Резюме

1. Въведение

Приемът на високоенергийни (HE) или „западни“ диети (диети с високо съдържание на захари и наситени мазнини) е известно, че насърчава затлъстяването, диабет тип II, хипергликемия, хиперлипидемия и други метаболитни нарушения [1]. Освен това се появиха доказателства, които показват, че консумирането на тези диети е свързано и с дефицити във видовете обучение и памет, които зависят от функционалната цялост на хипокампуса. Например, Франсис и Стивънсън [2] съобщават, че ефективността на невропсихологичните тестове, използвани за оценка на хипокампалната функция, е била нарушена за хора, които са се самоотчитали, че консумират големи количества захар и наситени мазнини в сравнение с хора, които консумират по-ниски количества. За разлика от това, тестовете за изпълнителна функция, за които се смята, че се медиират от префронталната кора, не разкриват разлики въз основа на състава на диетата, който се докладва самостоятелно. Изследванията, проведени при други условия (например [3]), съобщават за връзка между приема на диети с високо съдържание на мазнини и нарушената изпълнителна функция.

диета

Резултатите от Франсис и Стивънсън напомнят на неотдавнашни открития [4], които показаха, че ученето на зависима от хипокампал павловска серийна функция с отрицателна характеристика (FN) е нарушено по отношение на стандартните контроли, хранени с чау, за плъхове, които са били поддържани на HE диета за 90 дни преди началото на обучението. Тази задача има формата Tone +, Light → Tone-, където 5-секунден слухов стимул е последван от доставяне на захарозни гранули на Tone + опити, но не и на Light → Tone- опити, когато 5-sec визуален стимул (напр. светлина) предхожда появата на същата слухова реплика. Плъховете показват, че са разрешили серийния FN, като са показали по-обусловено апетитно поведение на Tone + в сравнение с Light → Tone- опити (напр., [5]). Плъховете със селективни лезии на хипокампуса са увредени при решаването на този проблем [6]). За разлика от това, не са наблюдавани разлики между плъхове, хранени с чау, и плъхове, хранени с ВЕ диета при едновременно обучен, до голяма степен независим от хипокампа проблем с проста дискриминация с различни 5-секундни слухови сигнали (напр. Кликер, бял шум), сигнализиращи кога сахарозни гранули и няма да бъдат представени. Този модел на констатации показва, че диетата с ВО има селективен ефект върху зависимия от хипокампала процес на обучение и памет.

Преди това предложихме диетите с НЕ да насърчават хипокампалната дисфункция и че тази дисфункция от своя страна насърчава увеличения прием на храна, телесното тегло и затлъстяването [1, 12-14]. От гледна точка на този модел на „порочен цикъл“, DR-плъховете, хранени с HE, които ядат по-малко и наддават по-малко тегло и телесни мазнини, в сравнение с DIO плъховете, също трябва да бъдат по-малко нарушени при серийния проблем с FN, зависим от хипокампала. Нито DIO, нито DR плъховете трябва да бъдат нарушени по отношение на контролите на чау по независимата от хипокампала проста задача за дискриминация. Освен това, ако ефектите от ХЕ диетата върху функционирането на хипокампала зависят и от пропускливостта на BBB, трябва да се наблюдава по-голяма пропускливост за DIO в сравнение с фенотипа DR.

2. Методи

2.1. Субекти

Субектите са били 24 наивни мъжки плъхове Sprague-Dawley с тегло между 250-275 g при пристигане в лабораторията от Harlan Inc, Indianapolis, IN. Животните бяха настанени индивидуално в контролирана от климата среда под 12:12 часа цикъл светлина: тъмнина със светлинна фаза, започваща в 0700 часа всеки ден. Плъховете са имали свободен достъп през цялото проучване, с изключение на експерименталните сесии, както е описано по-долу. Грижите и употребата на всички животни в това проучване бяха прегледани и одобрени от Комитета за грижа и употреба на животните в университета Purdue.

