Int J Eat Disord. Författarmanuskript; tillgängligt i PMC 2012 Apr 1.
Publicerad i slutredigerad form som:
PMCID: PMC2941549
NIHMSID: NIHMS191205
Kimberly D. Oswald, MA,1 Donna L. Murdaugh,1 Vinetra L. King,1 och Mary M. Boggiano, Ph.D.1,2
Abstrakt
Mål
Binge-äta innebär en onormal motivation för mycket smakrik mat genom att dessa livsmedel upprepas fortfarande trots deras binge-utlösande effekter och livskänsliga konsekvenser förknippade med binge-äta. Vi bestämde om råttor identifierade som binge-eat benägna (BEP) på liknande sätt uppvisar onormal motivation för smaklig mat.
Metod
Mat-mättade BEP- och binge-eat-resistenta (BER) -råttor gavs frivillig tillgång till smaklig mat i par med ökande intensitet av fotskocken. Senare utsattes de för en period av cyklisk kaloribegränsning-återfödning.
Resultat
BEP konsumerade betydligt mer och tolererade högre nivåer av fotchock för välsmakande mat än BER. Cyklisk restriktionsåtermatning ökade BER: s tolerans för chock för välsmakande mat.
Diskussion
Tidigare observerade paralleller av BEP-modellen från råtta till mänskligt ätande kan nu utvidgas till att inkludera en onormal motivation för smaklig mat. Denna modell bör visa sig vara användbar vid identifiering av specifika gener som interagerar med näringsmiljön för att förmedla binge-äta och kan peka på nya fysiologiska mål för att behandla tvångsmässig överätande.
Binge-äta kännetecknas av tvång att söka och konsumera stora mängder mat under en diskret tidsperiod (1). Medan makronäringsämnets sammansättning av binges ofta liknar normala måltider (2), det är mycket smakrik mat som är mycket begär och föredras under binges. Det här är livsmedel som vanligtvis innehåller mycket sackaros och fett och eftersom de är kaloritäta, är de ofta "förbjudna" mellan binges (3-7). Motivationen att upprepade gånger söka och konsumera smakrik mat kan tolkas som onormal med tanke på de många följder som följer av att dessa livsmedel intas. Till exempel är smakliga livsmedel kända för att utlösa binges (7, 8), och de bidrar till viktökning och följande upptagen av viktökning (7-8). Binges leder till försämrad kroppsbild, låg självkänsla, humörstörningar, ökad upplevd livstress och negativa medicinska konsekvenser (9-13). Att upprepade gånger återvända till intag av smakliga livsmedel med full kunskap om att ett binge, tillsammans med försämring av binge-ätande symptom och konsekvenser, sannolikt kommer att följa kan inte anses vara anpassningsbart.
Djurmodeller är värdefulla i och med att de hjälper till att identifiera de fysiologiska grunden för komplexa mänskliga beteenden, varvid binge-ätande är ett exempel. Giltigheten av en djurmodell för binge-ätande beror delvis på antalet kliniska funktioner som den reproducerar. En funktion som inte tidigare undersökts i dessa modeller är den tvångsmässiga naturen att äta smakrik mat trots aversiva konsekvenser. Att konsumera betydligt mer smakrik mat kan innebära en ökad motivation för den maten. Att tolera straff för det är emellertid starkare bevis på onormal motivation för smakliga livsmedel. Därför var huvudmålet med denna studie att fastställa om råttor med binge eating benägna (BEP) också kännetecknas av ökad motivation för smaklig mat, enligt definitionen av den frivilliga toleransen för straff för en viss smakrik mat. Här var den frivilliga bestraffningen ökande nivåer av elektrisk fotchock som levererades omedelbart efter hämtningen av en mycket smakrik mat. Den frivilliga karaktären av detta beteende säkerställdes genom att tillåta råttan frihet att komma in och undkomma den smakliga matlagda grängen när som helst, genom att tillhandahålla vanlig råtta chow i en gränd fri för chock och genom att inte begränsa råttan på något livsmedel innan att placeras i matvalsgränden. Ett andra syfte med studien var att bestämma i vilken utsträckning exponering för en kort historia av cyklisk kaloribegränsning följt av ad lib-återfödning förändrar motivationen hos BEP- och BER-råttor att tolerera fotskocken för smakrik mat. Cyklisk kaloribegränsning utformades för att simulera restriktiv bantning som är vanligt bland många med binge-ätstörningar, inklusive bulimia nervosa och binge ätstörning (10, 14-16).
