consumul

  • obiecte
  • abstract
  • introducere
  • Materiale și metode
  • obiecte
  • Dieta cu alimente nesănătoase și identificarea obezității - șobolani supuși sensibili și rezistenți
  • Cocaină indusă de locomotive
  • Exprimarea suprafeței A proteine ​​intracelulare
  • electrofiziologie
  • statistici
  • Rezultatul
  • Experimentul 1
  • Mișcare mai mare indusă de cocaină în alimentele nesănătoase
  • GluA1, dar nu GluA2, expresia suprafeței NAc este mai mare la Junk-Food-Gainers
  • Transmisia mediată de CP-AMPAR este crescută în alimentele nesănătoase
  • Experimentul 2
  • Nivelurile de bază ale GluA1 sunt similare, dar mâncarea nedorită mărește expresia GluA1 la șobolanii predispuși la obezitate.
  • Mancarea nedorita creste transmiterea CP-AMPAR mediata de NAc la sobolanii predispusi la obezi in absenta diferentelor de greutate sau de consum de alimente nesanatoase.
  • discuţie
  • Sensibilitate crescută a sistemelor mezolimbice la șobolanii susceptibili la obezitate
  • Mancarea nedorita creste selectiv transmiterea mediata de NAc CP-AMPAR la sobolanii sensibili la obezi.
  • Care este importanța funcțională a creșterii CP-AMPAR?
  • Creșterea reglării AMPAR este asociată cu o locomoție crescută indusă de cocaină la șobolanii sensibili la obezitate?
  • Rezumat și direcții viitoare
  • Finanțarea și divulgarea

obiecte

  • dependență
  • Neuroștiința celulară
  • Neuroștiința moleculară
  • motivare
  • neurofiziologie
  • Obezitatea

abstract

Deși dorința de a mânca este reglementată de foamete, sațietate și cerere de energie, acestea sunt, de asemenea, puternic influențate de stimulii din mediu care sunt asociați cu alimentele (aluzii la alimente). De exemplu, la indivizii non-obezi, expunerea la indicii alimentare crește pofta de mâncare și cantitatea de alimente consumate (Fedoroff și colab., 1997; Soussignan și colab., 2012). Persoanele obeze sunt mai sensibile la aceste proprietăți motivaționale ale stimulilor alimentari, care, după expunerea la indicii alimentare, raportează o poftă mai puternică de alimente și consumă doze mai mari (Rogers și Hill, 1989; Yokum și colab., 2011). Aceste similitudini comportamentale dintre alimentație și dorința indusă de droguri au condus la opinia că „dependența alimentară” indusă de consumul de alimente bogate în zahăr și grăsimi poate contribui la epidemia de obezitate (Carr și colab., 2011; Epstein și Shaham, 2010 ).; Kenny, 2011; Rogers și Hill, 1989; Volkow și colab., 2013).

Dovezile în mare parte din studiile la om sugerează că aluziile alimentare induse de alimente la indivizii obezi implică modificări în funcționarea nucleului accumbens (NAc), o regiune despre care se știe de mult timp că mediază stimulentele pentru recompensarea alimentelor și a medicamentelor, dar care, de exemplu, RMN uman studiile arată că activarea în NAc indusă de indicii alimentari este mai puternică la persoanele obeze (Stice și colab., 2012; Volkow și colab., 2013; mic, 2009). În plus, sensibilitatea crescută a NAc la indicii alimentari prezice dificultăți de creștere în greutate viitoare și pierderea în greutate la oameni (Demos și colab., 2012; Murdaugh și colab., 2012). La șobolani, obezitatea indusă de dietă determină un răspuns motivațional crescut la obiceiurile alimentare, în special la populațiile sensibile la obezitate (Brown și colab., 2015; Robinson și colab., 2015). Luate împreună, aceste date sugerează că consumul de alimente grase dulci determină neuroadaptarea funcției NAc, ceea ce poate crește procesul motivațional.

Atât la șobolani, cât și la oameni, susceptibilitatea la obezitate poate juca un rol important în efectele „mâncărurilor nedorite” gustoase, bogate în calorii, asupra funcției și comportamentului nervos (Albuquerque și colab., 2015; Geiger și colab., 2008; Robinson și colab. ., 2015; Stice și Dagher., 2010). Deși este dificil de abordat rolul susceptibilității la oameni, studiile efectuate la șobolani au arătat că modificările sistemelor mezolimbice și motivația indusă de dietă sunt mai pronunțate la șobolanii sensibili la obezi care sunt rezistenți (Geiger și colab., 2008; Vollbrecht și colab. ., 2016; Robinson și colab., 2015; Valenza și colab., 2015; Oginsky și colab., 2016). Datele recente sugerează, prin urmare, că consumul de „alimente nesănătoase” poate duce la modificări semnificative ale nervilor la populațiile susceptibile de rezistență.

