Rol van ghrelien in voedselbeloning: impak van ghrelien op sukrose selfadministrasie en mesolimbiese dopamien- en asetielcholien-reseptor-uitdrukking (2012)

PMCID: PMC3298643

Hierdie artikel is aangehaal deur ander artikels in PMC.

Spring na:

Abstract

Die besluit om te eet word sterk beïnvloed deur nie-homeostatiese faktore soos kos smaaklikheid. Inderdaad, die lonende en motiveringswaarde van kos kan homeostatiese seine oorheers, wat lei tot verhoogde verbruik en dus vetsug. Ghrelin, 'n derm-afgeleide oreksigeniese hormoon, speel 'n prominente rol in homeostatiese voeding. Onlangs het dit egter na vore gekom as 'n kragtige modulator van die mesolimbiese dopaminergiese beloningsweg, wat 'n rol vir ghrelin in voedselbeloning voorstel. Hier het ons gepoog om vas te stel of ghrelin en sy reseptore belangrik is vir die versterking van motivering vir natuurlike suikerbeloning deur die rol van ghrelienreseptor (GHS-R1A) stimulasie en blokkade vir sukrose progressiewe verhouding operante kondisionering te ondersoek, 'n prosedure wat gebruik word om motiveringsdrang te meet 'n beloning kry. Perifere en sentraal toegediende ghrelin het die operante reaksie aansienlik verhoog en dus aansporingsmotivering vir sukrose. Deur die GHS-R1A-antagonis JMV2959 te gebruik, het ons getoon dat blokkade van GHS-R1A-sein die operante reaksie vir sukrose aansienlik verminder het. Ons het die effekte van ghrelin op sleutel mesolimbiese beloningsnodes, die ventrale tegmentale area (VTA) en nucleus accumbens (NAcc) verder ondersoek deur die effekte van chroniese sentrale ghrelienbehandeling op die uitdrukking van gene wat kodeer vir hoofbeloning neurotransmitterreseptore, naamlik dopamien en asetielcholien, te evalueer. Ghrelin-behandeling is geassosieer met 'n verhoogde dopamienreseptor D5 en asetielcholienreseptor nAChRβ2 geenuitdrukking in die VTA en verminderde uitdrukking van D1, D3, D5 en nAChRα3 in die NAcc. Ons data dui daarop dat ghrelin 'n belangrike rol speel in motivering en versterking vir sukrose en 'n impak op die uitdrukking van dopamien- en asetielcholien-koderende gene in die mesolimbiese beloningskringloop. Hierdie bevindinge dui daarop dat ghrelin-antagoniste terapeutiese potensiaal het vir die behandeling van vetsug en om die oorverbruik van soet kos te onderdruk.

sleutelwoorde: Asetielcholien, dopamien, voedselmotivering, ghrelin, GHS-R1A, operante kondisionering

INLEIDING

Dit is goed vasgestel dat die sirkulerende hormoon ghrelin 'n belangrike rol speel in die regulering van energiebalans (Kojima et al. 1999; Nogueiras, Tschöp & Zigman 2008). Vrygestel hoofsaaklik deur die maag (Dornonville de la Cour et al. 2001), grelin ontlok kragtige oreksigeniese effekte beide by knaagdiere en in die mens (Wren et al. 2000, 2001) deur stimulasie van sy sentrale senuweestelsel (SNS) reseptor (Salomeet al. 2009a), die groeihormoon sekretagogiese reseptor (GHS-R1A) (Howard et al. 1996). Inderdaad, ghrelin teiken hipotalamus- en breinstamkringe wat betrokke is by voeding en energie-homeostase (Dickson, Leng en Robinson 1993; Bailey et al. 2000; Hewson & Dickson 2000; Faulconbridge et al. 2003, 2008). Voedingsgedrag word egter nie net gemotiveer deur die behoefte aan voedingstofaanvulling (dws die behoefte om homeostase te herstel nie); smaaklike hoëvet- en/of suikervoedsel kan inname motiveer ten spyte van 'n toestand van versadiging (Zheng et al. 2009). Die oorverbruik van smaaklike natuurlike versterkings soos suiker is 'n belangrike faktor wat die huidige vetsug-epidemie aandryf. Daar moet nog vasgestel word of die sentrale ghrelin-seinstelsel belangrik is vir nie-homeostatiese suikerverbruik, en sodoende 'n potensieel belangrike terapeutiese teiken verskaf om die inname van kalorie-, smaaklike en lonende soet kosse te onderdruk.

Geïnspireer deur onlangse bevindinge dat ghrelin in wisselwerking tree met mesolimbiese areas wat betrokke is by nie-homeostatiese/beloningsvoeding (Jerlhag et al. 2007), het ons probeer om die rol van ghrelin en sy reseptor in voedselmotivering en doelgerigte gedrag vir sukrosebeloning te assesseer. Hierdie mesolimbiese gebiede is lank reeds die fokus van navorsing oor dwelmverslawing aangesien dit 'n groot teiken is vir die meeste dwelmmiddels (Engel 1977; Koob 1992). Die teiken mesolimbiese pad vir ghrelin sluit die dopamienprojeksie van die ventrale tegmentale area (VTA) na die nucleus accumbens (NAcc) in (Jerlhag et al. 2006, 2007), 'n pad wat beloning verleen van beide verslawende chemiese middels en natuurlike belonings, insluitend kos (Koob 1992). Interessant genoeg word GHS-R1A uitgedruk op dopaminerge neurone (Abizaid et al. 2006), wat moontlike direkte effekte van ghrelin op die VTA-dopamienstelsel impliseer. Hierdie immunohistochemiese data word aangevul deur die akkumulerende gedrags- en elektrofisiologiese bewyse van ghrelin se effek in die VTA. Byvoorbeeld, intra-VTA toediening van ghrelin verhoog die aktiwiteit van VTA dopamien neurone (Abizaid et al. 2006) en verhoog die vrystelling van dopamien in die NAcc (Jerlhag et al. 2007). Ghrelin verhoog ook die aktiwiteit van die cholinergiese-dopaminergiese skakel, 'n belangrike beloningspad. Inderdaad, ten minste 'n deel van ghrelin se effekte op dopamien blyk te wees bemiddel deur die cholinergiese stelsel (Jerlhag et al. 2007).

Alhoewel vasgestel is dat ghrelien 'n kragtige oreksigeniese effek het wanneer voedsel geredelik beskikbaar is, is dit nog nie bekend of die oreksigeniese effekte van grelin uitgebrei kan word om veranderende motivering en versterkende aspekte van natuurlike versterkings soos smaaklike soetvoedsel in te sluit (dws toenemende gebrek, en die moeite/werk wat 'n mens bereid is om te doen om 'n soet bederf te kry). Die motivering en beloning doeltreffendheid van dwelms van verslawing kan geëvalueer word in die self-administrasie, operante kondisionering model. Operante kondisionering is 'n hoofprosedure vir die ontleding van gemotiveerde gedrag wat verworwe en vrywillige gedrag evalueer wat gerig is op die verkryging van 'n beloning. Deur die hoeveelheid werk te meet wat 'n vak bereid is om te spandeer om die beloning te verkry, bied dit 'n objektiewe maatstaf van beloningswaarde (Hodos 1961). Mesolimbiese streke is van kardinale belang vir motiveringsaspekte van gedrag, insluitend voeding en dit is duidelik dat ghrelin neuronale aktiwiteit in relevante mesolimbiese streke beïnvloed. Wat nog nie getoon is nie, is die direkte effek van ghrelin op die motivering vir hoë-suiker kos. Die primêre doel van ons studie is om te ondersoek of die sentrale ghrelin-seinstelsel 'n rol speel in die hedoniese/motiverende of positiewe versterkende eienskappe van hoë-suikervoedselbeloning en of die onderdrukking van hierdie stelsel, deur gebruik te maak van 'n nuwe selektiewe GHS-R1A antagonis JMV2959 (Salomeet al. 2009a), kan motivering om lekkers te bekom onderdruk. GHS-R1A-antagoniste word tans terapeuties in tipe 2-diabetiese pasiënte geëvalueer aangesien onderdrukking van ghreliensein gunstige uitwerking op glukose-homeostase het (Sondag et al. 2006), effekte wat ook sal baat by verminderde inname van soet kosse. Verskeie bewyse dui daarop dat dopaminergiese en cholinergiese neurotransmissie 'n belangrike rol speel in gemotiveerde beloningsgedrag. Daarom, om die effekte van ghrelin op sentrale beloningskringe verder te karakteriseer, het ons die impak van ghrelienbehandeling op dopamien- en asetielcholienreseptor-geenuitdrukkingsveranderinge in sleutelbeloningsnodusse, die VTA en NAcc, na ghrelienbehandeling geëvalueer.

METODES

diere

Volwasse manlike Sprague-Dawley-rotte (200–250 g, Charles River, Duitsland) is in 'n 12-uur lig/donker siklus gehuisves met gereelde kos en water beskikbaar ad libitum, behalwe wanneer anders aangedui. Alle diereprosedures is met etiese toestemming en in ooreenstemming met die Universiteit van Göteborg se Institusionele Dieresorg- en Gebruikskomiteeriglyne uitgevoer.

