od prehrane in preskusnih ogljikovih hidratov.
Nadomestne razlage lahko vključujejo različne nevronske in hormonske učinke, ki jih povzročajo fruktoza in saharoza. Medtem ko natančni mehanizmi ostajajo nejasni, je vse več dokazov, ki podpirajo to predstavo [47, 48]. V tem kontekstu ni mogoče izključiti možnosti, da bi dve dieti drugače spremenili preference saharoze in fruktoze, kar je posledica njihovih različnih učinkov na oralne in prebavne signale navzgor proti sistemu nagrajevanja, zato je potrebna nadaljnja preiskava.
Debelost in okusna hrana sta bila neodvisno mišljena za spreminjanje signala dopamina [3, 45, 49, 50], zato bi lahko tudi upoštevali različno odzivanje, ugotovljeno v tej študiji. Naši podatki dejansko podpirajo prejšnje ugotovitve, ki kažejo, da se dopaminska D2R signalizacija zmanjša pri debelosti [45, 50]. Toda nova ugotovitev te študije je bila, da je narava tega razmerja lahko odvisna od vsebnosti makrohranil v obesogeni dieti in ne od debelosti ali z njo povezanih zapletov. Dodatna pomembna ugotovitev so bile razlike, ugotovljene v učinkovitosti antagonistov D2R med testnimi ogljikovimi hidrati. Zabeležili smo trend v naših podatkih, da se zdi, da je vnos fruktoze bolj natančno nadzorovan z D2R kot saharoza, zaradi česar se postavlja vprašanje, kako je mogoče vnos različnih ogljikovih hidratov različno regulirati, in če nagrada, pridobljena z različnimi ogljikovimi hidrati, lahko ustvari različne mehanizme. Prejšnji podatki kažejo, da vnos saharoze in fruktoze povzroča različne fiziološke odzive. Izkazalo se je, da saharoza povzroča kondicionirane učinke, ki temeljijo na okusu in po zaužitju [28, 51, 52] medtem ko se zdi, da fruktoza spodbuja vedenjsko pomembno stimulacijo izključno po svojem okusu in ne s krepitvijo po-zaužitnih učinkov [27, 53]. Zato lahko odzivnost nagradnih vezij za fruktozo ostane nedotaknjena tudi takrat, ko povratne informacije, ki jih povzroča saharoza, oslabijo zaradi motenj, ki so posledica debelosti (npr. Zmanjšana občutljivost na inzulin / leptin). Mogoče je tudi nasprotno: protiuregulacijski odziv na vnos saharoze morda ne bo mogel preveriti vnosa fruktoze. Prihodnje študije na ljudeh so potrebne, da bi raziskali, ali bi se preferenca za živila, bogata s fruktozo, dejansko povečala z debelostjo, ali se relativne preference saharoze in fruktoze razlikujejo pri debelih bolnikih, ki imajo tudi sladkorno bolezen.
Medtem ko so bili učinki saharoze na dopamin podrobno raziskani [3, 19, 43, 50] o interakciji med fruktozo in sistemom nagrajevanja dopamina je manj znanega, čeprav zgodnja poročila laboratorija Hoebel kažejo, da lahko fruktoza ustvari svoje edinstvene fiziološke odzive [24]. Ta študija dodaja dodatno informacijo k tej zapleteni sestavljanki, ki nakazuje, da lahko diete z različnimi makrohranili različno spremenijo nadzor dopamina nad vnosom fruktoze. Potrebna je nadaljnja preiskava, da bi v celoti razumeli osnovne mehanizme, s katerimi lahko prehranska maščoba in sladkor vplivata na črevesno-možgansko signalizacijo in izzoveta spremembe v možganih.
5. Sklepi
Ta študija dokazuje, da lahko obesogena (visokoenergijska) dieta, ki se razlikuje po vsebnosti maščob in ogljikovih hidratov, ne pa sama debelost, različno poveča občutljivost na antagoniste receptorjev D1 in D2 pri zmanjšanju vnosa ogljikovih hidratov. Ta ugotovitev je združljiva s splošnim pojmom, da je signalizacija dopamina pri prehranski debelosti zakrknjena in nakazuje novo razmerje med dieto in učinki centralnega dopamina. Dodatna pomembna ugotovitev je bila, da so diete različno spremenile moč antagonistov dopaminskih receptorjev pri zaviranju vnosa saharoze in fruktoze. V primerjavi z normalno prehrano z nizko vsebnostjo maščob ali z visoko vsebnostjo maščob, z visoko vsebnostjo ogljikovih hidratov, je zaradi debelosti, ki izvira iz prehrane z veliko maščobami, vendar z nizkim sladkorjem, povečana občutljivost na antagonističnost receptorjev D1 in D2 pri zmanjšanju vnosa saharoze, toda D2 nadzor nad vnosom fruktoze je bil ohranjena. V nasprotju s tem so podgane, ki so se hranile z visoko energijsko prehrano s kombinacijo visoke prehranske maščobe in ogljikovih hidratov, pokazale povečano regulacijo D2 receptorjev vnosa fruktoze. Tako se zdi, da lahko prehranska anamneza spremeni razvoj primanjkljaja dopamina, ki je bil prej na splošno pripisan debelosti. Sedanji podatki tudi kažejo, da lahko te posebnosti plastike dopamina vplivajo na to, kako nekateri ogljikovi hidrati, kot sta fruktoza in saharoza, izvajajo svoje koristne učinke. Takšne razlike bi lahko razložile nekatere razlike v stopnjah uspešnosti različnih terapij in terapij proti debelosti. Potrebne so nadaljnje študije za preizkus uporabnosti teh ugotovitev na ljudeh in preiskavo osnovnih mehanizmov.
Izbor
- Visokoenergijska dieta, neodvisna od vsebnosti makrohranil, lahko povzroči debelost.
- Zdi se, da sestava prehrane različno spreminja občutljivost receptorjev za dopamin.
- Blokada receptorjev D1 je zmanjšala vnos saharoze in fruktoze pri vitkih in debelih podganah.
- Blokada D2 receptorjev je zmanjšala vnos saharoze pri podhranjenih z veliko maščobami, ne pa puščavih podgan.
- Blokada receptorjev D2 je zmanjšala vnos fruktoze samo pri podganah, hranjenih z maščobom.
Priznanja
To raziskavo so podprli Nacionalni inštitut za diabetes in prebavne in ledvične bolezni DK080899, Nacionalni inštitut za gluhost in druge motnje komunikacije, donacija DC000240 in skrbniški sklad Jane B. Barsumian. Avtorji se zahvaljujejo gospodu NK Acharyi za odlično pomoč pri vzdrževanju podgan in izvajanju NMR testov.
Opombe
Omejitev odgovornosti založnika: To je PDF datoteka neurejenega rokopisa, ki je bil sprejet za objavo. Kot storitev za naše stranke nudimo to zgodnjo različico rokopisa. Rokopis bo podvržen kopiranju, stavljanju in pregledu dobljenega dokaza, preden bo objavljen v končni obliki. Upoštevajte, da se med proizvodnim procesom lahko odkrijejo napake, ki bi lahko vplivale na vsebino, in vse pravne omejitve, ki veljajo za revijo.
Reference