Afwykende stroombane onderliggend aan voedselbeloning en inname-effekte van ghrelin: dopaminerge VTA-accumbens-projeksie bemiddel die effek van ghrelin op voedselbeloning, maar nie voedselinname nie (2013)

Neuro Farmacologie. 2013 Okt; 73: 274-83. doi: 10.1016/j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 14 Junie.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.

Abstract

Vetsug het wêreldwye epidemiese afmetings bereik en skep 'n dringende behoefte om meganismes onderliggend aan oormatige en onbeheerde voedselinname te verstaan. Ghrelin, die enigste bekende sirkulerende oreksigeniese hormoon, verhoog kragtig voedselbeloningsgedrag. Die neurochemiese stroombaan wat ghrelin aan die mesolimbiese beloningstelsel en aan die verhoogde voedselbeloningsgedrag verbind, bly onduidelik. Hier ondersoek ons ​​of VTA-NAc dopaminergiese sein nodig is vir die effekte van ghrelin op voedselbeloning en -inname. Daarbenewens ondersoek ons ​​die moontlikheid van endogene ghrelin wat op die VTA-NAc dopamienneurone inwerk. 'n D1-agtige of 'n D2-reseptorantagonis is in die NAc ingespuit in kombinasie met ghrelin-mikro-inspuiting in die VTA om te ondersoek of hierdie blokkade ghrelin-geïnduseerde voedselbeloningsgedrag verswak. VTA-inspuitings van ghrelin het 'n beduidende toename in voedselmotivering/beloningsgedrag geproduseer, soos gemeet deur sukrose-geïnduseerde progressiewe verhouding operante kondisionering, en chow-inname. Voorbehandeling met óf 'n D1-agtige óf 'n D2-reseptorantagonis in die NAc, het die beloningseffek van ghrelien heeltemal geblokkeer, en chow-inname ongeskonde gelaat. Ons het ook gevind dat hierdie kring moontlik relevant is vir die effekte van endogeen vrygestelde ghrelin aangesien beide antagoniste vas ('n toestand van hoë sirkulerende vlakke van grelin) verminder het, sukrose-gemotiveerde gedrag verhoog, maar nie chow-hiperfagie nie. Saam saam identifiseer ons data die VTA tot NAc dopaminergiese projeksies, saam met D1-agtige en D2 reseptore in die NAc, as noodsaaklike elemente van die ghrelin-responsiewe stroombane wat voedselbeloningsgedrag beheer. Interessante resultate dui ook daarop dat voedselbeloningsgedrag en eenvoudige inname van chow deur uiteenlopende stroombane beheer word, waar NAc-dopamien 'n belangrike rol speel in voedselbeloning, maar nie in voedselinname nie.

Hooftrekke

  • •

  • Intra-VTA-ghrelien betrek akkumbale D1- en D2-reseptore.

  • •

  • Voedselontneming verhoog voedselbeloninggedrag via akkumbale D1- en D2-reseptore.

  • •

  • Voedselinname word nie beïnvloed deur akkumbale D1- en D2-manipulasies nie.

  • •

  • Voedselbeloningsgedrag en eenvoudige chow-inname word beheer deur uiteenlopende stroombane.

  • •

  • NAc dopamien speel 'n belangrike rol in voedselbeloning, maar nie in voedselinname nie.

Abstract

Vetsug het wêreldwye epidemiese afmetings bereik en skep 'n dringende behoefte om meganismes onderliggend aan oormatige en onbeheerde voedselinname te verstaan. Ghrelin, die enigste bekende sirkulerende oreksigeniese hormoon, verhoog kragtig voedselbeloningsgedrag. Die neurochemiese stroombaan wat ghrelin aan die mesolimbiese beloningstelsel en aan die verhoogde voedselbeloningsgedrag verbind, bly onduidelik.

Hier ondersoek ons ​​of VTA-NAc dopaminergiese sein nodig is vir die effekte van ghrelin op voedselbeloning en -inname. Daarbenewens ondersoek ons ​​die moontlikheid van endogene ghrelin wat op die VTA-NAc dopamienneurone inwerk. 'n D1-agtige of 'n D2-reseptorantagonis is in die NAc ingespuit in kombinasie met ghrelin-mikro-inspuiting in die VTA om te ondersoek of hierdie blokkade ghrelin-geïnduseerde voedselbeloningsgedrag verswak. VTA-inspuitings van ghrelin het 'n beduidende toename in voedselmotivering/beloningsgedrag geproduseer, soos gemeet deur sukrose-geïnduseerde progressiewe verhouding operante kondisionering, en chow-inname. Voorbehandeling met óf 'n D1-agtige óf 'n D2-reseptorantagonis in die NAc, het die beloningseffek van ghrelien heeltemal geblokkeer, en chow-inname ongeskonde gelaat. Ons het ook gevind dat hierdie kring moontlik relevant is vir die effekte van endogeen vrygestelde ghrelin aangesien beide antagoniste vas ('n toestand van hoë sirkulerende vlakke van grelin) verminder het, sukrose-gemotiveerde gedrag verhoog, maar nie chow-hiperfagie nie.

Saam saam identifiseer ons data die VTA tot NAc dopaminergiese projeksies, saam met D1-agtige en D2 reseptore in die NAc, as noodsaaklike elemente van die ghrelin-responsiewe stroombane wat voedselbeloningsgedrag beheer. Interessante resultate dui ook daarop dat voedselbeloningsgedrag en eenvoudige inname van chow deur uiteenlopende stroombane beheer word, waar NAc-dopamien 'n belangrike rol speel in voedselbeloning, maar nie in voedselinname nie.

Sleutelwoorde

  • ghrelin;
  • Voedselmotivering;
  • Voedselinname;
  • ooreet;
  • Operante kondisionering;
  • dopamien;
  • D1;
  • D2

1. Inleiding

Die sirkulerende hormoon ghrelin en die neurale stroombane waardeur dit werk, word goed nagevors in die konteks van vetsug en eetlusbeheer (Skibicka en Dickson, 2011), ook gemotiveer deur terapeutiese geleenthede in hierdie siektegebied (Cardona Cano et al., 2012). Ghrelin is uniek onder die sirkulerende dermpeptiede deurdat dit voedselinname verhoog (Wren et al., 2000, Inui, 2001, Shintani et al., 2001 en Kojima en Kangawa, 2002) 'n SSS-effek bemiddel deur toegewyde reseptore, GHS-R1A (Salome et al., 2009 en Skibicka et al., 2011) veral dié geleë in breinareas wat betrokke is by "homeostatiese voeding" (dws voeding gekoppel aan energietekort), die hipotalamus en breinstam (Melis et al., 2002, Faulconbridge et al., 2003 en Olszewski et al., 2003). Onlangs het 'n rol vir ghrelin buite hierdie homeostatiese streke egter na vore gekom. GHS-R1A is ook teenwoordig in sleutelnodusse van die mesolimbiese beloningstelsel, in gebiede soos die ventrale tegmentale area (VTA) en die nucleus accumbens (NAc) (Zigman et al., 2006 en Skibicka et al., 2011), areas betrokke by aansporingsgemotiveerde gedrag wat ook gekoppel is aan “hedoniese voeding” (dws voedselinname gekoppel aan die lonende eienskappe daarvan). Ghrelin is in staat om voedselinname vanaf beide hierdie terreine te dryf en hierdie effek is waarskynlik gekoppel aan die aksie daarvan om die aansporings- en motiverende beloningswaarde van voedsel te verhoog (Naleid et al., 2005, Abizaid et al., 2006 en Skibicka et al., 2011). Dus, in ten volle versadigde rotte of muise, lei ghrelien wat perifeer of sentraal toegedien word (insluitend direk in die VTA) tot 'n verhoogde voedselinname en ook voedselbeloningsgedrag (Naleid et al., 2005, Perello et al., 2010, Skibicka et al., 2011 en Skibicka et al., 2012b) weerspieël, byvoorbeeld, deur verhoogde hefboomdruk vir 'n suikerbeloning in 'n progressiewe verhouding operante skedule. Hierdie aksie weerspieël 'n ontluikende rol vir ghrelin binne die mesolimbiese beloningstelsel om beloningsgedrag te verbeter, nie net vir kos nie, maar ook vir alkohol en dwelmmiddels (Dickson et al., 2011). Dit is belangrik dat hierdie effek van ghrelien op voedselmotivering versadigingseine oorskry, aangesien ghrelien voedselbeloningsgedrag by versadigde diere uitlok tot 'n vlak wat vergelykbaar is met dié wat by rotte wat aan voedsel ontneem word, opgespoor word. Verder, die feit dat blokkade van die ghrelin sein, nie net sistemies nie, maar ook selektief binne die VTA (Skibicka et al., 2011), lei tot 'n kragtige onderdrukking van voedselbeloninggedrag, beklemtoon die belangrikheid en noodsaaklikheid van die ghrelin-sein in voedselbeloning.