Chirurgie

Vir gedragseksperimente wat op die SSS gerig is, 'n derde ventrikulêre gidskanule (26 gauge; Plastics One, Roanoke, VA, VSA; koördinate: op die middellyn, 2 mm posterior tot bregma, en 5.5 mm ventraal na dura mater, met inspuiter gerig op 7.5 mm ventraal tot die dura) is onder isofluraannarkose ingeplant. Kanules is aan die skedel geheg met tandheelkundige akriel en juwelierskroewe en toegemaak met 'n obturator, soos voorheen beskryf (Skibicka, Alhadeff & Grill 2009). Plasing van die kanule in die derde ventrikel is een week na die operasie geverifieer deur meting van die simpatio-adrenale-gemedieerde glukemiese reaksie op sentrale inspuiting van 5-tio-D-glukose [210 µg in 2 µl van die voertuig (soutoplossing)] (Ritter, Slusser & Stone 1981). In hierdie plasing verifikasie protokol, was 'n post-inspuiting verhoging van ten minste 100% van die basislyn plasma glukose vlak nodig vir die insluiting van die proefpersoon. Vir die geenuitdrukking-eksperiment is die rotte verdoof (60–75 mg/kg Ketalar en 0.5 mg/kg Domitor ip; Pfizer, Swede; Orion Co, Finland) en 'n chroniese intracerebroventrikulêre (ICV) kanule (Alzet Brain Infusion Kit II, DURECT Corp, Cupertino, CA, VSA) is in die laterale ventrikel ingevoeg deur gebruik te maak van die volgende koördinate: 0.6 mm posterior vanaf bregma, 1.4 mm lateraal vanaf middellyn, 2.3 ventraal vanaf skedel. Die kanule is via 'n poliëtileenkateter gekoppel aan 'n osmotiese minipomp (Alzet Mini-Osmotiese Pomp Model 2002, Durect, Cupertino, vloeitempo, 0.5 µl/uur vir 14 dae) wat onderhuids in die rug van die diere ingeplant is.

Operant kondisionering model

Apparaat

Operante kondisioneringseksperimente het plaasgevind in agt operante kondisioneringskamers wat ontwerp is vir rotte (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Medical-Associates, Georgia, VT, VSA), wat in 'n klank-gedempte, dof verligte kabinet geplaas is. Elke kamer het 'n metaalroostervloer gehad, twee intrekbare hefbome met wit gloeilampe bo hulle en 'n voedselkorreldispenser wat 45 mg sukrose-korrels (GlaxoSmithKline, Test Diet, Richmond, IN, VSA) na die kosskinkbord kan lewer. Data-insameling en verwerking is beheer deur MED-PC-sagteware (Medical-Associates, Georgia, VT, VSA).

opleiding

Die prosedure wat vir operante kondisionering gebruik word, is aangepas vanaf (la fleur et al. 2007) en (Tracy et al. 2008). Al die rotte is onderwerp aan 'n ligte voedselbeperkingsparadigma waartydens hul aanvanklike liggaamsgewig geleidelik verminder is tot 90% oor 'n tydperk van een week. Vir die ICV-gekanuleerde rotte het die opleiding 'n week na die operasie begin. Voor plasing in die operante bokse, is die rotte by ten minste twee geleenthede aan die sukrose-korrels in die tuishok-omgewing blootgestel. Vervolgens het die rotte geleer om te hefboompers vir sukrose-korrels onder 'n vaste verhouding FR1-skedule met twee sessies per 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 100 pellets verdien het, wat ook al eerste plaasgevind het. Die meeste van die rotte het die 100 korrels per sessie-kriterium na 10 tot 15 sessies 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 drie en vyf drukke per korrel, onderskeidelik). Weereens, 'n minimum van 100 antwoorde per sessie op die aktiewe hefboom was nodig vir die vordering na die volgende skedule; meeste van die rotte het slegs een tot twee FR3- en FR5-skedule(s) benodig om hierdie vlak te bereik. Die FR5-skedule is gevolg deur die progressiewe verhouding (PR)-skedule waartydens die koste van 'n beloning progressief verhoog word 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 minute te verdien nie. Die breekpunt is gedefinieer as die finale voltooide verhouding voor die sessie geëindig het. 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 vyf tot sewe sessies gestabiliseer. PR-toets is een sessie/dag uitgevoer. Die sessies het gemiddeld 75 minute geduur, hoewel al die rotte in die operante bokse gebly het tot 120 minute om toe te laat dat al die sessies eindig. Die rotte is daarna na tuishokke oorgeplaas vir 'n een uur vry-voeding-voeding-inname meting. Aan die einde van opleiding en voor toetsing, is die rotte na 'n ad libitum voeding skedule.

Eksperimentele ontwerp

Al die rotte het intraperitoneale (IP) of in 'n aparte groep rotte, derde ventrikel (derde ICV) inspuitings vroeg in die ligsiklus (vir ghrelientoetse) en laat in die ligsiklus vir ghrelienantagonis-eksperimente 20 minute voor die aanvang ontvang. van operante toetsing. Alle toestande is met 'n minimum van 48 uur geskei en op 'n gebalanseerde wyse gehardloop (elke rot het alle toestande op afsonderlike toetsdae ontvang).

Eksperiment 1: impak van perifere of sentrale ghrelin-toediening op PR-operante wat reageer op sukrose in rotte

Vir al die rotte is hefboomdrukreaksies na twee toestande ondersoek: IP-behandeling met soutoplossing of geasileerde rotghrelien (Tocris, Bristol, VK; 0.33 mg/kg liggaamsgewig teen 1 ml/kg). Daar is voorheen getoon dat die geselekteerde IP-ghreliendosis 'n voedingsreaksie by rotte veroorsaak (Wren et al. 2000) en ook om akkumbale dopamienvrystelling en lokomotoriese aktiwiteit by muise te veroorsaak (Jerlhag 2008). Na operante toetsing is die rotte vrye toegang tot chow toegelaat, en chow-inname is gemeet na 'n een-uur periode. Vervolgens, in 'n aparte groep rotte, het ons reaksies na geteikende SSS-medisyne-aflewering na drie toestande soos volg ondersoek: beheertoestand met derde ventrikel-soutoplossing, 0.5 µg of 1.0 µg van geasileerde rot-ghrelien (Tocris) in 'n 1 µl volume. Daar is voorheen getoon dat die geselekteerde dosisse ghrelin voedingsreaksies ontlok (Nakazato et al. 2001). Vir beide die ICV- en die IP-ghrelienstudies is hefboomdruk-eksperimente in die versadigde toestand uitgevoer (dws wanneer voedselinname gedryf sou word deur die lonende eienskappe van die voedsel eerder as homeostatiese dryf). Ook, in beide studies, na operante toetsing, is die rotte vrye toegang tot chow toegelaat, en chow-inname is gemeet na 'n een-uur periode.

Eksperiment 2: impak van perifere of sentrale behandeling met 'n ghrelinreseptor (GHS-R1A) antagonis (JMV2959) op aansporingsmotivering vir 'n sukrosebeloning by rotte

PR-operante reaksies is na drie toestande soos volg ondersoek: kontrole toestand met IP soutoplossing, 1 mg/kg of 3 mg/kg JMV2959 (AEZS-123, AeternaZentaris GmBH, Frankfurt, Duitsland). Die JMV2959 dosisse is gekies op grond van Jerlhag et al. (2009) en Egecioglu et al. (2010) en voorlopige data, wat voorheen getoon is om gekondisioneerde plekvoorkeurgedrag te verminder, maar nie 'n onafhanklike effek op lokomotoriese aktiwiteit het nie. Na operante toetsing is die rotte vrye toegang tot chow toegelaat. Om die effekte van direkte akute sentrale antagonisaksie te bepaal, in 'n aparte groep rotte, is operante gedrag ondersoek na die volgende drie toestande: kontrole toestand met derde ventrikel sout inspuiting, 5 µg of 10 µg JMV2959 in 'n 1 µl volume. Die geselekteerde ICV dosisse van JMV2959 dosis is gebaseer op Salomeet al. (2009a) waarin die oreksigeniese werking van 1 µg ghrelin-toegediende ICV geblokkeer is. Na operante toetsing is die rotte vrye toegang tot chow toegelaat en chow-inname is gemeet na 'n een-uur periode en ook 24 uur na die aanvanklike inspuiting. Studies met die GHS-R1A-antagonis, in teenstelling met dié wat met grelien uitgevoer is (sien vroeër), is op die rotte uitgevoer na 'n 16-uur voedselbeperking voor die inspuitings om hoë vlakke van endogene sirkulerende grelin te verseker (Cummings et al. 2001).