2.2. Апарат

2.3. Процедура

Плъховете се хранят със стандартна лабораторна чау с гризачи (LabDiet, формула 5001) ad libitum в продължение на 30 дни след пристигането им в лабораторията, след което се използва хранителна дажба за постепенно намаляване на телесното тегло на всеки плъх до 85% от средното тегло, получено при последните два дни на хранене ad libitum. Обучението за поведение започна, когато всички плъхове постигнаха този критерий от 85% (+/- 1%) телесно тегло. Плъховете се претеглят непосредствено преди всяка тренировка и сесия на сонда. Всички плъхове получават ежедневната си дажба храна веднага след приключване на всяка тренировка при лишаване от храна.

2.3.1. Обучение на списания

Плъховете бяха разпределени в три отряда от по осем плъха, всеки с плъхове, назначен в една от 8-те камери за кондициониране по време на проучването. След това на плъховете беше дадена една 15-минутна сесия за обучение на списания, за да им помогне да ги привикнат към апарата и да научат местоположението на чашата с храна. По време на тази сесия всички плъхове получиха 10 презентации на две захарозни пелети, които бяха доставени съгласно график с променливо време от 60 секунди (т.е. средно едно представяне на две пелети в минута).

2.3.2. Обучение за дискриминация

Всички животни са получавали по една 90-минутна сесия за обучение по дискриминация на ден. Обучителните сесии бяха проведени между 0930-1400h. Във всяка сесия плъховете получават два различни вида едновременно обучени проблеми с дискриминацията, сериен отрицателен признак (FN) и прост (CS +/CS-), всеки от които включва два типа опити, едно подсилено и едно неармирано. За обучение по FN дискриминация на плъхове бяха дадени опити, при които представянето на 5-секунден тон се прекратяваше с доставката на две захарозни пелети (при изпитвания Tone +), докато пелети не бяха доставени при 5-секундно осветяване на светлината на панела (L ), последвано от празен интервал от 5 секунди (т.е. без програмиран стимул), предшестван от представянето на 5-секундния тон (при Light → Tone-tests). За просто обучение по CS +/CS- дискриминация, 5-секундно представяне на белия шум, прекратено с доставката на две захарозни пелети (при CS + проба), докато пелети не са доставени след 5-секундно представяне на щракването (на CS-опити ). Всяка сесия се състоеше от едно изпитание Tone + и три изпитания Light → Tone заедно с едно изпитание CS + и три изпитания CS. Пробните поръчки бяха избрани на случаен принцип за всяка сесия и интервалният интервал беше рандомизиран в диапазона от 300 до 900 секунди (средно = 600 секунди). Обучението беше завършено след 40 сесии.

2.3.3. Диети

Веднага след края на тренировките за дискриминация всички плъхове бяха хранени със стандартна лаборатория чау ad adbitum в продължение на 8 дни, като по това време всички плъхове бяха възвърнали телесното си тегло до 100% от това, регистрирано преди даването на храна. След това плъховете бяха разпределени в две диетични групи, които бяха съпоставени по ефективност както на FN, така и на проста дискриминация през последните две сесии на обучение. Една група от 18 плъхове, получила диета на прах с висока енергия (HE) на прах (Harlan Teklad, TD.04489). Тази пълноценна хранителна диета има калорична плътност приблизително 4,5 kcal/g (≈40% kcal от мазнини, 38% от въглехидрати и 21% от протеини) и съдържа 270 g/kg казеин, 220,5 g/kg глюкоза, 200 g/kg царевично нишесте, 50 g/kg целулоза, 170 g/kg свинска мас, 15 g/kg масло от шафран. Останалите 6 плъхове са хранени със същия тип стандартна лабораторна гризачка за гризачи (LabDiet, формула 5001), която се използва по време на тренировка, но вече в прахообразна форма. Тази диета за контрол на чау има калорична плътност приблизително 3,0 kcal/g (≈13% kcal от мазнини). И двете диети бяха представени в стъклени буркани, закрепени вътре в домашната клетка на всеки плъх. Всички плъхове са хранени със съответните си диети ad libitum за останалата част от проучването.

