Summary
Den aktuelle undersøgelse vurderer en roman procedure for vurdering af de forstærkende virkninger af velsmagende løsninger i laboratorie rotter: intraoral selv-administration. Til dette formål operant reagere (dvs. løftestang presning) for intraorale infusioner af søde løsninger i forskellige koncentrationer blev målt på løbende og progressive nøgletal tidsplaner for forstærkning.
Abstract
Dette papir beskriver en ny metode til at studere bio-adfærdsmæssige grundlag af afhængighed af mad. Denne metode kombinerer den kirurgiske del af smag reaktivitet med de adfærdsmæssige aspekter af operant selvadministration af narkotika. Under meget kort generel anæstesi rotterne implanteret med en intraoral (IO) kanyle, der tillader levering af testopløsninger direkte i mundhulen. Dyrene testes derefter i operant selv-administration kamre, hvorved de kan trykke på en løftestang til at modtage IO infusioner af test løsninger. IO selvadministration har flere fordele i forhold eksperimentelle procedurer, der involverer drikke en løsning fra en tud eller operant reagerer til faste træpiller eller løsninger, der leveres i en beholder. Her viser vi, at IO selvadministration kan anvendes til at studere selvadministration af high fructose corn syrup (HFC). Rotterne blev først testet for selvmedicinering på en progressiv ratio (PR) tidsplan, der vurderer den maksimale opdium adfærd, som vil blive udsendt til forskellige koncentrationer af HFC (dvs. 8%, 25% og 50%). Efter denne test, rotter selvadministrerede disse koncentrationer på en kontinuerlig tidsplan for forstærkning (dvs. en infusion for hver løftestang presse) i 10 på hinanden følgende dage (1 session / dag, hver varer 3 timer), og derefter blev de testet igen på PR tidsplan . På kontinuerlig udbygning tidsplan, tog rotter færre infusioner af højere koncentrationer, selvom den laveste koncentration af HFC (8%) opretholdt mere variabel selvadministration. Desuden afslørede, PR prøver at 8% havde lavere styrke værdi end 25% og 50%. Disse resultater indikerer, at IO selvadministration kan anvendes til at studere anskaffelse og vedligeholdelse for at reagere for søde løsninger. Følsomheden af operant respons på forskelle i koncentration og tidsplan for forstærkning gør IO selvadministration en ideel procedure at undersøge neurobiologi af frivillig indtagelse of slik.
Introduction
Studiet af neurobiologiske og adfærdsmæssige grundlag af afhængighed af mad bygger på observationer, at ligesom med misbrugsstoffer, overdreven indtagelse af velsmagende fødevarer fremmer adfærdsmæssige afhængighed 1-4 og inducerer ændringer i hjernens belønning kredsløb i både mennesker 5-6 og laboratorium dyr 7-8. Men mens der er flere protokoller og procedurer for at studere de vanedannende egenskaber misbrugsstoffer i laboratorie rotter, tilpasning af disse metoder til at vurdere "vanedannende" adfærd fremkaldt af mad præsenterer unikke udfordringer. Målet med den aktuelle undersøgelse var at anvende principperne for operant intravenøs (IV) drug selvadministration til undersøgelse af operant selvforvaltning af søde løsninger leveret af intraoral (IO) infusion. Den søde ansat var høj fructose corn syrup (HFC), for selv kontroversiel, er der tegn på, at HFC kan være forbundet med den moderne epidemi af fedme 9-12.
Traditionelt er IO infusioner leveres til studere velsmag tastants i smag reaktivitet forsøg 13. Kort fortalt er en IO kanyle indopereret i kinden af rotter og IO infusioner af forskellige løsninger, er passivt leveret 14. Målet er at undersøge orofaciale reaktioner dyrene til tastants. Imidlertid har IO kanyler også blevet implanteret kronisk i ganen af rotter til at afgøre, om de ville lære at trykke på en løftestang til selv at indgyde løsninger direkte ind i mundhulen, deraf udtrykket IO selvinjektion 15-17. I den aktuelle undersøgelse beskriver vi en fremgangsmåde, der udnytter mindre kirurgi, og som tillader langsigtet operant selvadministration test. Denne fremgangsmåde har flere betydelige fordele frem for traditionelle procedurer, der involverer drikke en løsning fra en tud (a), eller operant reagerer for faste pellets (b), eller operant reagerer for dråber af væske, der leveres i en beholder(C).