Eksperiment 3: Ghrelin-geïnduseerde veranderinge in uitdrukking van dopamien- en asetielcholien-verwante gene in die VTA en NAcc

Hier het ons die effekte van chroniese ICV-ghrelien-infusie vir twee weke op die uitdrukking van geselekteerde gene wat betrokke is by dopaminergiese en cholinergiese oordrag in twee sleutel mesolimbiese beloningsroetenodusse, die VTA en NAcc, bepaal. Die geselekteerde dopamienverwante gene was gene wat kodeer vir die dopamienreseptore (D1A, D2, D3, D5), katekol-O-metieltransferase, tirosienhidroksilase (slegs in VTA) en monoamienoksidase A. Die asetielcholienverwante gene was: nikotienreseptor subeenhede (α3 α6, β2, β3). Die gene wat ons gekies het om te evalueer is voorheen betrek by die effekte van ghrelin en/of by beloning/motiveringsgedrag (Kelley et al. 2002; Figlewicz et al. 2006; Jerlhag et al. 2006, 2007; Sibilië et al. 2006; Dalley et al. 2007; Kuzmin et al. 2009; Lee et al. 2009; Nimitvilai & Brodie 2010; Perello et al. 2010). 'n Chroniese grelin/soutoplossing-infusieprotokol is gebruik in voorkeur bo akute inspuiting om die kanse te verhoog om 'n effek op geenuitdrukking te sien; boonop, as ghrelien 'n belangrike reguleerder van die beloningstelsel op lang termyn is, wat ooreet en vetsug bevorder, sal die chroniese effekte daarvan om sleutelbeloningsmeganismes te verander waarskynlik van aansienlike belang wees.

Geneesmiddeltoediening en weefseldisseksie

Die kateter en die osmotiese pomp is gevul met asetileerde menslike ghrelin (geskenk van Rose Pharma, Kopenhagen, Denemarke) oplossing (8.3 µg/rot/dag) of soutvoertuigoplossing (0.9% NaCl); Daar is voorheen gewys dat hierdie dosis en lengte van behandeling geenuitdrukking in die hipotalamus beïnvloed (Salomeet al. 2009b). Veertien dae na die inplanting van die minipompe is die rotte deur onthoofding doodgemaak. Die breine is vinnig verwyder en die VTA en die NAcc is gedissekteer met behulp van 'n breinmatriks (grense van elke streke is bepaal op grond van Paxinos & Watson 1986), gevries in vloeibare stikstof en gestoor by –80°C vir latere bepaling van mRNA uitdrukking.

RNA-isolasie en mRNA-uitdrukking

Individuele breinmonsters is gehomogeniseer in Qiazol (Qiagen, Hilden, Duitsland) met behulp van 'n TissueLyzer (Qiagen). Totale RNA is onttrek met behulp van RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) of RNeasy Micro Kit (Qiagen), beide met addisionele DNAse behandeling (Qiagen). RNA kwaliteit en kwantiteit is geassesseer deur spektrofotometriese metings (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, Wilmington, DE, VSA). Vir cDNA-sintese is totale RNA omgekeer getranskribeer deur gebruik te maak van ewekansige heksamere (Applied Biosystems, Sundbyberg, Swede) en Superscript III omgekeerde transkriptase (Invitrogen Life Technologies, Paisley, VK) volgens die vervaardiger se beskrywing. Rekombinante RNase-uit Ribonuklease Inhibeerder (Invitrogen) is bygevoeg om RNase-gemedieerde afbraak te voorkom. Al die cDNA-reaksies is in drievoud uitgevoer. Intydse omgekeerde transkripsie-PKR is uitgevoer met behulp van TaqMan Custom Array-toetse. Hulle is ontwerp met TaqMan-sonde en primer-stelle vir teikengene wat uit 'n aanlyn-katalogus (Applied Biosystems) gekies is. Elke poort op die TaqMan Array-platforms is gelaai met cDNA wat ooreenstem met 100 ng totale RNA gekombineer met nukleasevrye water en 50 µl TaqMan Gene Expression Master Mix (Applied Biosystems) tot 'n finale volume van 100 µl. Die TaqMan-skikkings is ontleed deur gebruik te maak van die 7900HT-stelsel met 'n TaqMan-reeksopgradering (Applied Biosystems). Termiese siklustoestande was: 50°C vir twee minute, 94.5°C vir 10 minute, gevolg deur 40 siklusse van 97°C vir 30 sekondes en 59.7°C vir een minuut.

Geenuitdrukkingwaardes is bereken op grond van die ΔΔCt metode (Livak & Schmittgen 2001), waar die sout-behandelde groep as die kalibreerder aangewys is. Kortliks, ΔCt verteenwoordig die drempelsiklus (Ct) van die teikengeen minus dié van die verwysingsgeen en ΔΔCt verteenwoordig die ΔCt van die ghrelin-behandelde groep minus dié van die kalibreerder. Relatiewe hoeveelhede is bepaal deur gebruik te maak van die vergelyking relatiewe hoeveelheid = 2-ΔΔCt. Vir die kalibratormonster is die vergelyking relatiewe hoeveelheid = 2-0, wat 1 is; daarom word elke ander steekproef relatief tot hierdie uitgedruk. Gliseraldehied-3-fosfaat dehidrogenase is as verwysingsgeen gebruik.

Statistiek

Alle gedragsparameters is ontleed deur variansieanalise gevolg deur post hoc Tukey toets of t-toetse soos toepaslik. Statistiese ontledings is uitgevoer met behulp van Statistica-sagteware (Tulsa, OK, VSA). Ten einde die effek van chroniese sentrale ghrelienbehandeling op geenuitdrukking te analiseer, t-toets is gebruik, met P-waardes bereken met behulp van die ΔCt-waardes. Verskille is as beduidend beskou by P < 0.05. Data word uitgedruk as gemiddelde ± SEM.

RESULTATE

Eksperiment 1: impak van perifere of sentrale ghrelin-toediening op PR-operante wat reageer op sukrose in rotte

Hier gebruik ons ​​'n paradigma wat in verslawingsnavorsing gebruik word om die rol van ghrelien in natuurlike soetvoedselmotivering en die versterkende eienskappe van suiker te bepaal. Spesifiek, om die rol van perifere ghrelin-toediening op sukrose-beloningsdoeltreffendheid te bepaal, het ons sukrose-selfadministrasie in 'n progressiewe reaksieskedule in die rotte ondersoek 20 minute na IP-inspuiting van voertuig of ghrelin. Alle maatstawwe van operante gedrag is aansienlik verhoog in die rotte na akute perifere ghrelin-inspuiting: aktiewe hefboomdruk (P < 0.05 vir alle tydpunte), aantal suikerkorrels verdien (P < 0.005 vir alle tydpunte) en 120 minute breekpunt (P < 0.005, 32.53 ± 3.4 en 41 ± 4.3 vir onderskeidelik voertuig en ghrelin; Fig. 1a, b). Die literatuur ondersteun hoofsaaklik 'n sentrale plek van aksie vir ghrelin se oreksigeniese effek. GHS-R1A word egter ook buite die SSS uitgedruk op plekke wat relevant is vir voedselinnamebeheer, byvoorbeeld op die vagus senuwee; daarom kan dit nie uitgesluit word dat 'n deel van die waargenome effekte van IP-ghrelien deur daardie perifere reseptore bemiddel word nie. Sentrale inspuiting van 'n lae volume en dosis ghrelin stimuleer egter slegs die SSS GHS-R1A. Daarom, om 'n direkte SSS-effek van ghrelien op sukrosebeloningdoeltreffendheid te bepaal, het ons 'n parallelle studie uitgevoer waarin voertuig of ghrelien deur derde ventrikelinspuiting toegedien is, ook 20 minute voor die operante paradigma. In ooreenstemming met 'n sentrale plek van effek-hipotese, het akute ICV-ghrelien-inspuiting aan rotte (beide 0.5 µg en 1.0 µg dosisse) al die voorgenoemde maatstawwe van operante gedrag aansienlik verhoog (Fig. 2a, b). Die tydsverloop van die aktiewe hefboomreaksies in die ICV ghrelin-studie het aan die lig gebring dat hoewel die effek stadig na vore gekom het gedurende die 10- en 30-minute tydpunte, dit betekenis bereik het op 60 minute [aktiewe hefboom: 10 minute F(2, 24) = 0.94, P = 0.41, 30 minute F(2, 24) = 3.13, P = 0.06, 60 minute F(2, 24) = 5.86, P < 0.01, 90 minute F(2, 24) = 6.42, P < 0.01, 120 minute F(2, 24) = 6.03, P < 0.01; belonings verdien: 10 minute F(2, 24) = 0.26, P = 0.78, 30 minute F(2, 24) = 2.76, P = 0.08, 60 minute F(2, 24) = 8.31, P < 0.005, 90 minute F(2, 24) = 10.16, P < 0.001, 120 minute F(2, 24) = 11.93, P < 0.001; en breekpunt: F(2, 24) = 7.22, P < 0.005 (17.31 ± 1.53, 33.15 ± 5.52, 36 ± 6.95 vir voertuig, onderskeidelik 0.5 µg en 1.0 µg ghrelin)], 'n tydsverloop wat ooreenstem met ander verslae van ghrelien-geïnduseerde voedingvertraging (wanneer afgelewer word)Faulconbridge et al. 2003). In beide eksperimente was aktiwiteit by die onaktiewe hefboom gering en het nie betekenisvol tussen die verskillende behandelingsgroepe verskil nie (IP 4.1 ± 1.1, 4.1 ± 1.1 vir onderskeidelik voertuig en ghrelin; ICV 3.9 ± 1.1, 2.1 ± 0.7, 3.5 ± 1.6 vir voertuig, onderskeidelik 0.5 µg en 1.0 µg ghrelin), wat daarop dui dat die behandeling nie onspesifieke nie-doelgerigte veranderinge in aktiwiteit veroorsaak nie. Onmiddellik na operante toetsing is die rotte na hul huishokke teruggekeer en vrye toegang tot chow toegelaat; die rotte wat met ghrelin ingespuit is, hetsy perifeer gegee (P < 0.05) of sentraal [F(2, 24) = 12.64, P < 0.001], het hul chow-inname gedurende die eerste uur byna verdubbel in vergelyking met die voertuig-behandelde groepe (Fig. 1c en 2c). In lyn met vorige data (Faulconbridge et al. 2003) wat aandui dat die meeste van die hiperfagiese effek van akute sentrale grelin-inspuiting binne drie uur na die inspuiting plaasvind, is geen effek op chow-inname opgemerk in ons studie op drie tot 24 uur na ICV-toediening van enige dosis ghrelin [17.4 ± 1.12, 18.42 ± 1.34, 19.12 ± 1.43 voertuig, 0.5 µg en 1.0 µg ghrelin, onderskeidelik, F(2, 24) = 2.27, P = 0.13].

