Abstract

Rezultatele recente obținute atât din studii epidemiologice, cât și din studii experimentale pe animale, sugerează că aportul de îndulcitori non-calorici poate promova, mai degrabă decât proteja împotriva creșterii în greutate și a altor tulburări ale reglării energiei. Cu toate acestea, fără un mecanism viabil care să explice modul în care consumul de îndulcitori non-calorici poate crește aportul de energie și greutatea corporală, convingerea unor astfel de rezultate a fost limitată. Folosind un model de șobolan, prezenta cercetare a arătat că aportul de îndulcitori non-calorici reduce eficacitatea asocierilor învățate între gusturile dulci și rezultatele calorice postestive (Experimentul 1) și că interferarea cu această asociere poate afecta capacitatea șobolanilor de a regla aportul lor de alimente dulci, dar nu și nedulci, bogate în grăsimi și bogate în calorii (Experimentul 2). Rezultatele susțin ipoteza că consumul de îndulcitori necalorici poate promova aportul excesiv și creșterea în greutate corporală prin slăbirea unei relații predictive între gustul dulce și consecințele calorice ale consumului.

Conform cifrelor recente publicate de Calorie Control Council, o asociație internațională care reprezintă industria alimentară și a băuturilor cu conținut scăzut de calorii și dietă, aproximativ 194 de milioane de oameni din Statele Unite, sau aproximativ 64% din populație, consumau zahăr cu conținut scăzut de calorii. gratuit, alimente și băuturi, cum ar fi băuturi răcoritoare, deserturi cu calorii reduse și înlocuitori de zahăr în 2007. Aceasta se compară cu aproximativ 78 de milioane de consumatori ai acestor produse în 1986 (Calorie Control Council, 2009). S-ar putea ca o parte semnificativă din acești consumatori să apeleze la alimente și băuturi dulci, necalorice sau cu conținut redus de calorii ca mijloc de combatere a creșterii în greutate. Într-adevăr, o declarație de poziție a Asociației Dietetice Americane (2004) a afirmat că „consumatorii care doresc gustul dulciului fără energie adăugată pot selecta îndulcitori non-calorici pentru a ajuta la gestionarea greutății, diabetului și a altor boli cronice”.

Scopul prezentei cercetări este de a contura și testa un mecanism fiziologic relevant care ar putea explica modul în care aportul de alimente și lichide în care gustul dulce este disociat de consecințele calorice normale ar putea interfera cu reglarea energiei și a greutății corporale. O formă binecunoscută de condiționare pavloviană apare atunci când gusturile (de exemplu, dulci, amare) devin stimuli condiționați (CS) pentru postestestivi (de exemplu, stare nutritivă, stare de rău gastrică), stimuli necondiționați (SUA). Ca rezultat al acestei asocieri, CS-urile de gust ajung să evoce răspunsuri condiționate, care iau adesea forma unor schimbări în comportamentul ingestiv (Sclafani, 1997; Welzl, D'Adamo și Lipp, 2001).

Modelele fiziologice actuale de reglare a energiei sugerează că gusturile și alte indicii orosenzoriale evocă nu doar aportul și comportamentul apetitiv, ci și excită o varietate de răspunsuri condiționate hormonale, neuronale și metabolice care promovează utilizarea eficientă a energiei prin anticiparea și pregătirea pentru sosirea nutrienți în tractul gastro-intestinal (Woods și Ramsay, 2000). O implicație a acestor modele este că evocarea unor astfel de răspunsuri fiziologice (Power & Schulkin, 2008) și, astfel, eficacitatea reglării energiei, vor fi reduse în circumstanțe care degradează capacitatea gusturilor de a prezice apariția consecințelor calorice sau nutritive postestive a mânca (Davidson & Swithers, 2004; Swithers, Baker și Davidson, 2009; Swithers & Davidson, 2005, 2008).

Anterior, am raportat că, comparativ cu șobolanii cu antecedente de consum de suplimente îndulcite caloric, șobolanii cu antecedente de consum de substanțe îndulcite cu îndulcitori de intensitate ridicată (cum ar fi zaharina, Acesulfam potasiu sau Stevia) ca suplimente la dieta lor normală de întreținere câștigă mai mult greutate, mănâncă mai mult și sunt mai puțin capabili să demonstreze compensarea calorică prin reducerea aportului într-o masă care urmează unui premeal cu un gust dulce, cu un conținut ridicat de calorii (vezi Swithers, Martin și Davidson, 2010 pentru o recenzie). Am emis ipoteza că, deoarece îndulcitorii de înaltă intensitate au un gust dulce, dar nu oferă un SUA energetic, consumul acestor substanțe ar putea influența aportul și greutatea corporală prin slăbirea a ceea ce credem că este o relație predictivă puternică între gustul dulce și calorii (Davidson & Swithers, 2004; Swithers & Davidson, 2008, 2009).