I forhold til (a), IO selvadministration indebærer en operant respons (dvs. at trykke på en løftestang), og det er derfor muligt at ændre tidsplanen regulerer forholdet mellem respons krav og levering af IO infusioner. For eksempel ved at anvende en progressiv ratio (PR) tidsplan, hvor svarene er nødvendige for successive infusioner stige eksponentielt inden for en session 18, er det muligt at vurdere, hvor meget et dyr "ønsker" den næste infusion 19. Dette vigtige aspekt af "søger" adfærd kan ikke vurderes, når dyrene drikker en løsning fra en tud, medmindre et specielt apparat, der styrer væske levering og overvåger svar er ansat 20. Desuden IO selvadministration giver et middel til at sammenligne adfærd er motiveret af forskellige forstærkende stimuli. Det vil sige, er det muligt at sammenligne operant besvarer spørgsmålene i grønbogen vedligeholdes af slik og andre forstærkere såsom misbrugsstoffer isåkaldte "substitutions studier."
I forhold til (b), IO selvadministration tillader afprøvning af koncentration og eventuel volumen noget vandopløseligt tilsætningsstof. Dette er afgørende for at studere adfærd motiveret af slik såsom HFC fordi, at de bedste af vores viden, er der ingen kommercielt tilgængelige faste pellets af fructose eller fructose-glucose kombinationer på forskellige nøgletal, der ville være egnet til operantkamre. Det er også obligatorisk i eksperimenter, hvor indtaget kan moduleres både af den kaloriefattige værdien i en opløsning (der fører til næringsstof-specifik mæthed) og ved, hvor meget af denne løsning kan indtages i en betragtning af betydningen af at kontrollere og manipulere koncentration / volumenforholdene periode (dvs. fylde) 21. IO selvforvaltning forkorter også forsinkelsen mellem operant respons og levering af den primære reinforcer, en faktor, der spiller en vigtig rolle i erhvervelsen og vedligeholdelse af operant adfærd 16,22-23.
Endelig i forhold til (c), IO selvforvaltning tillader levering af passive IO infusioner af kontrollerede mængder af testopløsningen, og det gør det muligt at måle orofaciale reaktioner »smag« (mål hedoniske reaktion såsom tunge fremspring 24 -25), og hvorvidt disse svar ændre sig i løbet IO selvadministration. Desuden evnen til at administrere passive IO infusioner har betydelige ansøgninger om undersøgelse af tilbagefald til mad-søger. Det er i studier af IV medicin selvadministration, efter perioder, udslettelse, kan narkotika primtal (dvs. administration af en lille dosis af lægemidlet 26) "genindføre" reagere 27-28. Derfor kan evnen til at levere IO infusioner uden nogen handling på den del af dyret bruges til at studere "fødevarer" primet genindsættelse, såvel som potentielle kryds genindsættelse mellem mad ogmisbrugsstoffer.
IO selvadministration af søde løsninger er også at foretrække til IV og intra-gastrisk selvadministration. I virkeligheden, selvom IV infusioner af fruktose i både mennesker og forsøgsdyr fremkalde fysiologiske konsekvenser magen til dem observeret efter oral indtagelse 29-31, det er en dårlig model for, hvordan slik normalt fortæres (dvs. mundtligt). Desuden gustatory signaler produceret af tygning giver vigtig information om smagen af mad, og når denne fase af fordøjelsesprocessen udelades, udviklingen af utilpasset adfærd, såsom overspisning reduceret 32-33.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1.. Animal Care og Boligstyrelsen
Alle forsøg godkendt af Animal Care udvalg fra University of Guelph, og udføres i overensstemmelse med anbefalingerne fra den canadiske Rådet om Animal Care. Den aktuelle undersøgelse omfatter 22 voksne Sprague-Dawley-hanrotter (Charles River, QC), der vejer 200-225 g ved begyndelsen af eksperimentet.
- Enkelt hus rotter og vedligeholde dem på en omvendt lys / mørke-cyklus (07:00 OFF - 07:00 TIL) med ad libitum adgang til mad og vand, undtagen når andet er angivet, eller i løbet af adfærdsmæssige test, der opstår under den aktive cyklus.
