Ожиріння, спричинене дієтою, зменшує чуйність клітин периферичного рецептора смаку

Афілійований відділ біологічних наук, Університет в Баффало, Державний університет Нью-Йорка, Баффало, Нью-Йорк, Сполучені Штати Америки

Аманда Б. Маліпхол,
Дебора Дж. Гарт,
Кетрін Ф. Медлер

Цифри

Анотація

Вступ

Ожиріння - це зростаюча епідемія, яка спричиняє багато серйозних ускладнень, пов’язаних зі здоров’ям. Хоча причини ожиріння складні, є переконливі докази того, що надмірне споживання в поєднанні з малорухливим способом життя є основною причиною цього медичного стану. Дієтичне споживання контролюється апетитом, який, у свою чергу, регулюється багатьма нейрональними системами, включаючи систему смаку. Однак взаємозв'язок між смаком та ожирінням не був чітко визначений. Наростаючі дані свідчать про те, що сприйняття смаку в мозку змінюється у ожирілих тварин і людей, однак жодні дослідження не встановили, чи є змінені смакові реакції в клітинах периферичних рецепторів смаку, що є місцем ініціювання для виявлення та сприйняття смакових стимулів.

Методологія/Основні висновки

У цьому дослідженні ми використовували мишей C57Bl/6, які легко страждають ожирінням при введенні на дієту з високим вмістом жиру. Після десяти тижнів дієти з високим вмістом жиру ми використовували зображення кальцію, щоб виміряти, як впливають на смак викликані сигнали кальцію у мишей із ожирінням. Ми виявили, що значно менше клітин смакових рецепторів реагувало на деякі апетитні смакові подразники, тоді як кількість смакових клітин, чутливих до неприємних смакових стимулів, не змінювалося. Властивості сигналів кальцію, викликаних смаком, також суттєво змінилися у мишей із ожирінням. Аналіз поведінки показав, що миші, які харчуються з високим вмістом жиру, мають знижену здатність виявляти деякі смакові стимули в порівнянні з контролем за однолітками.

Висновки/значення

Отримані нами результати демонструють, що ожиріння, спричинене дієтою, суттєво впливає на сигнали клітин периферичних рецепторів смаку, що, ймовірно, призводить до змін у центральній смаковій системі та може спричинити зміну сприйняття смаку.

Цитування: Maliphol AB, Garth DJ, Medler KF (2013) Ожиріння, спричинене дієтою, зменшує чуйність периферичних рецепторних клітин. PLoS ONE 8 (11): e79403. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0079403

Редактор: Йосіро Ісімару, Токійський університет, Японія

Отримано: 12 червня 2013 р .; Прийнято: 30 вересня 2013 р .; Опубліковано: 13 листопада 2013 р

Фінансування: Цю роботу підтримав Національний науковий фонд [Гранти № 0917893 та № 1256950] для КМ. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Хоча ожиріння є складною хворобою, це в основному обумовлено надмірним споживанням [1], [2]. Наше відчуття смаку може впливати на споживання, оскільки воно функціонує для виявлення потенційних продуктів харчування [3], [4]. На споживання їжі сильно впливає апетит, а гормони, що регулюють апетит, також можуть впливати на смак [5] - [7]. Таким чином, смакова система є потенційно важливою мішенню для регулювання апетиту. Сприйняття смаку у людей із ожирінням та гризунів може змінюватися, що, ймовірно, впливає на їх споживання [8] - [10]. Попередні дослідження були зосереджені на центральній системі смаку, але на сьогоднішній день жодними дослідженнями не встановлено, чи змінюються сигнали в клітинах периферичних рецепторів смаку в організмах із ожирінням. Розуміння ролі периферичної смакової системи у ожирінні важливо, оскільки виявлення потенційних поживних речовин є першим кроком у споживанні їжі.

Якщо смакові сигнали змінені, поведінка годування може суттєво вплинути, що може сприяти розвитку ожиріння. За допомогою візуалізації кальцію для вимірювання викликаних смаком сигналів у клітинах периферичних смакових рецепторів ожиріних мишей ми виявили, що множинні смакові сигнали значно зменшуються в порівнянні з контрольними односмітниками, що дозволяє припустити, що чутливість периферичних клітин рецепторного смаку придушена у мишей із ожирінням. Аналіз поведінки також виявляє, що ожиріння може вплинути на деякі смакові переваги. Оскільки в даний час нічого не відомо про взаємозв'язок між клітинами периферичних рецепторів смаку та ожирінням, це дослідження першим продемонструвало, що ожиріння, спричинене дієтою, суттєво змінює реакцію периферичних смакових клітин, які відповідають за початкове виявлення смакових стимулів та надсилання цієї інформації про смак до мозку.

