실험실 쥐에 Tastants의 강화 속성을 평가하기위한 새로운 방법 : 조작 적 구강 자기 관리
Summary
구강 자기 관리 : 현재의 연구는 실험실 쥐의 입맛 솔루션의 보강 효과를 평가하기위한 새로운 절차를 평가합니다. 이를 위해 조작 적 서로 다른 농도의 달콤한 솔루션의 구강 내 주입을위한 (즉, 레버를 눌러) 응답은 강화를 지속적으로 진보적 인 비율의 일정에 따라 측정 하였다.
Abstract
이 논문은 음식 중독의 바이오 행동 기준을 연구하기위한 새로운 방법에 대해 설명합니다. 이 방법은 약물의 조작 적 자기 관리의 행동 양상에 맛 반응성의 수술 적 요소를 결합합니다. 아주 간단한 전신 마취에서 쥐가 구강에 직접 테스트 솔루션의 제공을 허용하는 구강 (IO) 정맥으로 주입된다. 그들은 테스트 솔루션의 IO의 주입을받을 수있는 레버를 누를 수있다 동물은 다음 조작 적 자기 관리 챔버에서 테스트됩니다. IO의 자기 관리 고체 펠릿 또는 콘센트에 전달 솔루션에 대한 응답 주둥이 또는 조작 적에서 솔루션을 마시는 관련 실험 절차에 비해 몇 가지 장점을 가지고있다. 여기, 우리는 IO의 자기 관리가 높은 과당 옥수수 시럽 (HFCS)의 자기 관리를 연구하는데 이용 될 수 있다는 것을 보여줍니다. 쥐가 먼저 영업 이익의 최대 크기를 평가하는 진보적 인 비율 (PR) 일정에 자기 관리에 대한 검사를했다HFCS의 서로 다른 농도 (즉, 8 %, 25 %, 50 %)에 방출 될 것입니다 erant 행동. 이 테스트에 따라, 보강의 연속 일정으로 10 일 연속 (각 레버 프레스 즉, 하나의 주입) (1 세션 / 일, 각 지속 3 시간)에 쥐의 자기 관리이 농도, 다음 그들이 PR 일정에 다시 테스트했다 . HFCS의 가장 낮은 농도 (8 %)이 더 많은 변수를 자기 관리를 유지하고 있지만 지속적으로 보강 일정에, 쥐, 높은 농도의 적은 주입했다. 또한, PR 시험은 8 % 25 % 50 %보다 낮은 값을 보강 한 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 IO의 자기 관리가 수집 및 달콤한 솔루션에 대한 응답의 유지 보수를 연구하는데 이용 될 수 있음을 나타냅니다. 집중과 강화의 일정의 차이에 조작 적 반응의 민감도는 IO의 자기 관리 O를 자주 섭취의 신경 생물학을 연구하는 이상적인 절차 만든다F 과자입니다.
Introduction
음식 중독의 신경 생물학 및 행동 기준의 연구는 유사 약물 남용에, 입에 음식의 과도한 소비 행동 의존도 1-4을 촉진, 관찰에 의존하고 모두 인간의 뇌 보상 회로에 변화를 유도 5-6 실험실 동물 7-8. 그러나, 여러 프로토콜 및 실험실 쥐에 약물 남용의 중독성을 공부 독특한 도전을 제공 음식에 의해 유발 "중독성"행동을 평가하기 위해 이러한 방법을 채택하는 절차가있다. 본 연구의 목적은 구강 (IO) 주입에 의해 전달 달콤한 솔루션의 조작 적 자기 관리의 조사에 조작 적 정맥 주사 (IV) 약물 자기 관리의 원칙을 적용하는 것이 었습니다. 논란이 있지만, HFCS가 비만 9-12의 현대 전염병에 연결 될 수 있다는 증거가있다, 때문에 사용되는 달콤한 고 과당 옥수수 시럽 (HFCS)이었다.
전통적으로, IO 시달렸다는 맛 반응 실험 13 tastants의 기호성을 연구하기 위해 제공됩니다. 간단히, IO 정맥이 수술 쥐와 다양한 솔루션의 IO 시달렸다의 뺨에 이식은 수동적으로 14 전달됩니다. 목적은 tastants에 동물의 구강 안면 반응을 연구하는 것입니다. 그러나, IO 캐 뉼러는 그들이 직접 자신의 구강에 자기를 주입 솔루션에 레버를 눌러 배울 것인지 결정하기 위해 쥐의 미각에 만성적으로 이식 된, 따라서 용어 IO 자체 주입 15-17. 현재의 연구에서, 우리는 작은 수술을 활용하고 장기 조작 적 자기 관리 테스트 할 수있는 절차를 설명합니다. 이 절차는 주둥이 고체 펠릿에 대한 응답 () 또는 조작 적에서 솔루션을 마시는 포함하는 기존의 절차를 통해 몇 가지 중요한 장점을 가지고 용기에 전달되는 액체 방울에 대한 응답 (B), 또는 조작 적(c).