- Vænne rotter til kolonien rum og menneskelig håndtering ved vejning dagligt i en uge før operationen.
2. Intraoral Kanylerings kirurgi: materialer og procedurer
Den intraorale (IO) kirurgi og materialer er beskrevet i Limebeer et al. 14.
- Til byggeriett IO kanylen, skære et stykke af polyethylen plastslanger til omkring 130 mm i længden (indvendig diameter på 0,86 mm og udvendig diameter på 1,27 mm).
- Røret skal fastgøres i mundhulen kræver en ombøjet ende (~ 5 mm i diameter). Opret denne flangeforsynede ende ved opvarmning af enden af røret med en loddekolbe til 2-5 sek og derefter straks flade opvarmede kant af røret mod en flad overflade. Skær en kirurgisk trådnet disken (ca. 6-7 mm i diameter til at passe omkring diameteren af den flangeforsynede ende af kanylen), og før den på længden af rør, indtil skiven hviler mod bagsiden af den med flange forsynede ende af IO kanyle.
- For hver IO kanyle, skære en ekstra kirurgisk maske skive (8 mm i diameter) og tre pladser i et elastisk bånd (6 mm x 6 mm, se figur 1).
- Sterilisere IO kanylen, kirurgiske mesh diske, og elastiske pladser i en antibakteriel løsning i mindst 24 timer før indgrebet.
- Forud for kirurgi, enutoclave alle kirurgiske instrumenter og desinficere det kirurgiske område. Mellem operationer bruge en glasperle sterilisator at sterilisere redskaber, og bære en hårnet, nitrilhandsker, og kirurgiske masker til at opretholde aseptiske forhold.
Analgesi og anæstesi
- Ca. 30 minutter før kirurgi administrere en subkutan (SC) injektion af antibiotikummet Depocillin (0,33 mg / kg) og det smertestillende stof Meloxicam (5 mg / kg SC).
- Fremkald generel anæstesi ved hjælp Isofluran (4% induktion og 3% vedligeholdelse).
- Når rotter reagerer ikke til tå knibe, og inden du gør nogen indsnit, skal du bruge en bomulds tippet vatpind til at administrere et aktuelt bedøvelsesmiddel langs den indvendige venstre kind af rotter, hvor kanylen skal implanteres, og indsprøjte en lokalbedøvelse, såsom lidocain HCl ved incisionssted for biopsi kanyle (bunden af halsen) og hoved hætte (hovedbunden).
- Påfør smøre øjet salve i begge øjne, før begyndelsen af bølgery.
Kirurgiske procedurer
- Barbere en 10 mm x 10 mm plaster af hår i bunden af halsen. Brug sterile gaze til svaber og rense barberede område i følgende rækkefølge: antibakteriel sæbe, isopropyl 70% alkohol, og Betadine.
- Sæt en 15 G kanyle af rustfrit stål i bunden af halsen og flytte den subkutant omkring øret til venstre kind. Placér nålespidsen og videregive det gennem kinden bag den første kindtand inde i mundhulen.
- Pass IO kanylen gennem spidsen af nålen stikker ud fra mundhulen og derefter fjerne nålen efterlader kun IO kanylen.
- Tråd en kirurgisk mesh skive efterfulgt af tre firkantede elastiske skiver på den ydre del af IO kanylen og trække dem til den eksponerede hud på bagsiden af halsen at stabilisere den.
- Skyl IO kanylen med en antibakteriel mundtlig skyl
- Forud for starten af operationen, ændre en Nylon bolt(Længde på 28 mm, 4 mm spids, 8 mm hoved) for at fjerne hovedet og skære en 2 mm rille langs længden af tråden (se figur 2).
- Barbere en 10 mm x 20 mm strimmel af hår langs midterlinien af hovedet. Brug sterile gaze til svaber og rense barberede område i følgende rækkefølge: antibakteriel sæbe, isopropyl 70% alkohol, og Betadine.
- Brug en kirurgisk skalpel til at gøre en 20 mm lang snit langs sagittale sutur. Brug en håndboremaskine at 4 huller (2 på hver side af suturen) og bruge en håndholdt skruetrækker at sikre fire guldsmede skruer i kraniet.