Матеріали і методи

Моніторинг ваги

Усі дослідження на тваринах були схвалені Комітетом з догляду та використання тварин у Буффало під протоколом № BIO010174N. Мишей C57BL/6 брали з послідів, які народилися протягом тижня один одного. Через місяць після відлучення половину мишей (n = 25) з кожного посліду поміщали на чау з мишами з високим вмістом жиру (60% корму з вмістом Ккал з високим вмістом жиру, Harlan Labs, Inc., Madison, WI, США; раціон становить 60% калорій з жиру, 22% з вуглеводів, 18% з білків), тоді як решта односмітників (n = 25) утримувались на звичайній миші (миші Харлана: дієта складається з 18% калорій з жиру, 58% з вуглеводів), 24% калорій з білка). Початкову вагу мишей відбирали і мишей, що харчувались з високим вмістом жиру, вимірювали один раз на тиждень протягом 16 тижнів. Щотижневі вимірювання мишей на нормальному чау починалися на 2-му тижні. Повідомляються середні значення із стандартною похибкою середнього значення.

Поведінкові процедури

Щоб визначити, чи впливає ожиріння, спричинене дієтою, на смакові переваги мишей C57BL/6, мишей з кожної групи піддавали двом тестам на перевагу пляшок, використовуючи описаний протокол [22]. Всі розчини готували щодня з дистильованою водою і подавали при кімнатній температурі. Кожна тестова концентрація була представлена спільно з водою протягом 48 годин. Випробувальні розчини замінювали водою кожні 24 години, щоб не було розроблено побічних переваг. Коефіцієнти переваги розраховувались як об'єм споживання досліджуваного розчину/загальний обсяг споживання (досліджуваний розчин + вода). П’ять смакових якостей були перевірені для кожного тестового стану, в якому було 5 мишей на жировій дієті та 5 контрольних мишей. Всі поведінкові тести проводили на наївних мишах і одночасно проводили два тести на перевагу пляшок, щоб мінімізувати будь-які потенційні упередження через різницю в часі. Таким чином, усі поведінкові експерименти були завершені протягом двох тижнів.

Випробовували п’ять смакових подразників: ацесульфам K (AceK), сахарозу, сахарин, монокалій глутамат (MPG) та денатоній (Den). Кожен стимул був представлений у чотирьох концентраціях у порядку зростання. Використані концентрації були наступними (в мМ): 1) AceK 1, 2, 20, 50; 2) сахароза 5, 50, 150, 300; 3) сахарин 1, 2, 10, 20; 4) MPG 10, 30, 100, 300; 5) Den 0,1, 0,5, 1, 10. Співвідношення переваг для ожиріння та контрольних мишей порівнювали за допомогою повторних вимірювань двостороннього ANOVA з пост-hoc аналізом Бонферроні, а для визначення суттєвих відмінностей для кожної концентрації використовували t-тести Стьюдента. Середні значення будуються із стандартним відхиленням для кожної концентрації стимулу. Значення р Рисунок 1. Миші, які харчуються з високим вмістом жиру, страждають ожирінням порівняно з контрольними мишами.

Через два тижні миші на дієті з високим вмістом жиру (чорна лінія) почали демонструвати швидкий приріст ваги порівняно з контролем однокурсників на звичайній дієті (сірі лінії), n = 25 для кожної групи. Ваги реєстрували щотижня, а середні ваги повідомляли тут із стандартними похибками (SEM) як для жінок (A), так і для чоловіків (B). До другого тижня самці, які харчуються з високим вмістом жиру, значно важчі, ніж їхні контролери для чоловіків-смітників (p Рисунок 2. Менше смакових клітин чутливі до солодких смакових подразнень у мишей із ожирінням.

Аналіз хі-квадрат використовували для порівняння відсотка клітин чутливих смакових рецепторів між нормальними та ожирілими мишами. (А) Гістограми відображають відсоток сприйнятих смаком реакцій кальцію на кожен смаковий стимул. Кількість чутливих смакових клітин для солодких подразників (2 мМ Sac, 20 мМ AceK) була значно зменшена для ожирілих мишей (чорна смужка) порівняно з контролем (сіра смужка) (***, p Рисунок 3. Смак викликав сигнали кальцію змінені у ожирілих мишей.

Репрезентативні сигнали кальцію, викликані смаком, демонструються як від контрольних (A – D), так і від ожирілих (E – H) мишей щодо множинних смакових стимулів: умами (20 мМ MPG, A, E); солодкий (2 мМ сахарин, B, F і 20 мМ AceK, C, G); і гіркий (5 мМ денатоній, D, H).

(А) Амплітуди сприйнятих смаком реакцій кальцію вимірювали як процентне збільшення порівняно з вихідним рівнем. Амплітуди були значно зменшені у мишей із ожирінням для досліджуваних солодких подразників (2 мМ Sac, 20 мМ AceK) та одного неприємного подразника, денатонію (5 мМ). Амплітуди відповіді вимірюваних подразників умами (20 мМ MPG) не відрізнялися між мишами, що страждають ожирінням, та контролерами, які їх контролювали. (B) Амплітуди відповіді були значно нижчими як у чоловіків, що страждають ожирінням, так і у жінок, що страждають ожирінням, на солодкі та гіркі подразники, що перевірялися (***, p Рисунок 5. Співвідношення переваг смакових стимулів змінюється у мишей із ожирінням.