Summary
De huidige studie evalueert een nieuwe procedure voor de beoordeling van de versterkende effecten van smakelijke oplossingen in laboratoriumratten: intraorale zelf toedienen. Daartoe operant reageert (dat wil zeggen hefboom drukken) voor intra-orale infusies van zoete oplossingen bij verschillende concentraties werd gemeten op een continue en progressieve ratio's van de wapening.
Abstract
Dit document beschrijft een nieuwe werkwijze voor het bestuderen van de bio-gedragsmatige basis van verslaving aan voedsel. Deze methode combineert de chirurgische component van smaak reactiviteit met de gedragsaspecten van operante zelf-toediening van geneesmiddelen. Onder zeer korte algemene anesthesie worden de ratten geïmplanteerd met een intraorale (IO) canule dat de levering van testoplossingen kan direct in de mondholte. Dieren worden vervolgens getest in operante zelf toedienen kamers waarbij ze kunnen een druk op de hendel om IO infusies van testoplossingen ontvangen. IO zelf-administratie heeft een aantal voordelen ten opzichte van experimentele procedures die gepaard gaan drinken van een oplossing van een tuit of operante reageren voor vaste pellets of geleverd in een bakje oplossingen. Hier laten we zien dat IO zelftoediening kan worden toegepast voor zelf-toediening van hoge fructose corn syrup (HFCS) te bestuderen. Ratten werden eerst getest voor het zelf toedienen op een progressieve ratio (PR) schema, waarin de maximale hoeveelheid op beoordeelterant gedrag dat wordt uitgestoten verschillende concentraties van HFCS (bijvoorbeeld 8%, 25% en 50%). Na deze test ratten eigen beheer deze concentraties een continu schema van wapening (dwz een infuus voor elke hefboom druk) gedurende 10 opeenvolgende dagen (1 sessie / dag, elk gedurende 3 uur), en vervolgens werden ze opnieuw getest op de PR schema . Op het continue versterking schema, ratten nam minder infusies van hogere concentraties, hoewel de laagste concentratie van HFCS (8%) gehandhaafd variabeler zelftoediening. Bovendien PR tests bleek dat 8% had lagere versterking waarde dan 25% en 50%. Deze resultaten geven aan dat IO zelftoediening kan worden gebruikt voor verwerving en onderhoud reageren voor zoete oplossingen te onderzoeken. De gevoeligheid van de operante respons op concentratieverschillen en schema van de wapening met IO zelftoediening ideale procedure om de neurobiologie van vrijwillige inname onderzoeken of snoepjes.
Introduction
Het onderzoek naar de neurobiologische en gedragsmatige basis van verslaving aan voedsel is gebaseerd op de waarnemingen die, net als bij drugs, overmatige consumptie van smakelijk voedsel bevordert gedrags afhankelijkheid 1-4 en induceert veranderingen in de hersenen beloning circuits in zowel mensen 5-6 en laboratorium dieren 7-8. Maar, terwijl er verschillende protocollen en procedures voor het bestuderen van de verslavende eigenschappen van drugs in laboratoriumratten, aanpassing van deze methoden om "verslavend" gedrag veroorzaakt door voedsel presenteert unieke uitdagingen te beoordelen. Het doel van de huidige studie was om principes van operante intraveneuze (IV) drug zelf toedienen van toepassing op het onderzoek van operante zelf toedienen van zoete oplossingen door intraorale (IO) infusie geleverd. De zoete werkzaam was high fructose corn syrup (HFCS), want hoewel controversieel, is er bewijs dat HFCS kan worden gekoppeld aan de moderne epidemie van zwaarlijvigheid 9-12.