Ghrelin-aksie op die vlak van die VTA is voldoende om voedselinname en gemotiveerde gedrag te dryf, effekte wat blykbaar sein via GHS-R1A vereis (Abizaid et al., 2006 en Skibicka et al., 2011). Verbasend genoeg bly die stroombaan stroomaf van ghrelin se beloningsbevorderende aksies in die VTA grootliks onopgelos. Binne die VTA betrek ghrelin opioïed, NPY en GABAergiese sein (Abizaid et al., 2006 en Skibicka et al., 2012a). Nietemin, VTA-dopamienneurone, wat voorheen getoon is om ghrelienreseptore uit te druk (Abizaid et al., 2006), kan die finale VTA-teiken wees vir ghrelin se uitwerking op voedselbeloning. Smaaklike/belonende kosse betrek die VTA-dopamienneurone en die dopamiensein in geselekteerde SSS-areas soos die NAc, en stimuleer daardeur voedselbeloningsgedrag (Hernandez en Hoebel, 1988 en Joseph en Hodges, 1990). Daar moet egter op gelet word dat alhoewel dopamienvrystelling sterk gekoppel is aan gemotiveerde gedrag vir voedsel, dit ook nodig is vir basiese voeding aangesien muise wat nie in staat is om dopamien te sintetiseer nie, van hongersnood sterf (Cannon et al., 2004). 'n Funksionele verband tussen ghrelien en dopamien word voorgestel deur die effekte van ghrelien op VTA dopamienneuronaktiwiteit en ook deur die feit dat ongeskonde VTA dopaminerge neurone nodig is vir ghrelin se uitwerking op voedselbeloning (Abizaid et al., 2006 en Weinberg et al., 2011). Die VTA-dopamienneurone projekteer egter na 'n aantal terreine en dit bly heeltemal onontgin of dopamiensein in die NAc nodig is vir VTA-gedrewe effekte van ghrelin op voedselgemotiveerde gedrag. Verder is ghrelin betrokke by die beheer van gedrag anders as voedselinname of motivering, naamlik soek na nuutheid, wat ook gekoppel is aan dopamien vrystelling in die NAc (Bardo et al., 1996 en Hansson et al., 2012).

In die huidige studie het ons die hipotese getoets dat die effekte van ghrelin op voedselgemotiveerde gedrag en/of voedselinname wat op die vlak van die VTA uitgeoefen word, dopamienreseptorsein in die NAc vereis. Vir hierdie doel is voedselinname en voedselgemotiveerde gedrag geïnduseer deur VTA-ghrelien beoordeel in die progressiewe verhouding hefboomdruk vir sukrose-paradigma saam met gelyktydige NAc dopamien sein blokkade. In afsonderlike studies het ons die individuele bydrae van dopamien 1 (D1) soos reseptore en dopamien 2 reseptore (D2) getoets. Verder, om die bydrae van endogene ghrelin tot die NAc-dopamiensein te ondersoek, het ons vasgestel of hierdie dopamienreseptore 'n rol speel in hongergedrewe verbetering van voedselbeloningsgedrag. Ten slotte, om die molekulêre gevolge van endogeen verhoogde ghrelin in NAc dopamien sein te evalueer, het ons die effek van honger / voedsel ontbering op mRNA uitdrukking van NAc dopamien reseptore en ensieme bepaal.

2. Materiaal en metodes

diere: Volwasse manlike Sprague-Dawley-rotte (200–250 g, Charles River, Duitsland) is in 'n 12-uur lig/donker siklus gehuisves (ligte aan om 6 vm.) met gereelde kos en water beskikbaar ad libitum in hul huishokke. Alle diereprosedures is met etiese toestemming en in ooreenstemming met die Universiteit van Göteborg se Institusionele Dieresorg- en Gebruikskomiteeriglyne uitgevoer.

Chirurgie: Alle rotte in die gedragstudies is ingeplant met 'n gidskanule (26 gauge; Plastics One, Roanoke, VA), gerig op die VTA en die NAc-dop vir daaropvolgende eensydige, ipsilaterale inspuitings. Ketamiennarkose is gebruik. Kanules is 1.5 mm bokant die teikenplek geplaas, en 'n inspuiter wat 1.5 mm van gidskanules strek, is vir mikro-inspuitings gebruik. Om die VTA te teiken, is die volgende koördinate gekies Skibicka et al. (2011): ±0.75 vanaf die middellyn, 5.7 mm posterior na bregma, en 6.5 mm ventraal vanaf die oppervlak van die skedel, met inspuiter gerig 8.0 mm ventraal na skedel. Vir die NAc-dop is die volgende koördinate gebruik (gewysig vanaf Quarta et al. (2009): ±0.75 vanaf die middellyn, 1.7 mm anterior tot bregma, en 6.0 mm ventraal na skedel, met inspuiter wat 7.5 mm ventraal gerig is). Kanules is aan die skedel geheg met tandheelkundige akriel sement en juwelierskroewe en toegemaak met 'n obturator, soos voorheen beskryf (Skibicka et al., 2009). In alle rotte is die mikro-inspuitplek vir beide VTA en NAc nadoodse geverifieer, deur mikro-inspuiting van Indië-ink teen dieselfde mikro-inspuitingsvolume (0.5 μl) wat deur die studie gebruik is. Slegs vakke met die korrekte plasing (Fig. 2) is by die data-analise ingesluit.

  • Volgrootte beeld (48 K)
  • Fig. 1.  

    Diagramme wat verskillende eksperimentele ontwerpe voorstel wat gebruik is. Bylae 1 is gebruik om data te verkry wat in Vye. 3 en 4. Bylae 2 is gebruik om data te verkry wat in Fig. 5 en skedule 3 vir data wat in Vye. 6 en 7. Die soliede grys bokse verteenwoordig tydperke wanneer metings ingesamel is.

  • Volgrootte beeld (77 K)
  • Fig. 2.  

    Verteenwoordigende NAc (A) en VTA (B) inspuitplek (aangedui deur die sirkel). Regterpaneel verteenwoordig die koronale rotbreingedeelte met Indië-ink wat in die VTA- of NAc-dop (NAcS) ingespuit is teen die 0.5 μl-volume wat in die studie gebruik is. Die linkerpaneel toon 'n ooreenstemmende rotbrein-atlas-afdeling, 2.16 mm anterior tot bregma vir die NAc en 5.64 posterior tot bregma vir die VTA; Aq, akwaduk; cc, corpus collosum; CPu, caudate en putamen; LV, laterale ventrikel; NAcC, NAc kern; SN, substantia nigra.

