Summary
Den aktuella studien utvärderar ett nytt förfarande för bedömning av de förstärkande effekterna av smakliga lösningar i laboratorieråttor: intraoral självförvaltning. I detta syfte operant svara (dvs. spak trycka) för intraorala infusioner av söta lösningar vid olika koncentrationer mättes på kontinuerliga och progressiva nyckeltal scheman av förstärkning.
Abstract
Detta dokument beskriver en ny metod för att studera den biologiska beteende grundval av addiction till mat. Metoden kombinerar den kirurgiska komponenten i smak reaktivitet med de beteendemässiga aspekterna av operant själv administrering av läkemedel. Vid mycket kort allmän anestesi, råttor implanterade med en intraoral (IO) kanyl som medger avgivning av testlösningarna direkt i munhålan. Djur testas sedan i operanta självadministrationskammare där de kan trycka på en spak för att få IO infusioner av testlösningar. IO självadministrering har flera fördelar jämfört med experimentella förfaranden som innebär att dricka en lösning från en pip eller operant svarar för fasta pellets eller lösningar som levereras i en behållare. Här visar vi att IO självadministrering kan användas för att studera självadministrering av hög majssirap (HFC). Råttor testades först för självadministration på en progressiv ratio (PR) schema, som bedömer den maximala mängden operant beteende som kommer att avges för olika koncentrationer av HFC (dvs. 8%, 25% och 50%). Efter detta test, råttor självadministrerade dessa koncentrationer på ett kontinuerligt schema för förstärkning (dvs. en infusion för varje spak press) under 10 dagar i följd (1 session / dag, varje varar 3 timmar), och sedan de testas på PR-schemat . På den kontinuerliga förstärkningsschemat, råttor tog färre infusioner av högre koncentrationer, även om den lägsta koncentrationen av HFC (8%) upprätthålls mer rörlig självförvaltning. Dessutom avslöjade PR tester som 8% hade lägre förstärkande värde än 25% och 50%. Dessa resultat indikerar att IO självadministrering kan användas för att studera anskaffning och underhåll av svara för söta lösningar. Känsligheten för operant respons på skillnader i koncentration och schema för armering gör IO självadministrering ett perfekt sätt för att undersöka neurobiologi av frivilliga intaget of sötsaker.
Introduction
Studiet av den neurobiologiska och beteende grund av missbruk av mat bygger på de observationer som, på samma sätt som narkotika, överdriven konsumtion av välsmakande livsmedel främjar beteendeberoende 1-4 och inducerar förändringar i hjärnans belöningskretsar i både människor 5-6 och laboratorium djur 7-8. Men medan det finns flera protokoll och förfaranden för att studera beroendeframkallande egenskaper droger av missbruk i laboratorieråttor, anpassning av dessa metoder för att bedöma "beroendeframkallande" beteenden som framkallas av livsmedel utgör unika utmaningar. Målet med den aktuella studien var att tillämpa principerna för operant intravenös (IV) läkemedelssjälvadministration för utredningen av operant självadministration av söta lösningar som levereras av intraoral (IO) infusion. Den söta sysselsatta var hög majssirap (HFC), därför att, även om kontroversiella, finns det bevis för att HFCS kan kopplas till den moderna fetmaepidemin 9-12.
Traditionellt IO infusioner levereras till studera smaklighet av tastants i smak reaktivitet experiment 13. I korthet är en IO kanyl kirurgiskt implanteras i kinden av råttor och IO infusioner av olika lösningar passivt levererade 14. Syftet är att studera orofaciala reaktioner av djuren till tastants. Men har IO kanyler också implanteras kroniskt i gommen av råttor för att avgöra om de skulle lära sig att trycka på en spak till själv ingjuta lösningar direkt i sin munhåla, därav termen IO självinjektion 15-17. I den aktuella studien, beskriver vi ett förfarande som utnyttjar mindre kirurgi och som låter lång sikt operant självadministrering testning. Detta förfarande har flera viktiga fördelar jämfört med traditionella förfaranden som innebär att dricka en lösning från en pip (a), eller operant svarar för fasta pellets (b), eller operant svarar för droppar av vätska som levereras i en behållare(C).