Traditioneel worden IO infusies geleverd aan de smakelijkheid van tastants studeren in smaak reactiviteit experimenten 13. Kort samengevat wordt een IO canule chirurgisch geïmplanteerd in de wang ratten en IO infusies van verschillende oplossingen worden passief afgeleverd 14. Doel is orofaciale reacties van de dieren naar de tastants studie. Echter, IO canules zijn ook chronisch geïmplanteerd in de mond van ratten te bepalen of zij leren om op een hendel zelf-infuus oplossingen direct in de mondholte, vandaar de term IO zelfinjectie 15-17. In de huidige studie, beschrijven we een procedure die kleine ingreep maakt gebruik van en dat op lange termijn operante zelf toedienen testen mogelijk maakt. Deze werkwijze heeft een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van traditionele procedures die betrekking drinken van een oplossing van een tuit (a) of operante reageren voor vaste pellets (b) of operante reageren voor druppels fluïdum geleverd in een houder(C).
In vergelijking met (a), IO zelf toedienen omvat een operant respons (bijvoorbeeld het indrukken van een hefboom) en daarom is het mogelijk om de planning die de verhouding tussen responsvereisten en levering van IO infusies wijzigen. Bijvoorbeeld door toepassing van een progressieve ratio (PR) schema, waarbij antwoorden is voor opeenvolgende infusies exponentieel in een sessie 18, is het mogelijk te bepalen hoeveel een dier "wil" de volgende infusie 19. Dit belangrijke aspect van "op zoek naar" gedrag kan niet worden beoordeeld wanneer de dieren drinken van een oplossing van een tuit, tenzij een speciaal apparaat dat de controles fluïdumafgifte en bewaakt reacties wordt gebruikt 20. Bovendien IO zelfbestuur biedt een middel om te vergelijken gedrag gemotiveerd door verschillende stimuli te versterken. Dat wil zeggen, is het mogelijk om te vergelijken operante reageren, onderhouden door snoep en andere bekrachtigers zoals drugs inzogenaamde "substitutie studies."
In vergelijking met (b), IO zelf toedienen maakt het testen van elke concentratie en elk volume van een additief in water oplosbaar. Dit is essentieel om gedraging die zoetigheden zoals HFCS studeren omdat, naar beste weten is er geen commercieel verkrijgbare vaste pellets van fructose, glucose of fructose-combinaties in verschillende verhoudingen, dat geschikt zou zijn voor operante kamers zijn. Ook het belang van het controleren en manipuleren concentratie / volumeverhoudingen verplicht in experimenten waarbij inname kan worden gemoduleerd door zowel de calorische waarde van een oplossing (leidend tot nutriënten-specifieke verzadiging) en hoeveel van deze oplossing kan worden geconsumeerd binnen een bepaalde tijd (dwz volheid) 21. IO zelfbestuur verkort ook de vertraging tussen de operante respons en de levering van de primaire bekrachtiger, een factor die een belangrijke rol in de acquisitie en onderhoud speeltnance van operant gedrag 16,22-23.
Tenslotte, in vergelijking met (c), IO zelftoediening kan de levering van passieve IO infusies van gecontroleerde hoeveelheden van de testoplossing, en dit maakt het mogelijk orofaciale reacties van "smaak" meten (objectieve hedonische reactie zoals tong uitsteeksels 24 -25) en of deze reacties veranderen gedurende IO zelf toedienen. Bovendien is de mogelijkheid om passieve IO toedienen van een infuus heeft belangrijke toepassingen voor de studie van terugval naar voedsel zoekt. Dat wil zeggen, in studies van intraveneuze drugs zelf toedienen, na perioden van uitsterven, kan drug priemgetallen (dwz toediening van een kleine dosis van het geneesmiddel 26) "herstellen" reageert 27-28. Daarom kan de mogelijkheid IO infusies leveren zonder enige actie van de zijde van het dier worden gebruikt om "food" primer herstel, evenals potentiële kruising herplaatsing studies tussen voeding endrugs.