- Placer bolten i midten af de fire guldsmede skruer med rillen anbragt mod den bageste af dyret. Monter bolten til kraniet af rotte ved at bygge en headcap med dental cement (bruge tilstrækkelig dentalcement at dække overfladen af juvelerer skruer). Lad dentalcement tørre, før fjernelse af dyret fra det kirurgiske område og afslutte anæstesi.
- Individuelt hus rotter i sengs bure umiddelbart efter kirurgi og nøje overvåge for 24 timer.
- Administrere en anden injektion af smertestillende Meloxicam 24 timer post-kirurgi og skyl IO kanylen med en antibakteriel oral skylles én gang / dag i tre dage.
Giv rotter 3-5 dage at komme fra kirurgi før begyndelsen af eksperimentet.
3. IO Self-administration Procedurer
Apparatur
For self-administration, er plexiglas operant betingning kamre brugt, og hvert kammer er indkapslet i en større lyddæmpende krydsfiner. Hver operant konditionering kammer har et hus lys (28 V) og to optrækkelige håndtag (aktive og inaktive) placeret på hver sin side af kammeret, 8 cm over gulvet. Den aktive arm er forbundet til en infusionspumpe placerede outside den lydisolerende kammer og et hvidt lys (28 W) ligger 3 cm over det at tjene som en stimulus lys parret med levering af IO infusioner. Den inaktive håndtag tjener til at kontrollere for basal, ikke-forstærket operant adfærd trykke dette håndtag har ingen konsekvens, men alle presser registreres.
Fødevarer
- Giv rotter med en standard rottefoder (3,1 kcal / g) i deres hjem bur.
- Fortyndet høj fructose corn syrup (55% formel) til tre forskellige koncentrationer (8% = 0,026 kcal/80 ul infusion 25% = 0,08 kcal/80 pi infusion 50% = 0,17 kcal/80 pi infusion) bruger omvendt osmose vand. Disse koncentrationer er udvalgt, fordi hver producerer en viskositet, der er egnet til at levere hurtige (2,5 sek) IO infusioner givet forsoegsopstillingen (dvs. diameter sprøjter og slanger).
Fødevarer afsavn
For at lette erhvervelsen afIO selvadministration, men fremme normal vækst, er rotter cyklet gennem perioder med mad afsavn og ad libitum adgang til standard rottefoder.
- Rotter vejes dagligt kl 07:00 og fjerne chow fra fodertruget af buret.
- Den følgende dag, vejer rotter kl 12:00 (ca. 18 timer senere) og begynde IO selvadministration ved 01:00.
- Retur rotter hjem til deres bure kl 4:00 og give ad libitum adgang til chow 3 på hinanden følgende timer. Derefter registrerer vægten af rotter, og det samlede beløb for chow forbruges over de tre timer. Genoptag mad afsavn som beskrevet.
Generelt IO selvadministration procedure
Operant reagerer for IO infusioner af HFC vurderes på PR og kontinuerlige tidsplaner for forstærkning. Rotter er testet i IO selvadministration indtil indtag er stabilt som defineret ved: 1) en væsentlig forskel i at reagere mellem aktiv og inaktivtive løftestænger i mindst 2 på hinanden følgende sessioner, og 2) mindre end 20% variation i antallet af infusioner optjenes per session for 2 på hinanden følgende sessioner. Hver session begynder 6 timer ind i den mørke cyklus og varer 3 timer. Fasen erhvervelse består af 10 på hinanden følgende IO self-administration sessioner på en kontinuerlig behandling af armering og modtager rotterne en enkelt PR test 24 timer forud for begyndelsen af erhvervelse (PR test I) og 24 timer efter den endelige erhvervelse session (PR Test II). For PR tests er breakpoint (BP) er defineret som den sidste infusion modtaget forud for ophør reagere på den aktive løftestang for mindst 1 time 18.
- Frontlæsser rotter på basis af vægte taget i tre dage før starten af eksperimentet og tildele rotter til selv at administrere en af tre koncentrationer af HFC: 8%, 25% eller 50%.
- Rotter kl 12:00 afvejes og overføre dem fra kolonien rum til test rum i deres hjem bure. For at fjerne mad eller bedding, som kan ophobes i IO kanyle pumpe luft gennem kanylen med en 12 ml sprøjte fikseret med en 16 G nål med 50 mm polyethylenrør (indvendig diameter på 1,14 mm og en ydre diameter på 1,57 mm), der er knyttet til ende.