Vår BEP / BER-modell är baserad på att identifiera inneboende och stabila skillnader i konsumtion av smakliga livsmedel hos råttor i en diskret, 1-4hr, tidsperiod (17). Råttor av samma ålder och kön konsumerar i allmänhet mycket lika mängder standardråttchow, deras underhållsdiet. De kan dock variera kraftigt i hur mycket smaklig mat de konsumerar när de får välja mellan dessa livsmedel och chow. BEP-råttor är de som konsekvent konsumerar> 40% mer välsmakande mat än de råttor som konsekvent äter minst mängd smaklig mat (BER-råttor). BEP är inte bara "stora ätare", eftersom de inte äter för mycket på sin vanliga och mindre välsmakande underhållsdiet av råttchow. Därför kräver BEP: er smaklig mat för att utlösa ett onormalt svar på deras matintag, vilket sannolikt återspeglar en genx-miljöinteraktion på deras utfodringsbeteende, en interaktion som sannolikt också är närvarande vid mänsklig matätning. Eftersom BEP inte kompenserar för deras större intag av välsmakande mat genom att äta mindre chow, är deras totala matintag också större än för BER.
Förutom att äta större mängder mat på en diskret och samma tidsperiod som BER-råttor, visar BEP-råttorna också andra beteenden som är karakteristiska för mänsklig ätande. Dessa beskrivs någon annanstans (17), men kortfattat inkluderar de: 1) äter utöver mättnad, eftersom de konsumerar lika mycket mat efter en period av matberövande som när de var lugna; 2) att försvåra hälsosammare chow för smakrik mat när de är stressade (BER gör det motsatta, och lämnar smakrik mat över mer näringsrika chow när de är stressade); 3) återhämtar sig snabbare från stressinducerad hypofagi (någon stressinducerad hypofagi syns inte längre i BEP inom en timme), och 4) BEP-status förutsäger inte alltid fetma (10, 18-22). När de placeras på en stabil fettrik diet, lika många BEP: er som BER utvecklar fetma och så många av varje grupp motstår fetma (17). På samma sätt utvecklar inte alla fetma bland människor som är ätliga, eftersom vissa kommer att kompensera på olika sätt, vanligtvis på dåligt sätt, för att motstå fetma (1). BEP och BER som motstår fetma gör det genom att frivilligt äta mindre av fetthaltdiet (17).
Föreliggande studie använde BEP / BER-modellen för att ytterligare validera dess användning i binge-ätande forskning genom att bestämma om BEP: er också kännetecknades av en onormal motivation för smaklig mat. Vi testade hypotesen att råttor tilldelade BEP-status skulle hämta och konsumera mer smakrik mat trots att de upplevde ökande nivåer av fotskock för att göra det. Vi antydde för det andra att BEP- och BER-råttor som utsatts för en historia av cyklisk kaloribegränsning-återfodring, en simulering av mänsklig bantning, skulle söka och konsumera mer smakrik mat trots den aversiva konsekvensen av fotskocken. Därför förutsades att erfarenhet med kaloribegränsning skulle göra BER till mer BEP-liknande råttor och i BEP skulle erfarenheten öka deras motivation för smaklig mat i ännu större utsträckning. Slutligen mätte vi matintaget av BEP: er och BER när de hade tillgång till den tidigare chock-parade smakliga maten för första gången i de säkra gränserna i deras hembur jämfört med den chock-levererande labyrinten. Vi förutspådde att BER skulle konsumera lika mycket av denna smakliga mat som BEP på grund av ökat incitamentvärde som producerats av dess tidigare ouppnåeliga natur, en simulering av "förbjuden" mat.
Metod
Ämnen
N = 52, unga vuxna (90-dagars gamla) Sprague-Dawley-råttor av kvinnor hölls i par i standardbäddade burar under en 12-timmars ljus / mörk cykel (lyser ut vid 1100 timmar) med tillgång till ad libitum chow och vatten under 2 veckors acklimatisering till kolonin. Efter detta genomfördes 4 utfodringstester där alla råttor gavs ad lib-tillgång till ett val av chow och en smakrik mat, Oreo Double Stuf-kakor (Nabisco, East Hanover, NJ), under en 24 timmarsperiod. Varje utfodringstest följdes av åtminstone 3-5 dagar med endast chow, så att deras tillgång till den smakliga maten var intermittent. Under 4 utfodringstesterna gavs livsmedlen precis före tändning och mängder som konsumeras mättes efter 4 timmar. För varje test bestämdes en median kcal-poäng. Råttorna kategoriserades tentativt som antingen BEP eller BER för varje test, beroende på om de åt mer eller mindre än medianpoängen. Den sista tilldelningen av BEP-status för studien gavs till N = 10 som konsumerade de högsta medelvärda matkalkorna och som konsekvent kategoriserades som BEP: er över 4-testen. Den slutliga BER-statustilldelningen gick till de N = 10 som konsumerade de lägsta medelvärda matkalkorna och som konsekvent kategoriserades ha BER-status i alla 4-tester. Deras BEP / BER-fenotyp förblev stabil över tid, vilket framgår av Exp. 3. Tidigare studier med BEP / BER-kategoriseringen gav också starka bevis för att fenotyperna kvarstår över tid och efter exponering för olika experimentella manipulationer [17]. Intermittenta tester med endast chow bekräftade också ingen skillnad i chowintag mellan grupper, vilket indikerar att BEP: er och BER inte bara var ”stora” respektive ”små” ätare.