Scopul Experimentului 1 a fost de a testa ideea că aportul unui îndulcitor noncaloric poate slăbi capacitatea gusturilor dulci de a prezice rezultatele calorice postestative. O idee de lungă durată în condiționarea pavloviană este că diferiți stimuli concurează pentru controlul asociativ asupra comportamentului pe baza unor factori precum evidența lor și validitatea lor relativă ca semnale pentru apariția unui SUA (de exemplu, Wagner, 1969; Rescorla și Wagner, 1972; Urushihara & Miller, 2009). Mai mult, cercetările recente privind condiționarea preferințelor oferă dovezi clare că o astfel de concurență este implicată în învățarea despre stimulii gustului (Dwyer, Haslegrove și Jones, în presă). Având în vedere aceste considerații, dacă consumul de îndulcitori de intensitate ridicată reduce rezistența sau puterea corelației dintre gusturile dulci și rezultatele energetice, acest lucru ar trebui să reducă și capacitatea gusturilor dulci de a concura cu alte indicii pentru asocierea cu acel SUA postantă.

Experimentul 1 a testat această predicție dând diferite grupuri de șobolani fie apă simplă, fie apă îndulcită cu zaharină în timpul unei faze de expunere inițială. Apoi, ambele grupuri au primit instruire cu două soluții aromatizate noi, care au fost amestecate cu concentrații egale de glucoză sau policoză. În faza finală de testare, aportul fiecărei soluții aromatizate, prezentate fără glucoză sau policoză, a fost înregistrat atât pentru grupul dat zaharină, cât și pentru grupul dat doar apă în timpul fazei inițiale de expunere.

Experimentul 1

Metode

Subiecte

Subiecții au fost 32 de șobolani naivi, adulți, masculi, Sprague-Dawley, care au cântărit 335-365 g la sosirea în laborator de la Harlan Inc., Indianapolis. Îngrijirea și tratamentul tuturor șobolanilor au fost revizuite și aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor Purdue ca fiind în concordanță cu Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator. Șobolanii au fost adăpostiți individual și au fost menținuți sub un ciclu de lumină: întuneric 12: 12h, cu lumini aprinse la 0700 h zilnic. Au avut acces la alimente și apă ad libitum pe tot parcursul studiului, cu excepția cazului în care s-a menționat.

Proceduri

După o perioadă de 14 zile în care fiecare șobolan a fost manipulat zilnic și menținut pe chow de laborator standard 5001 (testdiet.com), șobolanii au fost repartizați la două grupuri de câte 16 șobolani fiecare, în funcție de greutatea corporală medie. Așa cum se ilustrează în Tabelul 1, Experimentul 1 a fost realizat în 3 faze care implică 1) expunerea inițială la o soluție de degustare dulce non-calorică sau apă, 2) formarea compusă a aromelor noi amestecate fie într-o soluție calorică dulce, fie ne-dulce, și încheierea cu 3) un test în care a fost înregistrat aportul de soluții care conțin aromele noi, fără calorii sau îndulcitori.

tabelul 1

ExposureTrainingTesting
Zaharină
(Extincția asocierii gust dulce-calorii)		Aroma A * - Glucoza
Aromă B * - Policoză		Aroma A vs Aroma B
Apă
(Control)		Aroma A * - Glucoza
Aromă B * - Policoză		Aroma A vs Aroma B

În timpul fazei de expunere, pentru un grup (Zaharina de grup), 30 ml dintr-o soluție de zaharină (0,3% zaharină în apă) au fost plasate într-un tub de centrifugă de 50 ml cu un gura de aspirare care a fost fixată în partea din față a cuștii de acasă. Al doilea grup (Group Water) a fost tratat în același mod, cu excepția faptului că tubul de centrifugă conținea 30 ml de apă. Tuburile de centrifugă au fost fixate la cuștile casnice ale fiecărui șobolan la aproximativ 1400 ore în fiecare zi, unde au rămas peste noapte înainte de a fi îndepărtate la aproximativ 1400 ore a doua zi. Această procedură a fost repetată zilnic timp de 14 zile. Deoarece zaharina are un gust dulce, dar nu are calorii, se aștepta ca această procedură să reducă puterea asocierii dulce gust-calorii pentru șobolanii expuși zaharinei, în timp ce această asociere nu ar trebui modificată pentru grupul care a primit doar apă în timpul fazei de expunere.