2.1. Operante kondisioneringsprosedure

Operante kondisioneringseksperimente het in rotoperante kondisioneringskamers plaasgevind (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, VSA). Die opleidingsprosedure wat vir operante kondisionering gebruik word, is aangepas vanaf vorige studies (la Fleur et al., 2007 en Hansson et al., 2012). Om operante opleiding vir sukrose te fasiliteer, is alle rotte onderwerp aan 'n ligte voedselbeperking waartydens hul aanvanklike liggaamsgewig geleidelik verminder is tot 90% oor 'n tydperk van een week. Voor plasing in die operante bokse, is rotte by ten minste twee geleenthede aan die sukrose-korrels (45 mg sukrose-korrels; toets Dieet, Richmond, IN, VSA) in die tuishok-omgewing blootgestel. Vervolgens het rotte geleer om te druk vir sukrose-korrels onder 'n vaste verhouding FR1-skedule, met 2 sessies/dag. In FR1 het 'n enkele druk op die aktiewe hefboom gelei tot die aflewering van een sukrose-korrel. Alle FR-sessies het 30 minute geduur of totdat die rotte 50 pellets verdien het, wat ook al eerste plaasgevind het. Die meeste rotte het die 50 pille per sessie-kriterium na 5-7 dae behaal. Drukke op die onaktiewe hefboom is aangeteken, maar het geen geprogrammeerde gevolg gehad nie. FR1 skedule sessies is gevolg deur FR3 en FR5 (dws 3 en 5 drukke per korrel onderskeidelik). Die FR5-skedule is gevolg deur die progressiewe verhouding (PR)-skedule waartydens die koste van 'n beloning progressief verhoog is vir elke volgende beloning, om die hoeveelheid werk te bepaal wat die rot bereid is om te doen om die beloning te verkry. Die responsvereiste het toegeneem volgens die volgende vergelyking: responsverhouding=(5e(0.2 × infusiegetal)) – 5 deur die volgende reeks: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. Die PR-sessie het geëindig toe die rot nie daarin geslaag het om 'n beloning binne 60 min te verdien nie. Reaksie is as stabiel beskou wanneer die aantal voedselkorrels wat per sessie verdien is nie meer as 15% verskil het vir drie opeenvolgende sessies nie. In die meeste gevalle het reaksie binne 5 sessies gestabiliseer. Daardie rotte wat nie die vereiste kriteria in daardie tyd bereik het nie, is in bykomende sessies opgelei. Die PR-toets is op 1 sessie/dag uitgevoer. Rotte is daarna na hul huishokke oorgeplaas vir 1 uur voer-inname meting. Aan die einde van opleiding en voor chirurgie en toetsing, het rotte ad libitum toegang tot normale chow.

2.2. Dwelms

Geasileerde rotghrelin (Tocris, Bristol, VK) is by die VTA toegedien teen 'n dosis van 1.0 μg met kunsmatige serebrospinale vloeistof (aCSF) as middel (en kontrole). Daar is voorheen getoon dat die 1.0 μg dosis ghrelin die operante reaksie vir suiker verhoog en 'n oreksigeniese reaksie veroorsaak wanneer dit aan die VTA gelewer word (Naleid et al., 2005 en Skibicka et al., 2011). Die D1-agtige reseptor antagonis, SCH-23390, is aan die NAc toegedien teen 'n dosis van 0.3 μg (Tocris), met aCSF as medium (kontrole). Vir die voedselontnemingstudie is die dosis verhoog tot 0.5 μg as gevolg van 'n gebrek aan effek van die oorspronklike 0.3 μg dosis. SCH-23390 is 'n kragtige en selektiewe antagonis van D1-agtige dopamienreseptore met >1000-voudige affiniteit vir D1-agtige versus D2-agtige dopamienreseptore (Barnett et al., 1986). Dit het 'n soortgelyke affiniteit vir D1- en D5-reseptore (Barnett et al., 1992) daarom sal ons regdeur die studie verwys na die vermoë daarvan om D1-agtige reseptore te blokkeer, 'n term wat beide D1- en D5-reseptore insluit. Die aanvanklike 0.3 μg dosis van SCH-23390 is gekies op grond van (Grimm et al., 2011). Hierdie dosis wat in die dop van NAc ingespuit is, het getoon dat dit effektief is om hefboomdruk te verminder vir 'n leidraad wat voorheen gekoppel is aan die lewering van 'n sukrose-oplossing sonder om prestasie by die onaktiewe hefboom te beïnvloed. Die dopamien D2-reseptorantagonis, etiklopriedhidrochloried (Tocris), is aan die NAc toegedien met aCSF as voertuig (kontrole). Die aanvanklike dosis etiklopried wat gekies is (1.0 μg) was gebaseer op (Laviolette et al., 2008) maar is verhoog tot 1.5 μg in die voedselontnemingstudie. Alle middels is in 'n 0.5 μl volume aCSF afgelewer.

2.3. Eksperimentele ontwerp

Alle rotte het NAc- en VTA-gerigte inspuitings vroeg in die ligsiklus ontvang, met die tweede inspuiting 10 minute voor die aanvang van operante toetsing. Alle toestande is met 'n minimum van 48 uur geskei en op 'n gebalanseerde wyse uitgevoer, sodat elke rot al vier toestande ontvang het: eerste voertuig of dopamienreseptorantagonis vir die NAc en dan, 10 minute later, voertuig of ghrelin na die VTA. Vir elke rot is die ipsilaterale VTA en NAc geteiken. Besonderhede van elke eksperiment word ook geïllustreer in Fig. 1.

2.3.1. Effek van D1-agtige reseptorblokkade op ghrelien-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Antwoorde is ondersoek na geteikende VTA en NAc (n = 12–14) geneesmiddelaflewering na vier toestande soos volg: 1) beheertoestand (voertuigoplossings vir die NAc en VTA), 2) NAc-voertuig + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA-voertuig, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg ghrelin. Toetsing is uitgevoer in die versadigde toestand (na die donker siklusperiode van voeding). Op eksperimentele dae is rotte na hul huishokke teruggekeer na 120 minute se operante toetsing en voer-inname is gedurende 1 uur in die tuishok-omgewing gemeet (soos in skedule 1, Fig. 1). Hierdie tydstip stem ooreen met die derde uur na VTA-ghrelien-inspuiting, waartydens 'n oreksigeniese reaksie verwag sal word om voort te gaan, gebaseer op vorige studies wat die tydsverloop van werking van ghrelien ondersoek, sentraal of perifeer toegedien ( Wren et al., 2000 en Faulconbridge et al., 2003) en ons vorige studies wat 'n soortgelyke eksperimentele opstelling gebruik het.

2.3.2. Effek van D2-reseptorblokkade op ghrelien-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Antwoorde is ondersoek na geteikende VTA en NAc (n = 7) geneesmiddelaflewering in vier toestande soos volg: 1) beheertoestand (voertuigoplossings vir die NAc en VTA), 2) NAc voertuig + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 1 μg etiklopried hidrochloried + VTA voertuig, 4) NAc 1 μg etiklopriedhidrochloried + VTA 1.0 μg ghrelin. Toetsing is uitgevoer in die versadigde toestand (na die donker siklusperiode van voeding). Rotte is na 120 minute se operante toetsing na hul tuishokke teruggekeer en voerinname is gedurende 1 uur in die tuishok-omgewing gemeet (soos in skedule 1, Fig. 1) aangesien ghrelien-gemedieerde oreksigeniese effek steeds teenwoordig is na 'n vertraagde plasing van chow-korrels (na 2 uur).