Receptorii de glutamat de tip AMPA (AMPAR) oferă o sursă majoră de excitație pentru NAc, iar capacitatea stimulilor alimentari de a declanșa hrănirea se bazează parțial pe activarea AMPAR în nucleul NAc (Di Ciano și colab., 2001). În plus, consumul de alimente dulci, grase și obezitatea pot modifica transmiterea excitativă în NAc (Tukey și colab., 2013; Brown și colab., 2015). În plus, lucrările recente din laboratorul nostru și altele au arătat că motivația indusă de tac crește în populațiile sensibile la obezitate (Robinson și colab., 2015; Brown și colab., 2015). Scopul acestui studiu a fost de a determina modul în care consumul de junk food la șobolani sensibili la obezitate și rezistenți la șobolani afectează expresia și transmiterea AMPAR în nucleul NAc, deoarece NAc AMPAR a mediat căutarea medicamentelor induse de indicii, dar nu a fost investigat în modele de obezitate induse de dietă. În plus, activitatea locomotorie indusă de cocaină a fost utilizată ca o „scădere” generală a funcțiilor mezolimbice, deoarece sensibilitatea crescută a circuitelor mezolimbice crește efectul motivațional al stimulilor alimentari (Wyvell și Berridge, 2000, 2001).

Două modele complementare de rozătoare au fost utilizate pentru a determina rolul susceptibilității în modificările NAPAR AMPAR ale "alimentelor nesănătoase". În primul rând, șobolanii sângerați Sprague-Dawley cărora li s-a administrat „mâncare nedorită” au fost identificați ca „Câștigători” și „Non-Câștigători” (ca în Robinson și colab., 2015), după care s-au măsurat diferențele comportamentale și nervoase. Deși acest model este informativ, necesită inducerea creșterii în greutate și manipulare dietetică pentru a identifica populațiile sensibile. Astfel, am examinat, de asemenea, efectele mâncării nedorite la șobolanii crescuți selectiv asupra susceptibilității sau rezistenței lor la obezitatea indusă de dietă (Levin și colab., 1997; Vollbrecht și colab., 2015, 2016).

Materiale și metode

obiecte

Șobolanii au fost adăpostiți în perechi de lumină inversă și întuneric (12/12) cu acces gratuit la alimente și apă pe toată durata perioadei și aveau vârsta de 60 până la 70 de zile la începutul experimentului. Șobolani masculi Sprague-Dawley au fost cumpărați de la Harlan. Șobolani predispuși la obezitate și rezistenți la șobolani au fost adăpostiți în casă. Aceste linii au fost inițial stabilite de Levin și colab. (1997); crescătorii au fost cumpărați de la Taconic. Includerea șobolanilor îngrășați permite compararea cu literatura existentă mai largă, în timp ce șobolanii crescuți selectiv ne permit să distingem alterările datorate obezității față de manipularea dietetică. Greutatea a fost măsurată de 1-2 ori pe săptămână. Toate procedurile au fost aprobate de Comitetul UM pentru Utilizarea și Îngrijirea Animalelor.

Dieta cu alimente nesănătoase și identificarea obezității - șobolani supuși sensibili și rezistenți

„Junk food” este o piure: Ruffles chipsuri de cartofi originali (40 g), chipsuri Ahoy, chipsuri originale de ciocolată (130 g), unt de arahide neted Jif (130 g), aromă de ciocolată pudră Nesquik (130 g), pudră Aliment de laborator 5001 (200 g;% calorii: 19, 6% grăsimi, 14% proteine, 58% carbohidrați; 4,5 kcal/g) și apă (180 ml) combinate într-un robot de bucătărie. Compoziția dietei se bazează pe studii anterioare care determină subpopulațiile (Levin și colab., 1997; Robinson și colab., 2015). K- înseamnă agregarea bazată pe creșterea în greutate după 1 lună de junk food a fost utilizată pentru a identifica grupurile sensibile la obezitate (Junk-Food-Gainer) și la obezitate (Junk-Food-Non-Gainer). Această metodă statistică oferă o separare imparțială care poate fi aplicată uniform în toate studiile (MacQueen, 1967). În plus, am constatat că acesta este momentul optim pentru identificarea fiabilă a subpopulațiilor (Robinson și colab., 2015; Oginsky și colab., 2016; observații nepublicate).