IO zelftoediening van zoete oplossing verdient de voorkeur boven IV en intragastrische zelftoediening. In feite, hoewel IV infusies van fructose in zowel mensen en proefdieren produceren fysiologische gevolgen vergelijkbaar met die waargenomen na orale consumptie 29-31, dit is een slecht model van hoe snoepjes normaliter geconsumeerd (bijvoorbeeld oraal). Bovendien smaak signalen die door het kauwen verlenen belangrijke informatie over de smaak van voedsel, en wanneer dit stadium van het spijsverteringsproces wordt weggelaten, wordt de ontwikkeling van onaangepast gedrag zoals te veel eten verminderd 32-33.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Animal Care en Huisvesting
Alle experimenten zijn goedgekeurd door de Animal Care Comite van de Universiteit van Guelph, en worden uitgevoerd in overeenstemming met de aanbevelingen van de Canadese Raad over Animal Care uitgevoerd. De huidige studie omvat 22 volwassen mannelijke Sprague-Dawley ratten (Charles River, QC) gewicht 200-225 g aan het begin van het experiment.
- Enkel huis ratten en hen op een omgekeerde licht / donker-cyclus (07:00 OFF - 07:00 ON) met ad libitum toegang tot voedsel en water tenzij anders is vermeld, of tijdens gedragstesten die optreedt tijdens de actieve cyclus.
- Wennen ratten de kolonie kamer en humane behandeling door dagelijkse weging gedurende een week voorafgaand aan de operatie.
2. Intraorale Canulatie Chirurgie: Materialen en Procedures
De intraorale (IO) chirurgie en materialen worden beschreven in Limebeer et al.. 14
- Om bouwt de IO canule, snijd een stuk van polyethyleen plastic buis tot ongeveer 130 mm (inwendige diameter van 0,86 mm en een buitendiameter van 1,27 mm).
- De buis wordt vastgezet in de mondholte is een omgezette uiteinde (~ 5 mm diameter). Maak deze flens einde door verhitting van het uiteinde van de buis met een soldeerbout voor 2-5 seconden en vervolgens onmiddellijk plat de verwarmde rand van de buis tegen een vlak oppervlak. Snijd een chirurgisch gaas schijf (ongeveer 6-7 mm diameter passen rond de diameter van de flens einde van de canule) en haal op de lengte van de buis totdat de schijf rust tegen de achterkant van het omgezette einde van de canule IO.
- Per IO canule, snij een extra chirurgische gaas schijf (8 mm diameter) en drie vierkanten een elastische band (6 mm x 6 mm, zie figuur 1).
- Steriliseer de IO canule, chirurgisch gaas schijven en elastische vierkanten in een antibacteriële oplossing gedurende ten minste 24 uur voor de operatie.
- Voorafgaand aan chirurgie, eenutoclave alle chirurgische instrumenten en desinfecteren het chirurgische veld. Tussen operaties, gebruik dan een glazen kraal sterilisator om instrumenten te steriliseren, en draag een haarnetje, nitril handschoenen en mondkapjes om aseptische omstandigheden te handhaven.
Analgesie en anesthesie
- Ongeveer 30 minuten voorafgaand aan chirurgie dienen een subcutane (SC) injectie van het antibioticum Depocillin (0,33 mg / kg) en de analgetische Meloxicam (5 mg / kg SC).
- Induceren algemene anesthesie met behulp van isofluraan (4% inductie en 3% onderhoud).
- Zodra ratten niet reageren op teen knijpen en vóór elke insnijdingen, gebruik dan een wattenstaafje een plaatselijke verdoving toedienen aan de binnenste linker wang ratten waarbij de canule moet worden geïmplanteerd, en injecteer een lokaal anestheticum zoals lidocaïne HCl bij de incisie site voor de biopsie naald (basis van de nek) en hoofdkap (hoofdhuid).
- Druppeltje oogzalf in beide ogen voor het begin van de surgery.
Chirurgische procedures
- Scheren een 10 mm x 10 mm stukje haar aan de basis van de hals. Gebruik steriele gaasjes te zwabberen en reinigen van het geschoren gebied in de volgende volgorde: antibacteriële zeep, isopropyl alcohol 70%, en Betadine.
- Plaats een 15 G roestvrijstalen naald aan de basis van de nek en verplaatsen subcutaan rond het oor naar links wang. Plaats de naald en haal hem door de wang achter de eerste molaar binnenkant van de mondholte.
- Passeer de IO canule door de punt van de naald uitsteekt van de mondholte en verwijder de naald waardoor alleen de IO canule.