2.3.3. Effekte van D1-agtige en D2-reseptorblokkade (apart of gekombineer) op ghrelien-geïnduseerde chow-inname alleen

Om te bevestig dat die resultate wat verkry is op chow-inname in die vorige eksperimente nie verwar is deur die voorafgaande blootstelling aan die sukrose in die operante paradigma of die 2 uur tydsvertraging nie, het ons in 'n aparte studie die effekte van NAc-lewering van die twee dopamienreseptorantagoniste alleen of in kombinasie op VTA-ghrelien-geïnduseerde 2 en 3 uur voedselinname in versadigde rotte (n = 10–11; soos in skedule 2, Fig. 1). In hierdie geval is die rotte nie blootgestel aan die operante kondisioneringsparadigma voor chow-meting nie. Voedselinname is dus gemeet na geteikende VTA- en NAc-middelaflewering na vier toestande soos volg: 1) beheertoestand (voertuigoplossings vir die NAc en VTA), 2) NAc-voertuig + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc dopamienreseptorantagonis + VTA voertuig, 4) NAc dopamien reseptor antagonis + VTA 1.0 μg ghrelin. Eerstens het ons die twee dopamienreseptorantagoniste afsonderlik ondersoek sodat, in toestande 3 en 4, een groep rotte 0.3 μg SCH-23390 ontvang het en die ander groep 1 μg etiklopriedhidrochloried ontvang het. Na herstel vir 3 dae, is ongeveer die helfte van die rotte van elke groep weer getoets, hierdie keer met 'n kombinasie van die twee antagoniste in toestande 3 en 4. In elk van hierdie 3 eksperimente is 'n teenbalans ontwerp tussen behandelings gebruik, soos voorheen (almal) rotte het alle toestande in elke eksperiment ontvang vir binne-onderwerp vergelyking van effek). Die posisie van die kanules is soos voorheen nadoodse geverifieer. Getoonde data sluit slegs rotte in met inspuitingsplasing wat bevestig is om die VTA en NAc te bereik.

2.3.4. Effek van D1-agtige en D2-reseptor blokkade op voedselontneming-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Die dopamienreseptorantagoniste is in 2 verskillende eksperimente getoets. In die eerste eksperiment is reaksies ondersoek na geteikende NAc (n = 20) aflewering van óf voertuig óf die D1-agtige reseptor antagonis (0.5 μg SCH-23390). Toetsing is uitgevoer in die vaste toestand (nadat voedsel beperk is vir die duur van die donker siklusperiode). In die tweede eksperiment is response ondersoek na geteikende NAc (n = 7) aflewering van óf voertuig óf 1.5 μg NAc etiklopried hidrochloried. Toetsing is uitgevoer in die vas toestand (nadat voedsel beperk is vir die duur van die donker siklusperiode; soos geïllustreer in skedule 3, Fig. 1).

2.3.5. Voedselontneming-geïnduseerde veranderinge in dopamienverwante geenuitdrukking in NAc

Voedselontneming-gedrewe veranderinge in geenuitdrukking van sleutelgeselekteerde dopamienverwante gene [dopamienreseptore D1A, D2, D3, D5, katekol-O-metieltransferase (COMT) en monoamienoksidase A (MAO)] is in die NAc gemeet.

2.3.6. RNA-isolasie en mRNA-uitdrukking

Breine is vinnig verwyder en die NAc is met behulp van 'n breinmatriks gedissekteer, in vloeibare stikstof gevries en by -80 °C gestoor vir latere bepaling van mRNA-uitdrukking. Individuele breinmonsters is gehomogeniseer in Qiazol (Qiagen, Hilden, Duitsland) met behulp van 'n Weefsellyser (Qiagen). Totale RNA is onttrek met behulp van RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) met addisionele DNAse-behandeling (Qiagen). RNA kwaliteit en kwantiteit is geassesseer deur spektrofotometriese metings (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, VSA). Vir cDNA sintese is iScript cDNA Sintese kit (BioRad) gebruik. Intydse RT PCR is uitgevoer met behulp van TaqMan® probe en primer stelle vir teikengene gekies uit 'n aanlyn katalogus (Applied Biosystems). Geenuitdrukkingwaardes is bereken op grond van die Ct metode ( Livak en Schmittgen, 2001), waar die ad libitum gevoer groep is aangewys as die kalibreerder. Gliseraldehied-3-fosfaat dehidrogenase (GAPDH) is as verwysingsgeen gebruik.

2.3.7. Statistiese analise

Alle gedragsparameters is ontleed deur herhaalde mate-analise van variansie (ANOVA) gevolg deur post hoc Tukey HSD-toets soos toepaslik of student s'n t toets waar slegs twee toestande vergelyk is. Alle statistiese ontledings is uitgevoer met behulp van die GraphPad-sagteware. Verskille is as beduidend beskou by p <0.05.

3. Resultate

3.1. Effek van D1-agtige reseptorblokkade (NAc) op VTA-ghrelien-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Om te bepaal of aktiwiteit by die D1-agtige reseptore nodig is vir die VTA-ghrelien-geïnduseerde toename in voedselbeloningsgedrag, is die impak van voorbehandeling met 'n D1-agtige antagonis (SCH-23390) op ghrelien-geïnduseerde operante wat vir sukrose reageer, getoets. 'n Post hoc Tukey-toets na 'n eenrigting ANOVA (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p < 0.05 vir onderskeidelik belonings, aktiewe hefboom en chow) het 'n beduidende effek van ghrelin geopenbaar om die aantal belonings verdien te verhoog (p <0.0005; Fig. 3A), die aantal aktiewe hefboomdrukke (p <0.05; Fig. 3B), en chow-inname (p <0.05; Fig. 3C). Beloning gedrag-geassosieerde parameters, die belonings verdien en aktiewe hefboom druk, is duidelik geblokkeer deur SCH-23390 voorbehandeling ( Fig. 3A, B). Aktiwiteit by die onaktiewe hefboom was gering en het nie betekenisvol tussen die verskillende behandelingsgroepe verskil nie ( Fig. 3B) wat daarop dui dat behandeling nie onspesifieke nie-doelgerigte veranderinge in aktiwiteit produseer nie. Chow-hiperfagie wat waargeneem is nadat ghrelin in die VTA gemikro-inspuit is, is nie deur SCH-23390 voorbehandeling verander nie ( Fig. 3C). Hierdie data demonstreer dat dopamien- en D1-agtige reseptore in die NAc-dop stroomaf van ghrelin is en nodig is vir VTA-toegediende ghrelin om die uitwerking daarvan op voedselbeloningsgedrag uit te oefen. Hulle is egter nie noodsaaklik vir ghrelin se vermoë om chow-inname te verhoog nie. NAc-behandeling met SCH-23390 het geen effek gehad nie per se op enige van die operante wat reageer vir kos of chow-inname ( Fig. 3).

  • Volgrootte beeld (37 K)
  • Fig. 3.  