Figuur 1 

Perifere ghrelin-inspuiting verhoog die motivering om smaaklike kos te verkry in 'n PR-verhouding operante kondisioneringsmodel. Die aantal response op die aktiewe hefboom (a) en die aantal 45 mg sukrose-belonings verkry (b) word aansienlik verhoog deur ...
Figuur 2 

SSS (derde ICV) ghrelienlewering verhoog die lonende waarde van sukrose in 'n PR-verhouding operante kondisioneringsmodel. Die aantal response op die aktiewe hefboom (a) en die aantal 45 mg sukrose-belonings wat verkry is (b) word aansienlik verhoog met 'n derde ...

Eksperiment 2: impak van perifere of sentrale behandeling met 'n ghrelinreseptor (GHS-R1A) antagonis (JMV2959) op aansporingsmotivering vir sukrosebeloning by rotte

Vervolgens het ons die effekte van farmakologiese blokkade van GHS-R1A op sukrosebeloningdoeltreffendheid ondersoek. Dus, sukrose self-toediening in 'n progressiewe reaksie skedule is ondersoek in die oornag voedsel-beperkte rotte om hoë vlakke van endogene sirkulerende ghrelin te verseker 20 minute na IP inspuiting van voertuig of 1 mg/kg of 3 mg/kg van JMV2959, 'n GHS -R1A antagonis. Al die maatstawwe van operante gedrag is aansienlik verminder in die rotte na perifere inspuiting van JMV2959 [aktiewe hefboom: vyf minute F(2, 24) = 11.53 P < 0.0005, 120 minute F(2, 24) = 11.27, P < 0.001; belonings verdien: vyf minute F(2, 24) = 23.39 P < 0.0005, 120 minute F(2, 24) = 9.26, P < 0.001 en breekpunt by 120: F(2, 24) = 5.98, P < 0.01 (45.31 ± 6.45, 42.08 ± 5.80, 30.0 ± 5.89 vir voertuig, onderskeidelik 1 mg/kg en 3 mg/kg JMV2959)]. Post hoc analise het aan die lig gebring dat die hoofeffek gedryf is deur die 3 mg/kg dosis (Fig. 3a, b). Om die rol van die sentrale ghrelienreseptor in sukrosebeloningdoeltreffendheid te bepaal, is 'n soortgelyke studie uitgevoer waarin voertuig of JMV2959 (5 µg of 10 µg) 20 minute voor die operante metings aan die derde ventrikel toegedien is. Al die bogenoemde maatstawwe van operante gedrag is aansienlik verminder in die rotte na akute derde ventrikel infusie van beide dosisse JMV2959 (Fig. 4a, b). Die waargenome effek was onmiddellik as post hoc analise het beduidende verskille tussen die behandelingsgroepe aan die lig gebring slegs na 10 minute se aktiwiteit in die operante kamer wat gedurende die toetsperiode gehandhaaf is [aktiewe hefboom: 10 minute F(2, 24) = 10.16, P < 0.0005, 30 minute F(2, 24) = 11.48, P < 0.0005, 60 minute F(2, 24) = 9.11, P < 0.001, 90 minute F(2, 24) = 8.30, P < 0.001, 120 minute F(2, 24) = 4.95, P < 0.05; belonings verdien: 10 minute F(2, 24) = 21.23, P < 0.0001, 30 minute F(2, 24) = 25.08, P < 0.0001, 60 minute F(2, 24) = 19.24, P < 0.0001, 90 minute F(2, 24) = 20.04, P < 0.0001, 120 minute F(2, 24) = 5.44, P < 0.01; en breekpunt: F(2, 24) = 3.78, P < 0.05 (51.4 ± 8.58, 38.13 ± 5.07, 33.67 ± 5.21 vir voertuig, onderskeidelik 5 µg en 10 µg JMV2959)].

Figuur 3 

Perifere aflewering van 'n ghrelin-reseptorantagonis, JMV2959. verminder die motivering om smaaklike kos te verkry in 'n PR-verhouding operante kondisioneringsmodel. Die aantal response op die aktiewe hefboom (a) en die aantal 45 mg sukrose-belonings wat verkry is ...
Figuur 4 

Sentrale blokkade van GHS-R1A met JMV2959 verminder die motivering om voedselbeloning te verkry in 'n PR-verhouding operante kondisioneringsmodel. Die aantal response op die aktiewe hefboom (a) en die aantal 45 mg sukrose-belonings wat verkry is (b) is aansienlik verminder ...

Soos verwag (Hodos 1961; Jewett et al. 1995), in al die behandelingsgroepe, insluitend beide IP en ICV toedieningsroetes, was die effek van voedselontneming op die operante reaksie vir sukrose duidelik (Fig 3a en 4a) en kontrasteer met wat waargeneem word in die versadigde toestand (Fig 1a en 2a). Aktiwiteit op die onaktiewe hefboom was gering (IP 9.6 ± 3.0, 6.8 ± 2.2, 5.6 ± 1.9 vir voertuig en 1 mg/kg of 3 mg/kg JMV2959; ICV 6.4 ± 1.3, 4.6 ± 1.3, 4.4 ± 1.7, 5 vir voertuig µg en 10 µg JMV2959 onderskeidelik) en hetsy perifeer of sentraal toegedien, JMV2959 het geen betekenisvolle effek op daardie aktiwiteit gehad nie (hierdie aktiwiteit het nie betekenisvol tussen die verskillende behandelingsgroepe verskil nie). Vir die ICV-studie, onmiddellik na die operante toetsing, is die rotte na hul huishokke teruggekeer en vrye toegang tot chow toegelaat; Interessant genoeg is geen effek op chow-inname opgemerk tydens die een-uur (Fig. 4c) of 24-uur tydpunt (data nie gewys nie). Dit kan aandui dat alhoewel ghrelin-sein nodig is vir die ontneming-geïnduseerde voedselmotivering, dit nie noodsaaklik is vir die gratis voeding wat veroorsaak word deur 16 uur voedseldeprivasie waarskynlik as gevolg van ander oortollige meganismes wat tydens 'n ontberingsperiode geaktiveer is nie. Al die gratis voedingmetings het 140 minute na die inspuiting van die geneesmiddel plaasgevind en ons kan dus nie uitsluit dat die gebrek aan effek gedeeltelik te wyte is aan die uitwas van die geneesmiddel nie.

Eksperiment 3: Ghrelin-geïnduseerde veranderinge in uitdrukking van dopamien- en asetielcholien-verwante gene in die VTA en NAcc

In die huidige studie het ons ook ondersoek of die dopamien- en asetielcholienverwante gene deur ghrelien in sleutel mesolimbiese nodusse, die VTA en NAcc, verander word deur die uitwerking van chroniese sentrale ghrelienbehandeling op die uitdrukking van geselekteerde dopamienreseptore en betrokke ensieme te ondersoek. in dopamienproduksie en metabolisme, in 'n paradigma wat reeds gevestig is om ghrelien-geassosieerde veranderinge in geenuitdrukking in die hipotalamus te produseer (Salomeet al. 2009b). In die VTA het dopamienreseptor D5 en nikotienasetielcholienreseptor (nAChRβ2) 'n verhoogde mRNA-uitdrukking in die ghrelien-behandelde rotte gehad in vergelyking met die sout-behandelde groep (Fig. 5a). In die NAcc was daar 'n verminderde mRNA-uitdrukking van die gene wat vir dopamienreseptore D1A, D3 en D5 kodeer en ook die nikotienasetielcholienreseptor nAChRα3 in die ghrelien-behandelde rotte in vergelyking met die sout-behandelde groep (Fig. 5b).

Figuur 5 

Dopamien- en asetielcholien-geassosieerde geenuitdrukking in VTA (a) en NAcc (b) na chroniese ICV-ghrelien of voertuigbehandeling. Data verteenwoordig die gemiddelde van vouverandering relatief tot soutbehandeling. D1, dopamien D1 reseptor; D2 dopamien D2 reseptor; D3, dopamien ...

