Sıçan qidalanma obezitəsində mezolimbik dopamin neyrotransmission çatışmazlığı (2009)

Şərhlər: Tədqiqat göstərir ki, piylənməyə “kafeterya qidası” ndan çox yemək dopamin səviyyələrində azalmaya və normal siçovulların çovğuna bulanmış dopamin reaksiyasına səbəb olur. Bununla birlikdə, siçovulların hələ də kafeterya yeməyinə mükafat reaksiyası var idi. Beyin dəyişikliyini göstərən, narkotikə bağımlı olanlara bənzər bir çox araşdırmadan biri. Təbii mükafatların fövqəladə versiyalarının çox istehlak edilməsi asılılığa səbəb ola bilər.

Neuroscience. 2009 Apr 10; 159 (4): 1193-9. doi: 10.1016 / j.neuroscience.2009.02.007. Epub 2009 Fevral 11.

BM Geiger,a M. Haburcak,a NM Avena,b,c MC Moyer,c BG Hoebel,c və EN Pothosa,*

Bu məqalənin nəşrin son redaktə olunmuş versiyasını əldə edə bilərsiniz Nevrologiyada

PMC-də digər məqalələrə baxın quote dərc edilmiş məqalə.

Get:

mücərrəd

Pəhriz şişməsində kaloriya istehlakının artması, mükafat axtarış davranışını tənzimləyən mərkəzi mexanizmlər tərəfindən idarə edilə bilər. Mezolimbik dopamin sistemi və xüsusilə çekirdek akumbensləri həm qida, həm də dərman mükafatına əsas verir. Sıçan qidalanma obezitesinin o bölgədə dopaminerjik nörotransmission dəyişikliyinə bağlı olub olmadığını araşdırdıq. Sprague-Dawley siçovulları normal çəki qazancını təmin etmək üçün obeziteyi və ya laboratoriya çovu pəhrizini təşviq etmək üçün kafeterya tərzi diyetinə yerləşdirildi. Ekstrasellüler dopamin səviyyələri tərəfindən ölçüldü vivo ilə mikrodializ. Elektriklə oyanan dopamin salınması, real vaxt karbon lifli amperometriyadan istifadə edərək nüvə akumbensinin və dorsal striatumun tac dilimlərində ex vivo ölçüldü. 15 həftə ərzində kafeterya ilə qidalanan siçovullar obez oldu (bədən çəkisində>% 20 artdı) və normal çəki siçovullarına nisbətən daha aşağı hüceyrə xaricindəki akumbens dopamin səviyyələrini göstərdilər (0.007 ± 0.001 və 0.023 ± 0.002 pmol / nümunə; P<0.05). Obez siçovulların nüvəli akumbenslərindəki dopamin sərbəst buraxılması kafeterya-pəhriz problemi ilə stimullaşdırıldı, lakin laboratoriya yeməyi yeməyinə cavab vermədi. İdarəetmə dpamfetamin (1.5 mg / kg ip) də obez sıçanlarda zəifləmiş dopamin cavabını ortaya qoymuşdur. Nüvə akumbens dilimində elektriksel uyğundur dopamin siqnalının ex vivo ölçülmə təcrübələri obez heyvanlarda çox zəif bir cavab göstərdi (12 vs. 25 × 106 stimullaşdırma başına dopamin molekulları, P<0.05). Nəticələr mezolimbik dopamin nörotransmissiyasındakı çatışmazlıqların pəhriz piylənmə ilə əlaqəli olduğunu göstərir. Depresif dopamin salınması obez heyvanların dadlı "rahatlıq" yeməyi yeyərək kompensasiya etməsinə səbəb ola bilər, laboratoriya çovlaması uğursuz olduqda dopamin buraxan bir stimul.