Cocaină indusă de locomotive

Activitatea locomotorie a fost măsurată în camere (41 cm x 25,4 cm x 20,3 cm) echipate cu grinzi fotocelulare. Șobolanii au fost așezați în camere timp de 40 de minute. Înainte de injectarea de soluție salină (1 ml/kg, ip), apoi 1 oră mai târziu cocaină (15 mg/kg, ip). Această doză a fost selectată pe baza studiilor anterioare doză-răspuns (Oginsky și colab., 2016; Ferrario și colab., 2005).

Exprimarea proteinelor de suprafață și intracelulare

Țesutul din NAc (nucleu/înveliș) și striatul medial dorsal (DMS) a fost recoltat și prelucrat folosind abordări stabilite BS 3 de reticulare (Boudreau și colab, 2012) care permit detectarea suprafeței celulare versus expresia intracelulară a proteinelor. Probele DMS au fost incluse în eșantion pentru a determina dacă diferențele au fost selective pentru NAc. Pentru fiecare șobolan, țesutul a fost izolat, tocat (tăietor McIllwain; 400 μm felii; St Louis, MO) și incubat într-un CSF conținând 2 mM BS3 (30 minute, 4 ° C). Reticularea a fost încheiată cu glicină (100 mM; 10 minute), feliile au fost omogenizate în tampon de liză (400 μl; în mM: 25 HEPES; 500 NaCI, 2 EDTA, 1 DTT, 1 fenilmetilsulfonil fluor, 20 NaF, 1: 100 protează) . cocktail de inhibitori setat la I (Calbiochem, San Diego, CA) și 0,1% Nonidet P-40 [v/v]; pH 7, 4) și stocate la -80 ° C. Concentrația proteinelor a fost determinată prin test BCA. Pentru detalii metodologice complete, vezi Boudreau și colab. (2012).

Probele reticulate BS3 au fost încălzite în tamponul de probă Laemmli cu 5% β-mercaptoetanol (70 ° C, 10 minute), încărcat (20 μg proteină) și electroforizat pe geluri cu gradient Bis-Tris 4-15% în condiții de reducere. Proteinele au fost transferate pe membranele PVDF (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ). Membranele au fost spălate, blocate (1 oră, RT, 5% (g/v) cu lapte praf degresat în TBS-Tween 20 (TBS-T; 0,05% Tween 20, v/v)) și incubate peste noapte (4 ° C) ) cu anticorpi primari (1: 1000 în TBS) împotriva GluA1 (Thermo Scientific; PA1-37776) sau GluA2 (NeuroMab, UCDavis/NIH: 75-002). Membranele au fost spălate în TBS-T, incubate cu mediu secundar conjugat cu HRP (Invitrogen, Carlsbad, CA; 1 h, RT), spălate și imersate într-un substrat de detectare a chemiluminiscenței (GE Healthcare, Piscataway, NJ). Imaginile au fost achiziționate pe film și Ponceau S (Sigma-Aldrich) a fost utilizat pentru a determina proteina totală. Benzile necesare au fost cuantificate folosind Figura J (NIH).

electrofiziologie

300 μm lateral pe neuronii înregistrați. A fost necesară cantitatea minimă de curent necesară pentru a obține un răspuns sinaptic cu 0,30 mA, iar neuronul a fost aruncat. EEPSC mediate de AMPAR au fost înregistrate la -70 mV înainte și după administrarea antagonistului selectiv al naspm CP-AMPAR (200 μM; ca în Conrad și colab., 2008; Ferrario și colab., 2011).

statistici

Au fost utilizate teste t cu două cozi, măsuri repetate unidirecționale sau bidirecționale ANOVA, teste de comparație multiple post-hoc ale lui Sidak și comparații planificate între grupurile sensibile la obezitate și grupurile rezistente (Prism 6, GraphPad, San Diego, CA). ).

Rezultatul

Experimentul 1

Șobolanilor Sprague Dawley li se administrează junk-food folosind o abordare care duce la obezitate la unii șobolani (Junk-Food Gainers), dar nu la alții (Junk-Food Non-Gainers; Robinson și colab., 2015; Oginsky și colab., 2016) . Am măsurat apoi răspunsul la o singură injecție de cocaină (citirea generală a funcției mezolimbice), suprafață vs. expresia intracelulară a subunităților AMPAR și transferul mediat de AMPAR în nucleul NAc utilizând abordări de prindere a celulelor întregi în aceste două populații.

