生理行为。 作者手稿; 可在PMC 2015 Mar 10中找到。
以最终编辑形式发布为：
生理行为。 2008 Jun 9; 94（3）：309-315。
在线发布2008 Jan 16。 DOI： 10.1016 / j.physbeh.2008.01.008
PMCID：PMC4354893
NIHMSID：NIHMS669562
抽象
对糖的狂激可能以类似于服用滥用药物的方式激活神经通路，导致相关的依赖迹象。 本实验测试了已经在蔗糖上暴食然后禁食的大鼠是否表现出鸦片样撤除的迹象。 将大鼠维持在12-h剥夺，然后12-h接近10％蔗糖溶液并且食用28天，然后禁食36 h。 与同样贫困的自由采食组相比，这些动物在高架十字迷宫的暴露臂上花费的时间更少，表明焦虑。 微透析显示细胞外乙酰胆碱的伴随增加和伏隔核壳中多巴胺释放的减少。 这些结果似乎不是由于低血糖。 研究结果表明，对蔗糖和食物进行狂饮，然后禁食，会产生焦虑和伏隔多巴胺和乙酰胆碱平衡的状态。 这类似于纳洛酮的作用，表明鸦片样撤药。 这可能是某些饮食失调的一个因素。
戒断是吸毒成瘾的一个因素[1]。 Le Magnen [2]发现阿片类拮抗剂纳洛酮在喂食适口自助餐式饮食的大鼠中产生鸦片样撤药症状。 类似地，维持饮食诱导每日糖暴食的大鼠也显示出响应纳洛酮的鸦片样戒断症状[3]。 这些大鼠表现出退缩的体征，对高架十字迷宫的焦虑，以及伏隔核（NAc）中乙酰胆碱（ACh）增加的细胞外多巴胺（DA）减少。 虽然阿片类拮抗剂的使用对于理解行为的潜在神经机制很重要，但它与自然情况不同。 在饥荒或严重节食期间，禁欲或自发紧急戒断更加真实，能够反映野外或人类的动物。
仅仅禁用滥用药物就足以引起戒断的行为和生化迹象。 大鼠戒除吗啡显示戒断症状，如震颤和湿狗摇晃[4,5]。 这些行为与DA系统的变化相结合，包括纹状体D的减少1 和D2 受体mRNA [6]，减少NAc中的细胞外DA [7,8和伏安的增加ACh [9].
同样，从可口食物中剥夺可能会导致阿片类药物戒断的行为迹象。 以前维持饮食的间歇性糖的大鼠表现出当24或36 h移除食物和/或糖时表现出戒断状态的行为[3,10]。 此外，食物匮乏已被证明可以增强药物强化行为，表明食物禁欲与成瘾行为之间存在联系[11,12].
尚不清楚过量摄入糖后禁食是否可以改变NAc中DA和ACh的细胞外水平。 在本实验中，这些神经化学物质在禁食期间从糖和食物中监测，理论上缺乏天然阿片类药物刺激会导致类似于纳洛酮沉淀戒断的影响，特别是DA的减少和ACh释放的增加。 NAc shell。 在我们之前的报告中进一步补充鸦片样戒断的躯体症状的发现[3]，在糖暴食后的禁食期间测量了对高架十字迷宫和血糖水平的焦虑。
1。 材料和方法
1.1。 一般方法
雄性Sprague-Dawley大鼠获自Taconic Farms（Germantown，NY）或在普林斯顿大学动物园饲养来自Taconic Farms的原种。 将大鼠单独圈养在反向12-h光照：12-h暗循环中。 所有程序均经普林斯顿大学机构动物护理和使用委员会批准。
1.2。 实验1：糖暴食大鼠禁食时焦虑是否明显？
大鼠（300-450 g）在主要实验组（间歇性糖+食物; n 在9-h剥夺的饮食上维持12-h，然后12-h获得10％（w / v）蔗糖溶液加标准啮齿动物食物（LabDiet #5001，PMI，St.Louis，MO，3.02 kcal / g）每天将4 h开始进入黑暗阶段28天[13]。 对照组（自由采食; n 允许随意访问标准啮齿动物食物= 7。 所有动物随意获得水。 实验2和3中使用的其他组（间歇性食物和自由采食糖）未进行焦虑测试，因为他们在之前的报告中未能显示纳洛酮或禁食后的戒断行为迹象[3].