Keywords: nüvəli akumbens, striatum, qidalanma, bədən çəkisi, amfetamin, hiperfagiya

Sanayileşmiş toplumlarda pəhriz şişmanlığının sürətlə artması göstərir ki, xroniki pozitiv enerji alımına imkan verməyən homeostatik olmayan sinyalizasiya yolları məsuliyyət daşıyır. Mühüm bir sual doğurur ki, laboratoriya heyvanları və insanları obez olma dərəcəsinə qədər enerji zəngin, xoş yemək yeyirlər. Təkamül baxımından, beynin ərzaq kimi təbii mükafatlara cavab vermək üçün bir sistem hazırladığı gözlənilir. Bu mərkəzi mexanizmlər, canlıları təmin etmək üçün növlər arasında mühafizə olunur (Kelley və Berridge, 2002) və bədən çəkisini tənzimləyən dövrə ilə qarşılıqlı əlaqə yaratmaq və ya modulyasiya edə bilər. Buna görə də, tövsiyə olunan yeməkli yeməklərin mövcudluğu, əsasən hipotalamusdan qaynaqlanan homeostazın idarə mexanizmlərinin aradan qaldırıla bilməyəcəyini göstərir. Bu imkan, ən azı qismən, diet piylənmə epidemiya nisbətlərini izah edə bilər.

Nöral sistemlər arasında diqqətəlayiq olan dopamin hərəkətləri, xüsusilə nüvəli akumbens terminallerində, möhkəmləndirici mexanizmlərə vasitəçilik edildiyi bilinən mesolimbik dopamin yoludur. Bu sistemin aktivləşdirilməsi dopamin səviyyəsinin yüksəldilməsi və dopamin dövranında dəyişikliklər kimi təbii ödüllendirme davranışlarından sonra qidalanma (Hernandez və Hoebel, 1988; Radhakishun et al., 1988). Bundan əlavə, nüvəli akumbensdə (və bitişik dorsal striatumda) dopamin qida ilə əlaqəli stimullara məruz qaldıqda və qida (Mogenson və Wu, 1982; Bradberry və s., 1991; Salamone və digərləri, 1991). Buna görə də, pəhriz piylənməsinin doymamış yüksək enerjili qida maddələrinin mesolimbik dopamin azadlığı qabiliyyətinə malik olmasını gözləmək məqbuldur.

Bu çalışmada, sıçanların yüksək enerjili, xoşagəlməz kafeterya pəhrizinə xroniki məruz qalma (15 həftə) nüvə accumbens dopaminin dəyişməsinə səbəb olub olmadığını araşdırdıq. Bu yüksək səviyyəli yemək diyeti, sümüyündəki pəhriz şişmanlığını artırmaqda uğur qazanır və insan obezitesinin inkişafı ilə ən münasibdir (Sclafani və Springer, 1976). Üstəlik, kafeterya dieti yüksək yağlı və yüksək karbohidrat üstünlükləri ayırd etməyə və bu üstünlüklərin mesolimbik dopamin sərbəstliyinə təsir göstərməsinə icazə verdi. Sprague-Dawley siçovullarının gündəlik karbonhidrat mənbələrindən ən çox karbohidrat mənbələrindən götürdüklərini və diyetə səbəb olan obeziteyi (DİO) inkişaf etdirdiyini gördük. Bundan başqa, nüvəli akumbenslərdə depressiv bazal dopaminin sərbəst buraxıldığını və standart şok yeməyə və ya sistemik administrasiyaya zərif dopamin cavabını nümayiş etdirdilər d-petamidin.

