Efectele cocainei și ale postului asupra consumului de macronutrienți individuali la șobolani
Nia Mitchell
1 Departamentul de biologie, Colegiul de Arte și Științe, Georgia State University, Atlanta, GA, Statele Unite
Aaron G. Roseberry
1 Departamentul de biologie, Colegiul de Arte și Științe, Georgia State University, Atlanta, GA, Statele Unite
2 Institutul de Neuroștiințe, Colegiul de Arte și Științe, Georgia State University, Atlanta, GA, Statele Unite
Date asociate
Datele brute care susțin concluziile acestui manuscris vor fi puse la dispoziția autorului, fără rezerve nejustificate, oricărui cercetător calificat, la cerere.
Abstract
Obezitatea este o problemă semnificativă și se consideră că creșterea consumului de alimente stă la baza unei creșteri a nivelului de obezitate. Recent, au existat multe discuții și dezbateri cu privire la rolul macronutrienților individuali, carbohidraților, grăsimilor și proteinelor, în creșterea nivelurilor obezității și a comorbidităților asociate acesteia, dar, în general, a existat un studiu redus asupra modului în care diferite tratamente și stimuli care afectează hrănirea influențează aportul de macronutrienți individuali. În aceste studii, am testat dacă două tratamente care duc la modificarea hrănirii, injecția acută de cocaină și postul rapid acut, afectează diferențiat aportul de macronutrienți individuali utilizând o paradigmă cu trei alegeri dietetice. Cocaina a inhibat puternic aportul fiecărei diete individuale de testare (carbohidrați, grăsimi și proteine), dar nu au existat diferențe între efectele sale asupra aportului fiecărei diete individuale. În schimb, un post acut a avut un efect redus asupra aportului oricăreia dintre diete și nu a afectat în mod diferențiat aportul celor trei diete testate. Astfel, aceste studii demonstrează că cocaina poate inhiba în mod eficient consumul de hrană independent de conținutul său de macronutrienți și avansează semnificativ înțelegerea noastră asupra reglării neuronale a aportului individual de macronutrienți.
Introducere
Obezitatea a devenit o problemă semnificativă în Statele Unite și crește în întreaga lume. Aproximativ 70% din populația adultă poate fi considerată supraponderală sau obeză (Flegal și colab., 2010, 2016) cu un cost estimativ de peste 2 miliarde de dolari anual (Finkelstein și colab., 2009; Cawley și Meyerhoefer, 2012). Deși schimbările de activitate au contribuit probabil la creșterea nivelului de obezitate, se consideră că această creștere se datorează în primul rând creșterilor consumului de alimente. Cu toate acestea, există în prezent puține tratamente eficiente disponibile pentru a reduce aportul de alimente. Astfel, avem nevoie de o mai bună înțelegere a mecanismelor care controlează hrănirea, astfel încât să poată fi identificate noi abordări pentru combaterea obezității.
În ciuda dovezilor care arată că macronutrienții individuali pot afecta în mod semnificativ hrănirea și pot contribui la dezvoltarea obezității, au existat puține studii asupra modului în care diferitele tratamente care modifică hrana afectează aportul de macronutrienți individuali. În aceste studii am testat dacă două tratamente care modifică acut hrănirea, postul pe termen scurt sau o injecție acută de cocaină, modifică diferențiat aportul de macronutrienți individuali utilizând un test de alegere pe termen scurt (24 ore) cu trei diete.
Materiale și metode
Reactivi
Soluția salină bacteriostatică sterilă provine de la Patterson Veterinary Supply, Inc., (Sterling, MA, Statele Unite). Cocaina HCl provine de la Sigma. Toți ceilalți reactivi provin din surse comerciale comune.
Animale
Șobolani Sprague Dawley masculi tineri (Laboratoarele Harlan, Madison, WI, Statele Unite) au fost folosiți pentru aceste experimente. Șobolanii cântăreau între 220-250 g la sosire (∼7-8 săptămâni) și aveau ∼16-19 săptămâni la testare. Șobolanii au fost adăpostiți individual în cuști din sistem de îngrijire a animalelor din policarbonat ventilat într-o cameră controlată de temperatură și umiditate pe un ciclu de lumină/întuneric invers 12:12 cu hrană și apă ad libitum, cu excepția zilelor de aclimatizare și testare, când șobolanii au avut acces la dietele individuale de alegere a macronutrienților. Toate protocoalele și procedurile au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea de Stat din Georgia și au fost conforme cu Consiliul Național de Cercetare al Ghidului Academiilor Naționale pentru Îngrijirea și Utilizarea Animalelor de Laborator.
Testarea dietelor și măsurarea aportului alimentar
Șobolanii au avut acces ad libitum la apă și chow de laborator standard (dieta rozătoarelor Purina # 5001, PMI Nutrition International; 3,36 kcal/g) în cușca lor de acasă, cu excepția tuturor zilelor de aclimatizare și de testare. Pentru a testa aportul fiecărui macronutrienți individual (carbohidrați, grăsimi sau proteine), au fost pregătite trei diete diferite (denumite în continuare „diete de testare”) care conțineau doar un singur macronutrienți combinat cu vitamine și minerale esențiale. Compoziția dietelor a fost adaptată de la Smith și colab. (1996) și sunt prezentate în Tabelul 1. Înainte de începerea experimentului, șobolanii au fost adaptați la dietele de testare timp de 24 de ore pe mai multe studii distanțate la cel puțin 3 zile distanță până când aportul fiecărei diete a fost stabil. Aportul stabil a fost definit ca Tabelul 2. Cantitățile pre-cântărite din fiecare dietă au fost date șobolanilor din cutii Petri aderate magnetic la fundul cuștii lor de acasă pentru a limita scurgerea, iar vasele au fost cântărite la intervale specifice pentru a determina cantitatea consumată. Dacă un vas alimentar a fost vărsat, acesta a fost înlocuit cu o nouă cantitate stabilită de alimente la momentul următor, iar datele pentru perioada anterioară au fost excluse. Consumul de 24 de ore de chow a fost monitorizat periodic pe tot parcursul experimentului și în timpul perioadei de 24 de ore post-test prin furnizarea unei cantități setate de alimente în buncărul alimentar normal, care a fost apoi cântărit 24 de ore mai târziu.
TABELUL 1
Compoziția dietelor de testat.
| Ingredient | Carbohidrați | Gras | Proteină |
| Amidon de porumb | 58.11 | 0 | 0 |
| Zahăr pudră | 29.06 | 0 | 0 |
| Scurtarea legumelor | 0 | 75.12 | 0 |
| Cazeină | 0 | 0 | 87,17 |
| DL-metionină | 0,11 | 0,2 | 0,11 |
| AIN-76A amestec de vitamine | 0,77 | 1,49 | 0,77 |
| AIN-76A amestec mineral | 3.07 | 5,95 | 3.07 |
| Clorură de colină | 0,18 | 0,34 | 0,18 |
| Celuloză (alfacel) | 8,72 | 16,91 | 8,72 |
| Conținutul caloric total | 3,53 kcal/g | 6,85 kcal/g | 3,53 kcal/g |