Kost
Råttorna hade tillgång till ad lib Purina råtta chow (Harlan Teklad Global Diets, Indianapolis, IN) under hela studien, med undantag för vad som anges. Dubbel Stuf Oreo-kakor (original smak; Nabisco, East Hanover, NJ) användes som smakrik mat för att tilldela BEP / BER-status. Denna smakliga mat innehåller mycket fett- och kolhydratkompositioner (sackaros), vilket är typiskt för ingredienser i smakliga livsmedel som krävs och över konsumeras under mänskliga binges (3-7). Oreo-kakor har också använts framgångsrikt i andra råttmodeller för binge-ätande och användes ursprungligen för att utveckla BEP / BER-modellen (8, 17, 23-27). M&M Candies (Mars, Inc., McLean, VA), även högt med fett- och sackarosinnehåll, fungerade som den välsmakande maten i fotsocklabyrinten för att mäta råttornas motivation för denna mat. Endast i labyrinten kunde råttorna konsumera M & Ms. Det enda undantaget var i slutet av studien (Exp. 4), som beskrivs nedan. M & Ms, och inte Oreos, användes i labyrinten för att etablera en tydlig koppling mellan de givande egenskaperna hos denna välsmakande mat och konsekvensen av fotchock. En tidigare studie bekräftade att, precis som Oreos, föredrog både BEP och BER M & M över chow, men BEP per definition konsumerade betydligt mer M & M kcals än BER under normala förhållanden (17). M & M var också ett praktiskt val för labyrinten eftersom de var tillräckligt små för att ingå i grändmataren och lätt kunde hämtas, transporteras bort och ätas i labyrintens gränder.
Footshock Maze
Labyrinten bestod av två gränder i ett Coulbourn Instruments Habitest System (Allentown, PA). I slutet av var och en av dessa 70 × 9.5 cm slutna, genomskinliga gränder fanns en matbehållare, en innehållande förmätade chowpellets och den andra förmätade M & Ms. Endast armen som betades med M & Ms var riggad för att leverera kodad elchock genom metallstänger på grändgolvet. På / av-spaken för att leverera ström manövrerades manuellt, men varje nivå av chockspänning var förinställd för att säkerställa noggrannhet innan råttorna placerades i labyrinten. Att separera labyrintens två gränder var ett täckt nav som alltid var fritt från chock. Gränderna placerades så att djuren var fria att ströva över alla sektioner av labyrinten under hela testperioden. På detta sätt var till och med den del av labyrinten som var ihopkopplad med fotchock alltid möjlig.
Statistiska analyser
Fyra experiment beskrivs nedan med motsvarande resultat efter varje beskrivning. I Exp. 1 analyserade separata enkelriktade ANOVAs effekten av BEP / BER-status på M & Ms kcals som konsumeras och hämtas vid varje chocknivå. Om råttor inte tolererade en viss chocknivå tilldelades värdet noll. En chi-kvadratanalys användes för att bestämma om fler råttor från en av grupperna tolererade varje nivå av chock. Exp. 2 använde en 2 × 2 faktoriell design (historia av cyklisk kalorirestriktionsmatning eller brist på cyklisk kalorirestriktionsmatning × BEP eller BER). Envägs ANOVA användes för att utforska huvudeffekter och interaktioner mellan dessa faktorer på samma beroende variabler som i Exp.1. För exp. 3 och 4 analyserades intag av Oreo kcals (Exp. 3) och M & M kcals (Exp. 4) av BEP vs. BER-råttor i hemmaburen med hjälp av separata enkelriktade ANOVA. För alla tester sattes alfa till p <0.05 för signifikans. Resultaten rapporteras som gruppmedelvärde ± SEM. Alla procedurer godkändes av University of Alabama vid Birmingham Institutional Animal Care and Use Committee.