Təcrübəli prosedurlar

Heyvanlar

Qadın albino Sprague-Dawley siçovulları (Taconic, Hudson, NY, ABŞ) 300 ayda hər bir 3 g bir bədən çəkisi üçün uyğunlaşdırılmışdır. Qadın heyvanları seçilmişdir, çünki kişi siçovulların fərqli olaraq, laboratoriya-chow bəslənən qadınların bədən çəkisi zamanla nisbətən sabitdir. Heyvanlar 12-h əks-qaranlıq / qaranlıq dövründə (işıqlar: 6 pm, işıqlar: 6 am) altında eyni otaqda yerləşdirilib. Bu şəraitdə estroziya dövrünün mərhələsində mezolimbik dopamin sərbəstliyinə heç bir təsiri olmayıbGeiger et al., 2008). Bütün heyvanlar ABŞ Milli Sağlamlıq İnstitutlarının (NIH) və Tufts Universitetinin Təşkilatların Animal Qulluq və İstifadəsi Komitəsinin (IACUC) və Tufts Tibb Mərkəzinin təlimatlarına uyğun olaraq istifadə edilmişdir. Heyvanların istifadəsini və əzablarını minimuma endirmək üçün istifadə olunan heyvanların sayını məhdudlaşdırmaq üçün bütün səylər edilmişdir.

Kafeterya pəhrizinin tərkibi

Heyvanlar kafedə DIO qrupuna (aşağıda diaqnozlu obez qrup kimi təsvir edilmişdir) və laboratoriya çow-fed qrupuna (normal ağırlıq qrupu) bölündü. Bütün qruplar qidalanırdı ad libitum. Kafeterya dieti Crisco (33% bitki qısaldılması, 67% Purina tozu), salam, çərrə pendir və fıstıq yağı kimi yüksək yağlı komponentləri; şirəli şokolad, banan, marshmallows və 1% sukroz həlli kimi yüksək karbohidrat komponentləri (şəkərli su ilə qarışdırılmış Magnolia marka, 1: 32), şəkərli yoğrulmuş süd kimi komponentlər. Bu yüksək səviyyəli diyetə sümüyündəki pəhriz şişmanlığını maneə törətmək və insan obezliyinin inkişafını təqlid edən çox təsirli olduğu göstərilmişdir (Sclafani və Springer, 1976). Komponentlərin hər biri hər zaman mövcud idi və həftədə dörd dəfə dəyişdirildi. Kafeterya DIO qrupu, yeməkli yeməklərə əlavə olaraq verildi ad libitum Purina laboratoriyasına giriş imkanı. Pəhriz seçimlərini müəyyən etmək üçün, kafeterya dietinin hər bir komponentinin alınması dietin on birinci həftəsi ərzində iki 48-h dövrü ərzində ölçüldü. Bədən çəkisi həftədə bir dəfə qeyd edildi.

Stereotaksik cərrahiyyə

Hissəcənin 7 həftəsində stereotaksik cərrahiyyə həyata keçirilmişdir (n= 24 kafeterya DIO siçovulları, n= 32 laboratoriya chow siçovulları). Heyvanlar posterior nüvəli akumbens qabığının bölgəsinə yönəldilmiş ikitərəfli 60 mm, 10 ölçülü paslanmayan polad mikrodializasiyalı kanatların implantasiyası üçün ketamin (10 mg / kq ip) və xylazine (21 mg / kq ip) ilə anesteziyaya alındı. Stereotaksik koordinatlar xNUMX mm anterior interaural sıfır, xNUMX mm lateral midsagittal sinus və xNUMX mm ventral səviyyəli kəllə səthinə idi. Prozeksiyal diyaliz lifi hədəf sahəsinə çatmaq üçün başqa bir 10 mm ventral genişləndirdi (Paxinos və Watson, 2007). Əməliyyatdan sonra bütün heyvanlar qəfəslərinə qayıtdılar və onların diet rejimində davam etdilər.

Elektrokimyəvi aşkarlıq (HPLC-EC) proseduru ilə mikrodializ və yüksək performanslı maye xromatoqrafiya

