إجراء رواية لتقييم خصائص التسليح من Tastants في الجرذان المختبرية: استثابي داخل الفم، إدارة الذات
Summary
تقيم الدراسة الحالية إجراء رواية لتقييم آثار يعزز من الحلول قبولا في الفئران المختبرية: داخل الفم الإدارة الذاتية. تحقيقا لهذه الغاية، فعال الاستجابة (أي رافعة الضغط) للدفعات داخل الفم من الحلول حلوة بتركيزات مختلفة تم قياس المستمر والتدريجي على نسب جداول التعزيز.
Abstract
وتصف هذه الورقة طريقة جديدة لدراسة أساس الحيوية السلوكية من الإدمان على الطعام. هذا الأسلوب يجمع بين المكون الجراحية الذوق التفاعل مع الجوانب السلوكية فعال الإدارة الذاتية للمخدرات. تحت التخدير العام وجيزة جدا، يتم زرعها الفئران مع قنية داخل الفم (IO) التي تتيح تقديم حلول الاختبار مباشرة في تجويف الفم. ثم يتم اختبار الحيوانات في غرف فعال الإدارة الذاتية حيث يمكنهم الضغط على رافعة لتلقي دفعات IO من حلول الاختبار. IO الإدارة الذاتية لديها العديد من المزايا أكثر من الإجراءات التجريبية التي تنطوي على شرب محلول من صنبور أو فعال الاستجابة لكريات صلبة أو حلول تسليمها في وعاء. هنا، وتبين لنا أن IO الإدارة الذاتية يمكن استخدامها لدراسة الإدارة الذاتية من شراب الذرة عالي الفركتوز (شراب الذرة). تم اختبار الفئران الأولى للإدارة الذاتية على نسبة تقدمية (PR) الجدول الزمني، الذي يقيم أكبر قدر ممكن من المرجعالسلوك ايرانت التي من شأنها أن تنبعث لتركيزات مختلفة من شراب الذرة مثال (8٪، 25٪، و 50٪). بعد هذا الاختبار، الفئران ذاتيا هذه التركيزات على جدول التعزيز المستمر (أي ضخ واحدة لكل الصحافة رافعة) لمدة 10 أيام متتالية (1 الدورة / يوم، كل ساعة 3 دائم)، وبعد ذلك تم اختبارها على الجدول الزمني للعلاقات العامة . على جدول التعزيز المستمر، استغرق أقل من الفئران دفعات تركيزات أعلى من ذلك، على الرغم من أن أقل تركيز من شراب الذرة (8٪) الحفاظ على أكثر متغير الإدارة الذاتية. علاوة على ذلك، كشفت الاختبارات PR أن 8٪ وكان أقل قيمة التسليح من 25٪ و 50٪. وتشير هذه النتائج إلى أن IO الإدارة الذاتية يمكن استخدامها لدراسة واقتناء وصيانة الاستجابة لحلول حلوة. حساسية الاستجابة فعال للاختلافات في التركيز وجدول التعزيز يجعل IO الإدارة الذاتية إجراء مثالية للتحقيق في بيولوجيا الأعصاب من السعرات الطوعية سو الحلويات.
Introduction
دراسة أساس العصبية والسلوكية من الإدمان على الطعام يعتمد على الملاحظات التي، على غرار تعاطي المخدرات، والاستهلاك المفرط للأطعمة قبولا يعزز الاعتماد السلوكية 1-4 ويدفع تغييرات في الدماغ الدوائر مكافأة في كل من البشر والمختبر 5-6 الحيوانات 7-8. ولكن، في حين أن هناك العديد من البروتوكولات والإجراءات لدراسة خصائص الادمان من تعاطي المخدرات في الفئران المختبرية، والتكيف مع هذه الأساليب لتقييم السلوكيات "الادمان" الناجم عن الطعام تحديات فريدة من نوعها. وكان الهدف من الدراسة الحالية لتطبيق مبادئ فعال في الوريد (IV) المخدرات الإدارة الذاتية للتحقيق في فعال الإدارة الذاتية من الحلول حلوة ألقاها داخل الفم (IO) الحقن في الوريد. كان الحلو يعملون عالية الفركتوز شراب الذرة (شراب الذرة) لأنه، على الرغم من المثير للجدل، وهناك أدلة على أن شراب الذرة قد تكون مرتبطة لوباء البدانة الحديث 9-12.