- Discussie een chirurgisch gaas schijf gevolgd door drie vierkante elastische schijven op het buitengedeelte van de IO canule en hen blootgestelde huid aan de achterkant van de nek te stabiliseren.
- Flush de IO cannula with an antibacterial oral rinse
- Vóór het begin van de operatie, wijzigen van een Nylon bout(28 mm lengte, 4 mm punt, 8 mm kop) om de kop te verwijderen en snijden een 2 mm groef langs de lengte van de draad (zie figuur 2).
- Scheer een 10 mm x 20 mm strook van haar over de middellijn van het hoofd. Gebruik steriele gaasjes te zwabberen en reinigen van het geschoren gebied in de volgende volgorde: antibacteriële zeep, isopropyl alcohol 70%, en Betadine.
- Gebruik een chirurgische scalpel om een 20 mm lange incisie langs de pijlnaad maken. Gebruik een handboor tot 4 gaten (2 aan elke kant van de hechtdraad) en gebruik een draagbare schroevendraaier tot vier juweliers schroeven vast aan de schedel.
- Plaats de bout in het midden van de vier juweliers schroeven met de groef gepositioneerd naar de achterkant van het dier. Monteer de bout aan de schedel van de rat door het bouwen van een headcap met tandheelkundige cement (gebruik voldoende tandheelkundige cement aan het oppervlak van de juweliers schroeven te dekken). Laat de tandheelkundige cement te drogen voordat u het dier uit het chirurgische veld en anesthesie te beëindigen.
- Individueel huis ratten in bedden kooien onmiddellijk na de operatie en de voet volgen gedurende 24 uur.
- Dien een tweede injectie van de pijnstillende Meloxicam 24 uur na de operatie en spoel de IO canule met een antibacteriële mondspoeling keer / dag gedurende drie dagen.
Geef ratten 3-5 dagen om te herstellen van een operatie voor het begin van het experiment.
3. IO Zelftoediening Procedures
Apparaat
Voor zelf-toediening worden Plexiglas operante conditionering kamers gebruikt, en elke kamer is ingesloten in een grotere geluidremmende triplex doos. Elke operante conditioneringskamer een huis licht (28 V) en twee intrekbare hefbomen (actieve en inactieve) aan weerszijden van de kamer, 8 cm boven de vloer. De actieve hefboom is verbonden met een infusiepomp gepositioneerd outside de geluidsisolerende kamer en een wit licht (28 W) ligt 3 cm boven het om te dienen als een stimulans licht gecombineerd met de levering van IO infusies. De inactieve hefboom dient om te controleren voor aanvang, niet-bekrachtigde operant gedrag, het indrukken van deze knop heeft geen consequentie, maar alle persen zijn opgenomen.
Voedsel
- Zorg voor ratten met een standaard rattenvoer (3,1 kcal / g) in hun eigen kooi.
- Verdunnen high fructose corn syrup (55% formule) tot drie verschillende concentraties (8% = 0,026 kcal/80 ul infusie, 25% = 0,08 kcal/80 ul infusie, 50% = 0,17 kcal/80 ul infusie) met behulp van omgekeerde osmose water. Deze concentraties zijn geselecteerd omdat elke produceert een viscositeit die geschikt is om snel (2,5 sec) IO infusies gegeven het experimentele apparaat (dwz diameter van spuiten en leidingen) te leveren is.
Voedselontbering
Met het oog op de overname van vergemakkelijkenIO zelfbestuur, maar bevorderen een normale groei, worden de ratten gefietst door perioden van het onthouden van voedsel en ad libitum toegang tot standaard rattenvoer.
- Weeg ratten dagelijks om 07:00 en verwijder chow uit de voerbak van de kooi.
- De volgende dag, wegen ratten bij 12:00 (ongeveer 18 uur later) en begin IO zelf toedienen 01:00.
- Terug ratten naar hun kooien op 4:00 en bieden ad libitum toegang tot chow gedurende 3 opeenvolgende uur. Noteer tot het gewicht van de ratten en de totale hoeveelheid voer geconsumeerd over de drie uur. Hervat het onthouden van voedsel zoals beschreven.