Apoi, toți șobolanii au fost antrenați cu 30 ml soluție Kool-aid® cu aromă de struguri sau cireșe 0,05% amestecată în apă fie cu 10% glucoză, fie cu 10% policoză. Pentru jumătate de șobolani din fiecare grup, aroma de struguri a fost prezentată cu soluția de glucoză, iar aroma de cireșe a fost prezentată cu soluția de policoză. Identitățile aromelor asociate cu fiecare nutrient au fost inversate pentru șobolanii rămași. Toți șobolanii au fost instruiți cu ambele soluții, dar numai una dintre cele două soluții a fost prezentată în fiecare zi, cu o ordine de prezentare alternată neregulat timp de 20 de zile (10 pentru fiecare soluție). Soluțiile au fost prezentate în tuburi de centrifugă care au fost fixate la cuștile fiecărui șobolan la aproximativ 1400 ore în fiecare zi folosind aceleași proceduri descrise mai sus pentru faza de expunere. Studiul a fost realizat de doi experimentatori. Alocarea șobolanilor de a primi zaharină sau expunere la apă și de a primi fiecare combinație de aromă și glucoză sau policoză în timpul antrenamentului compus a fost contrabalansată pentru fiecare experimentator.

În cele din urmă, toți șobolanii au fost lipsiți de alimente timp de 24 de ore în pregătirea pentru testare, care a început, de asemenea, la aproximativ 1400 de ore. În timpul testării, două tuburi de centrifugă au fost fixate, unul lângă altul, în fața fiecărei cuști. Sticlele de apă au fost îndepărtate în timpul perioadei de testare. Un tub de centrifugă conținea 30 ml struguri și celălalt conținea 30 ml Kool-aid® cu aromă de cireș. Ambele arome au fost prezentate fără glucoză sau policoză. Fiecare tub a fost cântărit imediat înainte de a fi plasat pe partea din față a cuștii și a fost cântărit din nou aproximativ 1, 2 și 4 ore mai târziu. Când tuburile au fost fixate din nou pe fața cuștii după 1 și 2 ore de cântărire, s-au alternat pozițiile lor relative pe fața fiecărei cuști. Testul a fost încheiat după cântărirea tuburilor la 4 ore.

În acest test am avut două așteptări principale. În primul rând, expunerea la zaharină ar trebui să slăbească corelația dintre gustul dulce și calorii și, prin urmare, să reducă capacitatea gustului dulce de a concura cu aroma nouă asociată cu glucoza. Prin urmare, aportul de aromă asociată cu glucoză ar trebui să fie mai mare pentru șobolanii expuși zaharinei decât pentru șobolanii cărora li s-a administrat doar apă în timpul fazei de expunere. În al doilea rând, expunerea la zaharină nu ar trebui să aibă niciun efect asupra corelației dintre gustul polivalent și calorii, deoarece policoza nu este dulce. Prin urmare, cantitatea de aport de aromă asociată cu policoză în timpul testării nu ar trebui să depindă dacă șobolanii au fost expuși anterior la zaharină sau apă. Acest rezultat ar indica faptul că efectele expunerii la zaharină sunt specifice asociațiilor dulce gust-calorii.

Rezultate si discutii

Rezultatele testului de admisie (a se vedea Figura 1) au arătat că în timpul perioadei de testare de 4 ore șobolanii care anterior au fost expuși zaharinei au consumat mai mult din aroma care fusese prezentată anterior în compusul cu glucoză comparativ cu șobolanii care au fost expuși la apă. În schimb, aportul de soluții aromatizate care anterior fusese asociat cu policoză nu a depins de faptul dacă șobolanii au avut expunere anterioară la zaharină sau apă. O analiză mixtă a varianței cu condiția de expunere (zaharină sau apă), aromă antrenată cu glucoză (struguri sau cireșe) și Experimenter ca variabile între subiecți și aromă de test (aromă asociată cu glucoză sau policoză în antrenament) ca subiecți factorul a fost utilizat pentru a evalua aportul celor două soluții aromate în timpul testării. Această analiză a produs un efect principal semnificativ al condiției de expunere, F (1, 24) = 7,16, MSE = 7,18, p. 63). Nici efectele principale ale Test Flavor sau Experimenter nu au atins semnificația, Fs (1, 24) .08 sau Flavor antrenat cu glucoză, F (1, 24) = 1.74, MSE = 6.00, p> .20.

îndulcitori

Cantitatea medie consumată (± SEM) de soluție asociată cu glucoză și asociată cu policoză în timpul unui test de 4 ore pentru șobolani care au primit 0,3% soluție de zaharină sau apă în timpul antrenamentului preliminar. * denotă o diferență semnificativă între zaharină și condițiile de pre-antrenament al apei.