I jämförelse med (a), innefattar IO självadministrering en operant respons (dvs trycka på en spak) och därför är det möjligt att modifiera schema som reglerar förhållandet mellan respons krav och leverans av IO infusioner. Till exempel, genom att använda en progressiv ratio (PR) schema, som innebär att insatser som krävs för efterföljande infusioner ökar exponentiellt inom en session 18, är det möjligt att bedöma hur mycket ett djur "vill" nästa infusion 19. Denna viktiga aspekt av "söker" beteende kan inte bedömas när djuren dricker en lösning från en pip, om inte en speciell apparat som styr vätsketillförseln och övervakar svar är anställd 20. Dessutom ger IO egen administration ett sätt att jämföra beteenden motiveras av olika förstärkande stimuli. Det vill säga, är det möjligt att jämföra operant som svarade underhålls av godis och andra förstärkare såsom droger av missbruk iså kallade "substitutionsstudier."
I jämförelse med (b), gör att IO egen administration provning av koncentration och någon volym av någon vattenlöslig livsmedelstillsats. Detta är avgörande för att studera beteende motiveras av sötsaker såsom HFC eftersom, såvitt vi känner till, det finns inga kommersiellt tillgängliga fasta pellets av fruktos eller fruktos-glukoskombinationer vid olika förhållanden, som skulle vara lämpliga för operant kammare. Dessutom är obligatorisk i experiment där intag kan moduleras både av kalorivärdet för en lösning (som leder till näringsspecifika mättnad) och hur mycket av denna lösning kan konsumeras inom en tanke på vikten av att kontrollera och manipulera koncentration / volymförhållanden tidsperiod (dvs. fullhet) 21. IO självadministrering förkortar också fördröjningen mellan operant respons och leverans av primär förstärkare, en faktor som spelar en viktig roll för förvärv och underhållhåll av operant beteende 16,22-23.
Slutligen, i jämförelse med (c), IO självadministrering möjliggör leverans av passiva IO infusioner av kontrollerade mängder av testlösningen, och detta gör det möjligt att mäta orofaciala svar "smak" (mål hedonic reaktion såsom tunga utskjutande 24 -25) och huruvida dessa svar förändras under IO självförvaltning. Vidare har förmågan att administrera passiva IO infusioner viktiga applikationer för studier av återfall till mat sökande. Det vill säga, i studier av IV drog självadministration, efter perioder av utrotning, kan drog primtal (dvs administration av en liten dos av läkemedlet 26) "återinföra" svarar 27-28. Därför kan förmågan att leverera IO infusioner utan någon åtgärd på den del av djuret användas för att studera "mat" primas återanställning, liksom potentiell kors återanställning mellan mat ochdroger av missbruk.
IO självadministrering av söta lösningar är också att föredra framför IV och intra-gastrisk självförvaltning. Faktum är att även intravenösa infusioner av fruktos i både människor och försöksdjur producerar fysiologiska konsekvenser liknande de som observerats efter oral konsumtion 29-31, är detta en dålig modell för hur godis normalt konsumeras (dvs oralt). Dessutom smak signaler som produceras av tugg ger viktig information om smak av mat, och när detta skede av matsmältningen utelämnas utvecklingen av maladaptiv beteenden såsom matmissbruk minskas 32-33.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Djurvård och bostads
Alla experiment har godkänts av Animal Care kommittén vid universitetet i Guelph, och genomförs i enlighet med rekommendationerna från det kanadensiska rådet om Animal Care. Den aktuella studien omfattar 22 vuxna Sprague-Dawley (Charles River, QC) som väger 200-225 g vid början av experimentet.
- Enstaka hus råttor och hålla dem på en ljus / mörker-cykel bakåt (07:00 OFF - 07:00 ON) med fri tillgång till mat och vatten, utom när annat anges, eller vid beteende-tester som sker under den aktiva cykeln.
- Vänja råttorna till kolonin rummet och mänsklig hantering genom vägning dagligen under en vecka före operationen.
2. Intraoral Kanyle Kirurgi: Material och procedurer
Den intraorala (IO) operation och material beskrivs i Limebeer et al. 14
- Till byggt IO kanyl, skära en bit av polyeten plaströr till ca 130 mm i längd (innerdiameter av 0,86 mm och ytterdiameter på 1,27 mm).
- Röret som skall fästas i munhålan krävs en flänsförsedd ände (~ 5 mm i diameter). Skapa denna flänsförsedda änden genom värmning av änden av röret med en lödkolv för 2-5 sekunder och sedan snabbt plattas den uppvärmda kanten av röret mot en plan yta. Skär ett kirurgiskt nät skiva (ungefär 6-7 mm i diameter för att passa runt diametern på den flänsförsedda änden av kanylen) och gänga den på längden av röret tills skivan vilar mot baksidan av den flänsförsedda änden av IO kanylen.