    Die effekte van intra-NAc dop D1 reseptor blokkade op intra-VTA ghrelin-geïnduseerde voedselbeloning gedrag en chow hiperfagie. Voorbehandeling met die D1-agtige reseptorantagonis, SCH-23390, het die ghrelien-geïnduseerde toename in sukrose-belonings wat verdien is (A), en aantal aktiewe hefboomperse (swart stawe) heeltemal geblokkeer terwyl die aktiwiteit by die onaktiewe hefboom (grys stawe) was nie deur enige van die behandelings geraak word nie (B). Intra-VTA ghrelin hiperfagie is nie verswak deur NAc dop selektiewe blokkade van D1 reseptore (C). Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Effek van D2-blokkade (NAc) op VTA-ghrelien-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Om te bepaal of aktiwiteit by die D2s nodig is vir die uitdrukking van die VTA-ghrelien-geïnduseerde verhoging van voedselbeloningsgedrag, is die impak van voorbehandeling met 'n selektiewe D2-antagonis (etiklopriedhidrochloried) op ghrelien-geïnduseerde toename in sukrose-operante gedrag getoets. Een manier waarop ANOVA 'n beduidende effek van geneesmiddelbehandeling getoon het (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p < 0.05 vir belonings, aktiewe hefboom en chow onderskeidelik). 'n Post hoc Tukey-toets het 'n beduidende toename in belonings wat verdien is (p <0.01; Fig. 4A) en aktiewe hefboomperse (p <0.01; Fig. 4B) na ghrelin-behandeling wat geblokkeer is met etiklopried-voorbehandeling. Aktiwiteit by die onaktiewe hefboom was gering en het nie betekenisvol tussen die verskillende behandelingsgroepe verskil nie ( Fig. 4B). In teenstelling met die operant reageer data, het etiklopried-voorbehandeling nie die ghrelien-geïnduseerde toename in chow-inname verander nie (p <0.05; Fig. 4C). In hierdie kombinasiestudie is die interaksie bevestig deur tweerigting ANOVA tussen voorbehandeling × ghrelin in belonings verdien: F(1,24) = 4.8, p < 0.05; aktiewe hefboomperse: F(1,24) = 4.7, p < 0.05 maar nie chow-inname nie. D2-reseptore kan dus deur ghrelin gebruik word om veranderinge in beloningsverwante gedrag te veroorsaak, maar nie chow-verbruik nie.

  • Volgrootte beeld (39 K)
  • Fig. 4.  

    Die effekte van intra-NAc dop D2 reseptor blokkade op intra-VTA ghrelin-geïnduseerde voedselbeloning gedrag en chow hiperfagie. Voorbehandeling met die D2-reseptorantagonis, etiklopriedhidrochloried (ETC), het die ghrelien-geïnduseerde toename in sukrose-belonings verdien (A) en aantal aktiewe hefboomperse (swart stawe) afgeskaf terwyl die aktiwiteit by die onaktiewe hefboom (grys stawe) nie was nie. beïnvloed deur enige van die behandelings (B). In teenstelling hiermee is intra-VTA-ghrelienhiperfagie nie verswak deur NAc dop selektiewe blokkade van D2 reseptore (C). Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Effek van D1-agtige en/of D2-reseptorblokkade (NAc) op VTA-ghrelien-geïnduseerde chow-inname

Om verdere validering van die gebrek aan effek van die twee dopamienantagoniste op voeding te soek, het ons die studie herhaal, hierdie keer in rotte wat nooit aan die operante kondisioneringsparadigma blootgestel is nie. Hierdie bekragtigingstudie is uitgebrei om 'n derde toets in te sluit waarin ons die effekte van mede-lewering van die D1-agtige en D2-reseptorantagoniste na die NAc op VTA-ghreliengedrewe voedselinname ondersoek het. Chow-inname is aansienlik verhoog deur VTA-ghrelien 2 uur na inspuiting (eenrigting ANOVA: F(3,30) = 6.4, p < 0.005 en F(3,27) = 9.0, p < 0.0005 vir die D1- en D2-reseptorstudie onderskeidelik) en dit is nie beïnvloed deur voorbehandeling met óf die D1-agtige ( Fig. 5A) of die D2-reseptorantagonis ( Fig. 5B). In die finale toets, wat die gekombineerde effek van die twee dopamienreseptorantagoniste ondersoek het, kon ons nie 'n beduidende effek van VTA-ghrelien opspoor tot die 3 uur tydpunt nie, wat miskien die impak van die driedubbele parenchimale inspuiting wat in hierdie studie benodig word, weerspieël. Een manier waarop ANOVA 'n beduidende effek van behandeling aangedui het (F(3,30) = 9.6, p < 0.0005). Voedselinname na VTA ghrelien aflewering het betekenis bereik op die 3 uur tydpunt, maar dit is egter weer nie onderdruk deur mede-toediening van die dopamienreseptorantagoniste op die NAc nie ( Fig. 5C). Let daarop dat die gekombineerde toediening van beide dopamienreseptorantagoniste op die NAc geen effek gehad het nie per se op voedselinname.

  • Volgrootte beeld (48 K)
  • Fig. 5.  

    Die effekte van intra-NAc dop dopamien reseptor blokkade op intra-VTA ghrelien-geïnduseerde chow hiperfagie in rotte sonder enige vorige operante opleiding of sukrose blootstelling. VTA-ghrelien-geïnduseerde hiperfagie wat 2 uur na inspuiting gemeet is, is nie onderdruk deur NAc-voorbehandeling met óf (A) 'n D1-agtige reseptorantagonis, SCH-23390 (SCH) óf (B) 'n D2-reseptorantagonis, etiklopriedhidrochloried ( ENS). In (C) is chow-hiperfagie geïnduseer deur ghrelin gemeet op die 3 uur tydpunt nie onderdruk deur NAc-samediening van beide antagoniste nie. Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Effek van D1-agtige en D2-reseptor blokkade op voedselontneming-geïnduseerde voedselbeloning en chow-inname

Voedseldeprivasie verhoog beide operante reaksie en 1 uur chow-inname; rotte het die aktiewe hefboom byna twee keer soveel gedruk as hulle honger was en drie tot ses keer meer chow by die 1 uur meetpunt (vergelyk voertuig toestand in Vye. 3 en 4). Blokkade van D1-agtige reseptore in die NAc-dop het die voedselontneming-geïnduseerde verhoging in voedselbeloningsgedrag aansienlik verminder wanneer dit beoordeel word as 'n vermindering in voedselbelonings verdien (p <0.01; Fig. 6A) en 'n vermindering in aktiewe hefboomperse (p <0.01; Fig. 6B). Hierdie behandeling het geen beduidende uitwerking op voedsel-ontneming-geïnduseerde chow-inname gehad nie ( Fig. 6C). Infusie van 'n D2-antagonis in die NAc-dop het aansienlik verminder voedselontneming-geïnduseerde verhoging in voedselbeloningsgedrag wanneer dit beoordeel word as 'n vermindering in voedselbelonings verdien (p <0.01; Fig. 7A). Alhoewel elke rot sy aktiewe hefboomdruk verminder het na D2 blokkade in die NAc, het die effek 'n neiging tot gevolg gehad (p = 0.08; Fig. 7B) waarskynlik as gevolg van hoë basislynveranderlikheid in hefboomdruk (standaardfout = 86 vir voertuig en 41 vir geneesmiddeltoestande, omvang van aktiewe hefboomdruk op voertuig van 57 tot 707 perse). Die verwydering van die hoogste reageer rot uit die datastel lei tot p = 0.001. Veral die verwyderde rot het 707 drukke op voertuig gewys en slegs 303 op dwelm, wat dus ook die algehele gevolgtrekking ondersteun. Nie een van die dopamienreseptorantagonis het die hefboomdruk by die onaktiewe hefboom verander nie. Chow-inname is nie deur die D2-blokkade in die NAc verander nie ( Fig. 7C).

  • Volgrootte beeld (29 K)
  • Fig. 6.  

    Die effekte van intra-NAc dop D1 reseptor blokkade op voedselontneming-geïnduseerde verhoging in voedselbeloninggedrag en chow-hiperfagie. Voorbehandeling met die D1-reseptorantagonis, SCH-23390, het die voedselontneming-geïnduseerde toename in sukrose-belonings verdien (A) en aantal aktiewe hefboomperse verswak terwyl die aktiwiteit by die onaktiewe hefboom nie deur enige van die behandelings beïnvloed is nie (B) . Chow-hiperfagie is nie verswak deur NAc dop selektiewe blokkade van D1 reseptore (C). Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Volgrootte beeld (30 K)
  • Fig. 7.  