Rezultatele experimentului 1 susțin ipoteza că expunerea anterioară la zaharină a redus capacitatea gustului dulce de a semnaliza un rezultat postestativ caloric. Ca rezultat, gustul dulce al glucozei a fost mai puțin capabil să concureze pentru puterea asociativă cu o aromă nouă atunci când atât gustul dulce, cât și aroma au fost împerecheate cu acel US caloric. Expunerea doar la apă nu s-ar fi așteptat să aibă un impact asupra corelației dintre gustul dulce și calorii și, prin urmare, nu ar fi de așteptat să modifice aspectul relativ sau validitatea predictivă a gustului dulce și a noilor indicii de aromă. Învățarea despre noua aromă asociată cu policoză la antrenament nu a fost redusă prin expunerea prealabilă la zaharină. Acest rezultat era, de asemenea, de așteptat, deoarece experimentarea unui gust dulce fără un SU caloric nu ar trebui să influențeze evidența sau validitatea unui gust polivalent pentru a semnaliza acel SU caloric, deoarece policoză nu pare să aibă un gust dulce pentru rozătoare (Treesukosol și colab., 2009).

Presupunând că șobolanii noștri au intrat în Experimentul 1 cu un gust dulce → asociere de calorii deja stabilită, consumul de zaharină ar fi putut slăbi această asociere, reducând astfel măsura în care gustul dulce s-ar putea bloca (de exemplu, Arcediano, Matute și Miller, 1997; Kamin, 1969; Rescorla & Holland, 1982) formarea unei asocieri între un nou gust de aromă și calorii SUA (de exemplu, Dwyer și colab. În presă: Balleine, Espinet, & Gonzalez, 2005; dar și Capaldi & Hunter, 2004). O modalitate de a reduce blocarea de către un CS antrenat anterior este de a prezenta acel CS fără SUA sa (Bills, Dopheide, Pineno și Schachtman, 2006). În cadrul acestei analize, o consecință a blocării reduse de gustul dulce ar fi condiționarea crescută a noului tac de aromă. Această constatare a fost obținută în timpul testării în experimentul 1. În timp ce inhibarea latentă și blocarea scăzută pot să nu cuprindă toate explicațiile potențiale ale rezultatelor experimentului 1, ambele identifică un mecanism plauzibil prin care aportul de îndulcitori non-calorici ar putea reduce capacitatea de gusturi dulci pentru a evoca răspunsuri fiziologice și comportamentale care contribuie la reglarea energiei.

Experimentul 2

Rezultatele Experimentului 1 indică faptul că expunerea la îndulcitori non-calorici slăbește capacitatea gustului dulce de a semnaliza consecințele calorice postestive ale consumului și că această reducere a controlului asociativ este specifică gusturilor dulci. În consecință, se așteaptă ca perturbările echilibrului energetic ca urmare a consumului de îndulcitori non-calorici să apară în măsura în care animalele consumă și alte alimente care au și gust dulce. Adică, îndulcitorii non-calorici par să afecteze capacitatea unui gust dulce de a prezice livrarea de calorii și, dacă dieta de întreținere a animalului are și gust dulce, această afectare va duce la consumul excesiv al dietei de întreținere și/sau scăderea răspunsurilor fiziologice legate de utilizarea acelei diete de întreținere cu gust dulce. Dacă dieta de întreținere nu are gust dulce, atunci consumul îndulcitorului non-caloric ar avea de așteptat să aibă efecte minime, deoarece ar fi puține consecințe ale perturbării relației predictive dintre gusturile dulci și calorii. Experimentul 2 a testat această ipoteză.

Metode

Subiecte

Subiecții au fost 60 de șobolani cu aceeași descriere ca și cei folosiți în Experimentul 1. Șobolanii au fost menținuți pe un ciclu de lumină: întuneric 14:10 cu lumini aprinse la 0200 h și oprite la 1600 h.

Procedură

Toți șobolanii au fost inițial plasați pe o dietă simplă, praf, cu conținut ridicat de grăsimi (HF) (± 5,48 kcal/g, cu ± 41% din caloriile furnizate de grăsimi, 41% furnizate de carbohidrați și 18% furnizate de proteine; testdiet.com cat. # 25312, dietă modificată 5012 cu 4% amidon și 16% ulei de arahide), timp de 7 zile înainte de a fi alocate unuia dintre cele 6 grupuri potrivite cu greutatea corporală (grupul înseamnă = 363 - 364 g). Două grupuri au continuat să primească dieta Plain HF pe tot parcursul experimentului. Alte două grupuri (HF + Glucoză) au primit dieta HF la care s-a adăugat 20% glucoză (g/g; ± 5,18 kcal/g). Celelalte două grupuri (HF + Policoză) au primit dieta HF la care s-a adăugat 20% policoză (greutate/greutate; ± 5,18 kcal/g). Astfel, pentru grupurile Plain HF și HF + Policoză, dieta de întreținere a avut un gust dulce minim, în timp ce pentru grupul HF + Glucoză, dieta de întreținere a avut un gust dulce puternic. În plus, în timp ce dieta HF avea o densitate calorică și un conținut de macronutrienți diferiți decât dietele HF + Policoză și HF + Glucoză, aceste două ultime diete au fost potrivite în ambele aspecte.