- För varje IO kanyl, skär ett ytterligare kirurgiskt nät skiva (8 mm i diameter) och tre rutor av ett elastiskt band (6 mm x 6 mm, se Figur 1).
- Sterilisera IO kanyl kirurgiskt nät skivor och elastiska rutor i en antibakteriell lösning under minst 24 h före operation.
- Före kirurgi, enutoclave alla kirurgiska verktyg och desinficera det kirurgiska området. Mellan operationer, använd en glaspärla autoklav för att sterilisera verktygen, och bära en hårnät, nitril och munskydd för att upprätthålla aseptiska förhållanden.
Smärtlindring och anestesi
- Approximativt 30 minuter före operation administrera en subkutan (SC) injektion av antibiotikumet Depocillin (0,33 mg / kg) och den analgetiska Meloxicam (5 mg / kg SC).
- Framkalla narkos använda isofluran (4% induktion och 3% underhåll).
- När råttor svarar inte på tå nypa, och innan du gör några snitt, använd en bomullspinne för att administrera en bedövningssalva längs den inre vänstra kinden av råttor där kanylen ska implanteras, och injicera en lokalbedövning, såsom lidokain HCl vid snittstället för biopsinål (basen av nacken) och head cap (skalpen).
- Applicera smörjande ögonsalva i båda ögonen före början av stötströmry.
Kirurgiska procedurer
- Raka en 10 mm x 10 mm lapp av hår vid basen av halsen. Använd sterila gasväv för att svabba och rena rakade området i följande ordning: antibakteriell tvål, isopropyl 70% alkohol, och Betadine.
- Sätt en 15 G nål av rostfritt stål vid basen av halsen och flytta den subkutant runt örat till vänster kind. Placera nålspetsen och för den genom kinden bakom den första molar insidan av munhålan.
- Passera IO kanylen genom spetsen av nålen sticker ut från munhålan och sedan bort nålen lämnar endast IO kanylen.
- Tråd ett kirurgiskt nät skivan följt av tre fyrkantiga elastiska skivor på den yttre delen av IO kanylen och dra dem till den exponerade huden på baksidan av halsen för att stabilisera den.
- Spola IO kanyl med en antibakteriell munsköljmedel
- Före början av operationen, ändra en nylonbult(28 mm längd, 4 mm punkt; 8 mm huvud) för att avlägsna dess huvud och tälja en 2 mm spår längs längden av tråden (se figur 2).
- Raka en 10 mm x 20 mm remsa av hår längs mittlinjen av huvudet. Använd sterila gasväv för att svabba och rena rakade området i följande ordning: antibakteriell tvål, isopropyl 70% alkohol, och Betadine.
- Använd en kirurgisk skalpell för att göra ett 20 mm långt snitt längs den sagittala suturen. Använd en handborr för att göra 4 hål (2 på varje sida av sutur) och använda en handhållen skruvmejsel för att säkra fyra juvelerare skruvar till skallen.
- Placera bulten i mitten av de fyra juvelerare skruvarna med skåran riktad mot den bakre delen av djuret. Montera bulten till skallen hos råttan genom att bygga en headcap med dentalcement (använd tillräcklig dentalcement för att täcka ytan av de juvelerare skruvar). Låt dentala cement torka innan avlägsnande djuret från det kirurgiska området och avsluta anestesi.
- Individuellt hus råttor i bädds burar omedelbart efter operationen och noggrant övervaka under 24 timmar.
- Administrera en andra injektion av den analgetiska Meloxikam 24 h efter kirurgi och spola IO kanyl med en antibakteriell oral sköljning en gång / dag under tre dagar.
Ge råttor 3-5 dagar att återhämta sig från operation före början av experimentet.
3. IO Självadministreringsförfaranden
Anordning
För självadministrering, är plexiglas operant kammare konditionering används, och varje kammare är innesluten i ett större ljuddämpande låda av plywood. Each operant kammare har ett hus ljus (28 V) och två infällbara spakarna (aktiva och inaktiva) på motsatta sidor kammarens, 8 cm över golvet. Den aktiva spaken är ansluten till en infusionspump positione outside ljudisolerande kammare och ett vitt ljus (28 W) ligger 3 cm ovanför den kan fungera som en stimulans lätt paras ihop med leveransen av IO infusioner. Den inaktiva spaken tjänar till att kontrollera för baslinjen, nonreinforced operant beteende, tryck på denna spak har ingen betydelse, men alla pressar registreras.