تقليديا، يتم تسليم دفعات IO لدراسة استساغة من حيث الطعم tastants التجارب التفاعل 13. لفترة وجيزة، يتم زرع وقنية IO جراحيا في الخد من الفئران ودفعات IO الحلول المختلفة يتم تسليمها بشكل سلبي 14. الهدف هو دراسة التفاعلات فموي وجهي من الحيوانات إلى tastants. ومع ذلك، كما تم زرع قنية IO مزمنة في الحنك من الفئران لتحديد ما إذا كانوا تعلم كيفية الضغط على رافعة لحلول لبث الذاتي مباشرة في تجويف الفم بهم؛ وبالتالي فإن مصطلح IO الحقن الذاتي 15-17. في الدراسة الحالية، ونحن تصف الإجراء الذي يستخدم عملية جراحية بسيطة والتي تسمح على المدى الطويل فعال اختبار الإدارة الذاتية. هذا الإجراء له عدة مزايا هامة على الإجراءات التقليدية التي تنطوي على شرب محلول من صنبور (أ)، أو فعال الاستجابة لكريات صلبة (ب)، أو فعال الاستجابة لقطرات من السوائل تسليمها في وعاء(ج).
بالمقارنة مع (أ)، ويشمل IO الإدارة الذاتية استجابة فعال (أي الضغط على ذراع)، وبالتالي فمن الممكن تعديل الجدول الزمني الذي ينظم العلاقة بين متطلبات الاستجابة وتسليم دفعات IO. على سبيل المثال، من خلال استخدام نسبة تقدمية (PR) الجدول الزمني، حيث الاستجابات المطلوبة للدفعات المتعاقبة تزيد أضعافا مضاعفة خلال الدورة 18، فمن الممكن لتقييم مدى حيوان "يريد" ضخ 19 المقبلة. هذا الجانب الهام من "يسعى" سلوك لا يمكن تقييمها عندما تشرب الحيوانات حل من صنبور، ما لم يعمل جهاز خاص يتحكم تسليم السوائل وتراقب ردود 20. علاوة على ذلك، يوفر IO الإدارة الذاتية وسيلة لمقارنة السلوك بدافع من المحفزات تعزيز مختلفة. وهذا يعني أنه من الممكن مقارنة فعال المجيبة التي تحتفظ بها الحلوى والمعززات أخرى مثل تعاطي المخدرات فيما يسمى ب "الدراسات تبديل."
بالمقارنة مع (ب)، ويسمح IO الادارة الذاتية اختبار أي تركيز وأي حجم أي للذوبان في الماء المضافات الغذائية. هذا أمر بالغ الأهمية لدراسة السلوك بدافع من الحلويات مثل شراب الذرة لأنه، إلى حد علمنا، لا توجد الكريات المتاحة تجاريا صلبة من الفركتوز، أو مزيج الفركتوز الجلوكوز في نسب مختلفة، من شأنها أن تكون مناسبة لغرف فعال. أيضا، أهمية السيطرة والتلاعب نسب تركيز / حجم إلزامي في التجارب حيث يمكن التضمين تناول كل من قيمة السعرات الحرارية للحل (مما يؤدي إلى التخمة المغذيات محددة) ومقدار من هذا الحل يمكن أن تستهلك في غضون معين فترة من الزمن (أي الامتلاء) 21. IO الإدارة الذاتية أيضا تقصير التأخير بين الاستجابة فعال وتسليم معزز الابتدائي، أحد العوامل التي تلعب دورا هاما في اكتساب وmainteالأصغر من السلوك فعال 16،22-23.