Experiment & resultat
BEP / BER-status bekräftades före alla experimenten. Medelvärdet för det delade värdet av välsmakande matintag över fyra utfodringstester med de initiala 4 råttorna var 52 kcal / 35 timmar. Som förväntat fanns det inga skillnader i mängden chow som ätits mellan BEP och BER, oavsett om chow gavs ensam eller med kakorna. I genomsnitt över de fyra utfodringstesterna åt BEP-råttor 4% mer välsmakande matkcaler än BER, p <4 (Figur 1). Som förväntat, fanns det inte någon skillnad i BEP- och BER-kroppsvikt i slutet av utfodringstesterna (BEP = 171.90 ± 1.7 g vs. BER = 168.13 ± 2.0 g; ej) visad). Intermittent tillgång till smakliga livsmedel utformades för att simulera det intermittenta (mot konstant) intaget av smakliga livsmedel som är typiskt hos människor med binge-ätande mönster (1).
Experiment 1: Motivation för ätbar mat i BEP kontra BER-råttor
Tillvägagångssätt: anpassning till matval av chock labyrint
Råttor transporterades från djurkolonin till laboratoriet vid app. 1200 timmar i sina hemmaburer med ad lib vatten och chow så att de var mätta vid testet. Alla procedurer i labyrinten inträffade i mörker under rött ljus. Varje råtta placerades i labyrinten i en order motviktad för gruppstatus (BEP / BER) under 10 min / dag tills den acklimatiserades. "Akklimering" definierades som råttan som tog ≥ 1 bit av en M&M under den första minuten i labyrinten. Var och en fick så många prövningar som behövdes för att uppnå acklimatisering. När de väl hade acklimatiserat sig gick de över till testfasen av experimentet. Acklimatiseringsförsök och test sessioner inträffade tre dys / vecka, med minst en icke-testdag däremellan.
Resultat
Antalet försök som krävs för att anpassa sig till labyrinten varierade från 2 till 10 försök. Det fanns inga skillnader mellan BEP- och BER-råttor i antalet försök som krävdes för att acklimatisera [F (2, 29) = 1.04, p = 0.37]. Det genomsnittliga antalet försök att acklimatisera var 3.13 ± 0.3.
Förfarande: Test av motivation för smaklig mat trots konsekvenser
På den första testdagen, som följde efter acklimatisering, administrerades ingen fotchock efter M&M-hämtningar. Detta möjliggjorde ett mått på den ursprungliga smakliga matkonsumtionen på 10 minuter för varje råtta, liksom ett sätt att bekräfta råttornas acklimatisering till labyrinten. Om råttan inte konsumerade en bit av smaklig mat på <1 minut, flyttades den tillbaka till acklimeringsfasen tills den återigen passerade. Den andra testdagen administrerades den lägsta nivån av chock (0.10 mA) under 3 sekunder omedelbart efter hämtning av en M&M. En "hämtning" definierades som fullständigt avlägsnande av en M&M från matbehållaren med antingen tass eller mun. Denna chocknivå upprepades så många gånger som råttan återvände och hämtade en M&M under en 10 minuters session. Vid varje 10 minuters session därefter ökade chocknivån med steg om 0.05 mA tills råttan inte längre gjorde en M & M-hämtning. På testdagen efter detta misslyckande med att hämta fick råttan ytterligare en chans att göra det vid den tidigare administrerade chocknivån. Om råttan återigen misslyckades med att hämta välsmakande mat placerades den inte längre i labyrinten under testdagarna utan förvarades i sin hemma med chow under resten av denna fas av studien. Viljan att tolerera fotchock för M & Ms under mättade förhållanden och mitt i tillgången till chow i en angränsande arm som var fri från chock var vår operativa definition av motivation för god mat.
När de placerades i labyrinten pekades råttorna alltid mot centrumnavet som inte betes med mat eller kopplas till fotchock. Detta säkerställde att djuren inte skulle vara partiska mot någon av livsmedelsvalgränderna. Två forskningsassistenter var alltid närvarande under experimentet. En assistent placerade råttor i labyrinten och administrerade fotchock via en manuellt manövrerad avtryckare; en annan, som var blind för gruppstatus, registrerade djurens beteende. Mellan djur rengjordes apparaten med klorohexin. Antalet M & M-återhämtningar och den totala mängden M & M som konsumeras (i kcal) vid varje chocknivå, liksom den högsta chocknivå som tolereras (dvs. den högsta nivå där var och en fortfarande var villig att modiga för mer M & M) registrerades för varje råtta i varje testförsök.