BESPREKING

Hier onthul ons 'n rol vir die sentrale ghrelin-seinstelsel in die modulasie van aansporingsmotivering en versterkende eienskappe van sukrosebeloning en dui op 'n impak van chroniese sentrale ghrelienbehandeling op geenuitdrukking van dopaminerge en cholinergiese reseptore in sleutel mesolimbiese beloningsnodes. Die resultate toon dat beide sentrale en perifere lewering van ghrelin die hoeveelheid werk wat 'n dier bereid is om te doen aansienlik verhoog om sukrosebeloning te verkry. Verder het sistemiese of sentrale blokkade van die ghrelinreseptor die operant wat vir sukrose reageer, onderdruk. Ons kan dus aflei dat endogene ghrelin-sein van belang is vir die aansporingsmotivering vir 'n sukrosebeloning. Ons bevindinge is in ooreenstemming met die hipotese dat 'n belangrike rol van die sentrale ghrelin-seinstelsel is om die aansporingswaarde van belonings, insluitend kos, te verhoog. Gegewe dat voedselbeperking die lonende waarde van sukrose verhoog (Hodos 1961; Jewett et al. 1995) en dat ghrelienvlakke verhoog word tydens korttermyn-voedselbeperking (Gualillo et al. 2002), is dit moontlik dat ghrelin tydens 'n toestand van voedselbeperking/-ontneming een van die bydraende faktore is wat die lonende waarde van voedsel-/voedselmotivering verhoog. Inderdaad, perifere ghrelinblootstelling het operante gedrag verhoog tot vlakke soortgelyk aan dié wat waargeneem is in voedsel-ontneemde rotte, en omgekeerd, blokkade van ghrelin-sein het operante gedrag verminder tot vlakke wat in die nie-ontneemde rotte opgemerk is.

Dit blyk nou duidelik dat problematies verhoogde voedselinname waarskynlik 'n wanregulering van die sentrale meganismes van voedselbeloning weerspieël, wat beide hedoniese en motiverende aspekte insluit. Aangesien gratis voeding en beloningsgemotiveerde voeding twee skeibare verskynsels blyk te wees met differensiële beheer neuroanatomiese substrate (SALAMONE et al. 1991), is dit belangrik om beide te ondersoek wanneer 'n rol van agente wat by voedingsgedrag betrokke is, geassesseer word. Ghrelin se kragtige oreksigeniese effekte is grootliks bestudeer in gratis voedingtoegangsmodelle waarin dit moeilik sal wees om te onderskei tussen die rol daarvan in voedingstofaanvulling versus beloningsgemotiveerde voeding. In die huidige studie het ons gevind dat GHS-R1A-ligande inmeng met die motivering vir sukrosebeloning, deur 'n eksperimentele model te gebruik wat in ander kontekste gebruik is om begeerte en motivering vir verslawende dwelmmiddels te wys. 'n Toename in gemotiveerde gedrag is algemeen vir beide chemiese dwelmverslawing en kaloriebeperking en behels waarskynlik oorvleuelende neurobiologiese meganismes. In die huidige studie het ons ook 'n ghrelien-geïnduseerde toename in gratis voeding van normale chow-voedsel by dieselfde diere opgespoor wat aansienlik meer werk vir voedsel in die operante kamer bestee het. Daarom, ons data, saamgeneem met vroeëre verslae van ghrelin-effekte in gratis voeding modelle (Wren et al. 2000), dui aan dat ghrelin die vermoë het om beide vryvoeding sowel as voedingmotivering te moduleer.

Gegewe dat die ghrelienreseptor GHS-R1A teenwoordig is in sleutel hipotalamus-, agterbrein- en mesolimbiese areas betrokke by energiebalans en beloning (Zigman et al. 2006) en dat sentrale ventrikulêre inspuiting van GHS-R1A-ligande waarskynlik wydverspreide toegang tot hierdie SSS-areas kry, kan daar verskeie relevante neuroanatomiese substrate wees vir die sukrose-beloningsmotiveringseffek van ghrelin wat hier getoon word. Dit lyk waarskynlik dat ghrelien direk op sleutel mesolimbiese areas inwerk, aangesien ghrelien VTA dopamienneurone aktiveer (Abizaid et al. 2006) en direkte toediening van ghrelin aan die VTA verhoog akkumbale dopamien vrystelling (Jerlhag et al. 2007). In ooreenstemming hiermee het ons voorheen effekte van intra-VTA-ghrelien gerapporteer om die verbruik van lonende/smaaklike voedsel in vryekeuse-voedingsparadigmas te verhoog en ook dat letsels van die VTA-stomp-ghrelien-geïnduseerde ondersoekende gedrag van smaaklike voedsel (Egecioglu et al. 2010). Die NAcc kan ook 'n direkte teiken vir ghrelin wees in die modulering van motiveringsaspekte van voedselinname; wanneer dit direk in hierdie area ingespuit word, veroorsaak ghrelin 'n voedingsreaksie (Naleid et al. 2005), hoewel die teenwoordigheid van GHS-R1A in hierdie area in knaagdiere nie deur ander ondersoekers beskryf is nie (Zigman et al. 2006) en vereis dus verdere verduideliking.

Konsekwent, met sy noodsaaklike rol in gemotiveerde gedrag, is verskeie gene binne die dopamienstelsel verander deur sentrale ghrelienbehandeling. Hierdie data verhoog die moontlikheid dat regulering van dopamienreseptoruitdrukking 'n langtermynmeganisme is waardeur ghrelin 'n impak het op die beloningsverwante funksie en sein. Evaluering van dopamienreseptore is nie net belangrik by die plek van vrystelling soos die NAcc nie, maar ook in die VTA as gevolg van dendritiese dopamien vrystelling (Cragg & Greenfield 1997), is dit waarskynlik dat dit plaaslik optree om beloningsgemotiveerde gedrag te beïnvloed. Hier het ons 'n verhoogde uitdrukking van D5 in die VTA gevind na ghrelinbehandeling. Dopamien D5 reseptore is teenwoordig op die selliggame van dopaminerge VTA neurone (Ciliax et al. 2000) en hul aktiwiteit is nodig om die VTA dopamienneuronaktiwiteit te herstel na 'n tydperk van desensitisering (Nimitvilai & Brodie 2010). In die NAcc het ons 'n verminderde uitdrukking van D1 opgemerk. Trouens, verminderde uitdrukking van hierdie reseptor is onlangs getoon in die NAcc van vetsug geneig, maar nie vetsug-weerstandige rotte op 'n hoë vet dieet wat die potensiële rol daarvan in NAcc in vetsug en oorverbruik aandui (Alsio et al. 2010). Ook, die uitdrukking van gene wat D3 kodeer, is verminder deur ghrelin, 'n bevinding van besondere belang gegewe die verminderde beskikbaarheid van D2/D3-reseptore in beide rot- en menslike dwelmgebruikers korreleer met verhoogde impulsiwiteit (Dalley et al. 2007; Lee et al. 2009). Interessant genoeg het ons geen beduidende veranderinge in die ensieme wat betrokke is by dopamiensintese of produksie gesien nie.

Die belangrike rol van die asetielcholienstelsel vir dwelm- en voedselbelonings is goed gedokumenteer; hier wys ons dat ghrelienbehandeling geassosieer is met veranderinge in uitdrukking van gene wat kodeer vir verskeie asetielcholien nikotienreseptore subeenhede, wat 'n ander roete verskaf waardeur ghrelien potensieel beloningsfunksie kan verander. Ghrelin kan VTA dopaminerge neurone indirek reguleer deur sy werking op die cholinergiese neurone in die laterodorsale tegmentale area (LDTg), 'n area ryk aan GHS-R1A, wat belangrik is vir alkoholbeloning wat 'n cholinergiese projeksie na die VTA dopamienstelsel behels. Trouens, ons het voorheen getoon dat bilaterale ghrelin-inspuiting in die LDTg by muise dopamien vrystelling stimuleer op 'n cholinergiese-afhanklike wyse (Jerlhag et al. 2007, 2008) en verhoog die verbruik van alkohol in 'n vrye keuse (alkohol/water) drinkparadigma (Jerlhag et al. 2009). Inderdaad, onlangse studies het die cholinergiese-dopamieniese beloningskakel in voedselbeloning geïmpliseer (Dickson et al. 2010). Nog 'n interessante moontlikheid is dat ghrelin cholinergiese sein in die VTA kan verbeter deur opregulering van cholinergiese reseptore. Inderdaad, ons huidige geenuitdrukkingsdata blyk daardie meganisme te ondersteun aangesien VTA nAChRβ2 mRNA-vlakke in die ghrelien-behandelde rotte verhoog is.

