gyorsétel

  • elemeket
  • absztrakt
  • bevezetés
  • Anyagok és metódusok
  • elemeket
  • Az egészségtelen ételek étrendje és az elhízás azonosítása - fogékony és rezisztens, kinőtt patkányok
  • Mozdonyok által kiváltott kokain
  • A felület kifejezése a sejten belüli fehérjék
  • elektrofiziológia
  • statisztika
  • az eredmény
  • 1. kísérlet
  • Nagyobb kokain okozta mozgás egészségtelen ételekben
  • A GluA1, de a GluA2, az NAc felületi expressziója magasabb a Junk-Food-Gainers-ben
  • Az egészségtelen ételeknél fokozott a CP-AMPAR által közvetített átvitel
  • 2. kísérlet
  • A kiindulási GluA1 szint hasonló, de az ócska táplálék növeli a GluA1 expresszióját az elhízásra hajlamos patkányokban.
  • A gyorsétel növeli az elhízott hajlamú patkányok NAc-közvetített CP-AMPAR átvitelét, ha nincsenek különbségek a súlyban vagy az egészségtelen ételek fogyasztásában.
  • vita
  • A mezolimbikus rendszerek fokozott érzékenysége elhízásra érzékeny patkányokban
  • Az ócska étel szelektíven növeli az NAc CP-AMPAR által közvetített transzmissziót elhízásra fogékony patkányokban.
  • Mi a funkcionális jelentősége a CP-AMPAR növelésének?
  • A fokozott AMPAR-szabályozás fokozott kokain-indukált mozgáshoz kapcsolódik az elhízásra érzékeny patkányokban?
  • Összegzés és jövőbeli irányok
  • Finanszírozás és nyilvánosságra hozatal

elemeket

  • függőség
  • Sejt-idegtudomány
  • Molekuláris idegtudomány
  • motiváció
  • neurofiziológia
  • Elhízottság

absztrakt

Noha az étkezési vágyat az éhség, a jóllakottság és az energiaigény szabályozza, erősen befolyásolják őket a környezetben az élelemmel kapcsolatos ingerek is (utalások az ételre). Például nem elhízott egyéneknél az étkezési jelzéseknek való kitettség növeli az étvágyat és az elfogyasztott ételek mennyiségét (Fedoroff et al., 1997; Soussignan et al., 2012). Az elhízott emberek érzékenyebbek az élelmiszer-ingerek ezen motivációs tulajdonságaira, akik az élelmiszer-címkéknek való kitettség után erősebb étvágy után számolnak be, és magasabb dózisokat fogyasztanak (Rogers és Hill, 1989; Yokum et al., 2011). Az élelmiszerek és a kábítószer okozta sóvárgás ezen viselkedési hasonlóságai arra a nézetre vezettek, hogy a magas cukor- és zsírtartalmú ételek fogyasztása által kiváltott "ételfüggőség" hozzájárulhat az elhízás járványához (Carr és mtsai., 2011; Epstein és Shaham, 2010 ).; Kenny, 2011; Rogers és Hill, 1989; Volkow és mtsai., 2013).

Nagyrészt humán vizsgálatokból származó bizonyítékok arra utalnak, hogy az elhízott egyéneknél az élelmiszer által kiváltott élelmiszer-utalások megváltoztatják a nucleus accumbens (NAc) működését, amely régió régóta köztudottan közvetíti az élelmiszer- és gyógyszerjutalom ösztönzését, de amely például az emberi fMRI tanulmányok azt mutatják, hogy az étkezési jelek által kiváltott NAc-aktiváció erősebb az elhízott embereknél (Stice és mtsai, 2012; Volkow és mtsai, 2013; kicsi, 2009). Ezenkívül a NAc fokozott érzékenysége az ételjelekre megjósolja az emberek jövőbeni súlygyarapodását és súlycsökkenési nehézségeit (Demos et al., 2012; Murdaugh et al., 2012). Patkányokban az étrend okozta elhízás fokozott motivációs reakciót vált ki az étkezési szokásokra, különösen az elhízásra érzékeny populációkban (Brown és mtsai, 2015; Robinson és mtsai, 2015). Ezek az adatok együttvéve azt sugallják, hogy a zsíros édes ételek fogyasztása az NAc funkciójának neuroadaptációját okozza, ami növelheti a motivációs folyamatot.