Resultat
Trots betydande avvikelse inom grupperna N = 10 fanns det en signifikant total skillnad i antalet M & M-återhämtningar mellan grupperna. BEP gjorde fler hämtningar (4.30 ± 0.4) än BER (2.75 ± 0.3) med alla chocknivåer kombinerade, [F (2, 29) = 4.58, p <0.02]. Vid varje chocknivå (Figur 2), gruppföreställningar varierade. BEP-hämtningsantal skilde sig inte statistiskt från BERs på den lägsta nivån (0.10 mA), vid 0.15 mA-nivå eller vid 0.20 mA fotchock. Eftersom chockintensiteten ökade till 0.25 mA gjorde BEP dock betydligt fler hämtningar än BER (6.10 ± 0.8 respektive 2.11 ± 0.7), [F (2, 29) = 6.48, p <0.01]. Vid 0.45 mA fortsatte BEP att göra mer välsmakande mathämtningar än BER-råttor, [F (2,29) = 4.42, p <0.05]. Endast BEP fortsatte att hämta utöver 0.50 mA-nivån för fotchock (Fig 2).
BEP konsumerade också mer smaklig mat än BER över alla chocknivåer kombinerat [F (1, 19) = 6.35, p <0.05]. Som visas i Figur 3BEP konsumerade signifikant mer än BER vid 0.10 mA chocknivå (14.7 ± 1.9 kcals respektive 7.3 ± 1.5 kcals), [F (2, 29) = 4.08, p <0.05], 0.20 mA-nivån, [F (2, 29) = 3.29, p = 0.05], 0.25 mA-nivån (BEP = 11.95 ± 3.0 kcals vs. BER = 2.7 ± 1.2 kcal), [F (2, 29) = 6.11, p <0.01] och 0.45 mA-nivån [F (2, 29) = 3.34, p = 0.05].
Slutligen, när chocknivåerna ökade, minskade antalet BER-råttor som tolererade chock för smaklig mat, medan antalet BEP som tolererade inkrementeringsnivåer förblev nästan detsamma (Figur 4). Vid 0.40 mA-nivån tolererade fler BEP vs. BER-råttor chock för M & Ms (N = 8 eller 80%, av BEP vs endast 1 eller 10%, av BER), [X2 (2, N = 30) = 10.05, p <0.01]. Vid 0.45 mA-nivån var resultaten lika med N = 7 (70%) av BEP-råttor och N = 1 (10%) av BER-råttor som tolererade chock [X2 (2, N = 30) = 9.30, p <0.01]. Utöver 0.45 mA-nivån var N per grupp som förblev för låg för att detektera betydelse; emellertid fortsatte trenden för ett större antal BEP jämfört med BER som tolererar chock för M & M. När det gäller den högsta chocknivån som tolereras av varje grupp fanns det en tydlig skillnad mellan grupperna [F (2, 29) = 6.02, p <0.01]. BEP var villiga att tolerera en mycket högre och statistiskt signifikant nivå av fotchock som en negativ konsekvens för att göra välsmakande mathämtningar jämfört med BER (0.42 ± 0.04 mA respektive 0.26 ± 0.03 mA).
Experiment 2: Effekten av en historia om cyklisk kaloribegränsning-återfödning på motivation för smakrik mat i BEP kontra BER-råttor
Tillvägagångssätt: Protokoll för cyklisk kalorirestriktionsåterföring
Efter exp. 1, hälften av råttorna inom varje BEP- och BER-grupp tilldelades att uppleva antingen en historia med eller en historia utan cyklisk kalorirestriktionsåterfödning. Dessa undergrupper matchades för nivåer av chock tolererade. Det cykliska kalorirestriktionsprotokollet var detsamma som användes i tidigare experiment med andra råttmodeller för binge-ätande (8, 23-28) och beskrivs i Tabell 1. Totalt fem 11-dagars "cykler" med restriktionsåterföding påfördes de grupper som fick en historia av cyklisk kaloribegränsning-återfödning. Fem dagar på ad lib chow följde den sista påfyllningsdagen av 5th-cykeln. Kroppsvikt övervakades hela tiden. Efter den sista restriktionscykeln var den genomsnittliga kroppsvikten för de med en historik med återinsättning av restriktioner 334.43 ± 8.9 g, mot 348.32 ± 11.8 g. av de utan en sådan historia. Denna skillnad var inte signifikant [F (1, 29) = 0.885, p = 0.36], och alla trender för att väga mindre fördelades jämnt mellan BEP- och BER-råttor. Vid den tiden fortsatte testningen i chocklaze som i Exp. 1. sans anpassningsperioden. Som i Exp. 1, den första dagen för testning i labyrinten inkluderade inte fotskocken.