在第28天，在通常的12-h剥夺后，实验组中的大鼠被拒绝获得糖和食物以获得额外的24 h。 对照组也被剥夺了36 h的食物。 在此期间，动物继续随意获取水。 然后使用File，Lippa，Beer和Lippa技术将动物分别置于高架加迷宫中5 min [14]。 该装置有四个臂，每个10厘米宽，50厘米长，并在地板上方60厘米处升高。 两个相对的臂被高度不透明的墙围住。 另外两只手臂没有防护墙。 该实验在红灯下进行。 将大鼠置于迷宫的中心并交替面对开放或闭合的臂。 每个加迷宫试验都是视频录像，并由盲人处于治疗状态的观察者对头部和前爪在开放臂，闭合臂或迷宫中段所花费的时间进行评分。
1.3。 实验2：糖禁食大鼠在禁食期间是否会改变伏隔核中DA和ACh的释放？
将另一组大鼠（350-450 g）进行手术以植入用于微透析的导管。 根据需要用20 mg / kg甲苯噻嗪和补充有氯胺酮的100 mg / kg氯胺酮（ip）麻醉大鼠（100 mg / kg，ip）。 双侧21规格不锈钢导管针对后内侧伏隔壳（前部：+ 1.2 mm，侧面：0.8 mm和腹侧：4.0 mm，分别参考前囟，正中窦和水平颅骨表面）使用立体定位仪器。
允许大鼠从手术中恢复至少1周。 与实验1中的程序类似，一个实验组（n 每天6-h剥夺维持12-h，然后12-h进入10％蔗糖和标准啮齿动物食物，开始4 h进入黑暗阶段，持续28天以诱导暴食（即，间歇性糖+食物）。 一个对照组保持相同的时间表，没有蔗糖（间歇性食物， n = 7），而另一组则保持每日随意食物（n = 6）。 在第28天，将每只大鼠移入微透析室中并插入探针并在实验前用丙烯酸水泥14-16 h固定在适当位置以使神经递质恢复稳定。 微透析探针由石英玻璃管（37μm内径，Polymicro Technologies Inc.，Phoenix，AZ）在26规格不锈钢管内构建，其具有纤维素管的微透析尖端，其末端用环氧树脂密封（Spectrum Medical Co.，Los）加州Angeles，6000 MW，0.2 mm外径×2.0 mm长）[15]。 探针从引导插管突出5 mm，到达伏隔壳中的预期位置。 用缓冲的林格氏溶液灌注探针（142 mM NaCl，3.9 mM KCl，1.2 mM CaCl）2，1.0 mM MgCl2，1.35 mM Na2HPO4，0.3 mM NaH2PO4，pH7.35）在0.5μL/ min的流速下稳定期并且在1.3μL/ min 2 h之前和整个实验期间。 将新斯的明（0.3μM）加入到林格氏溶液中，通过阻止其酶促降解来改善ACh的基础恢复。
当最后的12-h蔗糖进入时间在第28日结束时，从所有大鼠中除去食物，蔗糖和水。 为透析实验的36 h取出水，因为饮用水可以改变DA和ACh的基线水平[16]，这会使结果混淆。 在禁食的1，3和20 h（无食物，糖或水可用）后收集微透析样品用于12 h（24×36-min样品）。 每个样品分开，一半用于DA分析，一半用于ACh。
1.4。 多巴胺和乙酰胆碱测定
通过反相高效液相色谱和电化学检测（HPLC-EC）分析DA及其代谢物3,4-二羟基 - 苯乙酸（DOPAC）和高香草酸（HVA）。 将样品注入20-μL样品环中，得到具有10 mm孔和3.2μm，C3填料（Brownlee Co. Model 18，San Jose，CA）的6213-cm柱。 流动相含有60 mM磷酸钠，100μMEDTA，1.24 mM庚磺酸和5％vol / vol甲醇。 用库仑检测器（ESA Co. Model 5100A，Chelmsford，MA）测量DA，DOPAC和HVA，调节电位设定为+ 500 mV，工作电池电位为-400 mV。
使用20 µL样品定量环和10 cm C18分析柱（Chrompack Inc.，Palo Alto，CA），通过反相HPLC-EC测量ACh。 通过固定的酶反应器（来自密苏里州圣路易斯的Sigma的乙酰胆碱酯酶和胆碱氧化酶，以及来自加利福尼亚州帕洛阿尔托的Chrompack Inc.的色谱柱）将ACh转化为甜菜碱和过氧化氢。 流动相是pH 200的8.0 mM磷酸钾。 使用了安培检测器（EG＆G普林斯顿应用研究公司，新泽西州劳伦斯维尔）。 过氧化氢在相对于Ag-AgCl参比电极（EG＆G Princeton Applied Research）设定为500 mV的铂电极（BAS，West Lafayette，IN）上被氧化。
在禁食的20，12和24 h收集三个36-min样品。 对于每小时，对三个样品的数据取平均值。 当间歇喂养的大鼠通常期望食物时，DA和ACh的数据被转换为每组的12-h剥夺时间点的百分比。
1.5。 组织学
在实验结束时，进行组织学以验证微透析探针的放置。 大鼠接受过量的戊巴比妥钠，并且当深度麻醉时，用0.9％盐水心内灌注，然后用10％甲醛灌注。 将大脑移除，冷冻，并且实验者在切割时检查切片（40μm切片，从伏隔核开始）直到探针尖端的位置被定位。 一旦探测到探测轨迹，就可以使用Paxinos和Watson的图集绘制它们[17].