(a)에 비해, IO자가 – 투여 (즉, 레버를 가압) 조작 적 반응을 수반하고, 따라서 응답 요구 및 IO의 주입의 전달 사이의 관계를 조절하는 스케줄을 변경할 수있다. 예를 들어, 연속적인 주입에 요구 응답 세션 (18) 내에서 기하 급수적으로 증가함으로써 프로그레시브 비 (PR) 스케줄을 채용함으로써, 다음 주입 (19)을 "원"얼마나 많은 동물 평가하는 것이 가능하다. 유체 전달을 제어하고 응답을 모니터링하는 특수 장치가 (20)를 사용하지 않는 동물, 주둥이에서 솔루션을 마실 때 "추구"행동이 중요한 측면을 평가 할 수 없습니다. 또한, IO의 자기 관리는 다른 강화 자극에 의해 동기 행동을 비교하는 평균을 제공한다. 즉, 과자와 같은 약물 남용의 다른 강화 물에 의해 유지 응답하는 조작 적 비교하는 것이 가능하다그래서 "대체 연구"라고합니다.
(B)에 비해, IO의 자기 관리는 농도의 시험 및 수용성 식품 첨가물의 양을 수 있습니다. 우리가 아는 한, 서로 다른 비율로 상업적으로 사용 가능한 고체 과당의 펠렛, 또는 과당 포도당 조합이 없기 때문에이 같은 HFCS 등의 과자에 의해 동기 행동을 연구하는 것이 중요합니다, 그 조작 적 챔버에 적합 할 것입니다. 또한, 농도 / 체적비를 제어 및 조작의 중요성은 섭취 (영양소 특정 포만 선도) 용액의 열량 값과 관련 내에 소비 될 수 얼마나 그 용액에 의해 모두 변조 될 수있는 실험 필수 시간 (즉, 충만) 21의 기간. IO의자가 – 투여는 조작 적 응답 및 차 강화제의 전달, 수집 및 MAINTE에서 중요한 역할을 인자 사이의 지연 시간을 단축조작 적 행동 16,22-23의 보수.
마지막으로, (c)와 비교하여, IO자가 – 투여는 시험 용액의 제어 된 양의 패시브 IO의 주입의 전달을 허용하고, 이로써 (예 탄 돌기 (24)와 같은 대물 쾌락 반응 「좋아」의 구강 안면의 응답을 측정 할 수있게 -25)과 이러한 응답은 IO의 자기 관리시 변경 여부를 확인합니다. 또한, 수동 IO의 주입을 관리 할 수있는 능력은 음식 추구에 재발의 연구에 중요한 응용 프로그램을하고 있습니다. 즉, 멸종의 기간 다음, IV 약물 자기 관리의 연구에서, 약물 소수 (약 26의 작은 용량의 즉, 정부는) 27 ~ 28 응답을 "복원"할 수 있습니다. 따라서 동물의 부분에 대한 조치없이 IO의 주입을 제공 할 수있는 능력은 음식과 사이에 "음식"뇌관을 회복뿐만 아니라 잠재적 인 크로스 복직을 연구하는 데 사용할 수 있습니다약물 남용.
달콤한 솔루션의 IO의 자기 관리는 IV와 내 위의 자기 관리하는 것이 바람직하다. 인간과 동물 실험 모두에서 과당의 IV 주입 구강 소비 29-31 다음 관찰 된 것과 유사한 생리적 인 결과를 생산하고 있지만 사실,이 과자는 일반적으로 (즉, 경구) 소비하는 방법의 빈약 한 모델입니다. 또한, 저작에 의해 생성 미각 신호는 식품의 기호성에 대한 중요한 정보를 부여하고, 소화 과정이 단계가 생략되는 경우, 과식 등 부적응 행동의 개발은 32-33을 감소된다.
Protocol
Representative Results
Discussion
현재의 연구는 전통적으로 남용 (정맥 조작 적 자기 관리)의 약물에 의해 동기 동작을 연구하고 tastants의 기호성 (구강 내 주입을 통해 맛의 반응성)을 평가하기 위해 사용되는 방법을 결합하여 달콤한 솔루션의 강화 특성을 평가하기위한 새로운 접근 방식을 보여줍니다. 이를 위해, 아주 짧은 이소 플루 란 유도 마취, 쥐가 직접 자신의 입으로 테스트 솔루션의 제공을 허용 IO 정맥으로 주입된다. ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이러한 연구는 AM.L.에 NSERC에서 플로리다와 캐나다 대학원 장학금 (CGSD) 캐나다의 자연 과학 및 공학 연구위원회 (NSERC)에서 교부금에 의해 지원되었다
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. Neurosciences. 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).