    Die effekte van intra-NAc dop D2 reseptor blokkade op voedselontneming-geïnduseerde verhoging in voedselbeloninggedrag en chow-hiperfagie. Voorbehandeling met die D2-reseptorantagonis, etiklopriedhidrochloried (ETC), het die voedselontneming-geïnduseerde toename in sukrose-belonings wat verdien is (A) verminder en was geneig om die aantal aktiewe hefboomperse te verminder (B). Die aktiwiteit by die onaktiewe hefboom is nie deur enige van die behandelings beïnvloed nie (B). Chow-hiperfagie is nie verswak deur NAc-dop selektiewe blokkade van D2-reseptore (C). Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Voedselontneming-geïnduseerde veranderinge in dopamienverwante geenuitdrukking in NAc

Oornag vas het 'n beduidende impak gehad op die mRNA uitdrukking van verskeie dopamienverwante gene in die NAc. Uitdrukking van mRNA van dopamienreseptor D2 is aansienlik verminder terwyl dopamienreseptor D5 mRNA verhoog is. Dopamienreseptor D1, D3, COMT en MAO mRNA's is nie verander deur die oornag vas nie (Fig. 8). D1- en D2-reseptore word beskou as die volopste dopamienreseptor in die brein, terwyl die teenwoordigheid van D3 en D5 in SSS baie meer beperk is. Ons het dus die mRNA-vlakke in die accumbens van D5-reseptore met D1 vergelyk en by 2% uitgekom; 'n soortgelyke verwantskap is opgespoor vir D3 en D2 (data nie getoon nie). Hier bevestig ons dus dat binne NAc die meerderheid dopamienreseptor-mRNA bestaan ​​uit dié van die D1- en D2-reseptore terwyl D3- en D5-reseptore slegs 'n klein fraksie verteenwoordig van die totale dopamienreseptor-mRNA wat in die NAc opgespoor word.

  • Volgrootte beeld (21 K)
  • Fig. 8.  

    Nucleus accumbens dopamien seinverwante geenuitdrukking opgespoor na voedselbeperking. Waardes word getoon as gemiddeldes + SE. *p <0.05.

4. bespreking

Die belangrikste bevindinge van die huidige studie dui daarop dat dopamiensein in die dop van die NAc 'n noodsaaklike stroomafbemiddelaar is van ghrelin se uitwerking op voedselbeloning. Die resultate dui daarop dat D1-agtige en D2-reseptore in die dop van NAc sleutelkomponente van die ghrelien-geaktiveerde stroombane is en noodsaaklik is vir VTA-toegediende ghrelin om die uitwerking daarvan op voedselbeloningsgedrag uit te oefen. D1-agtige en D2-reseptorsein in die NAc (dop) is egter nie noodsaaklik vir ghrelin se vermoë om chow-inname te verhoog nie. Hierdie data dui op 'n divergensie in die neurale teikens vir ghrelin wat voedselversterking vs. voedselinname beheer. Uiteindelik dui ons bevindinge daarop dat hierdie stroombaan ook deur endogene ghrelin betrek word, aangesien, in 'n toestand van honger, wanneer sirkulerende ghrelienvlakke verhoog word, dopamiensein in die NAc nodig is vir die verhoogde voedselbeloningsgedrag.

Verbasend genoeg, terwyl dit duidelik is dat ghrelien 'n impak op die dopaminergiese stelsel het (Abizaid et al., 2006, Jerlhag et al., 2007, Kawahara et al., 2009 en Weinberg et al., 2011), is dit die eerste studie om te demonstreer dat ghrelin se uitwerking op voedselbeloning NAc-dopamienreseptorsein vereis (in hierdie geval D1-agtige en D2-sein). Dit het na vore gekom as 'n belangrike vraag aangesien ander hormone of neuropaptiede wat aan eetlusbeheer gekoppel is, onlangs getoon het dat dit 'n taamlik onverwagte verhouding met die mesolimbiese dopamienstelsel het. Leptien het byvoorbeeld, soos ghrelin, reseptore op die dopamienneurone in die VTA; meeste van hierdie leptien-sensitiewe dopaminerge neurone projekteer egter nie na die striatum nie, maar innerveer eerder die amigdala (Hommel et al., 2006 en Leshan et al., 2010). Melanokortien, 'n kragtige anoreksigeniese neuropaptied met reseptore in die VTA, in teenstelling met wat voorspel kan word vir 'n anoreksiese middel, verhoog eintlik dopaminerge aktiwiteit en dopamien vrystelling in die striatum, terwyl voedselinname gedrag duidelik verminder word (Torre en Celis, 1988, Lindblom et al., 2001 en Kegel, 2005). Nog 'n laag kompleksiteit word bygevoeg deur data wat aandui dat die dopamien-vrystellende effek van grelin blykbaar afhanklik is van die beskikbaarheid van voedsel: NAc dopamienvlakke wat deur mikrodialise opgespoor is, is slegs verhoog deur perifeer toegediende grelin in rotte wat toegelaat is om te eet na ghrelientoediening (soos in die eksperimentele toestande wat in die huidige studie gebruik is) en is selfs deur ghrelin onderdruk in diegene wat toegang tot voedsel geweier is (Kawahara et al., 2009), 'n effek wat onlangs getoon is dat dit differensiële opioïed seinweë in die VTA (Kawahara et al., 2013). Hierdie twee voorbeelde beklemtoon die kompleksiteit in die verhouding tussen voeding van peptiede, voedselbeskikbaarheid en dopamien en beklemtoon die belangrikheid van studies wat die nut van ghrelin se effekte op die dopamienstelsel in voedselbeloningsgedrag ondersoek.

'n Interessante aspek van die resultate is die kontrasterende effek van NAc dopamienreseptor blokkade op voedselmotivering teenoor voedselinname. Ons het veral die gebrek aan effek van onderdrukte NAc-dopamiensein op VTA-ghrelien-geïnduseerde voedselinname in 2 onafhanklike studies bevestig: in een paradigma is die voedselinnamemeting onmiddellik na die operante reageer toets (waarvoor eetsuikerbelonings kon verander het) voerinname) en in die ander een is slegs voedselinname by die diere gemeet sonder vooraf operante toetsing. Boonop kon ons in die tweede eksperiment wys dat mede-toediening van beide dopamienreseptorantagoniste op die NAc geen effek op VTA-ghrelien-geïnduseerde voedselinname gehad het nie, wat ondersteuning verhoog vir die hipotese dat NAc dopamien sein via D1-agtige en D2 reseptore is nie nodig vir ghrelin-hiperfagie nie. Tesame met die feit dat die antagoniste VTA-ghrelien-geïnduseerde voedselgemotiveerde gedrag onderbreek, dui hierdie gesamentlike resultate op 'n divergensie van neuro-kringloop stroomaf van VTA-ghrelien, met een tak wat voedselinname beheer en die ander voedselmotivering/beloning. Dit blyk dat ghrelin dopamien gebruik om voedselmotivering te verander, maar nie inname nie. Voorheen het ons getoon dat VTA-ghrelien selektief neuropaptied Y in die VTA betrek om voedselinname en opioïede op 'n teenoorgestelde manier te beheer (Skibicka et al., 2012a). Daar bestaan ​​dus reeds voorrang vir 'n divergensie in die stroombaan wat deur ghrelin vir voedselinname betrek word teenoor voedselgemotiveerde gedrag.