Mikrodializ əməliyyatın kifayət qədər bərpasına imkan vermək üçün 14 həftəsi keçirildi. Hər bir mikrodializ iclası üçün mikrodializ kafeslərində heyvanlar yerləşdirilib və ilk nümunə toplanmadan əvvəl mikrodializ xərçəngi 12-15 hindəki problar yerləşdirildi. İmplantasiya yeri (sağda sola) balanslaşdırılmışdı. Microdializ probları yerli olaraq hazırlanmış konsentrik tipdən idi və 10% -də nörokimyəvi maddələrin bərpasını göstərdi vitro əvvəllər təsvir edilən testlər (Hernandez et al., 1986). Problar bir Ringer həlli (142 mM NaCl, 3.9 mM KCl, 1.2 mM CaCl2, 1.0 mM MgCl2, 1.4 mM Na2HPO4, 0.3 mM NaN2PO4) 1 ° μl / min dərəcəsi ilə. Dializat monoaminlərin oksidləşməsini yavaşlatmaq üçün 40 μl konservant (5 M HCl və 0.1 μM EDTA) ehtiva edən 100 μl flakonlarında toplanmışdır. Nümunələrin toplanması qaranlıq dövrün ortasında başlandı və bütün heyvanlar bütün heyvanlar üçün nümunə götürməzdən əvvəl 3 h qaldırıldı. Nümunələr 30-min fasilələrlə toplanaraq, əsas 2 h bazasında, sonra sistemli bir şəkildə d-petamidin (1.5 mg / kg ip; Sigma, Sent-Luis, MO, ABŞ). Hər bir nümunədən, 25 sm Rainin sütunu və dopamini ayırdıran və aşkarlayan bir fosfat mobil faz tamponu ilə, amperometrik Antec HPLC-EC sisteminə (GBC, Inc, Boston, MA, ABŞ) 10 μl dializat enjekte edilmişdir və dopamin metabolitləri dihidroksifenilasetik turşusu (DOPAC) və homovanilik turşusu (HVA). Nəticədə zirvələr ölçüldü və qeyd edildi. Miqdializ sondasının hədəf sahəsindəki yerləşdirilməsi sınaqdan sonrakı mərhələdə beynin paraformaldehid ilə fiksasiya edildikdən sonra prob sisteminin histoloji müayinəsi ilə yoxlanıldı.

30-min laboratoriya çobanı və ya kafeterya-diet yemək problemi ilə təqdim edilən heyvanlar üçün d-petamidin, bütün qruplar yemək üçün kifayət qədər motivasiya təmin etmək üçün mikrodializ təcrübəsindən əvvəl 12 saatdan az qidadan məhrum edildi.

Dilim elektrofizyolojisi

Rat beyinləri Leica VT1000S vibratome (Leica Microsystems, Wetzlar, Almaniya) üzərində sürətlə buzlu oxygenləşdirilmiş süni serebrospinal maye (aCSF) yerləşdirilib və 300 μm koronal dilimlərdə kəsilmişdir. Dilim banyosu bir CSF (124 mM NaCl, 2.0 mM KCl, 1.25 mM KH2PO4, 2.0 mM MgSO4, 25 mM NaHCO3, 1.0 mM CaCl2, 11 mM qlükoza, pH = 7.3). 1 h-dən bir CSF dilimində 1 ° C-də 37 ml / min-ə qədər oxygenləşdirilmiş aCSF perfüzyonu ilə qeydiyyat kamerasına köçürülmüşdür. Təzə kəsilmiş bir səthlə xNUMX μm diametrli karbon lifli elektrodlar, aCSF hamamına daxil olan istinad elektrodu (Ag / AgCl tel) ilə zirvəyə akumbens qabığı və ya dorsal striatum ~ 5 μm yerləşdirilib, + 50 mV (Axopatch 700 B, Axon Instruments Inc, Union City, CA, ABŞ). 200-0.005 μm karbon elyaflı elektrodun içərisində iki ədəd elektrodun (MS 303 / 3, Plastics One, Inc., Roanoke, VA, ABŞ) telli stimulyatorlu bipolar, bükülü teli yerləşdirilib. + 100 μA-da 200-in daimi monofazik cərəyan stimulusu daimi dayanan stimulyator (Model S2; Grass Technologies, West Warwick, RI, ABŞ) tərəfindən törədilən bir İsaflex stimul izolyatoru (AMPI, Inc., Qüds, İsrail) . Amperometrik elektrodun (başlanğıcdakı dəyişiklik) təsiri Superscope proqram təminatı (GW Instruments, Inc., Somerville, MA, ABŞ) tərəfindən izlənilmiş və ölçülmüşdür. Elektrodlar fondan çıxarılan voltamqogramlar (əvvəlcə və sonra istifadə edilmiş beş dalğa, 500 V / s, -88 + 300 mV, orta və orta 400 μM dopamin ilə qeyd edilməklə) ilə təqlid edilmişdir. Amperometrik zirvələr, 1000 × xarakteristikadan daha çox hadisələr kimi təsvir edilmişdir. Tədbirin eni (a) baza xəttindən maksimum nizamın keçiddən yuxarı olan birinci nöqtəyə və (b) ≤ 10 pA dəyərini qeydə alan maksimal amplitüdündən sonra ilk məlumat nöqtəsi arasındakı müddəti idi. Maksimum genlik (imax) tədbirin ən yüksək qiyməti idi. Molekulların ümumi sayını müəyyən etmək (N) sərbəst buraxıldığı halda, təməl nöqtələr arasındakı hadisənin ümumi yükü təsbit edildi və nisbətlə təxmin edilən molekulların sayı təyin edildi N= Q /nF, burada Q pulsuzdur, n molekula başına bağışlanan elektronların sayı, F isə Faraday'ın sabitidir (hər bir ekvivalenti 96,485 C). Hesablamalar dopamin oksidləşən molekuluna hər iki elektronunCiolkowski və digərləri, 1994).