أخيرا، بالمقارنة مع (ج)، IO الإدارة الذاتية تتيح تقديم دفعات IO السلبي كميات رقابة من محلول الاختبار، وهذا يجعل من الممكن لقياس الاستجابات فموي وجهي من "تروق" (رد فعل المتعة الموضوعية، مثل نتوءات اللسان 24 -25) وسواء كانت هذه الاستجابات تغيير IO خلال الإدارة الذاتية. وعلاوة على ذلك، فإن القدرة على إدارة دفعات IO السلبي لها تطبيقات هامة لدراسة الانتكاس في الغذاء التماس. وهذا هو، في دراسات الرابع المخدرات الإدارة الذاتية، وبعد فترات من الانقراض، يعبي المخدرات (أي إعطاء جرعة صغيرة من العقار 26) يمكن "إعادة" الاستجابة 27-28. ولذلك، فإن القدرة على تقديم دفعات IO دون اتخاذ أي إجراء من جانب الحيوان يمكن استخدامها لدراسة "الغذاء" معبي إعادة، فضلا عن إمكانية إعادة الصليب بين الغذاء ومن تعاطي المخدرات.
IO الإدارة الذاتية من الحلول الحلو هو أيضا أفضل من الرابع وداخل المعدة الإدارة الذاتية. في الواقع، على الرغم من الرابع دفعات من الفركتوز في كل من البشر والحيوانات المختبرية تنتج عواقب فيزيولوجية مماثلة لتلك التي لوحظت بعد استهلاك عن طريق الفم 29-31، وهذا هو نموذج من الفقراء كيف يتم استهلاك الحلويات عادة (أي شفويا). علاوة على ذلك، الإشارات الذوقية التي تنتجها المضغ تضفي معلومات هامة حول استساغة من المواد الغذائية، وعندما تم حذف هذه المرحلة من عملية الهضم، يتم تقليل التنمية من السلوكيات غير القادرة على التأقلم مثل الإفراط في تناول الطعام 32-33.
Protocol
Representative Results
Discussion
يوضح الدراسة الحالية نهجا جديدا لتقييم خصائص يعزز من الحلول الحلو من خلال الجمع بين الأساليب المستخدمة تقليديا لدراسة السلوك بدافع من تعاطي المخدرات (في الوريد فعال الإدارة الذاتية) وتقييم استساغة من tastants (التفاعل من خلال ضخ طعم داخل الفم). تحقيقا لهذه الغاية، في ظل ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ودعمت هذه الدراسات من المنح المقدمة من مجلس العلوم الطبيعية والبحوث الهندسية في كندا (NSERC) لفلوريدا، وعلى منحة الدراسات العليا الكندية (CGSD) من NSERC لAM.L.
Materials
| Reagents | |||
| Meloxicam | Boehringer Ingelheim Canada Ltd. | From the Ontario Veterinary College pharmacy | |
| Procaine Penicillin G | Pen Aqueous, Wyeth Animal Health | From the Ontario Veterinary College pharmacy | |
| Lidocaine HCl 2% | From the Ontario Veterinary College pharmacy | ||
| Marcaine 0.5 % | From the Ontario Veterinary College pharmacy | ||
| Lubricating eye ointment | Product can be bought at any pharmacy | ||
| 2% Lidocaine Viscous Oral (Topical Anesthetic) | Pharmascience Inc. | CDMV # 14705 | 100 ml bottle |
| Isoflurane USP | Pharmaceutical Partners of Canada | CDMV # 108737 | 250 ml bottle |
| Bacti-Stat | Merck Sante Animale | CDMV # 6449 | 3.785 L bottle |
| Isopropyl alcohol (70%) | Perdu Pharma | Fisher # MPX18404 | 4 L bottle |
| Betadine 10% | McKesson Canada | CDMV # 104826 | 500 ml bottle |
| Super Germiphene | Ceva Animal Health | CDMV # 103629 | 454 ml bottle |
| Chlorhexidene(Novadent) | Zoetis | CDMV # 8908 | 236 ml bottle |
| High Fructose Corn Syrup | Natures Flavours | HFCS-55 | 1 Gallon bottle |
| Materials | |||
| PE90 tubing | Becton Dickinson and Company | VWR # CA-63019-080A | 100 ft/coil |
| PE160 tubing | Becton Dickinson and Company | VWR # CA-63018-747 | 100 ft/coil |
| Polypropylene Mesh | Small Parts Inc. | CMP-0297-D | |
| Soldering iron | Product can be bought at any hardware store | ||
| # 64 Elastic bands | Staples Office supplies | Item # 13556 | Product can be bought at any office supply store |
| 15 G thin-walled 3.5 inch needles | VWR # CABD1108 | 12 needles per pack | |
| Electric razor (1/2 in wide blade) | Product can be bought at any pet supply store | ||
| Percision Glide Needles 20 G needles (1 ½ in) | Becton Dickinson and Company | Fisher # 14-826D | |
| Percision Glide Needles 16 G needles (1 ½ in) | Becton Dickinson and Company | Fisher # 14-826-5D | |
| Operant conditioning chambers | Med Associates Inc. | ENV-008-CTC | |
| Sound attenuating chamber | Med Associates Inc. | ENV-018M | |
| MED PC IV software | Med Associates Inc. | SOF-735 | |
| Syringe Pumps | Razel Scientific Instruments | ||
| Disposable plastic swivel assembly | Med Associates Inc. | PHM-115I | |
| Tygone Microbore tubing | Saint Gobain Performance Plastics | Fisher # 1417015B | 500 ft/coil |
References
- Avena, N. M., Bocarsly, M. E., Hoebel, B. G., Gold, M. S. Overlaps in the nosology of substance abuse and overeating: the translational implications of "food addiction". Curr. Drug Abuse Rev. 4 (3), 133-139 (2011).