- I operant kammer, tilslut IO kanylen til Tygon slange (indvendig diameter på 0,02 mm og udvendig diameter på 1,53 mm) af en aksel er konstrueret af en modificeret 20 G nål (fjerne plastic hub og skrå spids). Anbring den nederste del af slangen (dvs. tættere på dyr) i grove bolten. Den større del af røret er forbundet til en drejelig, og beskyttet af en fjeder. Slut bunden af kilden til gevindet på bolten monteret på hovedet af rotten.
- Giv rotter fem minutter til at vænne sig til de operant kammer og derefter starte IO selvadministration session. IO selvadministration sessionen begynder med aktivering af huset lys, indtastning af de to optrækkelige håndtag, og belysning aflysstimulus oven over den aktive løftestang for 30 sek.
- For PR Test I bruge PR tidsplan beskrevet af Richardson og Roberts18 (respons-forholdet optrapning = (5 e (indsprøjtning antal x 0,2)) - 5).
- For erhvervelse sessioner 1-10, brug en kontinuerlig tidsplan af armering, hvorved hvert tryk på de aktive håndtag resulterer i leveringen af en 80 ul infusion af prøveopløsning over 2,5 sek.
- At give tilstrækkelig tid til indtagelse, pålægge en time-out periode på 27,5 sek, hvorunder den aktive håndtag er trukket tilbage, og stimulus lys er aktiveret (dvs. rotter kan få en IO-infusion hver 30 sek). Må ikke pålægge en begrænsning på antallet af infusioner opnås inden for hver IO selvadministration session.
- Hvis rotten ikke gør en reaktion på den aktive løftestang for 20 på hinanden følgende minutter, prime rotten (åbn operant kammer og lette rotten trykker en gang på den aktive håndtaget). Prime dyr hvert 20. minut op til 5x/session during af de første tre dage af kun erhvervelsen.
- Indgiv anden PR testen med de parametre, der er beskrevet i trin 3.10.
- Efter IO selv-administration sessioner fjerne rotter fra operantkamre skylles IO kanylen med 2,0 ml vand ved hjælp af de samme materialer som beskrevet i 3.7, og vende tilbage rotter til deres hjem bur i kolonien rummet.
- Efter tre timer ad libitum adgang til rottefoder, vægt rotter 7:00 PM, skal du fjerne mad fra fodertrug, og genoptage mad afsavn.
Self-administration data analyseres ved hjælp af to-faktor gentagne målinger Analyser af varians (ANOVA). Flere sammenligninger ved hjælp af Student-Newman-Keuls metoden (α = 0,05) var ansat til at udforske alle væsentlige interaktioner eller væsentlige virkninger.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Erhvervelse af IO selvadministration
Figur 3 repræsenterer operant reagerer på den aktive og inaktive håndtag under selvadministration på 8%, 25% eller 50% HFC 10 på hinanden følgende sessioner. Rotter erhverve IO selvadministration af HFC inden for de første tre sessioner og opretholde en stabil aktiv løftestang reagere (som beskrevet ovenfor) for resten af overtagelsen. Koncentrationsafhængig forskelle i aktive håndtag reaktioner er også indlysende: sammenlignet med 25%, reagerer er betydeligt lavere i rotter selv-administrering 50% HFC. Den laveste testede koncentration (8%) opretholder et mellemliggende niveau af operant besvarer spørgsmålene i grønbogen karakteriseret ved en højere individuel variation i indtag.
Progressive forholdet tests
Aktive håndtag reaktioner og BP på PR test er repræsenteret i figur 4 og 5, hhv. På Test I, der er beskeden reagerer for alle koncentrationer af HFC. Men gruppe forskelle op på Test II med højere koncentrationer optrapper mere reagerer og højere BPs.
Figur 1.. Komplet IO kanyle med flange ende, mesh skive (til venstre) med de ekstra elastiske og mesh diske, der er nødvendige for at sikre kanylen når implanteret (højre).