Die funksie van NAcc cholinergiese neurone en asetielcholien in die NAcc, aan die ander kant, was meer omstrede met sommige verslae wat 'n rol van asetielcholien in die verhoging van beloning-georiënteerde gedrag aandui (Pratt & Kelley 2005; Pratt & Blackstone 2009) maar ander wat aandui dat Ach in NAcc kan optree om voeding te inhibeer en 'n rol speel in versadigingsmeganisme (Helm et al. 2003; Hoebel et al. 2007). Inderdaad, ons resultate blyk in ooreenstemming met laasgenoemde te wees, aangesien ghrelienbehandeling geassosieer is met 'n verminderde uitdrukking van een van die nikotienreseptor subeenhede, die nAChRα3. Dit is belangrik om daarop te let dat die geenuitdrukkingstudies, hoewel dit baie waardevol is om potensiële stroomaf-teikens van ghrelin aan te dui, slegs die tipe verwantskap (opregulering of afregulering) voorstel wat nodig is vir uitdrukking van die oreksigeniese-/beloninggeoriënteerde reaksie, maar dit nie definieer nie. aangesien dit moeilik sou wees om direk van kompenserende veranderinge te distansieer. Daarom dui ons geenuitdrukkingstudies op 'n verband en bied 'n platform vir toekomstige genetiese en farmakologiese studies wat die rol van daardie gene in ghrelin se uitwerking op gratis en beloning-gemotiveerde voeding bepaal.

Alhoewel hipotalamus- en breinstamareas heel waarskynlik bydra tot homeostatiese voeding, kan ons nie 'n indirekte rol vir hipotalamus en/of breinstam-afferente stelsels in ghrelin-geïnduseerde voedselbeloningmotivering uitsluit nie. Inderdaad, die oreksinergiese neurone projekteer van die laterale hipotalamus na mesolimbiese beloningskringe, insluitend die VTA en NAcc (Toshinai et al. 2003; Harris et al. 2005; Perello et al. 2010). Die neuropeptied Y (NPY)/AgRP neurone van die boogkern, nog 'n teiken vir GHS-R1A ligande (Dickson & Luckman 1997; Keen-Rhinehart & Bartness 2007a,b), kan ook 'n belangrike rol speel. Daar is getoon dat NPY die beloningsdoeltreffendheid van chow sowel as sukrose verhoog (Brown, Fletcher & Coscina 1998), terwyl AgRP blykbaar die beloningsdoeltreffendheid van slegs hoëvetvoedsel verhoog (Tracy et al. 2008). Ghrelin blyk 'n rol te speel in beide sukrosebeloning (huidige studie) en in hoëvetbeloning (Perello et al. 2010); die relatiewe belangrikheid van die NPY/AgRP-neurone vir hierdie effekte van ghrelin moet egter nog toegelig word. Ter opsomming, ghrelin het voedselmotiverende eienskappe wat oor voedingskomponente strek en beïnvloed heel waarskynlik verskeie breinareas om 'n gekoördineerde gedragsreaksie te sinchroniseer om voeding te bevorder.

Alhoewel ghrelin-vervoer na die brein beperk is (Banke et al. 2002), blyk dit dat perifere ghrelin toegang tot en teiken gebiede soos die hippokampus (Diano et al. 2006) en VTA (Jerlhag 2008). Alhoewel daar 'n mate van debat bly oor die relevansie van die vagus-senuwee as 'n indirekte roete vir ghrelin se sentrale effekte (Dornonville de la Cour et al. 2005; datum et al. 2002; Arnold et al. 2006), 'n direkte werking binne die SSS lyk waarskynlik aangesien die uitwerking van perifere grelien op voedselinname onderdruk kan word deur intra-VTA toediening van grelienantagoniste (Abizaid et al. 2006). Ghrelin word in die brein geproduseer (Cowley et al. 2003), hoewel dit nog vasgestel moet word hoe dit gereguleer word en of brein-afgeleide ghrelin 'n belangrike sentraal gegenereerde sein vir voedselinname en vir die motivering om te eet verskaf. Tesame met die feit dat die ghrelienreseptor GHS-R1A konstitutief aktief is (dws aktiwiteit het in die afwesigheid van grelienligand) (Holst et al. 2003), ontstaan ​​die vraag of sirkulerende ghrelin 'n fisiologies relevante derm-brein sein bied vir aansporingsmotivering vir voedselbeloning. Die resultate van die huidige studie, wat soortgelyke effekte op sukrose-beloningswerk toon, kan verkry word deur middel van sentrale en perifere toediening van GHS-R1A-ligande, kan aandui dat beide sentraal-vrygestelde sowel as perifere vrygestelde ghrelin moontlik voedselmotivering kan beïnvloed.

Ten slotte bied ons nuwe data nuwe bewyse dat ghrelin-sein belangrik is vir die motivering om sukrosebeloning en impak op dopaminergiese en cholinergiese geenuitdrukking in mesolimbiese beloningsweg te verkry. Ons bevindinge inspireer belangrike vrae oor die rol van die endogene ghrelin in die bepaling van die aansporingswaarde vir natuurlike belonings soos suiker, in normale eetlusgedrag en in die patofisiologie van eetversteurings en vetsug. Alhoewel daar beduidende werk oorbly om die molekulêre veranderinge in die dopamien- en asetielcholienstelsel oorsaaklik in verband te bring met die impak van ghrelin op beloning, dui ons data moontlik op 'n nuwe meganisme waardeur ghrelin 'n impak het op die beloningsgedrag. Om ghrelin se rol in beloningsprosesse te verstaan ​​is belangrik vir die begrip van die oorvleuelende neurobiologie van eetversteurings en chemiese dwelmverslawing en bied 'n moontlike manier om die etiologie van hierdie siektes te verstaan ​​en vir die ontwikkeling van nuwe terapieë. Laastens kan die moontlikheid om problematiese ooreet van smaaklike soetvoedsel met GHS-R1A-antagoniste te onderdruk kliniese en terapeutiese relevansie hê vir die opkomende voordelige effekte van sulke verbindings vir bloedglukosebeheer (Sondag et al. 2006) in tipe 2-diabetiese pasiënte (Esler et al. 2007).

Erkennings

Navorsing ondersteun deur die Sweedse Navorsingsraad vir Geneeskunde (VR 2006-5663; 2009-S266), Europese Unie 7de raamwerk (FP7-HEALTH-2009-241592; FP7-KBBE-2009-3-245009), ALF Göteborg (SU7601), die Sweedse Instituut en die Sweedse Stigting vir Strategiese Navorsing aan Sahlgrenska Sentrum vir Kardiovaskulêre en Metaboliese Navorsing (A305-188). Ons wil ook vir dr. Daniel Perrissoud (AeternaZentaris, GmBH, Duitsland) bedank vir die verskaffing van die GHS-R1A-antagonis JMV2959 en Anders Friberg vir hulp met indiening.

Skrywers Bydrae

KPS het alle gedragstudies geïnisieer, ontwerp, uitgevoer en ontleed. CH het alle geenuitdrukkingstudies uitgevoer en ontleed. EE het bygedra tot die aanvang van die studie. SLD was senior skrywer, en het toesig en finansiële ondersteuning vir alle studies verskaf. Die manuskrip is geskep deur KPS en SLD, alle skrywers het bygedra tot die finale teks.