- Ifland, J. R., Preuss, H. G., et al. Refined food addiction: a classic substance use disorder. Med. Hyp. 72, 518-526 (2009).
- Volkow, N., Wise, R. A. How can drug addiction help us understand obesity. Nat. Neurosci. 8 (5), 555-560 (2005).
- Gearhardt, A. N., Davis, C., Kuschner, R., Brownell, K. D. The addiction potential of hyperpalatable foods. Curr. Drug Abuse Rev. 4 (3), 140-145 (2011).
- Gearhardt, A. N., Yokum, S., Orr, P. T., Stice, E., Corbin, W. R., Brownell, K. D. Neural correlates of food addiction. Arch. Gen. Psychiatry. 68 (8), 808-816 (2011).
- Volkow, N. D., Wang, G., Fowler, J. S., Telang, F. Overlapping neuronal circuits in addiction and obesity: evidence of systems pathology. Philos. Trans. Royal Soc. 363, 3191-3200 (2008).
- Alsiö, J., Olszewski, P. K., Levine, A. S., Schiöth, H. B. Feed-forward mechanisms: addiction-like behavioral and molecular adaptations in overeating. Front. Neuroendocrinol. 33 (2), 127-139 (2012).
- Johnson, P. M., Kenny, P. J. Dopamine D2 receptors in addiction-like reward dysfunction and compulsive eating in obese rats. Nat. Neurosci. 13 (5), 635-644 (2010).
- Bray, G. A., Nielsen, S. J., Popkin, B. M. Consumption of high-fructose corn syrup in beverages may play a role in the epidemic of obesity. Am. J. Clin. Nutr. 79 (4), (2004).
- Forshee, R. A., Storey, M. L., et al. A critical examination of the evidence relating high fructose corn syrup and weight gain. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 47 (6), 561-582 (2007).
- Moeller, S. M., Fryhofer, S. A., Osbahr, A. J., Robinowitz, The effects of high fructose corn syrup. J. Am. Coll. Nutr. 28 (6), 619-626 (2009).
- White, J. S., Foreyt, J. P., Melanson, K. J., Angelopoulos, T. J. High fructose corn syrup: Controversies and common sense. Am. J. Lifestyle Med. 4 (6), 515-520 (2010).
- Grill, H. J., Norgren, R. The taste reactivity test. I. Mimetic responses to gustatory stimuli in neurologically normal rats. Brain Res. 143 (2), 263-279 (1978).
- Limebeer, C. L., Vemuri, V. K., et al. Inverse agonism of cannabinoid CB1 receptors potentiates LiCl-induced nausea in the conditioned gaping model in rats. Br. J. Pharmacol. 161 (2), 336-349 (2010).
- DeBold, R. C., Miller, N. E., Jensen, D. D. Effect of strength of drive determined by a new technique for appetitive classical conditioning of rats. J. Comp. Physiol.Psychol. 59 (1), 102-108 (1965).
- Panksepp, J., Trowill, J. A. Intraoral self injection: I. Effects of delay of reinforcement on resistance to extinction and implications for self-stimulation. Psychonomic Sci. 9 (7), 405-406 (1967).