Mat
- Ge råttor med en vanlig råttfoder (3,1 kcal / g) i sitt hem bur.
- Späd hög majssirap (55% formel) till tre olika koncentrationer (8% = 0,026 kcal/80 pl infusion, 25% = 0,08 kcal/80 pl infusion, 50% = 0,17 kcal/80 pl infusion) med omvänd osmos vatten. Dessa koncentrationer är utvalda eftersom varje producerar en viskositet som är lämplig för att snabbt leverera (2,5 sek) IO infusioner ges den experimentella apparaten (dvs. diameter på sprutor och slangar).
Mat deprivation
För att underlätta förvärv avIO självadministrering, men främja normal tillväxt, är råttor cyklade igenom perioder av brist på mat och fri tillgång till vanlig råttföda.
- Väg råttor dagligen kl 07:00 och ta bort chow från fodertråget i buren.
- Följande dag, väger råttor vid 12:00 (ca 18 timmar senare) och börja IO egen injektions 01:00.
- Återgå råttor till sina hem burar vid 16:00 och ger fri tillgång till chow för 3 i rad hr. Sedan, notera vikten av råttorna och den totala mängden chow förbrukas under de tre timmar. Återuppta livsmedelsbrist såsom beskrivits.
Allmänt IO självadministrering förfarande
Operant svarar för IO infusioner av HFC utvärderas på PR och kontinuerliga scheman av förstärkning. Råttor testas i IO självadministrering till intaget är stabil som definieras av: 1) en signifikant skillnad i att svara mellan aktiv och inaktivtiva spakar i minst 2 sessioner i följd, och 2) mindre än 20% variation i antalet infusioner intjänade per session för 2 sessioner i rad. Varje session börjar 6 hr in i den mörka cykeln och varar 3 timmar. Förvärvsfasen består av 10 på varandra följande IO självadministrations sessioner på ett kontinuerligt schema av förstärkning, och råttorna får en enda PR-test 24 timmar före början av förvärvet (PR-test I) och 24 timmar efter den slutliga förvärvssessionen (PR Test II). För PR-test, är brytpunkten (BP) definieras som den sista infusionen erhöll före upphörande av svar på den aktiva spaken under minst 1 hr 18.
- Motvikts råttor utifrån vikter tas för tre dagar före starten av experimentet och tilldela råttor att själv administrera en av tre koncentrationer av HFC: 8%, 25% eller 50%.
- Väg råttor vid 12:00 och överföra dem från kolonin rummet till testrummet i deras hem burar. För att ta bort mat eller Bedding som kan ansamlas i IO kanylen, pumpa luft genom kanylen med hjälp av en 12 ml spruta fast med en 16 G nål med 50 mm polyeten slang (innerdiameter av 1,14 mm och ytterdiameter på 1,57 mm) kopplade till slutet.
- I operant kammare, anslut IO kanyl till Tygon slang (innerdiameter på 0,02 mm och ytterdiameter på 1,53 mm) med en axel konstruerad av en modifierad 20 G nål (ta bort plastnavet och avfasade spetsen). Placera nedre delen av röret (dvs. närmare djur) inom Grove av bulten. Den högre delen av slangen är ansluten till ett vridbart, och skyddas av en fjäder. Anslut basen av fjädern till gängan på bulten monterad på huvudet av råttan.
- Ge råttor fem minuter att acklimatisera till operant kammaren och sedan starta IO självadministrering session. IO självadministrering session börjar med aktiveringen av huset ljus, inträde av de två infällbara spakar, och belysning avIjusstimulus ovanför den aktiva spaken under 30 sek.
- För PR Test Jag använder PR schemat beskrivs av Richardson och Roberts18 (svarsförhållande upptrappning = (5 e (injektion antal x 0,2)) - 5).
- För förvärvstillfällen 1-10, använd ett kontinuerligt schema för förstärkning där varje tryckning på den aktiva spaken leder till leverans av ett 80 pl infusion av testlösningen under 2,5 sek.
- För att ge tillräcklig tid för intag, införa en time-out period på 27,5 sekunder, under vilken den aktiva spaken dras tillbaka och den stimulans ljus aktiveras (dvs. råttor kan få en IO infusion var 30 sek). Inte införa en gräns för hur många infusioner erhållas inom varje IO självadministrering session.