Algemeen IO zelfbestuur procedure
Operante reageren voor IO infusies van HFCS wordt beoordeeld op PR en continu schema van wapening. Ratten worden getest IO zelftoediening tot inname stabiel gedefinieerd: 1) een significant verschil in reactie tussen actieve en inactief hefbomen voor ten minste 2 opeenvolgende sessies, en 2) minder dan 20% variatie in het aantal infusies verdiend per sessie voor 2 opeenvolgende sessies. Elke sessie begint 6 uur in het donker cyclus en duurt 3 uur. De acquisitie fase bestaat uit 10 opeenvolgende IO zelftoediening sessies op een continu schema van wapening, en ratten krijgen een PR-test 24 uur vóór het begin van de overname (PR-test I) en 24 uur na de laatste overname sessie (PR Test II). Voor PR tests is het breekpunt (BP) gedefinieerd als de laatste infusie vóór beëindiging reageren op de werkzame hefboom gedurende tenminste 1 uur 18 ontvangen.
- Vorkheftruck ratten op basis van gewichten die gedurende drie dagen voor het begin van het experiment en toewijzen ratten zelftoediening van een van drie concentraties van HFCS: 8%, 25% of 50%.
- Weeg ratten bij 12:00 en breng ze uit de kolonie kamer naar de testkamer in hun kooien. Om voedsel of beddi verwijderenng die zich ophopen in de IO canule pomp lucht via de canule met een 12 ml spuit met een 16 G naald 50 mm polyethyleen buis (inwendige diameter 1,14 mm en buitendiameter van 1,57 mm) aan het uiteinde bevestigd.
- In de operante kamer, sluit de IO canule naar Tygon slang (inwendige diameter van 0,02 mm en een buitendiameter van 1,53 mm) door een schacht gemaakt van een gemodificeerde 20 G-naald (verwijder het plastic hub en afgeschuinde tip). Plaats het onderste gedeelte van de buis (dat wil zeggen dichter bij het dier) in het bosje van de bout. Het hogere gedeelte van de buis is verbonden met een draaibare en beschermd door een veer. Basisstation aansluiten van de bron naar de schroefdraad van de bout gemonteerd op de kop van de rat.
- Geef ratten vijf minuten om te acclimatiseren aan de operante kamer en start de IO zelf toedienen sessie. De IO zelfbestuur sessie begint met de activatie van het huis licht, komst van de twee intrekbare hefbomen, en verlichting van delicht stimulus boven de actieve hefboom voor 30 sec.
- Voor PR Test ik met de PR schema beschreven door Richardson en Roberts18 (response ratio escalatie = (5 e (injectie aantal x 0,2)) - 5).
- Voor overname sessies 1-10, gebruik maken van een continu schema van wapening waarbij elke druk op de actieve hefboom resulteert in de levering van een 80 ul infusie van de testoplossing meer dan 2,5 sec.
- Om voldoende tijd voor opname mogelijk te maken, leggen een time-out periode van 27.5 sec gedurende welke de actieve hefboom wordt teruggetrokken en de stimulus licht wordt geactiveerd (dwz ratten kan een IO infusie om de 30 sec te verkrijgen). Heeft een limiet op het aantal infusies verkrijgbaar in elke IO zelf toedienen sessie niet opleggen.
- Als de rat een reactie niet te maken op de actieve hefboom voor 20 opeenvolgende minuten, prime de rat (open de operante kamer en de rat een keer op de actieve hefboom te vergemakkelijken). Prime de dieren elke 20 min tot 5x/session during de eerste drie dagen van slechts acquisitie.
- Dien de tweede PR test met de in stap 3.10 beschreven parameters.
- Na IO zelfbestuur sessies, verwijder ratten uit de operante kamers, spoel de IO canule met 2,0 ml water met dezelfde materialen in 3.7 omschreven, en ratten terug naar hun kooi in de kolonie kamer.
- Na drie uur van ad libitum toegang tot rattenvoer, gewicht ratten bij 7:00, verwijder voedsel uit de voerbak, en hervat het onthouden van voedsel.