Patkányokban és emberekben egyaránt az elhízásra való hajlam fontos szerepet játszhat az ízletes, magas kalóriatartalmú "ócska ételek" idegműködésre és viselkedésre gyakorolt ​​hatásában (Albuquerque és mtsai, 2015; Geiger és mtsai, 2008; Robinson és mtsai. (2015; Stice és Dagher., 2010). Noha nehéz kezelni a fogékonyság emberben betöltött szerepét, patkányokon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a mezolimbikus rendszerek változásai és az étrend okozta motiváció erőteljesebb az elhízásra fogékony patkányokban, amelyek rezisztensek (Geiger et al., 2008; Vollbrecht et al., 2016; Robinson és munkatársai, 2015; Valenza és mtsai, 2015; Oginsky és mtsai, 2016). A legfrissebb adatok tehát azt sugallják, hogy az "egészségtelen ételek" fogyasztása jelentős idegi változásokhoz vezethet a rezisztens.

Az AMPA-típusú glutamát-receptorok (AMPAR-ok) az NAc fő gerjesztési forrását jelentik, és az étkezési ingerek táplálék-kiváltó képessége részben az AMPAR-aktivációra támaszkodik az NAc-magban (Di Ciano és mtsai, 2001). Ezenkívül az édes, zsíros ételek fogyasztása és az elhízás megváltoztathatja az izomgerjesztést NAc-ben (Tukey és mtsai, 2013; Brown és mtsai, 2015). Emellett laboratóriumunk és mások munkája nemrégiben kimutatta, hogy a jelek által kiváltott motiváció növekszik az elhízásra érzékeny populációkban (Robinson és mtsai, 2015; Brown és mtsai, 2015). A tanulmány célja annak meghatározása volt, hogy az elhízásra érzékeny és patkányrezisztens patkányokban az egészségtelen ételek fogyasztása hogyan befolyásolja az AMPAR expresszióját és transzmisszióját az NAc sejtmagban, mivel az NAc AMPAR közvetítette a jelek által kiváltott gyógyszerek keresését, de nem vizsgálták étrend okozta elhízási modellekben. Ezenkívül a kokain által kiváltott mozgásszervi aktivitást alkalmazták a mezolimbikus funkciók általános "kivonásaként", mivel a mezolimbikus áramkörök fokozott érzékenysége növeli az étkezési ingerek motivációs hatását (Wyvell és Berridge, 2000, 2001).

Két komplementer rágcsáló modellt alkalmaztunk az érzékenység szerepének meghatározására az NAc AMPAR elváltozásokban, amelyeket "ócska étel" indukált. Először a vértelen Sprague-Dawley patkányokat, akik "ócska táplálékot" kaptak, "Gainers" és "Non-Gainers" néven azonosítottak (mint Robinson és mtsai., 2015), majd ezek után megmérték a viselkedési és idegi különbségeket. Bár ez a modell informatív, az érzékeny populációk azonosításához súlygyarapodás indukálását és étrendi manipulációt igényel. Így megvizsgáltuk a szelektíven tenyésztett patkányok ócska ételének hatását az étrend okozta elhízásra való hajlamukra vagy rezisztenciájukra is (Levin et al., 1997; Vollbrecht et al., 2015, 2016).