Doku mikropunqaları

Kafeterya DIO və ya laboratoriya çoban yemək siçovulları (n= 11 / qrup) əvvəlki sınaqda olduğu kimi ötanadan edilmiş və dorsal striatumun və nüvəli akumbenslərin 1 mm diametrli zərbələri 300 μm beyin dilimindən alınmışdır. Dopamin salınmasını stimullaşdırmaq üçün yumruqlar 40 min üçün 3 mM KCl həllinə məruz qaldı. Ekstrasellüler dopamin səviyyəsi yuxarıda təsvir olunmuş HPLC üsulu ilə ölçüldü.

Məlumatların təhlili

Mikrodializ məlumatlarının təhlili üçün ikitərəfli ANOVA (qrup x vaxt) təkrarlanan tədbirlər və müvafiq olaraq Fisher post hoc təhlili istifadə edilmişdir. Birtərəfli ANOVA bütün digər analizlər üçün istifadə edilmişdir. Dilim sınaqları üçün, eyni dilimdə beş fərqli stimullaşdırma nəticəsində ANOVA işə başlamazdan əvvəl dilim başına orta hesablanmışdır. Nəticələr ortalama orta standart sətir (SEM) olaraq ifadə edilir.

NƏTİCƏLƏR

Pəhrizli obez siçovulların yüksək səviyyəli yeməklər üçün güclü üstünlükləri vardır

Kafeterya DIO sümükləri şirin süd (74.4 ± 6.4 g, 241 ± 21 kcal) və 32% sukroz həlli (31.4 ± 4.1 g; 40 ± 5 kcal) (Şəkil 1A, B, F(9,127) = 116.9854, P<0.01). Bundan əlavə, bu heyvanlar Purina çovunun (5.66 ± 1.02 g) laboratoriya yemlə yemlənən heyvanlarla müqayisədə (54.7 ± 2.3 g;) xeyli az yemişlər. F(1,27) = 419.681, P<0.01). 14 həftə kafeterya pəhrizindən sonra siçovullar ilkin bədən çəkilərinin 53.7% -ni toplayaraq 444.9 ± 19.0 g son çəkiyə çatdılar. Eyni müddətdən sonra laboratoriya çovundakı siçovullar son çəkisi 344.0 ± 10.8 (Şəkil 2A).