Figur 2. Nylon bolt før modifikation (venstre). Nylon bolt (til højre) efter fjernelse af hovedet og tilsætning af en 2 mm rille langs længden af tråden.
es/ftp_upload/50956/50956fig3highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50956/50956fig3.jpg "/>
Figur 3. Mean (SEM) antallet af aktive og inaktive håndtag svar fra rotter reagerer på en kontinuerlig behandling af forstærkning til 8% (n = 6), 25% (n = 8) eller 50% (n = 8) høj fructose majssirup. Den enkelt og dobbelt stjerne repræsenterer betydelige forskelle gruppe i aktive håndtag respons mellem rotter selv-administrering 25% og 50%, og 25% og 8% (p <0,05).
. Figur 4 Mean (SEM) antallet af aktive håndtag reaktioner fra rotter reagerer på en PR tidsplan for 8%, 25% eller 50% HFC Rotterne blev testet to gange på PR tidsplan. Før (PR Test I) og efter ( PR Test II) reagerer for samme concentration af HFC i 10 dage af IO selvadministration på en kontinuerlig tidsplan af armering. Det indre stjerne angiver en signifikant forskel i aktive håndtag reaktioner mellem PR Test I og PR Test II. Den dobbelte stjerne angiver signifikante gruppe forskelle i aktive håndtag reaktioner i forhold til 8% (p <0,05).
Figur 5.. Mean (SEM) breakpoint opnås ved rotter reagerer på PR for 8%, 25% eller 50% HFC. Den enkelte stjerne angiver en signifikant forskel i aktive håndtag reaktioner mellem PR Test I og PR Test II. Den dobbelte stjerne angiver signifikante gruppe forskelle i aktive håndtag reaktioner i forhold til 8% (p <0,05).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den aktuelle undersøgelse viser en ny tilgang til evaluering af forstærkende egenskaber af søde løsninger ved at kombinere metoder der traditionelt anvendes til at studere adfærd motiveret af misbrugsstoffer (intravenøs operant selvforvaltning), og til at vurdere smagen af tastants (smag reaktivitet gennem intraorale infusioner). Til dette formål under meget korte isofluran-induceret bedøvelse rotterne implanteret med en IO kanyle, der giver mulighed for levering af testopløsninger direkte i munden. Efter genopretning fra kirurgi dyrene testes i operant selv-administration kamre, hvorved de kan trykke på en løftestang til at modtage IO infusioner af test løsninger.
Brug af IO selvadministration procedure, vi konstateret, at: 1) rotter erhverve og vedligeholde IO selvadministration af forskellige koncentrationer af HFC, 2) rotter tilpasse deres selvadministration adfærd i henhold til forskellige koncentrationer af HFC, og 3) højere concentratio ns af HFC skabe højere svare på en PR tidsplan for selvadministration.
Disse resultater viser tydeligt, at IO selvadministration adfærd er reguleret af post-ingestional konsekvenser af HFC. I virkeligheden, på en kontinuerlig behandling af armering, rotter tage færre infusioner, når koncentrationen er højere (sammenlign 25% og 50% i figur 3). Desuden en lav koncentration af HFC (8%) opretholder variabel selvadministration på en kontinuerlig tidsplan, og PR-test viser, at 8% har lavere styrke værdi i forhold til 25% og 50%. Disse adfærdsmønstre nøje afspejler dem, der er observeret, når rotterne selv at administrere forskellige doser af misbrugsstoffer 34-36. Dette er den første undersøgelse for at påvise intraoral operant selvadministration af high fructose corn syrup i laboratorie rotter, og at sikre, at selvadministration adfærd styres af de ernæringsmæssige konsekvenser af denne særlige sukker.