Anyagok és metódusok

elemeket

A patkányokat fordított világos és sötét párokban (12/12) helyeztük el, az élelemhez és a vízhez való szabad hozzáférés mellett, és a kísérlet kezdetén 60-70 naposak voltak. Hím Sprague-Dawley patkányokat a Harlan cégtől vásároltunk. Az elhízásra hajlamos és patkányoknak ellenálló patkányokat a házban helyezték el. Ezeket a vonalakat eredetileg Levin et al. (1997); tenyésztőket a Taconic-tól vásárolták. A hízott patkányok felvétele lehetővé teszi a szélesebb körű irodalommal való összehasonlítást, míg a szelektíven tenyésztett patkányok lehetővé teszik az elhízás és az étrendi manipuláció miatti változások megkülönböztetését. A súlyt hetente 1-2 alkalommal mértük. Valamennyi eljárást az UM Állathasználati és Gondozási Bizottsága hagyta jóvá.

Az egészségtelen ételek étrendje és az elhízás azonosítása - fogékony és rezisztens, kinőtt patkányok

A „junk food” cefre: Ruffles eredeti burgonya chips (40 g), Chips Ahoy, eredeti csokoládé chips (130 g), Jif sima mogyoróvaj (130 g), Nesquik porított csokoládé aroma (130 g), porított laboratóriumi élelmiszer 5001 (200 g;% kalória: 19,6% zsír, 14% fehérje, 58% szénhidrát; 4,5 kcal/g) és víz (180 ml) konyhai robotgépben kombinálva. A diéta összetétele a szubpopulációkat meghatározó korábbi vizsgálatokon alapul (Levin et al., 1997; Robinson et al., 2015). A K- súlycsökkenésen alapuló csoportosítást jelent 1 hónapos gyorsétel után az elhízásra (Junk-Food-Gainer) és az elhízásra (Junk-Food-Non-Gainer) érzékeny csoportok azonosítására. Ez a statisztikai módszer elfogulatlan elkülönítést biztosít, amely minden vizsgálatban egységesen alkalmazható (MacQueen, 1967). Ezenkívül megállapítottuk, hogy ez az optimális időpont a szubpopulációk megbízható azonosításához (Robinson és mtsai, 2015; Oginsky és mtsai, 2016; publikálatlan megfigyelések).

Mozdonyok által kiváltott kokain

A mozgásszervi aktivitást fotocella gerendákkal felszerelt kamrákban (41 cm x 25,4 cm x 20,3 cm) mértük. A patkányokat kamrákba helyeztük 40 percig. Sóoldat (1 ml/kg, ip) injekció beadása előtt, majd 1 órával később kokain (15 mg/kg, ip). Ezt a dózist a korábbi dózis-válasz vizsgálatok alapján választották ki (Oginsky et al., 2016; Ferrario et al., 2005).

Felszíni és intracelluláris fehérjék expressziója

Az NAc-ből (mag/burok) és a háti medialis striatumból (DMS) származó szöveteket összegyűjtöttük és feldolgoztuk bevett BS 3 térhálósító módszerekkel (Boudreau és mtsai, 2012), amelyek lehetővé teszik a sejtek felületének detektálását az intracelluláris fehérje expresszióval szemben. DMS mintákat vontunk be a mintába annak megállapítására, hogy a különbségek szelektívek-e az NAc-vel szemben. Mindegyik patkányhoz szövetet izoláltunk, felaprítottunk (McIllwain vágó; 400 μm szeletek; St Louis, MO) és 2 mM BS3-t tartalmazó aCSF-ben inkubáltuk (30 perc, 4 ° C). A térhálósítást glicinnel (100 mM; 10 perc) leállítottuk, a szeleteket lízispufferben (400 μl; mM-ban: 25 HEPES; 500 NaCl, 2 EDTA, 1 DTT, 1 fenil-metil-szulfonil-fluorid, 20 NaF, 1: 100 proteáz) homogenizáltuk. . inhibitor koktél I-ben (Calbiochem, San Diego, Kalifornia) és 0,1% Nonidet P-40 [v/v]; pH = 7, 4) és -80 ° C-on tároltuk. A fehérje koncentrációt BCA vizsgálattal határoztuk meg. A teljes módszertani részletekért lásd Boudreau et al. (2012).