Zelftoediening gegevens worden geanalyseerd met behulp van twee-factor herhaalde metingen Analyses of Variance (ANOVA). Meerdere vergelijkingen met behulp van de Student-Newman-Keuls werkwijze (α = 0.05) werden gebruikt om significante interacties of hoofdeffecten verkennen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Overname van IO zelfbestuur
Figuur 3 operante reageren op de actieve en inactieve hefbomen bij zelftoediening van 8%, 25% of 50% HFCS gedurende 10 opeenvolgende sessies. Ratten verwerven IO zelf toedienen van HFCS binnen de eerste drie sessies en onderhouden stabiele actieve hendel reageert (zoals hierboven beschreven) voor de rest van de overname. Concentratie-afhankelijke verschillen in actieve hefboom reacties zijn ook duidelijk: tegenover 25%, reageren aanzienlijk lager bij ratten zelfadministrerend 50% HFCS. De laagste geteste concentratie (8%) houdt een gemiddeld niveau van operante reageren, gekenmerkt door hogere individuele variabiliteit in de instroom.
Progressive ratioberekeningen
Actieve hendel reacties en BP op de PR proeven worden weergegeven in figuren 4 en 5, respectievelijk. Op I-test, er is bescheiden reageert voor alle concentraties van HFCS. Echter, de groep verschillen ontstaan op Test II met hogere concentraties veroorzaken van meer reageert en hogere bps.
Figuur 1. Compleet IO canule met omgezette einde, gaas schijf (links) met de aanvullende elastische en gaas schijven moeten de canule eenmaal geïmplanteerd (rechts) beveiligen.
Figuur 2. Nylon bout vóór (links). Nylon bout (rechts) na verwijdering van de kop en de toevoeging van een 2 mm groef langs de lengte van de draad wijziging.
es/ftp_upload/50956/50956fig3highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50956/50956fig3.jpg "/>
Figuur 3. Gemiddelde (sem) aantal actieve en inactieve hefboom antwoorden van ratten reageren op een continu schema van wapening 8% (n = 6), 25% (n = 8) of 50% (n = 8) high fructose corn syrup. De enkele en dubbele asterisk vertegenwoordigt aanzienlijke groep verschillen in actieve hefboom reacties tussen ratten zichzelf toedienen 25% en 50%, en 25% en 8%, respectievelijk (p <0,05).
. Figuur 4 gemiddelde (sem) aantal actieve hefboom antwoorden van ratten reageren op een PR schema voor 8%, 25% of 50% HFCS Ratten werden twee keer op de PR schema getest;. Vóór (PR Test I) en na ( PR Test II) reageert voor dezelfde concentration van HFCS gedurende 10 dagen van IO zelfbestuur op een continu schema van de wapening. Het sterretje geeft een significant verschil in actieve hefboom reacties tussen PR Test I en PR Test II. De dubbele asterisk geeft significante groepsverschillen actieve hefboom reacties in vergelijking met de 8% (p <0,05).
Figuur 5. Gemiddelde (SEM) breekpunt bereikt door ratten reageren op PR voor 8%, 25%, of 50% HFCS. Het sterretje duidt op een significant verschil in actieve hefboom reacties tussen PR Test I en PR Test II. De dubbele asterisk geeft significante groepsverschillen actieve hefboom reacties in vergelijking met de 8% (p <0,05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
De huidige studie toont een nieuwe benadering voor de evaluatie van de versterkende eigenschappen van zoete oplossingen door het combineren van methoden van oudsher gebruikt om gedrag ingegeven door drugs (intraveneuze operante zelf-beleid) te bestuderen en om de smaak van tastants (smaak reactiviteit door intraorale infusies) te beoordelen. Daartoe onder zeer korte-isofluraan geïnduceerde anesthesie, ratten geïmplanteerd met een IO canule dat zorgt voor de levering van testoplossingen direct in de mond. Na herstel van een operatie worden de dieren getest operante zelftoediening kamers waarbij ze kunnen op een hefboom IO infusies testoplossingen ontvangen.