1.6。 实验3：由于蔗糖的慢性暴食，血糖水平是否有变化？
三组中的大鼠（300-350 g）在（a）间歇性糖+食物（28-h剥夺，随后12-h获得12％蔗糖溶液和食物，10-h开始进入黑暗阶段）维持4天。 ; n =（10），（b）间歇性食物（12-h剥夺，然后12-h进入标准啮齿动物食物（无蔗糖），开始4 h进入黑暗阶段; n = 10），或（c）自由采食（n = 9）。 除去食物和糖，并在剥夺12，24和36 h后收集尾部血液样品。 一名实验者轻轻地握住动物从尾巴的尖端收集血液，而另一名实验者用无菌手术刀从尾巴尖端做一个约5 mm的小切口。 将血液收集在毛细管中，离心，然后用Analox GM7 Fast Enzymatic Metabolizer（Analox，Lunenburg，MA）分析血清的葡萄糖水平。 在28天访问期间，每天测量糖和食物摄入量，并且每周测量体重。 还在剥夺期间的每个时间点测量体重。
2。 结果
2.1。 体重，糖摄入量和食物摄入量
在实验28的3天访问期间收集的数据显示，在28天暴露期间，暴露于蔗糖的大鼠的蔗糖摄入量增加（F（27，279）= 4.9， p <0.001； 图1A），一个类似于我们之前的报告中显示的蔗糖或葡萄糖的发现[3,20]。 食物摄入量数据显示各组之间存在显着差异。 间歇性糖进入的大鼠比自由采食和间歇性食物组吃的食物少（F（2,26）= 60.8， p <0.001； 图1B）。 然而，各组之间每日总热量摄入量没有差异（图1C).
在28天访问期间，各组之间的体重没有差异; 然而，有一个时间的影响，所有三组在28天增加了重量（F（4,104）= 298.9， p <0.001）。 在剥夺的36小时内，所有组的体重均随时间下降（F（2,52）= 1957.8， p <0.001），在任何时间点（12、24或36 h）组之间均无差异。
2.2。 实验1：糖暴食大鼠禁食后焦虑的行为指数
当放置在5 min的升高的迷宫中时，在食物剥夺的36 h之后，之前维持间歇性糖+食物的大鼠在开放臂上花费的时间较少（18±4 s，总时间的6％）。与没有蔗糖经验的同样剥夺的自由采食组相比，加号迷宫（34±8 s，总时间的11％; t（16）= 2.01， p <0.05， d = 1.03，其中0.8或更高被认为是一个大的效果大小[18]，和 p代表 = 0.87; 图。 2).