Resultat
Det fanns inga signifikanta huvudeffekter på grund av grupp (BEP / BER) eller erfarenhet av restriktionsmatning, eller interaktionseffekter på antalet M & M: er som hämtats, konsumeras eller chocknivå tolererades när råttorna placerades tillbaka i labyrinten. En förvirring med denna design och förklaring till denna brist på skillnad är att alla djurens senaste upplevelse i labyrinten var med en chocknivå som var tillräckligt avskräckande för att utesluta en M&M-hämtning. Därför tvekade alla råttor att komma in i gränden trots att ingen chock levererades på denna första rättegång tillbaka i labyrinten. Det fanns emellertid en trend för BER med en historia av kalorirestriktionsåtermatning att göra fler hämtningar än BER utan denna erfarenhet (Figur 5A; 1.40 ± 0.5 vs. 0.20 ± 0.2, respektive), [F (1, 9) = 4.80, p = 0.06]. De konsumerade också betydligt mer smakrik mat än deras icke-begränsade motsvarigheter (Figur 5B; 4.9 ± 1.5 kcals respektive 0.8 ± 0.8 kcals), [F (1, 9) = 5.70, p <0.05]. Ingen signifikant skillnad avslöjades mellan BEP med och utan historik av cyklisk kalorirestriktionsmatning, som båda hämtade ett medelvärde på endast 0.8 ± 0.4 M & M och konsumerade ett genomsnitt på 2.6 ± 1.8 välsmakande matkcaler (visas inte).
Experiment 3: Stabilitet för BEP- och BER-status
Tillvägagångssätt
För att avgöra om exponering för fotchock i gränden med en annan smaklig mat (M & Ms vs. Oreos), förändrade historien om cyklisk kaloribegränsning-refeeding, eller bara tidsförlopp råttorna BEP / BER-status, efter Exp. 2 fick råttorna samma Oreo cookie + chow utfodringstest i sina hemmaburer som användes för att klassificera dem som BEP eller BER före Exp. 1.
Resultat
Trots exponering för ovannämnda manipulationer avslöjade matningstestet i hemmaburen med Oreo-kakor att BEP- och BER-uppdragen förblev stabila. BEP konsumerade signifikant mer välsmakande matkcaler än BER-gruppen (42. 99 ± 2.7 kcals respektive 30.67 ± 3.7 kcals), [F (1, 19) = 7.24, p <0.05]; Figur 6A.
Experiment 4: Reaktion från BEP kontra BER-råttor på fri tillgång till en smakrik mat som tidigare förknippats med Choice-Conflict Stress
Tillvägagångssätt
Efter exp. 3, hölls råttorna endast på chow och vatten i tre dagar i sina hemmaburer. De fick sedan föruppmätta mängder chow och M & M vid mörkt inträde, och intag mättes efter 4 timmar. Detta var första och enda gången de fick M & M i den säkra (dvs chockfria) miljön i sina hemmaburer.
Resultat
Som visas i Figur 6Boch i motsats till Oreo-utfodringstesterna åt BER-råttor lika många M&M kcals som BEP-råttor (BEP = 62.10 ± 5.2 kcals vs. BER = 54.90 ± 5.5 kcals), [F (1, 19) = 0.90, p = 0.36, ns].
Diskussion
Studiens huvudfynd var att råttor klassificerade som binge-eat benägna (BEP), för deras ökade matintag i närvaro av smakrik mat, inte bara konsumerade mer av denna mat utan också var villiga att tolerera högre nivåer av fotskock för att hämta och konsumerar det jämfört med binge-äta resistenta råttor (BER). Detta observerades hos råttorna trots deras mättade tillstånd och trots närvaron av chow, fri för chock, i en intilliggande labyrintarm. Uppgifterna som samlats in under deras anpassning till labyrinten tyder på att denna skillnad i motivation mellan grupperna inte orsakades av skillnader i ångest, motorisk förmåga eller inlärningskapacitet, eftersom BEP inte skilde sig från BER i det nödvändiga antalet exponeringar till labyrinten eller tid i labyrinten för att hämta den smakliga maten för första gången.