De IO zelftoediening procedure wij vastgesteld: 1) ratten verwerven en IO zelftoediening van verschillende concentraties van HFCS handhaven; 2) ratten passen hun zelftoediening gedrag volgens verschillende concentraties van HFCS, en 3) hoger concentratio ns van HFCS veroorzaken hogere reageren op een PR-schema van zelfbestuur.
Deze resultaten geven duidelijk aan dat IO zelf toedienen gedrag wordt gereguleerd door de post-ingestional gevolgen van HFCS. In feite, volgens een continu schema van wapening, ratten nemen minder infusies wanneer de concentratie hoger is (vergelijk 25% en 50% in Figuur 3). Verder is een lage concentratie van HFCS (8%) onderhoudt variabele zelftoediening een continu schema en de PR test blijkt dat 8% een lagere versterking-waarde voor 25% en 50%. Deze gedragspatronen nauw spiegel die dat wanneer ratten zichzelf toedienen verschillende doses drugs 34-36 in acht worden genomen. Dit is de eerste studie voor intraorale operante zelftoediening van hoge fructose maïssiroop in laboratoriumratten aantonen en vaststellen dat zelftoediening gedrag wordt door de voeding gevolgen van deze specifieke suiker.
ove_content "> Bij toepassing IO zelftoediening, is het belangrijk om rekening te houden met een procesincident. Als het dier wordt geplaatst in de operante kamer en de IO canule wordt de Tygon-buis bevestigd, bestaat de mogelijkheid van losraken tijdens de sessie . Om te voorkomen en te corrigeren deze kwestie, is het essentieel om regelmatig te observeren de dieren op lekkage (dwz controleren op vochtophoping die blijkt op het hoofd dop). Bovendien, ongeveer 50-70 mm van de IO canule uitgangen van de rug van de dieren en daarom is het IO canule kauwen als de ratten in hun kooi. Om dit probleem te verhelpen, kan een connector zijn opgebouwd uit een 20 G naald teneinde het ontbrekende deel van de IO canule vervangen. In extreme gevallen kan het hele canule vervangen worden door het herhalen van de operatie.De IO zelfbestuur procedure biedt een nieuwe en innovatieve aanpak om belangrijke vragen te beantwoorden met betrekking tot de neurobiologische en gedragsmatige basis van eetverslaving. Ten eerste is het duidelijk dat een bijdragende factor tot overgewicht en obesitas overmatige consumptie van voedingsmiddelen die zijn verfijnd met additieven zoals zoetstoffen 1-4 eetbaarheid te verbeteren. Er zijn verschillende zoetstoffen die gewoonlijk worden gebruikt in levensmiddelen, verschillen in structuur en dus calorische waarde en de smaak 37. De rol van deze verschillen in het bevorderen van overmatige consumptie kan systematisch worden onderzocht met behulp van IO zelf toedienen. Ten tweede, kan de beschikbaarheid van verslavende voedsel niet de enige determinant van overmatig zelftoediening zijn, zoals bij drugs moet individuele verschillen / kwetsbaarheden een rol spelen 38-39. IO zelftoediening, vanwege de actieve en meetbare gedragcomponent kunnen kwetsbaar fenotypes identificeren en dus mogelijk onderzoek onderliggende genetische en epigenetische verschillen. Ten derde kan IO zelftoediening gehandhaafd voor langere tijd, dus allovleugel het onderzoek naar neurobiologische correlaten van vrijwillige inname van verslavende voeding en dieet-geïnduceerde zwaarlijvigheid. Ten vierde kan IV en IO zelfbestuur studies worden uitgevoerd parallel aan gedeelde neurobiologische factoren die betrokken zijn bij de regulatie van inname en terugval tot dwangmatig beloning zoekende identificeren. Ten slotte, opnieuw vanwege de actieve en meetbare gedragcomponent, IO zelftoediening kan worden toegepast om nieuwe farmacologische benaderingen testen om overmatige consumptie van zeer smakelijke voeding verminderen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben niets te onthullen.
Acknowledgments
Deze studies werden ondersteund door toelagen van de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) naar FL en een Canadese Graduate Scholarship (CGSD) van NSERC naar 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).