Əncir 1 

Obez siçovullarda kafeterya pəhriz komponenti üstünlükləri. 48 həftəsində diet rejimində iki 11-h dövründə qram (A) və kkal (B) içərisində kafeterya pəhrizlərinin komponentlərinin orta istehlakı şirin süd və sükroz həllinə üstünlük verir (ortalama ± SEM; ...
Əncir 2 

Bazal, amfetamin və laboratoriya çoban yeməkli meyilli çekirdek akumbens dopamin səviyyələri diet obez sıçanlarda azalır. (A) 14 həftəlik müddət ərzində kafedə DIO siçovulların bədən çəkisi laboratoriya şou-fed ...

Pəhrizli obez sıçanlar aşağı bazal dopamine və amfetamin stimullu dopaminin azalmasına səbəb olur

14 həftəsində kafedara DIO siçovulları laboratoriya çobanlaşmış siçovullarla müqayisədə (0.007 ± 0.001 pmols / 25 μL nümunə ilə müqayisədə 0.023 ± 0.002 pmols / 25 μL nümunəsi ilə müqayisədə, nüvəli akumbenslərdə aşağı həddindən artıq hüceyrə dopamin səviyyələrini nümayiş etdirdi, Şəkil 2B, F(1,19) = 11.205; Pİlə ölçüldüyü kimi <0.01) vivo ilə mikrodializ. Dopamin metabolitlərinin, DOPAC və HVA-nın əsas səviyyələri də kafedə DIO siçovullarında əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Kafeterya DIO siçovullarında DOPAC səviyyələri 3.13 ± 0.42 idi. 8.53 ± 0.56 pmol laboratoriya çow-fed sıçanlarda (F(1,10) = 14.727, P<0.01). HVA səviyyələri müvafiq olaraq 1.0 ± 0.28 və 4.28 ± 0.33 pmol (F(1,20) = 6.931, P<0.05). Sabit bir dopamin başlanğıcından sonra siçovullara 1.5 mq / kq amfetamin inyeksiyası verildi. Stimulyasiya edilmiş dopamin səviyyələrinin ümumi sərbəst buraxılması kafeterya DIO siçovullarında laboratoriya çovuşan heyvanlarla müqayisədə daha az idi (Şəkil 2B, F(9,162) = 2.659, P

Pəhrizli obez siçovullar dopaminləri yüksək səviyyəli yemək zamanı nüvəli akumbensə buraxır, düz laboratoriya chow deyil

Şəkil 2D kafedra DIO siçovullarında ekstrasellüler dopamin səviyyələrinin laboratoriya çovunun bir yeməyinə cavab olaraq algılanmadığını göstərir. 1.3 dəqiqə ərzində heyvanlar ortalama 0.4 ± 30 g chow yedilər. Lakin, bu heyvanların bir altn= 8) daha sonra 30 min üçün kafeterya dietini qidalandırdı, dopamin 19.3 ± 0.027-dan 0.003% -ə artdı 0.033 ± 0.004 pmols / 25 μL nümunəsiF(11,187) = 8.757, P<0.05). DOPAC səviyyələri də% 17.13 ± 6.14% artmışdır. Bunun əksinə olaraq laboratoriyada çovdan bəslənən heyvanlarda dopamin səviyyəsi% 51.10 ± 17.31% artmışdır (F(7,119) = 3.902, P<0.05) Çovdan sonra 1 saat (heyvanlar DIO heyvanlarından əhəmiyyətli dərəcədə çox, orta hesabla 5.7 ± 0.8 q; F(1,33) = 26.459, P<0.01). Bununla birlikdə, DIO heyvanları tərəfindən daha az qida qəbulunun bu heyvanlarda dopamin salınmamasının birbaşa səbəbi olduğunu gözləmirik, çünki 0.6 q-dan aşağı qida qəbulunun siçovulların nüvəsindəki dopamin salınmasını stimullaşdırdığı bildirilir (Martel və Fantino, 1996). Bundan başqa, digər tədqiqatlar göstərir ki, sərbəst dopaminin miqdarı ilə bağlı fərqlər mütləq indiki qida məbləğinə nisbətən birbaşa əlaqələndirilmir, həm də heyvanın doyum səviyyəsinə, təzəliyə və təqdim olunan qida məhsulunun yenilik təsiri kimi digər stimullardan da təsirlənə bilər (Hoebel və digərləri, 2007). Kafeterya dieti kafedə DIO heyvanları ilə hər hansı bir müqayisə məcbur edən yenilik təsiri yaratmaq gözlənilən çünki laboratoriya chow-fed heyvanlar üçün bir çağırış kimi verilməyib.