2.3。 实验2：糖禁食大鼠在禁食时减少细胞外DA并增加NAc壳中的ACh
组和时间之间存在显着的相互作用（12，24和36 h剥夺）（F（4,28）= 2.86， p <0.05； 图3A）。 在禁食24 h后，对于先前喂食间歇性糖+食物的组，DA释放降低至68±6％，对于自由采食组，DA释放降低至72±5％，而间歇性食物组则保持不变（95±7％） 。 间歇性蔗糖+食物组的36 h空腹细胞外DA保持低水平（61±14％），此时它显着低于自由采食组（113±14％， p <0.05）和间歇性咀嚼组（104±15， p <0.05）。
在DAN或ACh剥夺12 h后，组之间没有差异（间歇性糖+食物= 1.6±0.3 pg和0.4±0.1 pmol /样品;间歇性食物= 1.5±0.4 pg和0.7±0.3 pmol /样品; ad libitum chow = 1.4±0.3 pg和0.7±0.3 pmol /样品;分别为DA和ACh）。
禁食24 h后，所有组的DOPAC水平均下降（F（2,34）= 33.8， p <0.001）。 在禁食36小时时，观察到了相似但不明显的趋势。 时间对HVA的释放也有影响（F（2,34）= 6.97， p <0.001）。 像DOPAC和DA一样，所有组在禁食24小时后HVA均下降（表1）。 然而，通过36 h禁食，间歇性糖+食物组的HVA较高（119±20％），但随意食物和间歇性食物组的HVA略有下降。
细胞外ACh在DA的相反方向改变。 小组和时间之间存在显着的相互作用（F（4，30）= 4.81， p <0.005； 图3B）。 在间歇性蔗糖+食物组禁食24 h后，ACh增加（115±10％; p <0.05），但对于随意饮食组（77±13％）或间歇性饮食组（90±15％）不适用。 禁食36小时后，这种差异得到了加强，蔗糖+猪饲料间歇组的ACh升高（164±14％），而自由狗饲料则为（97±17％）。 p <0.05）和间歇性食物（104±15％; p <0.05）对照组。
注意，在间歇性蔗糖+食物和间歇性食物大鼠通常获得食物的第一次12 h禁食后采取基线测量。 因此，36-h禁食时间点恰好是24-h测量后的12 h。 在昼夜周期的这一点，食物喂养的对照组没有显示DA或ACh的变化，而糖暴食组具有显着低的DA和高ACh。
组织学证实探针放置主要在NAc的壳中（图。 4).
2.4。 实验3：糖暴食大鼠禁食后的戒断症状与低血糖无直接关系
各组之间的血糖水平没有显着差异（12的范围h = 5.1-7.8 mmol，24的范围h = 4.6-6.9 mmol，36的范围h = 4.2-6.4 mmol）。 然而，在36剥夺过程中，所有组的血糖水平都有下降的时间效应（F（2,52）= 52.8， p <0.001）。
3。 讨论
3.1。 糖暴食大鼠禁食期间焦虑的行为指征
高架十字迷宫是最常用的焦虑动物试验之一[14,21]，并已广泛验证一般焦虑[[22和药物戒断引起的焦虑[23]。 实验1的结果表明，通过间歇性获取糖的饮食禁食可导致焦虑，如通过高架十字迷宫测量的。 先前曾在糖上暴食的大鼠在迷宫的开放臂上花费6％的时间，与自由采食组的11％相比。 这些数据在其他人获得的值范围内，结果与通常使用此程序找到的结果类似[24,25]。 这一发现类似于吗啡自发戒断后观察到的开臂探查减少[26]。 在以前的研究中，一直保持自由采食的糖和食物的动物在给予纳洛酮时没有表现出焦虑的迹象，而饲喂间歇性糖和食物的动物在给予相同剂量的纳洛酮时确实表现出焦虑[3]。 随意获取糖也未能产生其他依赖性的行为迹象，包括对安非他明的交叉敏感[27]和饮酒的倾向[28]。 间歇性获取糖确实会产生这些行为。 通过对自由采食糖精的禁欲不会导致抑郁样行为的研究结果进一步表明了间歇性获取在引发观察到的影响中的重要性[29]，这是在退出期间可以观察到的另一种行为。 鉴于这些先前的研究，在本实验中未测试自由采食糖。
研究还表明，不是给予蔗糖饮食，而是长期戒除饮食，这会在蔗糖暴食大鼠中引起焦虑症状。 我们之前曾报道过，每天接受12-h接种的糖暴食大鼠，接着是12-h剥夺，在通常的12-h之后，每天都没有出现焦虑，超声波窘迫或焦虑的躯体症状。食物匮乏期[3]。 目前的结果证实36-h剥夺确实引起焦虑现象。