- Panksepp, J., Trowill, J. A. Intraoral self injection: II. The simulation of self-stimulation phenomena with a conventional reward. Psychonomic Sci. 9 (7), 407-408 (1967).
- Richardson, N. R., Roberts, D. C. Progressive ratio schedules in drug self-administration studies in rats: a method to evaluate reinforcing efficacy. J. Neurosci. Methods. 66, 1-11 (1996).
- Berridge, K. C., Robinson, T. E. Parsing reward. Trends Neurosci. 26 (11), 507-501 (2003).
- Sclafani, A., Ackroff, K. Reinforcement value of sucrose measured by progressive ratio operant licking in the rat. Physiol. Behav. 79, 663-670 (2003).
- Houpt, K. A. Gastrointestinal factors in hunger and satiety. Neurosci. Biobehav. Rev. 6 (2), 145-164 (1982).
- Mazur, J. E. Effects of rate of reinforcement and rate of change on choice behaviour in transition. J. Exp. Psychol. 50 (2), 111-128 (1997).
- Samaha, A. N., Robinson, T. E. Why does the rapid delivery of drugs to the brain promote addiction. Trends Pharmacol. Sci. 26 (2), 82-87 (2005).
- Berridge, K. C., Kringelbach, M. L. Affective neuroscience of pleasure: reward in humans and animals. Psychopharmacology. 199 (3), 457-480 (2008).
- Kelley, A. E., Berridge, K. C. The neuroscience of natural rewards: relevance to addictive drugs. J. Neurosci. 22 (9), 3306-3311 (2002).
- Shaham, Y., Shalev, U., Lu, L., De Wit, H., Stewart, J. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology. 168 (1-2), 3-20 (2003).
- de Wit, H., Stewart, J. Drug reinstatement of heroin-reinforced responding in the rat. Psychopharmacology. 79 (1), 29-31 (1983).
- Schmidt, H. D., Anderson, S. M., Famous, K. R., Kumaresan, V., Pierce, R. C. Anatomy and pharmacology of cocaine priming-induced reinstatement of drug seeking. Eur. J. Pharmacol. 526 (1-3), 65-76 (2005).
- Dunnigan, M. G., Ford, J. S. A. The insulin response to intravenous fructose in relation to blood glucose levels. J. Clin. Endocrinol. Metab. 40 (4), 629-635 (1975).
- Crapo, P. A., Kolterman, O. G., Olefsky, J. M. Effects of oral fructose in normal, diabetic, and impaired glucose tolerance subjects. Diabetes Care. 3 (5), 575-582 (1980).
- Lê, K. A., Tappy, L. Metabolic effects of fructose. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 9 (4), 469-475 (2006).
- Scheggi, M. E., Secci, G., Marchese, M. G., De Montis, C., Gambarana, Influence of palatability on motivation to operate for caloric and non-caloric food in non food-deprived and food-deprived rats. Neuroscience. 236, (2013).
- Sclafani, A., Lucas, F., Ackroff, K. The importance of taste and palatability in carbohydrate-induced overeating in rats. Am. J. Physiol. 270 (6), 1197-1202 (1996).
- Roberts, D. C. S., Loh, E. A., Vickers, G. Self-administration of cocaine on a progressive ratio schedule in rats: dose-response relationship and effect of haloperidol pretreatment. Psychopharmacology. 97 (4), 535-538 (1989).
- Reilly, S. Reinforcement value of gustatory stimuli determined by progressive ratio Performance. Pharmacol. Biochem. Behav. 63 (2), 301-311 (1999).
- Zittel-Lazarini, A., Cador, M., Ahmed, S. H. A critical transition in cocaine self-administration: Behavioral and neurobiological implications. Psychopharmacology. 192 (3), 337-146 (2007).
- Stanhope, K. L., Havel, P. J. Endocrine and metabolic effects of consuming beverages sweetened with fructose, glucose, sucrose, or high fructose corn syrup Am. J. Clin. Nutr. 88 (6), 17335-17375 (2008).
- Deroche-Gamonet, V., Belin, B., Piazza, P. V. Evidence for addiction-like behaviour in the rat. Science. 305, 1014-1017 (2004).