Diyetik obez sıçanlardan akut koronal beyin dilimində elektrik stimulyasiya olunmuş dopamin sərbəstliyi azalır

Şəkil 3A Normal və diyetli obez siçovulların nüvəsindəki akumbens qabığı dilimlərindən nümayəndələrin amperometrik izlərini göstərir (n= 30 stimullaşdırma, yəni beş dilimdə 24 stimullaşdırılması ilə yanaşı, yeddi dilimdə). Kafeterya DIO siçovulların laboratoriya şişən siçovullara nisbətən daha çox elektriksel olaraq dopaminin salınmasına səbəb oldu (12 × 106± 4 × 106 25 × 10-ə qarşı6± 6 × 106 molekullar; Şəkil 3B, F(1,52) = 2.1428, P<0.05). Uyarılmış dopamin sərbəstliyindəki bu fərq həm hadisə amplitüdündəki azalmanı əks etdirir (kafeterya DIO siçovullarında 5.16 ± 1.10 pA, laboratoriya çovğunundan istifadə olunan siçovullarda 7.06 ± 0.80 pA; Şəkil 3C, F(1,52) = 2.4472, P<0.05) və eni (kafeterya DIO siçovullarında 2.45 ± 0.73 s, laboratoriya çovğunlu siçovullarda 4.43 ± 0.70 s, Şəkil 3D, F(1,52) = 3.851, P

Əncir 3 

Beyin dilimində nüvəli akumbensdən dopaminin boşaldılması (A) Kəskin koronal nüvədən gələn şabalı heyvanların akumbens dilimindən nümayəndələr izləri (yuxarı; n= 30 stimullaşdırılması yeddi dilim) və kafeterya DIO heyvanları (alt; n= 24 stimullaşdırılması ...

Əncir 4 eyni təzyiqlərin dietə bağlı obez sıçanların dorsal striatal dilimlərində olduğunu göstərir. Nümayəndə heyəti laboratoriyadan chow-fed (n= Yeddi dilimdə 31 stimullaşdırılması) və kafeterya DIO (n= 15 stimullaşdırılması dörd dilimdə) qruplarında göstərilir Şəkil 4A. Striatumdan elektriksel olaraq uyarılmış dopamin sərbəstliyi 0.8 × 10 idi6± 0.1 × 106 44 × 10-a qarşı DIO siçovullarındakı kafeteryada6± 11 × 106 molekullar (Şəkil 4B, F(1,45) = 6.0546, P<0.01) laboratoriyada çovdan bəslənən heyvanlar. Yenidən bu, həm hadisə amplitüdündə bir azalma əks etdirir (2.77 ± 0.42 ilə 9.20 ± 1.88 pA; F(1,45) = 7.8468, P<0.01) və genişlik (0.22 ± 0.03 və 5.90 ± 0.98 s); F(1,45) = 17.2823, P<= 0.01) kafeterya DIO qrupunda (Şəkil 4C, 4D).

Əncir 4 

Beyin dilimlərindəki dorsal striatumdan dopamin çıxartmaq. (A) Nümunə kəsikli heyvanların kəskin koronal dorsal striatum dilimindən izləri (yuxarı; n= 31 stimullaşdırılması yeddi dilim) və kafeterya DIO heyvanları (alt; n15-də stimullar ...