A térhálósított BS3 mintákat Laemmli mintapufferében melegítettük 5% β-merkaptoetanollal (70 ° C, 10 perc), feltöltöttük (20 μg fehérje), és 4-15% Bis-Tris gradiens géleken redukáló körülmények között elektroforézist végeztünk. A fehérjéket PVDF membránokra vittük át (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ). A membránokat mostuk, blokkoltuk (1 óra, szobahőmérséklet, 5% (w/v) sovány tejporral TBS-Tween 20-ban (TBS-T; 0,05% Tween 20, v/v)) és egy éjszakán át (4 ° C) inkubáltuk. ) primer antitestekkel (1: 1000 TBS-ben) a GluA1 (Thermo Scientific; PA1-37776) vagy a GluA2 (NeuroMab, UCDavis/NIH: 75-002) ellen. A membránokat TBS-T-ben mostuk, HRP-vel konjugált másodlagos táptalajjal (Invitrogen, Carlsbad, CA; 1 óra, RT) inkubáltuk, mostuk és kemilumineszcencia detektáló szubsztrátumba (GE Healthcare, Piscataway, NJ) merítettük. A képeket filmről készítettük, és a teljes fehérje meghatározásához Ponceau S-t (Sigma-Aldrich) használtunk. A szükséges sávokat a J ábra (NIH) segítségével számszerűsítettük.

elektrofiziológia

300 μm oldalirányban a rögzített idegsejteken. Szükség volt a minimális árammennyiségre, amely 0,30 mA-es szinaptikus válasz kiváltásához szükséges, és az idegsejtet eldobták. Az AMPAR által közvetített EEPSC-ket -70 mV-on rögzítettük a szelektív naspm antagonista CP-AMPAR (200 μM; Conrad és mtsai., 2008; Ferrario és mtsai, 2011) beadása előtt és után.

statisztika

Kétfarkú t-teszteket, egy- vagy kétirányú ismételt méréseket használtak ANOVA-t, Sidak post-hoc többszörös összehasonlító tesztjeit, valamint az elhízásra érzékeny és rezisztencia csoportok tervezett összehasonlítását (Prism 6, GraphPad, San Diego, Kalifornia). ).

az eredmény

1. kísérlet

A Sprague Dawley patkányoknak szemetet adnak olyan megközelítéssel, amely egyes patkányoknál elhízáshoz vezet (Junk-Food Gainers), másokban azonban nem (Junk-Food Non-Gainers; Robinson et al., 2015; Oginsky et al., 2016) . Ezután mértük a választ egy kokain injekcióra (a mezolimbikus funkció általános leolvasása), a felület vs. az AMPAR alegységek intracelluláris expressziója és az AMPAR által közvetített transzfer az NAc sejtmagban, teljes sejtbefogási módszerekkel, ebben a két populációban.

Nagyobb kokain okozta mozgás egészségtelen ételekben

A várakozásoknak megfelelően egyes patkányok jelentős mennyiségű súlyt kaptak a gyorsétel elfogyasztásakor (gyorsétel-nyereség, N = 6), míg mások nem (gyorsétel-nem-előállítók, N = 4; 1a. Ábra; kétirányú) RM ANOVA: a csoport fő hatása: F (1, 9) = 11, 85, p = 0, 007; csoport x idő interakció: F (18 162) = 6, 85, p