Verwysings

  • Abizaid A, Liu ZW, Andrews ZB, Shanabrough M, Borok E, Elsworth JD, Roth RH, Sleeman MW, Picciotto MR, Tschop MH, Gao XB, Horvath TL. Ghrelin modulateer die aktiwiteit en sinaptiese insette organisasie van midbrain dopamienneurone terwyl hulle aptyt bevorder. J Clin Invest. 2006; 116: 3229-3239. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Alsio J, Olszewski PK, Norback AH, Gunnarsson ZE, Levine AS, Pickering C, Schioth HB. Dopamien D1 reseptor gene uitdrukking verminder in die kern accumbens op langtermyn blootstelling aan smaaklike kos en verskil afhangende van dieet-geïnduceerde vetsug fenotipe in rotte. Neuroscience. 2010; 171: 779-787. [PubMed]
  • Arnold M, Mura A, Langhans W, Geary N. Gut vagale afferente is nie nodig vir die eet-stimulerende effek van intraperitoneaal ingespuite Ghrelin in die rot nie. J Neurosci. 2006;26:11052–11060. [PubMed]
  • Bailey ART, Von Englehardt N, Leng G, Smith RG, Dickson SL. Groeihormoon sekretagogiese aktivering van die boogkern en breinstam vind plaas via 'n nie-noradrenergiese pad. J Neuroendocrinol. 2000;12:191–197. [PubMed]
  • Banks WA, Tschop M, Robinson SM, Heiman ML. Omvang en rigting van ghrelienvervoer oor die bloed-breinversperring word bepaal deur sy unieke primêre struktuur. J Pharmacol Exp Ther. 2002;302:822–827. [PubMed]
  • Brown CM, Fletcher PJ, Coscina DV. Neuropeptied Y-geïnduseerde operant wat vir sukrose reageer, word nie deur dopamien bemiddel nie. Peptiede. 1998;19:1667–1673. [PubMed]
  • Ciliax BJ, Nash N, Heilman C, Sunahara R, Hartney A, Tiberi M, Rog DB, Caron MG, Niznik HB, Levey AI. Dopamien D (5) reseptor immunolokalisering in rot en aap brein. Sinaps. 2000; 37: 125-145. [PubMed]
  • Cowley MA, Smith RG, Diano S, Tschop M, Pronchuk N, Grove KL, Strasburger CJ, Bidlingmaier M, Esterman M, Heiman ML, Garcia-Segura LM, Nillni EA, Mendez P, Low MJ, Sotonyi P, Friedman JM, Liu HY, Pinto S, Colmers WF, Cone RD, Horvath TL. Die verspreiding en meganisme van werking van ghrelin in die SSS demonstreer 'n nuwe hipotalamuskring wat energie-homeostase reguleer. Neuron. 2003;37:649–661. [PubMed]
  • Cragg SJ, Greenfield SA. Differensiële autoreceptor beheer van somatodendritiese en akson terminale dopamien vrystelling in substantia nigra, ventrale tegmentale area, en striatum. J Neurosci. 1997; 17: 5738-5746. [PubMed]
  • Cummings DE, Purnell JQ, Frayo RS, Schmidova K, Wisse BE, Weigle DS. 'n Preprandiale styging in plasma-ghrelienvlakke dui op 'n rol in die aanvang van maaltye by mense. Suikersiekte. 2001;50:1714–1719. [PubMed]
  • Dalley JW, Fryer TD, Brichard L, Robinson ES, Theobald DE, Laane K, Pena Y, Murphy ER, Shah Y, Probst K, Abakumova I, Aigbirhio FI, Richards HK, Hong Y, Baron JC, Everitt BJ, Robbins TW . Nucleus accumbens D2/3-reseptore voorspel eienskapimpulsiwiteit en kokaïenversterking. Wetenskap. 2007;315:1267–1270. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Datum Y, Murakami N, Toshinai K, Matsukura S, Niijima A, Matsuo H, Kangawa K, Nakazato M. Die rol van die gastriese afferente vagale senuwee in ghrelin-geïnduseerde voeding en groeihormoonafskeiding in rotte. Gastroënterologie. 2002;123:1120–1128. [PubMed]
  • Diano S, Farr SA, Benoit SC, McNay EC, da Silva I, Horvath B, Gaskin FS, Nonaka N, Jaeger LB, Banks WA, Morley JE, Pinto S, Sherwin RS, Xu L, Yamada KA, Sleeman MW, Tschop MH, Horvath TL. Ghrelin beheer hippocampus ruggraat sinaps digtheid en geheue prestasie. Natuur Neurowetenskap. 2006;9:381–388. [PubMed]
  • Dickson SL, Hrabovszky E, Hansson C, Jerlhag E, Alvarez-Crespo M, Skibicka KP, Molnar CS, Liposits Z, Engel JA, Egecioglu E. Blokkade van sentrale nikotien-asetielcholien-reseptor sein verswak ghrelien-geïnduseerde voedselinname in knaagdiere. Neurowetenskap. 2010;171:1180–1186. [PubMed]
  • Dickson SL, Leng G, Robinson ICAF. Sistemiese toediening van groeihormoon-vrystellende peptied aktiveer hipotalamus boogvormige neurone. Neurowetenskap. 1993;53:303–306. [PubMed]
  • Dickson SL, Luckman SM. Induksie van c-fos-boodskapper-ribonukleïensuur in neuropeptied Y en groeihormoon (GH)-vrystellende faktorneurone in die rotboogkern na sistemiese inspuiting van die GH-sekretagoge, GH-vrystellende peptied-6. Endokrinologie. 1997;138:771–777. [PubMed]
  • Dornonville de la Cour CD, Björkqvist M, Sandvik AK, Bakke I, Zhao CM, Chen D, Håkanson R. A-agtige selle in die rotmaag bevat ghrelin en werk nie onder gastrienbeheer nie. Regul Pept. 2001;99:141–150. [PubMed]
  • Dornonville de la Cour CD, Lindqvist A, Egecioglu E, Tung YCL, Surve V, Ohlsson C, Jansson JO, Erlanson-Albertsson C, Dickson SL, Hakanson R. Ghrelin-behandeling keer die vermindering in gewigstoename en liggaamsvet in muise wat deur die maag ondergaan is om. Darm. 2005;54:907–913. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Egecioglu E, Jerlhag E, Skibicka S, Salomé N, Haage D, Bohlooly YM, Andersson D, Bjursell M, Perrissoud D, Engel JA, Dickson SL. Ghrelin verhoog die inname van smaaklike kos by knaagdiere. Verslaafde Biol. 2010;15:304–311. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Engel JA. Onlangse vooruitgang in die studie van alkoholisme (Excerpta Medica International Congress Series) Amsterdam: Excerta Medica; 1977. Neurochemiese aspekte van die euroforie wat deur afhanklikheidproduserende middels geïnduseer word; pp. 16–22.
  • Esler WP, Rudolph J, Claus TH, Tang WF, Barucci N, Brown SE, Bullock W, Daly M, DeCarr L, Li YX, Milardo L, Molstad D, Zhu J, Gardell SJ, Livingston JN, Sweet LJ. Kleinmolekule ghrelienreseptorantagoniste verbeter glukosetoleransie, onderdruk eetlus en bevorder gewigsverlies. Endokrinologie. 2007;148:5175–5185. [PubMed]
  • Faulconbridge LF, Cummings DE, Kaplan JM, Grill HJ. Hiperfagiese effekte van breinstam-ghrelientoediening. Suikersiekte. 2003;52:2260–2265. [PubMed]
  • Faulconbridge LF, Grill HJ, Kaplan JM, Daniels D. Koudale breinstam lewering van ghrelin induseer fos uitdrukking in die-kern van die eensame kanaal, maar nie in die boogvormige of paraventrikulêre kerne van die hipotalamus. Brein Res. 2008;1218:151–157. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Intraventrikulêre insulien en leptien verminder die sukrose selfadministrasie by rotte. Physiol Behav. 2006; 89: 611-616. [PubMed]
  • Gualillo O, Caminos JE, Nogueiras R, Seoane LM, Arvat E, Ghigo E, Casanueva FF, Dieguez C. Effek van voedselbeperking op ghrelin in normale-fietsry vroulike rotte en in swangerskap. Obes Res. 2002;10:682–687. [PubMed]
  • Harris GC, Wimmer M, Aston-Jones G. 'N rol vir laterale hipotalamiese orexine neurone in beloning soek. Aard. 2005; 437: 556-559. [PubMed]
  • Helm KA, Rada P, Hoebel BG. Cholecystokinin gekombineer met serotonien in die hipotalamusgrense sluit dopamien vrylating in terwyl die asetielcholien verhoog word: 'n moontlike versadigingsmeganisme. Brein Res. 2003; 963: 290-297. [PubMed]
  • Hewson AK, Dickson SL. Sistemiese toediening van ghrelin induseer Fos- en Egr-1-proteïene in die hipotalamus-boogkern van rotte wat vas en gevoer word. J Neuroendocrinol. 2000;12:1047–1049. [PubMed]
  • Hodos W. Progressiewe verhouding as 'n mate van beloningsterkte. Wetenskap. 1961; 134: 943-944. [PubMed]
  • Hoebel BG, Avena NM, Rada P. Accumbens dopamien-asetielcholien balans in benadering en vermyding. Curr Opin Pharmacol. 2007; 7: 617-627. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Holst B, Cygankiewicz A, Jensen TH, Ankersen M, Schwartz TW. Hoë konstitutiewe sein van die ghrelienreseptor-identifikasie van 'n kragtige omgekeerde agonis. Mol Endokrinol. 2003;17:2201–2210. [PubMed]
  • Howard AD, Feighner SD, Cully DF, Arena JP, Liberator PA, Rosenblum CI, Hamelin M, Hreniuk DL, Palyha OC, Anderson J, Paress PS, Diaz C, Chou M, Liu KK, McKee KK, Pong SS, Chaung LY , Elbrecht A, Dashkevicz M, Heavens R, Rigby M, Sirinathsinghji DJS, Dean DC, Melillo DG, Patchett AA, Nargund R, Griffin PR, DeMartino JA, Gupta SK, Schaeffer JM, Smith RG, VanderPloeg LHT. 'n Reseptor in pituïtêre en hipotalamus wat funksioneer in die vrystelling van groeihormoon. Wetenskap. 1996;273:974–977. [PubMed]