2.3.4. Класификация на фенотипа на затлъстяването

Плъховете се претеглят непосредствено преди да им се дадат прахообразни диети и след това се претеглят ежедневно. След 21 дни на тестовите диети се появиха ясни разлики в телесното тегло и наддаването на телесно тегло между плъховете, хранени с ХЕ диета, и контролите, хранени с чау. След това плъховете, хранени с ХЕ диета, бяха допълнително разделени на три групи от по шест, въз основа на наддаването на телесно тегло. Шестте плъха, които са спечелили най-много телесно тегло, са класифицирани като диети, предизвикани от затлъстяване (DIO), докато шестте плъха, които са спечелили най-малко тегло, са класифицирани като DR. Данните за средната трета на плъховете по отношение на наддаването на тегло бяха изхвърлени.

2.3.5. Тестване на сонда за дискриминация

Всички плъхове бяха върнати в предварително определените им кондициониращи камери за тестове на сонди както на първоначално обучения FN, така и на прости проблеми с дискриминацията. Тестовете на сондата са дадени след като плъховете са били на диета в продължение на 7, 14, 21 и 28 дни. Всеки тест на сондата се състоеше от две сесии, проведени в последователни дни, като се използваха същите процедури, както се използваха по време на първоначалните тренировъчни сесии, с изключение на това, че всички тестови сесии бяха проведени при условия на хранене ad libitum.

2.3.6. Анализ на телесното затлъстяване

В заключението на всеки сонда тест ние оценихме телесните мазнини като процент от общата телесна маса. Плъховете се поставят в ограничителна тръба, която след това се вкарва в EchoMRI-900 за период от около 90 секунди. През това време се изчислява и записва общата и% телесна мазнина, постно вещество и течност и плъхът се отстранява от апарата.

2.3.7. Измерване на приема на храна

В деня след всеки тест на сондата, бункерите за храна на всеки плъх се пълнят с предварително претеглено количество храна. Три дни по-късно броят грамове храна, останала във всеки бункер, се претегля и записва. Изчислява се разликата в грамове (g) между теглото на храната в бункерите в деня след всяко изследване на сондата и теглото, записано три дни по-късно. Използвайки 4,5 килокалории (kcals)/газ, енергийната плътност на ХЕ диетата и 3,0 kcals/g като енергийна плътност на чау, консумираните грамове се превръщат в kcals, консумирани за всеки плъх.

2.3.8. Анализ на пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера (BBB)

3. Резултати

3.1. Обучение за дискриминация

Плъховете показаха, че решават простия (фигура 1а) проблем с дискриминацията, като показват по-условни реакции (прекъсвания на лъча на хранителни списания) при подсилени CS + опити в сравнение с неармирани CS-опити до края на обучението. Дисперсионният анализ (ANOVA) с пробен тип (CS + срещу CS) и сесия (1-40) като фактори, получили значителни основни ефекти от пробния тип (F (1, 15) = 46.26, p Фигура 1b) надвишава този на светлина → тонални изпитания (L → T- на фигура 1b) преди края на обучението. Този модел на резултата даде значителни основни ефекти от пробния тип (F (1, 15) = 25.02, стр. 18 за сесията × пробен тип × група × взаимодействие по проблема с простата дискриминация). Тези резултати показват, че дискриминацията по време на тренировка е била статистически еднаква за плъхове, които са принадлежали към различни диетични групи и са били претеглени различни количества по време на последващо тестване.

3.2. Обозначение на групата според диетата и телесното тегло

Изпълнението на дискриминацията започна да се появява отново през последните 2 теста на сонда за групи HE-DR и Chow FN, но не и за група HE-DIO. ANOVA даде значителен основен ефект от пробния тип (F (1, 15) = 25.42, стр. .46 за тестов ден 21).

3.5. Пропускливост на кръвно-мозъчната бариера (BBB)

Бележки под линия

Отказ от отговорност на издателя: Това е PDF файл на нередактиран ръкопис, който е приет за публикуване. Като услуга за нашите клиенти ние предоставяме тази ранна версия на ръкописа. Ръкописът ще бъде подложен на редактиране, набиране и преглед на полученото доказателство, преди да бъде публикуван в окончателния си вид. Моля, обърнете внимание, че по време на производствения процес могат да бъдат открити грешки, които биха могли да повлияят на съдържанието, и всички правни откази от отговорност, които се отнасят до списанието, се отнасят до.