Departamentul de Științe Biologice de Afiliere, Universitatea din Buffalo, Universitatea de Stat din New York, Buffalo, New York, Statele Unite ale Americii

reduce

Departamentul de Științe Biologice de Afiliere, Universitatea din Buffalo, Universitatea de Stat din New York, Buffalo, New York, Statele Unite ale Americii

Departamentul de Științe Biologice de Afiliere, Universitatea din Buffalo, Universitatea de Stat din New York, Buffalo, New York, Statele Unite ale Americii

  • Amanda B. Maliphol,
  • Deborah J. Garth,
  • Kathryn F. Medler

Cifre

Abstract

Introducere

Obezitatea este o epidemie în creștere care provoacă multe complicații grave legate de sănătate. În timp ce cauzele obezității sunt complexe, există dovezi concludente că excesul de consum, împreună cu un stil de viață sedentar, este principala cauză a acestei afecțiuni. Consumul dietetic este controlat de apetitul care este la rândul său reglementat de mai multe sisteme neuronale, inclusiv sistemul gustativ. Cu toate acestea, relația dintre gust și obezitate nu a fost bine definită. Dovezi în creștere sugerează că percepția gustului în creier este modificată la animalele obeze și la oameni, cu toate acestea, niciun studiu nu a determinat dacă există răspunsuri ale gustului modificate în celulele receptorilor de gust periferice, care este locul de inițiere pentru detectarea și percepția stimulilor gustativi.

Metodologie/Constatări principale

În acest studiu, am folosit șoareci C57Bl/6 care devin ușor obezi atunci când sunt plasați pe o dietă bogată în grăsimi. După zece săptămâni de dietă bogată în grăsimi, am folosit imagistica cu calciu pentru a măsura modul în care semnalele de calciu evocate de gust au fost afectate la șoarecii obezi. Am constatat că în mod semnificativ mai puține celule receptoare ale gustului au reacționat la unii stimuli gustativi apetisanți, în timp ce numărul de celule gustative care au fost sensibile la stimulii gustativi aversivi nu s-au schimbat. Proprietățile semnalelor de calciu evocate de gust au fost, de asemenea, modificate semnificativ la șoarecii obezi. Analizele comportamentale au constatat că șoarecii din dieta bogată în grăsimi au capacitatea redusă de a detecta unii stimuli gustativi în comparație cu controalele lor pentru colegii de gunoi.

Concluzii/Semnificație

Descoperirile noastre demonstrează că obezitatea indusă de dietă influențează semnificativ semnalele celulare ale receptorilor gustului periferic, ceea ce duce probabil la modificări ale sistemului central al gustului și poate provoca percepția gustului modificată.

Citare: Maliphol AB, Garth DJ, Medler KF (2013) Obezitatea indusă de dietă reduce sensibilitatea celulelor receptoare ale gustului periferic. PLoS ONE 8 (11): e79403. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079403

Editor: Yoshiro Ishimaru, Universitatea din Tokyo, Japonia

Primit: 12 iunie 2013; Admis: 30 septembrie 2013; Publicat: 13 noiembrie 2013

Finanțarea: Această lucrare a fost susținută de Fundația Națională pentru Știință [Granturi # 0917893 și # 1256950] către KM. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

În timp ce obezitatea este o boală complexă, aceasta se datorează în principal consumului excesiv [1], [2]. Simțul gustului nostru poate avea un impact asupra consumului, deoarece funcționează pentru a identifica produsele alimentare potențiale [3], [4]. Consumul de alimente este puternic influențat de apetit și hormonii care reglează pofta de mâncare pot afecta și gustul [5] - [7]. Astfel, sistemul gustativ este o țintă potențial importantă în reglarea apetitului. Percepțiile asupra gustului la oamenii obezi și la rozătoare pot fi modificate, ceea ce afectează probabil consumul lor [8] - [10]. Studiile anterioare s-au concentrat asupra sistemului central al gustului, dar până în prezent, dar studiile au stabilit dacă semnalele din celulele receptorului gustativ periferic sunt modificate în organismele obeze. Înțelegerea rolului sistemului gustativ periferic în obezitate este importantă, deoarece detectarea potențialilor nutrienți este primul pas în consumul de alimente.

Dacă semnalele gustative sunt modificate, comportamentele de hrănire ar putea fi afectate semnificativ, ceea ce ar putea contribui la dezvoltarea obezității. Folosind imagistica cu calciu pentru a măsura semnalele evocate de gust în celulele receptorului gustativ periferic ale șoarecilor obezi, am constatat că semnalele gustative multiple sunt semnificativ reduse în comparație cu colegii de control, sugerând că capacitatea de reacție a celulelor receptorilor de gust periferice este suprimată la șoarecii obezi. Analiza comportamentală relevă, de asemenea, că obezitatea poate afecta unele preferințe gustative. Deoarece în prezent nu se știe nimic despre relația dintre celulele receptoare ale gustului periferic și obezitate, acest studiu este primul care demonstrează că obezitatea indusă de dietă modifică semnificativ capacitatea de reacție a celulelor gustative periferice care sunt responsabile pentru detectarea inițială a stimulilor gustativi și pentru transmiterea gustați informațiile către creier.