在实验1中禁食期间焦虑的发现类似于可以用阿片类拮抗剂纳洛酮沉淀的阿片样戒断症状[3]。 糖暴食大鼠对纳洛酮的敏感性表明饮食导致内源性阿片受体发生改变。 这已经在报告中得到证实，该报告显示可口食物的暴饮改变了NAc中的脑啡肽mRNA和μ-阿片受体结合[30–32]。 在本研究中观察到的剥夺后的戒断症状很可能是由于糖暴食动物缺乏内源性阿片类药物刺激。
这些结果与其他关于阿片类似戒断症状的报告一致，这些迹象表明在先前已经对糖进行暴食的大鼠中禁食或自发出现。 除了窘迫的躯体症状[3]，已经注意到攻击性行为和体温下降[10]。 行为和生理学的这些变化与从阿片类药物中撤出时观察到的相似[33,34]，并支持这样一种理论，即间歇性获取糖溶液的饮食可导致阿片类药物戒断的迹象。
3.2。 糖暴食大鼠禁食期间伏隔核中的细胞外DA和ACh
在禁食的36 h，与两个对照组相比，间歇性糖+食物组的DA水平显着降低。 这表明食物和水的剥夺会导致大鼠的DA音失去，并且有糖暴食史。 同时，细胞外ACh升高，提示阿片样戒断样状态。
对照组没有显示出这种效果。 在此36-h时间点（与12-h时间点相同的亮/暗周期），DA已恢复到自由采食组的基线水平（图3A）。 这表明，伏牛顿和罗宾逊建议，随意性饮食释放在随意性食物组中遵循昼夜节律[35]。 其他人提出了纹状体的类似变化[36,37]。 间歇性饲料组未观察到这种昼夜效应，可能是因为循环喂养可能改变DA释放的正常昼夜节律。
间歇性糖+食物组细胞外DA的持续减少与吗啡自发戒断期间报道的相似[7并且可能在禁欲后促进糖摄入的恢复[38]。 使用间歇性饲料组获得的结果显示，在任何时间点DA释放的变化相对较小，表明对糖和食物进行暴食的组合，而不仅仅是食物，对于产生观察到的效果是重要的。
尽管DOPAC和HVA通常遵循与DA类似的模式，但情况并非总是如此。 在本实验中，DOPAC和HVA没有显示出与DA观察到的昼夜变化，而是随着时间的推移而被抑制。 虽然其他人报告了NAc中这些代谢物的昼夜波动[35]，我们不知道任何在36禁食期间测量过这些水平的论文。 因此，在本实验中，禁食可能影响食物对照组中的DA代谢。
在禁食36 h后，ACh水平显示组间有显着差异。 NAc中的ACh与摄入行为有关[39]特别是饱足感[40–44]，当DA低时，ACh可能会引发厌恶[40,45–48]。 在本实验中在禁食期间在间歇性糖+食物大鼠中观察到的ACh的显着增加可能对应于被奖励剥夺的消极方面。 以前的研究支持这一理论，即这里报道的结果是蔗糖饮食剥夺的结果。 大鼠在蔗糖释放DA上暴食并显示NAc中ACh释放的减弱[20,49]，这与长期剥夺期间目前的结果相反。 间歇性糖+食物组中伏隔核DA和ACh之间的不平衡，但对照组中没有，可能导致实验1中观察到的焦虑。
3.3。 糖暴食大鼠禁食期间的血糖水平
低血糖症可导致厌食状态，动物可通过进食尝试逃避。 与这种厌恶状态相关的行为类似于纳洛酮给药或在蔗糖暴食大鼠中禁食时观察到的行为[50]。 许多因素都会影响大脑奖励系统。 然而，由于低血糖期间观察到的行为与焦虑期间观察到的行为之间的相似性，本研究测量血糖水平以确保观察到的效果不仅仅是由于异常的血糖状态。 所有组的血糖水平相似，因此似乎不能解释DA和ACh释放的行为差异或变化。 可以推断，平均胰岛素水平在各组之间保持一致，因为未观察到血糖水平的改变，并且由于喂养方案，体重没有差异。 因此，目前的调查结果，以及我们以前的报告[30]，表明行为和神经化学变化不是血糖水平差异的结果。 相反，它们可能是由于内源性阿片类药物和DA系统的改变相结合。
4。 结论
糖暴食后的长期剥夺可导致行为和神经化学适应，类似于阿片样物质依赖性动物被剥夺滥用物质（如吗啡）时所观察到的那些。 阿片类药物戒断的这些指标是依赖性的迹象。 这一发现与先前的研究相结合，表明糖暴食可导致其他依赖迹象，包括多巴胺能和阿片类药物的变化[30,32]，纳洛酮沉淀和自发戒断[3]，与滥用药物的交叉敏感[27,51]，禁欲后摄入的糖分增加[38]，响应以前与糖相关的线索的时间依赖性增加[52]和饮酒的倾向[28]，表明依赖在几个方面是显而易见的[53,54]。 目前的研究结果对于理解可能导致暴食的厌恶成分可能很重要。
参考资料
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