Akkumbale D1-agtige reseptore het 'n goed gevestigde rol in beide dwelm- en voedselversterking met 'n verskeidenheid vorige bewyse wat aandui dat intra-NAc D1-agtige antagonis-infusie doelgerigte gedrag teenoor voedsel verminder. Sistemiese D1-agtige reseptorantagoniste verminder cue- of konteks-geïnduseerde selfadministrasie van kokaïen, heroïen, nikotien en alkohol [byvoorbeeld (Weissenborn et al., 1996, Liu en Weiss, 2002, Bossert et al., 2007 en Liu et al., 2010)], wat die sleutelrol van hierdie reseptore in beloningsgerigte prosesse beklemtoon. Die huidige data dui daarop dat NAc D1-agtige reseptore 'n noodsaaklike element is van die stroombaan wat deur VTA-werkende ghrelin geaktiveer word. Ter ondersteuning, is ook getoon dat perifere toediening van hierdie D1-antagonis ghrelin-versterkte objekherkenning verminder (Jacoby en Currie, 2011). As in ag geneem word dat perifere toepassing alle D1-uitdrukking neuronale populasies in die brein teiken en dat populasies buite die NAc (byvoorbeeld in die hippokampus) 'n groot rol in leer en geheue kan speel, is dit nie duidelik of die NAc-populasie wat ondersoek is nie hier dra by tot die geheueverbeterende effekte van ghrelin.

D2-reseptore tree dikwels saam met D1 op; dus dui baie studies op 'n rol van D2-reseptore in aspekte van beloningverwerking en beloningsgeoriënteerde gedrag. Dit is egter opmerklik dat D1- en D2-reseptore nie altyd op dieselfde manier optree as beloningsfunksie nie. In die amygdala, byvoorbeeld, verswak blokkade van D1-reseptore die herstel van cue-geïnduseerde kokaïensoek, terwyl D2-antagoniste hierdie gedrag eintlik kan verbeter (Berglind et al., 2006). Hierdie funksionele dissosiasie kan ook 'n neuroanatomiese bydrae hê, aangesien D2-reseptore in NAc blykbaar 'n eerder teenoorgestelde funksie te dien as dié in die hipotalamus. Terwyl in die NAc stimulasie van D2-reseptore voedselmotivering kan verhoog, wat 'n dier meer geneig maak om pogings aan te wend om voedsel te bekom, in die hipotalamus is stimulasie van D2-reseptore duidelik anoreksies (Leibowitz en Rossakis, 1979 en Nowend et al., 2001). Dit volg dat dit moeilik kan wees om resultate te interpreteer na perifere toediening van D2-teikenmiddels waarvoor die teikenreseptorpopulasies aan opponerende funksie gekoppel is. Dit kan een van die redes wees wat verduidelik waarom, in 'n vorige studie, perifere inspuiting van 'n D2-antagonis geen effek gehad het op die ghrelien-geïnduseerde reaksie vir 'n sukrose-oplossing nie. Nog 'n moontlike verklaring is dat D2 'n outoreseptor is op die dopamien-produserende neurone in die substantia nigra en VTA, waar die aktivering daarvan kan lei tot 'n onderdrukking van dopaminerge aktiwiteit (Lacey et al., 1987). Dus, wanneer dit perifeer ingespuit word, kan D2-teikenmiddels moontlik toegang tot hierdie reseptorpopulasie kry, terwyl in ons studie slegs die NAc-dop D2-reseptor geteiken is. Veral, die netto effek van sistemiese D1-agtige reseptor blokkade het die reaksie vir 'n sukrose drankie in dieselfde paradigma geblokkeer (Overduin et al., 2012). Verder blyk sistemiese, subkutane inspuiting van 'n D1-agonis die voorkeur vir smaaklike voedsel te verhoog terwyl sistemiese inspuiting van 'n D2-agonis dit verminder (Cooper en Al-Naser, 2006). Dit blyk dus dat ons data wat 'n onderdrukkende effek van D1-antagoniste op ghrelin-geïnduseerde voedselmotivering aandui, in lyn is met die algehele netto (onderdrukkende) effek van stimulering van D1-reseptore op beloningsfunksie. Daarenteen volg die netto effek van D2-reseptorpopulasie nouer met wat bekend is oor die hipotalamus D2-reseptore, as die data wat hier vir die NAc aangebied word.

In die huidige studie was beide D1-agtige en D2-antagoniste in staat om operante gedrag vir sukrose te blokkeer na VTA-ghrelien-toediening en na voedselontneming, wat daarop dui dat 'n samewerkende aksie by beide reseptore in die NAc nodig is vir ghrelien om sy effekte uit te oefen. Dit maak sin wanneer die endogene situasie oorweeg word waarin VTA-afgeleide dopaminerge terminale dopamien in die NAc-dop vrystel wat gelyktydig alle toeganklike dopamienreseptore aktiveer. Die behoefte aan gelyktydige aktivering van beide D1-agtige en D2-reseptore is reeds aangemeld vir ander gedrag, insluitend versterking (Ikemoto et al., 1997) en lokomotoriese aktiwiteit (Plaznik et al., 1989) sowel as neuronale afvuur (Wit, 1987). Die resultate van die huidige studie dui aan dat blokkering van slegs een van die twee dopaminergiese reseptore voldoende was om daardie gedrag te verminder, net soos wat blokkering van een van daardie reseptore voldoende was om ghrelin-gedrewe sukrose-operante gedrag te verminder. Die meganisme agter hierdie interaksie is onduidelik. Sommige neurone in die NAc druk beide D1- en D2-reseptore saam. Een moontlikheid is dat die betrokkenheid van heterodimere nodig is vir die beloningsreaksie, die vorming van heterodimere deur die D1- en D2-reseptore is onlangs gerapporteer en daar is getoon dat hierdie koppeling bydra tot depressie-agtige gedrag (Pei et al., 2010). Nietemin, ons resultate dui daarop dat D1- en D2-sein in die NAc nie oorbodig is nie, en elke reseptor is nodig om die ghrelien-effek op voedselbeloning oor te dra, aangesien individuele blokkade effektief was om die beloningsreaksie te verswak. Daarbenewens, aangesien individuele blokkade nie effektief was vir ghrelin-hiperfagie nie, het ons afsonderlik die moontlikheid geëvalueer of die D1- en D2-sein oortollig was vir chow-inname, maw gelyktydige blokkade van beide sou nodig wees om die reaksie uit te skakel. Dit was egter nie die geval nie, aangesien ghrelin-hiperfagie nie deur die gelyktydige blokkade van D1- en D2-reseptore in die NAc beïnvloed is nie. Dus alleen of in kombinasie word die NAc dop D1 en D2 reseptor sein nie deur ghrelin gebruik om chow inname te verhoog nie.

Hier het ons die D1-agtige en D2-reseptore in die dop van die NAc geteiken. Die funksie van dop en kern van die NAc blyk te wees in 'n sekere mate dissosieerbaar veral met die kern onderliggende veranderinge in dwelm self-administrasie gekoppel aan diskrete cue en die dop wat meer invloedryk in konteks afhanklik dwelm self-administrasie (Bossert et al., 2007). Hierdie funksionele dissosiasie word ondersteun deur die neuroanatomiese verbindings, waar die kern meer insette van die amygdala ontvang en die dop digter deur die hippokampus geïnnerveer word (Groenewegen et al., 1999 en Floresco et al., 2001). Rotte sal ook self die kombinasie van D1- en D2-reseptoragoniste slegs in die dop van NAc toedien en nie in die kern nie (Ikemoto et al., 1997), wat aandui dat hul samewerkende optrede oor beloning hoofsaaklik gekoppel is aan die dopstreek wat hier geteiken word.