Materiale și metode

Monitorizarea greutății

Toate studiile pe animale au fost aprobate de către Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea din Buffalo sub numărul de protocol # BIO010174N. Șoarecii C57BL/6 au fost luați de la așternuturi care s-au născut într-o săptămână una de cealaltă. La o lună după înțărcare, jumătate din șoareci (n = 25) din fiecare așternut au fost plasate pe șoareci cu un conținut ridicat de grăsimi (60% hrană Kcal bogată în grăsimi, Harlan Labs, Inc., Madison, WI, SUA; dieta este alcătuită din 60% calorii din grăsimi, 22% calorii din carbohidrați, 18% calorii din proteine) în timp ce colegii rămași (n = 25) au fost păstrați pe chow normal de șoarece (laboratoarele Harlan: dieta este alcătuită din 18% calorii din grăsimi, 58% calorii din carbohidrați, 24% calorii din proteine). Au fost luate greutăți inițiale ale șoarecilor, iar șoarecii din dieta bogată în grăsimi au fost măsurați o dată pe săptămână timp de 16 săptămâni. Măsurătorile săptămânale ale șoarecilor pe chow normal au început în săptămâna 2. Sunt raportate valorile medii cu eroarea standard a mediei.

Proceduri comportamentale

Pentru a determina dacă obezitatea indusă de dietă afectează preferințele gustative ale șoarecilor C57BL/6, șoarecii din fiecare grup au fost supuși la două teste de preferință pentru sticlă folosind protocolul descris [22]. Toate soluțiile au fost preparate zilnic cu apă distilată și au fost prezentate la temperatura camerei. Fiecare concentrație de test a fost prezentată împreună cu apă pentru un total de 48 de ore. Soluțiile de testare au fost schimbate cu apă la fiecare 24 de ore pentru a se asigura că nu s-au dezvoltat preferințe laterale. Rapoartele de preferință au fost calculate ca volum de aport de soluție de testare/aport total de volum (soluție de testare + apă). Cinci calități gustative au fost testate cu fiecare condiție de testare având 5 șoareci în dieta grasă și 5 șoareci martori. Toate testele comportamentale au fost efectuate pe șoareci naivi și două teste de preferință pentru sticlă au fost efectuate concomitent pentru a minimiza orice potențială prejudecată din cauza diferențelor de timp. Astfel, toate experimentele comportamentale au fost finalizate în decurs de două săptămâni.

Au fost testați cinci stimuli gustativi: acesulfam K (AceK), zaharoză, zaharină, glutamat monopotassic (MPG) și denatoniu (Den). Fiecare stimul a fost prezentat la patru concentrații în ordine crescătoare. Concentrațiile utilizate au fost după cum urmează (în mM): 1) AceK 1, 2, 20, 50; 2) zaharoză 5, 50, 150, 300; 3) zaharina 1, 2, 10, 20; 4) MPG 10, 30, 100, 300; 5) Den 0,1, 0,5, 1, 10. Rapoartele de preferință pentru șoarecii obezi și șoareci martori au fost comparate utilizând măsuri repetate ANOVA bidirecțională cu o analiză post-hoc a lui Bonferroni și s-au folosit testele t Student pentru a determina diferențe semnificative pentru fiecare concentrație. Valorile medii sunt reprezentate grafic cu deviație standard pentru fiecare concentrație de stimul. O valoare de p Figura 1. Șoarecii cu o dietă bogată în grăsimi devin obezi în comparație cu șoarecii de control.

După două săptămâni, șoarecii cu o dietă bogată în grăsimi (linia neagră) au început să prezinte o creștere rapidă în greutate, comparativ cu controalele lor cu colegii de pe dieta normală (linii gri), n = 25 pentru fiecare grup. Greutățile au fost înregistrate săptămânal, iar greutățile medii sunt raportate aici cu bare de eroare standard (SEM) atât pentru femei (A), cât și pentru bărbați (B). Până în săptămâna a doua, bărbații care urmează o dietă bogată în grăsimi sunt semnificativ mai grei decât martorii lor de sex masculin (p Figura 2. Celule gustative mai puține sunt sensibile la stimuli de gust dulce la șoareci obezi.

Analiza Chi-pătrat a fost utilizată pentru a compara procentul de celule receptive ale gustului receptiv între șoarecii normali și obezi. (A) Graficele cu bare reprezintă procentele răspunsurilor de calciu evocate de gust la fiecare stimul gustativ. Numărul de celule gustative receptive pentru stimulii dulci (2 mM Sac, 20 mM AceK) au fost semnificativ reduse pentru șoarecii obezi (bara neagră) comparativ cu martorii (bara cenușie) (***, p Figura 3. Semnalele de calciu evocate prin gust sunt alterate și atârnă șoareci.

Semnalele reprezentative de calciu evocate de gust sunt prezentate atât de la șoarecii martor (A - D), cât și de la cei obezi (E - H) pentru stimuli gustativi multipli: umami (20 mM MPG, A, E); dulce (2 mM Zaharină, B, F și 20 mM AceK, C, G); și amar (5 mM denatoniu, D, H).

(A) Amplitudinile răspunsurilor la calciu evocate de gust au fost măsurate ca o creștere procentuală față de valoarea inițială. Amplitudinile au fost semnificativ reduse la șoarecii obezi pentru stimulii dulci testați (2 mM Sac, 20 mM AceK) și un stimul aversiv, denatoniul (5 mM). Amplitudinile de răspuns ale stimulilor umami măsurați (20 mM MPG) nu au fost diferite între șoarecii obezi și controalele lor pentru colegii de gunoi. (B) Amplitudinile răspunsului au fost semnificativ mai mici atât la bărbații obezi, cât și la femeile obeze pentru stimulii dulci și amari testați (***, p Figura 5. Raporturile de preferință pentru stimulii gustului sunt modificate la șoarecii obezi.