A GluA1, de a GluA2 nem, a felületi expresszió egészségtelen ételekben magasabb, mint a nem élelmiszerekben. a) Az ócska étel jelentős súlygyarapodást okoz a fogékony patkányok egy részében. b) A gyorsétel elfogyasztása, majd a gyorsétel hiánya a nem egészséges élelmiszerekhez (JF-N) hasonlító érzékeny reakcióval társul az egészségtelen élelmiszerek kokainjára (JF-G). A tétel mozgást mutat szokás közben és sóoldat injekció után. (c) A GluA1 expressziójának reprezentatív blotja keresztkötött NAc mintákban. (d, e) A GluA1, de nem a GluA2, a felület expressziója magasabb az egészségtelen élelmiszer-nyereségben, mint az egészségtelen étel hiányában szenvedő egészségtelen ételhiány után, ami CP-AMPAR jelenlétére utal. Az összes adatot átlag ± SEM formában mutatjuk be; * o

A CP-AMPAR-ok hozzájárulása nagyobb az egészségtelen táplálékot kapó patkányoknál, mint az ócska táplálékhiány után etetett patkányoké. a) Normalizált amplitúdó a naspm (200 μM) CP-AMPAR antagonistának a fürdőbe történő felvétele előtt (BL) és után. A beszúrás az eEPSC példáit mutatja be (fekete) és után naspm (piros). (b) A naspm csökkenése nagyobb a Junk-Food-Gainer-rel etetett patkányokban vs. c) a teljes sejtrekordok helye minden kísérletnél. A kikelt terület jelzi az NAc kernelben készített felvételek általános helyét. A rekordok körülbelül 2,04–1,56 mm-re csökkentek Bregmától; kép adaptálva Paxinos és Watson (2007). Az összes adatot átlag ± SEM formában mutatjuk be; * o

Az NAc GluA1 felület relatív mennyisége az intracelluláris (S/I) fehérje expresszióhoz viszonyítva csak az elhízott fogékony patkányokban növekszik a gyorsétel elfogyasztása és a nélkülözés után. Ennek oka volt mind a felszíni, mind az intracelluláris fehérjék expressziójának eltolódása. a) A felület és az sejten belüli arány, b) a GluA1 fehérje felületi és c) intracelluláris expressziója elhízás-rezisztens (OR) patkányokban és elhízás (OP) patkányokban, táplálékkal vagy egészségtelen táplálékkal. Az összes adatot átlag ± SEM formában mutatjuk be; * o

Az elhízásra hajlamos, de nem elhízás-rezisztens elhízásban a CP-AMPAR szabályozásának előidézéséhez elegendő csak 10 napos egészségtelen étel, majd 2 hét rossz egészségtelen élelmiszer-fogyasztás. Ez a növekedés az élelmiszer-bevitel és a súlygyarapodás közötti különbségek hiányában következett be. a) Normalizált amplitúdó a naspm előtt és után (200 μM). Kezdet: Példa eEPSC-re patkányoktól, amelyek egészségtelen táplálékkal etettek (fekete) és után naspm (piros). b) Az eEPSC időbeli lefolyása a naspm alkalmazása előtt és után. c) Az elhízásra hajlamos, de elhízásra nem hajlamos patkányok egészségtelen ételei után a naspm csökkenése nő. d) A súlygyarapodás hasonló a csoportok között. e) Az egészségtelen ételek fogyasztása hasonló a csoportok között. Minden adatot átlag ± SEM-ként adunk meg. * o

Az egészségtelen táplálkozás által kiváltott CP-AMPAR növekedés táplálék nélkül 1 nap elteltével jelentkezik elhízásra hajlamos patkányokban, de az elhízás ellen nem. a) Normalizált amplitúdó a naspm előtt (alapvonal) és után (200 μM). Kezdet: Példa az eEPSC patkányokra, amelyek egészségtelen táplálékkal etettek (fekete) és naspm után (piros). b) Időbeli lefutás a naspm alkalmazása előtt és után. c) Az elhízásra hajlamos patkányokban a naspm csökkenése nagyobb, mint az egészségtelen táplálékot kapott elhízás-rezisztens patkányokban. d) A súlygyarapodás hasonló a csoportok között. e) Az egészségtelen ételek fogyasztása hasonló a csoportok között. Minden adatot átlag ± SEM-ként adunk meg. * = p