In die huidige studie het ons spesifiek die impak van onderdrukte NAc-dopamiensein op voedselinname en voedselgemotiveerde gedrag ondersoek wat deur VTA-toegepaste ghrelin gedryf word. Daar moet egter op gelet word dat ghrelin ook voedingsgedrag kan aandryf deur afferente paaie na die VTA te aktiveer. Daar is byvoorbeeld getoon dat ghrelin voedselversterkte gedrag verbeter deur oreksienneurone in die laterale hipotalamus (Perello et al., 2010), 'n oreksinergiese selgroep wat na die VTA projekteer en dopamien vrystelling stimuleer (Narita et al., 2006). Terwyl ons studie wat neuroanatomie en neurofarmakologie gebruik, spesifiek die VTA-NAc-weg dissekteer, stimuleer grelien wat in die sirkulasie vrygestel word, in 'n endogene situasie waarskynlik die VTA sowel as ander breinkerne wat ghrelienreseptor uitdruk met efferente projeksies na die VTA. Dus, in 'n fisiologiese situasie, is die impak van ghrelin versprei oor baie plekke in die brein wat waarskynlik saam optree. Die konsep van 'n hormoon of 'n neuropaptied wat op baie verspreide plekke in die brein inwerk vanwaar dit 'n soortgelyke uitkoms kan ontlok, byvoorbeeld 'n verandering in voedselinname, is nie nuut nie en is reeds voorgestel en geëvalueer vir leptien en melanokortien (Grill, 2006, Leinninger et al., 2009, Skibicka en Grill, 2009 en Faulconbridge en Hayes, 2011).

Voedseldeprivasie word geassosieer met hoë vlakke van sirkulerende grelin. In toestande van voedselontneming ontlok voedselaanbieding 'n dopamienvrystelling in die NAc (Kawahara et al., 2013). Dit volg dat die voedingstoestand ook dopamiensein in die NAc kan beïnvloed, die impak van voedseldeprivasie op mRNA-uitdrukking van dopamienreseptore (D1-agtige reseptore (D1, D5) en D2-agtige reseptore (D2, D3)) en dopamienafbrekend ensieme (MAO, COMT) wat in die huidige studie geëvalueer is. Terwyl voedselontneming nie die mRNA-uitdrukking van enige van die dopamienafbrekende ensieme wat gemeet is, verander het nie, het ons 'n differensiële regulering van D5 vs. D2-reseptore gesien. Die uitdrukking van D5-reseptore is met byna 30% verhoog terwyl die D2-reseptor-mRNA met ongeveer 20% verminder is. In ooreenstemming met hierdie divergensie, is daar voorheen getoon dat gelyktydige toediening van D1-agtige en D2-reseptoragoniste D2-reseptore afreguleer, maar om D1-reseptore in die substantia nigra op te reguleer (en met 'n soortgelyke neiging in die NAc) (Subramaniam et al., 1992). Interessant genoeg kom die effekte van voedselontneming op NAc dopamienreseptor uitdrukking saam met ons data wat 'n rol toon vir D1-agtige (wat D5 insluit) en D2 reseptore in vasgeïnduseerde motivering vir kos.

Een voorbehoud van ons studie is dat voedselontneming sirkulerende ghrelienvlakke verhoog sodat ander ghrelienreseptorpopulasies buite die VTA moontlik geaktiveer kan word. Dus, terwyl voedselontneming 'n endogene en meer fisiologies relevante manier is om ghrelien te verhoog, laat dit nie selektiewe VTA-stimulasie toe nie. Ons kan dus nie die moontlikheid uitskakel dat die dopamienreseptorveranderinge wat in die NAc opgespoor word, 'n gevolg is van ghrelienaktiwiteit in gebiede buite die VTA met 'n indirekte invloed op die NAc nie. Ten slotte moet daarop gelet word dat ons data vas koppel aan veranderinge in NAc dopamienreseptor uitdrukking, maar verdere eksperimente sal nodig wees om bemiddeling van die (ghrelien-gestimuleerde) VTA-NAc dopaminergiese projeksie in hierdie effek te toon en, inderdaad, om die rol te verken. van ander weë en oordragstelsels in hierdie effek, soos die laterale hipotalamus (soos hierbo bespreek).

Aangesien baie van die neurobiologiese substrate algemeen is vir beide dwelmverslawing en versteurde eetgewoontes, is dit moontlik dat huidige bevindings 'n aanduiding is van 'n rol van D1-agtige en D2-reseptore in dwelm- en alkoholversterkende effekte van ghrelin (Dickson et al., 2011). Beide kos- en kokaïenbeloning lei tot 'n vrystelling van dopamien in die NAc (Hernandez en Hoebel, 1988). Blokkade van D1- of D2-reseptore verminder beloningsgedrag vir dwelmmiddels, alkohol en nikotien. Aangesien 'n aansienlike bydrae van ghrelin tot inname of beloningsgedrag vir al hierdie stowwe voorheen gerapporteer is, is dit eerder waarskynlik dat die ghrelin-VTA-dopamien-NAc-kringe wat hier beskryf word, relevant is vir 'n verskeidenheid beloningsgedrag en nie uitsluitlik vir kos nie. Voorlopige ondersteuning vir hierdie idee kan verkry word uit data wat aantoon dat voedselontneming heroïensoek kan herstel wat deur blokkade van D1-agtige reseptore geblokkeer word (Tobin et al., 2009).

Ons data verskaf nuwe kennis oor 'n integrasie van twee sleutel-voedselbeloning-gekoppelde seinstelsels: die VTA-gedrewe stroombane wat reageer op die oreksigeniese hormoon, ghrelin en die NAc dopamien-responsiewe stroombane. Ons wys veral dat ghrelin se goed gedokumenteerde VTA-gekoppelde effekte op voedselgemotiveerde gedrag D1- en D2-sein in die NAc vereis. Ons data dui ook aan dat die VTA-gedrewe (D1/D2-afhanklike) effekte van ghrelien op voedselbeloning uiteenlopende stroombane behels as dié wat belangrik is vir voedselinname, aangesien nie een van die antagoniste ghrelien-geïnduseerde voedselinname beïnvloed het wanneer dit by die NAc afgelewer word nie. Laastens impliseer studies in honger (oornag-vas en dus hipergrelinemiese) rotte NAc D1/D2-sein in die effekte van endogene ghrelin op voedselgemotiveerde gedrag. Dus, meganismes en terapieë wat inmeng met dopamiensein in die NAc blyk relevansie te hê vir ghrelin-gemedieerde effekte op die beloningstelsel, insluitend dié wat gekoppel is aan voedingbeheer en dus vetsug en die behandeling daarvan.

Openbaarmaking verklaring

Die skrywers het niks om bekend te maak nie.

Erkennings

Hierdie werk is ondersteun deur die Sweedse Navorsingsraad vir Geneeskunde (2011-3054 aan KPS en 2012-1758 aan SLD), Europese Kommissie Sewende Raamwerk toelaes (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EuroOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning en Utvecklingsarbete/Avtal om Läkarutbildning en Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), die Sweedse Stigting vir Strategiese Navorsing aan Sahlgrenska Sentrum vir Kardiovaskulêre en Metaboliese Navorsing (A305–188), en NovoNordisk Fonden. Die befondsers het geen rol gehad in studieontwerp, data-insameling en -analise, besluit om te publiseer of voorbereiding van die manuskrip te maak nie.

Verwysings

  •  
  • Ooreenstemmende skrywer. Departement Endokrinologie, Instituut vir Neurowetenskap en Fisiologie, Die Sahlgrenska Akademie aan die Universiteit van Göteborg, Medicinaregatan 11, Posbus 434, SE-405 30 Göteborg, Swede. Tel.: +46 31 786 3818 (kantoor); faks: +46 31 786 3512.

Kopiereg © 2013 Die Skrywers. Uitgegee deur Elsevier Bpk.