Mișcare mai mare indusă de cocaină în alimentele nesănătoase

După cum era de așteptat, unii șobolani au câștigat o cantitate semnificativă de greutate atunci când au consumat junk food (junk food-gains, N = 6), în timp ce alții nu (junk-food-non-Gainers, N = 4; Figura 1a; bidirecțional): efectul principal al grupului: F (1, 9) = 11, 85, p = 0,007; interacțiune grup x timp: F (18 162) = 6, 85, p

GluA1, dar nu GluA2, expresia suprafeței este mai mare în alimentele nesănătoase decât în ​​cele non-alimentare. a) Mancarea nedorita determina o crestere semnificativa in greutate la un subgrup de sobolani sensibili. b) Consumul de junk food urmat de o lipsă de junk food este asociat cu un răspuns sensibilizat la cocaină în junk food (JF-G) comparativ cu junk food non-alimentar (JF-N). Lotul prezintă locomoție în timpul obiceiului și după injecția salină. (c) Blot reprezentativ al expresiei GluA1 în probe de NAc reticulate. (d, e) GluA1, dar nu GluA2, expresia suprafeței este mai mare în câștigurile alimentare nesănătoase comparativ cu alimentele nesănătoase care nu câștigă după un deficit alimentar nesănătos, sugerând prezența CP-AMPAR. Toate datele sunt prezentate ca medie ± SEM; * p

Contribuția CP-AMPAR este mai mare la șobolanii cărora li s-a administrat junk-food-gainer în comparație cu șobolanii hrăniți după deficit de junk-food. a) Amplitudine normalizată înainte (BL) și după aplicarea antagonistului CP-AMPAR naspm (200 μM) la baie. Insertul prezintă exemple de eEPSC înainte (negru) și după naspm (roșu). (b) Reducerea naspm este mai mare la șobolanii hrăniți cu Junk-Food-Gainer vs. c) localizarea înregistrărilor de celule întregi pentru toate experimentele. Zona hașurată indică locația generală a înregistrărilor făcute în nucleul NAc. Înregistrările au scăzut aproximativ între 2,04 și 1,56 mm față de Bregma; imagine adaptată din Paxinos și Watson (2007). Toate datele sunt prezentate ca medie ± SEM; * p

Cantitatea relativă de suprafață NAc GluA1 față de expresia proteinei intracelulare (S/I) este crescută după consumul de junk food și privarea numai la șobolanii sensibili la obezi. Acest lucru s-a datorat schimbărilor în exprimarea atât a proteinelor de suprafață, cât și a celor intracelulare. a) Raportul suprafață la intracelular, b) suprafață și c) expresia intracelulară a proteinei GluA1 la șobolani rezistenți la obezitate (OR) și șobolani obezi (OP) cărora li s-a administrat hrană sau junk food. Toate datele sunt prezentate ca medie ± SEM; * p

Pentru a induce reglarea în sus a CP-AMPAR în obezitatea predispusă la obezitate, dar nu rezistentă la obezitate, sunt suficiente doar 10 zile de junk food, urmate de 2 săptămâni de consum slab de junk food. Această creștere a avut loc în absența diferențelor în aportul de alimente și creșterea în greutate. a) Amplitudine normalizată înainte și după naspm (200 μM). Început: Exemplu de eEPSC de la șobolani hrăniți cu alimente nesănătoase înainte (negru) și după naspm (roșu). b) Cursul de timp al eEPSC înainte și după aplicarea naspm. c) Reducerea naspm crește după alimentele nesănătoase la șobolani predispuși la obezitate, dar nu la obezitate. d) Creșterea în greutate este similară între grupuri. e) Consumul de alimente nesănătoase este similar între grupuri. Toate datele sunt prezentate ca medie ± SEM. * p

Creșterea CP-AMPAR indusă de o dietă nesănătoasă este prezentă după 1 zi fără alimente la șobolani predispuși la obezitate, dar nu împotriva obezității. a) Amplitudine normalizată înainte (linia de bază) și după naspm (200 μM). Început: Exemplu de șobolani eEPSC hrăniți cu alimente nesănătoase înainte (negru) și după naspm (roșu). b) Curs de timp înainte și după aplicarea naspm. c) Reducerea naspm este mai mare la șobolanii predispuși la obezitate comparativ cu șobolanii rezistenți la obezitate cărora li se administrează alimente nesănătoase. d) Creșterea în greutate este similară între grupuri. e) Consumul de alimente nesănătoase este similar între grupuri. Toate datele sunt prezentate ca medie ± SEM. * = p