- Om råttan inte gör ett svar på den aktiva spaken i 20 minuter i följd, prime råttan (öppna operant kammare och underlätta råttan att trycka en gång på den aktiva spaken). Prime djuren var 20 min upp till 5x/session during de första tre dagarna av endast förvärv.
- Administrera andra PR-test med de parametrar som beskrivs i steg 3.10.
- Efter IO självadministrationssessioner, ta bort råttorna från operant kamrarna, spola IO kanylen med 2,0 ml vatten med samma material som beskrivs i 3.7, och återgå råttor till sitt hem bur i kolonin rummet.
- Efter tre timmar av fri tillgång till råttfoder, vikt råttor vid 07:00, ta bort mat från fodertråget, och återuppta livsmedelsbrist.
Självadministrations data analyseras med hjälp av två-faktor upprepade mätningar Analyser av Varians (ANOVA). Flera jämförelser med hjälp av Student-Newman-Keuls-metoden (α = 0,05) användes för att utforska några betydande interaktioner eller huvudsakliga effekter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Förvärv av IO självadministrering
Figur 3 representerar operant svara på de aktiva och inaktiva spakar under självadministrering av 8%, 25% eller 50% HFCS för 10 på varandra följande sessioner. Råttor förvärvar IO självadministrering av HFCS inom de tre första sessionerna och bibehålla en stabil aktiva spaken svara (enligt ovan) för resten av förvärvet. Koncentrationsberoende skillnader i aktiva spaken svar är också uppenbara: jämfört med 25%, svarar är betydligt lägre hos råttor själv administrera 50% HFC. Den lägsta testade koncentrationen (8%) upprätthåller en mellannivå av operant som svarade karaktäriseras av högre individuell variation i intag.
Progressiva förhållandetest
Aktiva spaken svar och BP på PR-test är representerade i figurerna 4 och 5, respektive. På Test jag, det är blygsam svarar för alla koncentrationer av HFC. Men gruppskillnader uppstår på Test II med högre koncentrationer kommer att framkalla mer svara och högre BP.
Figur 1. Komplett IO kanyl med flänsad ände, maskskivan (vänster) med de ytterligare elastiska och mesh-skivor som krävs för att säkra kanylen gång implanterad (höger).
Figur 2. Nylon bult före modifiering (vänster). Nylon bult (höger) efter avlägsnande av huvudet och tillsats av ett 2 mm spår längs längden av tråden.
es/ftp_upload/50956/50956fig3highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50956/50956fig3.jpg "/>
Figur 3. Medelvärde (sem) antal aktiva och inaktiva spaken svar som gjorts av råttor svarar på ett kontinuerligt schema med förstärkning för 8% (n = 6), 25% (n = 8) eller 50% (n = 8) hög fruktos majssirap. Den enkla och dubbla asterisk representerar signifikanta gruppskillnader i aktiva spaksvar mellan råttor själv administrera 25% och 50%, och 25% respektive 8%, (p <0,05).
. Figur 4 Medelvärde (sem) antalet aktiva spaken svar från råttor som svarade på en PR-schema för 8%, 25% eller 50% HFCS Råttor testades två gånger på PR schemat;. Före (PR Test I) och efter ( PR Test II) svarar för samma concentration av HFCS i 10 dagar av IO självadministration på ett kontinuerligt schema för förstärkning. Den asterisk indikerar en signifikant skillnad i aktiva spaken svar mellan PR Test I och PR Test II. Den dubbla asterisken anger signifikanta gruppskillnader i aktiva spaken svar i jämförelse med den grupp 8% (p <0,05).
Figur 5. Medelvärde (SEM) brytpunkt uppnås med råttor svarar på PR för 8%, 25% eller 50% HFC. Singeln asterisk indikerar en signifikant skillnad i aktiva spaken svar mellan PR Test I och PR Test II. Den dubbla asterisken anger signifikanta gruppskillnader i aktiva spaken svar i jämförelse med den grupp 8% (p <0,05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den aktuella studien visar en ny metod för att utvärdera de förstärkande egenskaperna hos söta lösningar genom att kombinera metoder som traditionellt används för att studera beteende motiveras av droger av missbruk (intravenöst operant självadministration) och bedöma smak av tastants (smak reaktivitet genom intraorala infusioner). För detta ändamål, under mycket korta isofluran-inducerad anestesi, råttor implanterade med en IO kanyl som möjliggör leverans av testlösningarna direkt i munnen. Efter återhämtning från operationen djuren testas i operanta självadministrationskammare där de kan trycka på en spak för att få IO infusioner av testlösningar.