  • Jerlhag E. Sistemiese toediening van ghrelin veroorsaak gekondisioneerde plekvoorkeur en stimuleer akkumbale dopamien. Verslaafde Biol. 2008;13:358–363. [PubMed]
  • Jerlhag E, Egecioglu E, Dickson SL, Andersson M, Svensson L, Engel JA. Ghrelin stimuleer lokomotoriese aktiwiteit en akkumbale dopamien-oorloop via sentrale cholinergiese stelsels in muise: implikasies vir die betrokkenheid daarvan by breinbeloning. Verslaafde Biol. 2006;11:45–54. [PubMed]
  • Jerlhag E, Egecioglu E, Dickson SL, Douhan A, Svensson L, Engel JA. Ghrelin-toediening in tegmentale areas stimuleer lokomotoriese aktiwiteit en verhoog ekstrasellulêre konsentrasie van dopamien in die nucleus accumbens. Verslaafde Biol. 2007;12:6–16. [PubMed]
  • Jerlhag E, Egecioglu E, Dickson SL, Svensson L, Engel JA. Alfa-konotoksien MII-sensitiewe nikotienasetielcholienreseptore is betrokke by die bemiddeling van die ghrelien-geïnduseerde lokomotoriese stimulasie en dopamienoorloop in nucleus accumbens. Eur Neuropsychopharmacol. 2008;18:508–518. [PubMed]
  • Jerlhag E, Egecioglu E, Landgren S, Salomé N, Heilig M, Moechars D, Datta R, Perrissoud D, Dickson SL, Engel JA. Vereiste van sentrale ghrelin-sein vir alkoholbeloning. Proc Natl Acad Sci US A. 2009;106:11318–11323. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Jewett DC, Cleary J, Levine AS, Schaal DW, Thompson T. Effekte van neuropeptide Y, insulien, 2-deoksiglukose, en voedselontneming op voedselgemotiveerde gedrag. Psigofarmakologie. 1995; 120: 267-271. [PubMed]
  • Keen-Rhinehart E, Bartness TJ. MTII verswak ghrelin- en voedselontneming-geïnduseerde toenames in voedselopgaar en voedselinname. Horm Gedrag. 2007a;52:612–620. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Keen-Rhinehart E, Bartness TJ. NPY Y1-reseptor is betrokke by ghrelien- en vasgeïnduseerde toenames in vreetsoek, voedselopgaar en voedselinname. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2007b;292:R1728–1737. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Kelley AE, Bakshi VP, Haber SN, Steininger TL, Will MJ, Zhang M. Opioïde modulasie van smaak-hedonika binne die ventrale striatum. Physiol Behav. 2002; 76: 365-377. [PubMed]
  • Kojima M, Hosoda H, Datum Y, Nakazato M, Matsuo H, Kangawa K. Ghrelin is 'n groei-hormoon-vrystellende geasyleerde peptied uit die maag. Aard. 1999;402:656–660. [PubMed]
  • Koob GF. Dwelms van misbruik - anatomie, farmakologie en funksie van beloningsweë. Tendense Pharmacol Sci. 1992;13:177–184. [PubMed]
  • Kuzmin A, Jerlhag E, Liljequist S, Engel J. Effekte van subeenheid selektiewe nACh-reseptore op operante etanol self-administrasie en terugval-agtige etanol-drink gedrag. Psigofarmakologie. 2009;203:99–108. [PubMed]
  • la Fleur SE, Vanderschuren LJ, Luijendijk MC, Kloeze BM, Tiesjema B, Adan RA. 'n Wederkerige interaksie tussen voedsel-gemotiveerde gedrag en dieet-geïnduseerde vetsug. Int J Obes. 2007;31:1286–1294. [PubMed]
  • Lee B, London ED, Poldrack RA, Farahi J, Nacca A, Monterosso JR, Mumford JA, Bokarius AV, Dahlbom M, Mukherjee J, Bilder RM, Brody AL, Mandelkern MA. Striatale dopamien d2/d3 reseptor beskikbaarheid word verminder in metamfetamien afhanklikheid en is gekoppel aan impulsiwiteit. J Neurosci. 2009;29:14734–14740. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Livak KJ, Schmittgen TD. Analise van relatiewe geenuitdrukking data met behulp van intydse kwantitatiewe PCR en die 2(-delta delta C(T)) metode. Metodes. 2001;25:402–408. [PubMed]
  • Nakazato M, Murakami N, Date Y, Kojima M, Matsuo H, Kangawa K, Matsukura S. 'n Rol vir ghrelin in die sentrale regulering van voeding. Aard. 2001;409:194–198. [PubMed]
  • Naleid AM, Grace MK, Cummings DE, Levine AS. Ghrelin induseer voeding in die mesolimbiese beloningspad tussen die ventrale tegmentale area en die nucleus accumbens. Peptiede. 2005;26:2274–2279. [PubMed]
  • Nimitvilai S, Brodie MS. Omkering van langdurige dopamien-inhibisie van dopaminerge neurone van die ventrale tegmentale area. J Pharmacol Exp Ther. 2010;333:555–563. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Nogueiras R, Tschöp MH, Zigman JM. Sentrale senuweestelsel regulering van energiemetabolisme - ghrelien teenoor leptien. Ann NY Acad Sci. 2008;1126:14–19. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Paxinos G, Watson C. Die rotbrein in stereotaksiese koördinate. New York: Academic Press, New York; 1986.
  • Perello M, Sakata I, Birnbaum S, Chuang JC, Osborne-Lawrence S, Rovinsky SA, Woloszyn J, Yanagisawa M, Lutter M, Zigman JM. Ghrelin verhoog die lonende waarde van hoë-vet dieet op 'n oreksien-afhanklike manier. Biol Psigiatrie. 2010;67:880–886. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Pratt WE, Blackstone K. Nucleus accumbens asetielcholien en voedselinname: verminderde muskariene toon verminder voeding, maar nie voedselsoek nie. Gedra Brein Res. 2009;198:252–257. [PubMed]
  • Pratt WE, Kelley AE. Striatale muskariene reseptor antagonisme verminder 24-uur voedselinname in verband met verminderde preproenkefalien geenuitdrukking. Eur J Neurosci. 2005;22:3229–3240. [PubMed]
  • Ritter RC, Slusser PG, Stone S. Glukoreseptore wat voeding en bloedglukose-lokasie in die agterbrein beheer. Wetenskap. 1981;213:451–453. [PubMed]
  • Salamone JD, Steinpreis RE, McCullough LD, Smith P, Grebel D, Mahan K. Haloperidol en nucleus accumbens dopamien uitputting onderdruk hefboom druk vir kos, maar verhoog gratis kos verbruik in 'n nuwe voedsel keuse prosedure. Psigofarmakologie. 1991; 104: 515-521. [PubMed]
  • Salomé N, Haage D, Perrissoud D, Moulin A, Demange L, Egecioglu E, Fehrentz JA, Martinez J, Dickson SL. Anoreksigeniese en elektrofisiologiese aksies van nuwe ghrelinreseptor (GHS-R1A) antagoniste in rotte. Eur J Pharmacol. 2009a;612:167–173. [PubMed]
  • Salomé N, Hansson C, Taube M, Gustafsson-Ericson L, Egecioglu E, Karlsson-Lindahl L, Fehrentz JA, Martinez J, Perrissoud D, Dickson SL. Oor die sentrale meganisme onderliggend aan ghrelin se chroniese pro-vetsug-effekte by rotte: nuwe insigte uit studies wat 'n kragtige ghrelin-reseptorantagonis ontgin. J Neuroendocrinol. 2009b;21:777–785. [PubMed]
  • Sibilia V, Lattuada N, Rapetti D, Pagani F, Vincenza D, Bulgarelli I, Locatelli V, Guidobono F, Netti C. Ghrelin inhibeer inflammatoriese pyn by rotte: betrokkenheid van die opioïedstelsel. Neurofarmakologie. 2006;51:497–505. [PubMed]
  • Skibicka KP, Alhadeff AL, Grill HJ. Hindbrein kokaïen- en amfetamien-gereguleerde transkripsie veroorsaak hipotermie wat deur GLP-1-reseptore bemiddel word. J Neurosci. 2009;29:6973–6981. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Sun Y, Asnicar M, Saha PK, Chan L, Smith RG. Ablasie van ghrelin verbeter die diabeet maar nie vetsugtige fenotipe van ob/ob muise nie. Sel Metab. 2006;3:379–386. [PubMed]
  • Toshinai K, Date Y, Murakami N, Shimada M, Mondal MS, Shimbara T, Guan JL, Wang QP, Funahashi H, Sakurai T, Shioda S, Matsukura S, Kangawa K, Nakazato M. Ghrelin-geïnduseerde voedselinname word bemiddel via die orexin-pad. Endokrinologie. 2003;144:1506–1512. [PubMed]
  • Tracy AL, Clegg DJ, Johnson JD, Davidson TL, Benoit SC. Die melanokortien-antagonis AgRP vir 'n vet, maar nie 'n (83-132), verhoog eetlus reageer koolhidraat, versterker. Pharmacol Biochem Behav. 2008;89:263–271. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Wren AM, Seal LJ, Cohen MA, Brynes AE, Frost GS, Murphy KG, Dhillo WS, Ghatei MA, Bloom SR. Ghrelin verhoog eetlus en verhoog voedselinname by mense. J Clin Endokrinol Metab. 2001;86:5992–5995. [PubMed]
  • Wren AM, Small CJ, Ward HL, Murphy KG, Dakin CL, Taheri S, Kennedy AR, Roberts GH, Morgan DGA, Ghatei MA, Bloom SR. Die nuwe hipotalamus-peptied-ghrelien stimuleer voedselinname en groeihormoonafskeiding. Endokrinologie. 2000;141:4325–4328. [PubMed]
  • Zheng H, Lenard NR, Shin AC, Berthoud HR. Eetlusbeheer en energiebalansregulering in die moderne wêreld: beloningsgedrewe brein ignoreer herhalingseine. Int J Obes. 2009;33(Bylae 2):S8–S13. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Zigman JM, Jones JE, Lee CE, Saper CB, Elmquist JK. Uitdrukking van ghrelinreseptor-mRNA in die rot- en muisbrein. J Comp Neurol. 2006;494:528–548. [PubMed]