ove_content "> Ved ansættelse IO selvadministration, er det vigtigt at tage hensyn til et processuelt problem. Når dyret er placeret i operant kammer og dets IO kanylen er knyttet til Tygon slange, der er mulighed for frakobling under sessionen . At forebygge og rette dette problem, er det vigtigt at ofte observere dyrene for utætheder (dvs. tjekke for væske oprustning, der er synlige på hovedet cap). Desuden cirka 50-70 mm IO kanyle udgange fra tilbage af dyrene, og dermed kan den IO kanylen tygges når rotterne er i deres hjem bur. at rette dette problem, kan et stik konstrueres fra en 20 G nål for at erstatte den manglende del af IO kanyle. I ekstreme tilfælde kan hele kanylen erstattes ved at gentage operationen.IO selvadministration procedure tilbyder en ny og innovativ tilgang til at løse vigtige spørgsmål vedrørende neurobiologiske og adfærdsmæssige grundlag af mad afhængighed. Det første er det klart, at en medvirkende faktor til overvægt og fedme er overdreven indtagelse af fødevarer, der er raffineret med tilsætningsstoffer såsom sødestoffer at øge velsmagen 1-4. Der er flere sødestoffer, der almindeligvis anvendes i fødevarer, der er forskellige i struktur og dermed kaloriefattige og smag 37. Den rolle, som disse forskelle fremme overdreven indtagelse kan udforskes systematisk brug af IO selvadministration. For det andet, kan tilgængeligheden af vanedannende fødevarer ikke være den eneste faktor for overdreven selv-administration; som i tilfælde af misbrugsstoffer, skal de enkelte forskelle / sårbarheder også spille en rolle 38-39. IO selvadministration, på grund af sin aktive og målbare adfærdsmæssige komponent, kan identificere sårbare fænotyper og dermed tillade undersøgelse af de underliggende genetiske og epigenetiske forskelle. For det tredje kan IO selvadministration opretholdes i lange perioder, og dermed allofløj undersøgelse af neurobiologiske korrelater til frivillig indtagelse af vanedannende mad og kost-induceret fedme. For det fjerde kan IV og IO selv-administration undersøgelser blive gennemført sideløbende at identificere fælles neurobiologiske faktorer, der er involveret i reguleringen af indtag og tilbagefald til kompulsiv belønning søger. Endelig igen på grund af sin aktive og målbare adfærdsmæssige komponent, IO selvadministration kan anvendes til at teste nye farmakologiske metoder til at reducere overdreven indtagelse af meget velsmagende mad.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ikke noget at afsløre.
Acknowledgments
Disse undersøgelser blev støttet af tilskud fra naturvidenskab og teknik Forskningsråd Canada (NSERC) til FL og en canadisk Graduate Scholarship (CGSD) fra NSERC til 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. Neural correlates of food addiction. Arch. Gen. Psychiatry. 68 (8), 808-816 (2011).
- Volkow, N. D., Wang, G., Fowler, J. S., Telang, F. Overlapping neuronal circuits in addiction and obesity: evidence of systems pathology. Philos. Trans. Royal Soc. 363, 3191-3200 (2008).
- Alsiö, J., Olszewski, P. K., Levine, A. S., Schiöth, H. B. Feed-forward mechanisms: addiction-like behavioral and molecular adaptations in overeating. Front. Neuroendocrinol. 33 (2), 127-139 (2012).
- Johnson, P. M., Kenny, P. J. Dopamine D2 receptors in addiction-like reward dysfunction and compulsive eating in obese rats. Nat. Neurosci. 13 (5), 635-644 (2010).
- Bray, G. A., Nielsen, S. J., Popkin, B. M. Consumption of high-fructose corn syrup in beverages may play a role in the epidemic of obesity. Am. J. Clin. Nutr. 79 (4), (2004).
- Forshee, R. A., Storey, M. L., et al. A critical examination of the evidence relating high fructose corn syrup and weight gain. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 47 (6), 561-582 (2007).
- Moeller, S. M., Fryhofer, S. A., Osbahr, A. J., Robinowitz, The effects of high fructose corn syrup. J. Am. Coll. Nutr. 28 (6), 619-626 (2009).
- White, J. S., Foreyt, J. P., Melanson, K. J., Angelopoulos, T. J. High fructose corn syrup: Controversies and common sense. Am. J. Lifestyle Med. 4 (6), 515-520 (2010).
- Grill, H. J., Norgren, R. The taste reactivity test. I. Mimetic responses to gustatory stimuli in neurologically normal rats. Brain Res. 143 (2), 263-279 (1978).
- Limebeer, C. L., Vemuri, V. K., et al. Inverse agonism of cannabinoid CB1 receptors potentiates LiCl-induced nausea in the conditioned gaping model in rats. Br. J. Pharmacol. 161 (2), 336-349 (2010).
- DeBold, R. C., Miller, N. E., Jensen, D. D. Effect of strength of drive determined by a new technique for appetitive classical conditioning of rats. J. Comp. Physiol.Psychol. 59 (1), 102-108 (1965).
- Panksepp, J., Trowill, J. A. Intraoral self injection: I. Effects of delay of reinforcement on resistance to extinction and implications for self-stimulation. Psychonomic Sci. 9 (7), 405-406 (1967).