Ett efterföljande experiment införde råttorna en kort cyklisk historia av livsmedelsbegränsning och återmatning som var avsedd att simulera människoliknande bantning. Med tanke på att denna studie förvirrades av råttornas sista upplevelse i labyrinten, som var med en mycket aversiv nivå av fotchock (en för aversiv för att tolerera för välsmakande mat), och med tanke på de låga Ns från underdykning BEP / BER-grupper så att hälften av var och en skulle uppleva cyklisk kaloribegränsning (N = 5 / grupp), måste vi betrakta resultaten som pilotdata för vidare utforskning. Trots dessa brister tyder resultaten dock på att i annars icke-binge-äta benägna råttor (BER) kan en historia av människoliknande bantning förändra deras motivation för välsmakande mat. Vi rapporterade tidigare att en historia av cyklisk kaloribegränsning med återinmatning är en nödvändig utlösande faktor för övermatning hos stressade råttor (8, 23-25, 27), ett fenomen som nu observerats i andra laboratorier med råttor och möss (33-34). I den aktuella studien kan tidigare erfarenhet av chocklabyrin betraktas som stressande. Bland BER-gruppen visade bara de med en historia av cyklisk kaloribegränsning-återfödning en trend att hämta och konsumera betydligt mer smakrik mat än BER utan denna historia. Trots normala kroppsvikt och mättnad efter protokoll med restriktionsåterföring kan stress i kombination med denna historia därför återigen ha bidragit till att öka matintaget, även hos råttor som inte är avsedda att vara ätliga (i BER).
BEP svarade inte in natura på upplevelsen av cyklisk kaloribegränsning-återfödning. En orsak till detta kan vara att jämfört med BER var deras senaste upplevelse i labyrinten med en mycket högre chocknivå än den som BER upplevde. En annan förklaring är emellertid att BEP: er på ett dispositionsnivå inte påverkas av perioder med kaloribegränsning. Vi rapporterade tidigare att BEP: er under ett tillstånd av akut livsmedelsberövande, som producerar hunger (vilket framgår av överätning av BER efter samma akuta livsmedelsberövning), BEP: er inte konsumerade någon mer smakrik mat än de gjorde när de inte berövades mat (17). Det vill säga att BEP: er konsumerar lika mycket smakrik mat när man är mätt som när man är hungrig. Detta antyder att BEP: er när de konfronteras med smaklig mat, äter av skäl utanför metaboliskt behov. Därför kan deras motivation för smaklig mat, som testats här, inte påverkas av en tidigare historia av cyklisk kaloribegränsning-återfödning. På detta sätt kan BEP: s vara mer representativa för individer med binge ätstörning (BED) och fetma till följd av tvångsmässig överätande, eftersom en historia av bantning inte alltid finns i dessa tillstånd.1). Bulimia nervosa kan vara mer exakt modellerad av BER med en historia av cyklisk kalorirestriktionsåterfödning. Det här är råttor som vanligtvis äter mindre smakrik mat än BEP: er (ett sätt för självbegränsning) men som kan ändras för att konsumera mer efter en ansträngning av kaloribegränsning eller "bantning" (1). För att optimalt använda denna modell för att studera dessa kliniska undergrupper, kommer det först att behövas att upprepa detta experiment med ett större antal djur som har utsatts för en historik med cykliskt kalorirestriktionsåtergivningsprotokoll innan att testas för smaklig matmotivation i chock labyrinten.
I det slutgiltiga testet, när alla råttor hade tillgång till konsekvensassocierade M & Ms i säkerheten för sina hemburar för första gången, åt BERs lika mycket av denna välsmakande mat som BEP. Detta kan inte bero på en förändring av deras BEP / BER-status, eftersom Oreo-testet bekräftade att BER fortfarande åt mindre än BEP. Man kan argumentera för att BER helt enkelt föredrog eller gillade M & Ms mer än BEP och därför åt mer av dem när chock inte längre var ett hot. Vi kan inte definitivt utesluta denna möjlighet, men det är inte en trolig förklaring med tanke på att BEP var villiga att tolerera högre chockintensiteter för denna typ av välsmakande mat. En alternativ möjlighet för ökad konsumtion av M & Ms av BER: er för att matcha BEP: s är att M & Ms nu var tillgängliga utan chock och tidigare samband mellan denna mat och aversiv fotchock kunde ha ökat denna livsmedels uppmärksamhet och aptitfulla kvalitet när den var fritt tillgänglig. Fig 6 visar att även BEP åt mer välsmakande matkalor än vanligt när de åt M & Ms vs Oreos. Detta ökade intag nådde sannolikt en takeffekt i BEP. När det gäller BER kan ökat kcalintag i närvaro av chockfria M & Ms (vs. Oreos) också ha beror på