Med hjälp av IO självadministrering förfarande vi konstaterat att: 1) råttor förvärva och bibehålla IO självadministrering av olika koncentrationer av HFC, 2) råttor anpassa sin egen administration beteende enligt olika koncentrationer av HFCS, och 3) högre Koncentratio ns av HFCS alstra högre svara på en PR-schema av självförvaltning.
Dessa resultat visar tydligt att IO självadministrering beteende regleras av post ingestional konsekvenser av HFC. I själva verket, enligt ett kontinuerligt schema av armering, råttor ta färre infusioner när koncentrationen är högre (jämför 25% respektive 50% i figur 3). Dessutom, en låg koncentration av HFC (8%) hävdar variabel självadministration på ett kontinuerligt schema, och PR-test visar att 8% har lägre förstärkande värde i förhållande till 25% och 50%. Dessa beteendemönster speglar nära de som observerats när råttor själv administrera olika doser av droger av missbruk 34-36. Detta är den första studien att visa intraorala operant självadministration av hög majssirap i laboratorieråttor, och för att säkerställa att självadministrering beteende styrs av de näringsmässiga konsekvenserna av detta socker.
ove_content "> Vid anställning IO självadministrering, är det viktigt att ta hänsyn till en rättegångsfråga. När djuret placeras i operant kammaren och dess IO kanylen till Tygon slang, finns det möjlighet till frånkoppling under sessionen . För att förebygga och åtgärda detta problem, är det viktigt att regelbundet följa djuren efter läckor (dvs. kontrollera vätskeansamling som framgår på huvudet cap). Dessutom ca 50-70 mm av IO kanyl utgångar från baksidan av djuren, och därmed kan IO kanylen tuggas när råttorna är i sitt hem bur. För att åtgärda detta problem, kan en kontakt vara konstruerad av en 20 G nål för att ersätta den saknade delen av IO kanylen. I extrema fall kan hela kanylen ersättas genom att upprepa operationen.IO självadministrering förfarandet erbjuder en ny och innovativ metod för att ta itu med viktiga frågor rörande neurobiologiska och beteendemässig basis av livsmedel beroende. För det första är det klart att en bidragande orsak till övervikt och fetma är överdriven konsumtion av livsmedel som är raffinerat med tillsatser som sötningsmedel för att öka smaklig 1-4. Det finns flera sötningsmedel som vanligen används i livsmedel, som skiljer sig i struktur och därmed caloric, organoleptiska 37. Den roll som dessa skillnader för att främja överdriven konsumtion kan utforskas systematiskt med IO självförvaltning. För det andra, tillgängligheten av beroendeframkallande livsmedel inte kan vara den enda faktorn för överdriven självadministration, som i fallet med droger av missbruk, måste individuella skillnader / sårbarheter också spela en roll 38-39. IO självadministrering, på grund av sin aktiva och mätbara beteende-komponent, kan identifiera sårbara fenotyper och därmed tillåta undersökning av bakomliggande genetiska och epigenetiska skillnader. För det tredje kan IO självadministrering skall bibehållas under långa tidsperioder, varför allovinge utredning av neurobiologiska korrelat till frivilligt intag av beroendeframkallande mat och kost-inducerad fetma. För det fjärde, kan IV och IO självadministrations studier utförs parallellt för att identifiera gemensamma neurobiologiska faktorer som är involverade i regleringen av intag och återfall till tvångsmässigt belöningssökande. Slutligen, återigen på grund av sin aktiva och mätbara beteendekomponent, IO självadministrering kan användas för att testa nya farmakologiska metoder för att minska överdriven konsumtion av mycket välsmakande mat.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har ingenting att lämna ut.
Acknowledgments
Dessa studier har finansierats med bidrag från naturvetenskaplig och teknisk forskning Council of Canada (NSERC) till FL och en kanadensisk Graduate Scholarship (CGSD) från NSERC till AM.L.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 gal 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 in needles | VWR # CABD1108 | 12 needles/pack | |
| Electric razor (1/2 in wide blade) | Product can be bought at any pet supply store | ||
| Precision Glide Needles 20 G needles (1½ in) | Becton Dickinson and Company | Fisher # 14-826D | |
| Precision Glide Needles 16 G needles (1½ 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.
- 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.
- 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.
- 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).