- Panksepp, J., Trowill, J. A. Intraoral self injection: II. The simulation of self-stimulation phenomena with a conventional reward. Psychonomic Sci. 9 (7), 407-408 (1967).
- Richardson, N. R., Roberts, D. C. Progressive ratio schedules in drug self-administration studies in rats: a method to evaluate reinforcing efficacy. J. Neurosci. Methods. 66, 1-11 (1996).
- Berridge, K. C., Robinson, T. E. Parsing reward. Trends Neurosci. 26 (11), 507-501 (2003).
- Sclafani, A., Ackroff, K. Reinforcement value of sucrose measured by progressive ratio operant licking in the rat. Physiol. Behav. 79, 663-670 (2003).
- Houpt, K. A. Gastrointestinal factors in hunger and satiety. Neurosci. Biobehav. Rev. 6 (2), 145-164 (1982).
- Mazur, J. E. Effects of rate of reinforcement and rate of change on choice behaviour in transition. J. Exp. Psychol. 50 (2), 111-128 (1997).
- Samaha, A. N., Robinson, T. E. Why does the rapid delivery of drugs to the brain promote addiction. Trends Pharmacol. Sci. 26 (2), 82-87 (2005).
- Berridge, K. C., Kringelbach, M. L. Affective neuroscience of pleasure: reward in humans and animals. Psychopharmacology. 199 (3), 457-480 (2008).
- Kelley, A. E., Berridge, K. C. The neuroscience of natural rewards: relevance to addictive drugs. J. Neurosci. 22 (9), 3306-3311 (2002).
- Shaham, Y., Shalev, U., Lu, L., De Wit, H., Stewart, J. The reinstatement model of drug relapse: history, methodology and major findings. Psychopharmacology. 168 (1-2), 3-20 (2003).
- de Wit, H., Stewart, J. Drug reinstatement of heroin-reinforced responding in the rat. Psychopharmacology. 79 (1), 29-31 (1983).
- Schmidt, H. D., Anderson, S. M., Famous, K. R., Kumaresan, V., Pierce, R. C. Anatomy and pharmacology of cocaine priming-induced reinstatement of drug seeking. Eur. J. Pharmacol. 526 (1-3), 65-76 (2005).
- Dunnigan, M. G., Ford, J. S. A. The insulin response to intravenous fructose in relation to blood glucose levels. J. Clin. Endocrinol. Metab. 40 (4), 629-635 (1975).
- Crapo, P. A., Kolterman, O. G., Olefsky, J. M. Effects of oral fructose in normal, diabetic, and impaired glucose tolerance subjects. Diabetes Care. 3 (5), 575-582 (1980).
- Lê, K. A., Tappy, L. Metabolic effects of fructose. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 9 (4), 469-475 (2006).
- Scheggi, M. E., Secci, G., Marchese, M. G., De Montis, C., Gambarana, Influence of palatability on motivation to operate for caloric and non-caloric food in non food-deprived and food-deprived rats. Neuroscience. 236, (2013).
- Sclafani, A., Lucas, F., Ackroff, K. The importance of taste and palatability in carbohydrate-induced overeating in rats. Am. J. Physiol. 270 (6), 1197-1202 (1996).
- Roberts, D. C. S., Loh, E. A., Vickers, G. Self-administration of cocaine on a progressive ratio schedule in rats: dose-response relationship and effect of haloperidol pretreatment. Psychopharmacology. 97 (4), 535-538 (1989).
- Reilly, S. Reinforcement value of gustatory stimuli determined by progressive ratio Performance. Pharmacol. Biochem. Behav. 63 (2), 301-311 (1999).
- Zittel-Lazarini, A., Cador, M., Ahmed, S. H. A critical transition in cocaine self-administration: Behavioral and neurobiological implications. Psychopharmacology. 192 (3), 337-146 (2007).
- Stanhope, K. L., Havel, P. J. Endocrine and metabolic effects of consuming beverages sweetened with fructose, glucose, sucrose, or high fructose corn syrup Am. J. Clin. Nutr. 88 (6), 17335-17375 (2008).
- Deroche-Gamonet, V., Belin, B., Piazza, P. V. Evidence for addiction-like behaviour in the rat. Science. 305, 1014-1017 (2004).