en ökad salience och aptitlig karaktär hos denna mat från dess tidigare förbjudna-liknande kvalitet. Dieters hindrar frivilligt från mycket välsmakande livsmedel, och det är väletablerat att återhållsamhet från dessa livsmedel ökar deras salientering och aptitliga natur (35). Nyligen rapporterade vårt laboratorium att även ledtrådar som inte är mat associerade med smakrik mat är tillräckliga för att framkalla överätning hos råttor (36). En förbehåll för dessa slutsatser är dock att ett test av M & M-intag i hemmaburen endast utfördes en gång. Vi vet inte om BER med upprepning skulle återgå till sin typiska BER-status och konsumera mindre M & M-kcaler än BEP. Det är möjligt att en delmängd av BER kan ha fortsatt detta BEP-liknande mönster med tidigare förbjuden välsmakande mat. Detta skulle föreslå intressant genetisk mångfald inom BER-fenotypen. Det finns dock bevis som misstänker att BER så småningom skulle ha återvänt till att äta mindre M & M än BEP, trots deras nu fria tillgång. Detta är baserat på den envisa naturen hos BEP / BER-fenotypen som vi har observerat i tidigare studier. BEP / BER-fenotyperna kvarstår över tid, över olika erfarenheter av hunger, med fotchock och med exponering för olika typer av välsmakande livsmedel (se ref.17 för dessa tester). Dessutom fann K. Klump och kollegor nyligen att till och med ovariektomi inte avskaffade BEP / BER-status hos råttor efter puberteten. Intressant nog konvertrar kvinnliga råttor inte signifikant till BEP / BER-grupper förrän puberteten, vilket höjer en potentiellt kritisk roll för reproduktionshormoner vid början av binge-äta (personlig kommunikation, oktober 2009).
Trots begränsningarna i de sekundära testerna som utfördes i denna studie är det viktigaste upptäckten av ökad motivation för smaklig mat i BEP jämfört med BER-råttor viktigt av flera skäl. Först utvidgar den BEP-fenotypen till att omfatta en aspekt som är underkänd i binge-äta djurmodeller men ändå är mycket framträdande i klinisk binge-äta. För det andra bör handlingen av icke-livsmedel berövade råttor med normal vikt för att tolerera höga nivåer av elektrisk chock för en gynnad mat inte betraktas som något annat än påfallande onormalt och ett kraftfullt bevis på motivationen. Detta betonas av det faktum att vi tidigare fått liknande beteende hos råttor men endast när de injicerades centralt med peptid YY, en kraftfull orexigen (37). Andra studier som använder fotskott för att testa för motivation hos involverade råttor, inte mat utan missbruk av droger (38, 39). Följaktligen är denna studie unik genom att obehandlade (läkemedelsnaiva) råttor befunnits tolerera frivilligt avskräckande nivåer av fotchock, inte för att belöna droger utan givande mat. För det tredje framhäver resultaten den välsmakande matens starka roll för att utlösa binge-eating. Med tanke på våra iakttagelser hos gnagare kan välsmakande livsmedels kraft att motivera utfodring även vid straff vara mer biologiskt rotad än beroende av komplexa kognitiva processer (t.ex. kaloriräkning eller kognitiv disinihibition). Detta har viktiga konsekvenser för behandlingsstrategier och förebyggande av återfall hos människor med ätstörningar som upprepade gånger måste stöta på dessa ämnen i dagens hedoniska livsmedelsmiljö.
Gen x-miljöinteraktionsstudier av människors ätstörningar är sällsynta och mycket efterfrågade40). Djurmodellen BEP / BER för binge-äta representerar en gen x-miljöinteraktion, varvid miljöfaktorn är närvaron av smakliga livsmedel. Smaklig mat har en effekt på BEP-råttor som den inte har i BER-råttor. Vår smakliga matcentriska miljö kommer inte att förändras. Genom att identifiera generna som predisponerar vissa människor att reagera annorlunda på smakliga livsmedel bör vägleda nya behandlingar för bulimi, BED och fetma orsakad av att äta i frånvaro av hunger. Dessa är behandlingar som syftar till att begränsa en onormal motivation för smakliga livsmedel och kan också vara effektiva på onormal motivation för andra aptitretande stimuli (t.ex. kön, alkohol, olagliga ämnen, spel). BEP / BER-modellen kan användas som ett medel för dessa genupptäckter.
Erkännanden
Vi är tacksamma för Drs. Paul Blanton och Kristine Lokken för deras vägledning och råd om translationella aspekter av denna studie. Vi tackar också följande studenter för att hjälpa till med laboratorieunderhåll och datainsamling: Michel Thomas, Jennie Yang, Mary Holsten, Taylor Johnson, Adrianne McCullars och Jillian Woodruff. Denna forskning stöds av NIH-stipendiet DK066007 (MMB).
Referensprojekt
;