Doku mikropunclarında kalium-stimulyasiya edilmiş dopamin sərbəstliyi diet obez sıçanların nucleus accumbens və striatumunda azalır

KCl stimulasiyasından sonra hüceyrə dopamin səviyyəsi HPLC-EC tərəfindən ölçüldü və göstərildi Əncir 5. Ekstrasellüler dopamin səviyyələri obez heyvanların akumbens mikropuncalarında 0.16 ± 0.08 pmol / nümunə idi (n= 10 micropunches) 0.65 ± 0.23 pmol / nümunə ilə müqayisədə nəzarət heyvanlarından mikropuncaqlardan= 11 micropunches; Şəkil 5A; F(1,19) = 4.1911, P<0.01). Həddindən artıq dopamin səviyyələri obezdən alınan striatal mikropunçlarda 5.9 ± 1.7 pmol / nümunə idi (n= 8 micropunches) və eyni saytda 11.3 ± 1.9 pmol / nümunə nəzarətn= 11 micropunches) sıçanları (Şəkil 5B; F(1,17) = 7.5064, P

Əncir 5 

Kalium-stimulyasiya edilmiş toxuma mikropuncalarından hüceyrə dopamin səviyyəsi. Dopamin miqdarı (A) nüvəli akumbens (nHər qrupdan = 11 mikropuncları) və (B) dorsal striatum (nObez və 8 mikropunqaları n= 11 micropunches nəzarətdən) ...

MÜZAKİRƏ

Bu işdə sıçanlar yüksək karbohidratlı qidalara üstünlük verən bir kafeterya pəhrizindən çox kilolu olurdu. Çox kilolu vəziyyətdə, bazal ekstraselüler dopaminin yanında çuxra stimullu və amfetamin stimullu dopamin də nüvəli akumbensdə var idi. İstifadəsi olan narkotik maddələrdən istifadə edilən tədqiqatlarda, heyvanlar müəyyən bir səviyyədən yuxarıdakı nüvəsindəki accumbenslərdə dopamin səviyyələrini saxlamaq üçün işləyəcəklər (Wise et al., 1995a,b; Ranaldi və digərləri, 1999). Bu araşdırmada, sui-istifadə edilən "maddə" doyurucu yeməkdir, belə ki, şişkinlikdəki ekstrasellular dopaminin qəbuledilməz yemək istehlakının artmasına səbəb olur.

Obez sıçanlar, həmçinin, nüvəsiz acumbens və dorsal striatumdan toxuma mikropunqalarında beyin dilimlərində və potasyum stimulyasiya edilmiş stimulyasiya edilmiş dopamində zərif səviyyəli elektriklə stimullaşdırılmış dopamin səviyyələrini göstərmişdir. Dopamin eksozitozunda mərkəzi presinaptik çatışmazlıq, buna görə də, diyetik piylənmə ilə müşayiət olunur, çünki uyarılmış dopamin sindromunun depressiyası mövcuddur vivo ilə, kəskin striatal və ağıllı beyin dilimlərində və pəhriz obez heyvanlardan toxuma mikropunclarında. Obezite meylinin genetik modelində oxşar təsiri görmüşük. Bu modeldə, tirozin hidroksilaz və neyronal vesikulyar monoamin nəqli (VMAT2) daxil olmaqla, dopamin sintezi və eksozitoz tənzimləyicilərinin mRNA və proteinlərin ifadəsi şişmanlıq meylli heyvanların ventral tegmental bölgəsində (VTA) dopamin nöronlarında azalır (Geiger et al., 2008). Pre-sinaptik dəyişmənin digər bir potensial sahəsi plazma membranı dopamin bərpa daşıyıcısı, DAT. Dilim elektrofizyoloji tədqiqatları bizə bərpa kinetiğinə qarşı dopamin azadlığında fərqlər ayırmağa imkan verir. Spike genişliyindəki fərq prinsipcə, pəhrizli obez heyvanların heyvanların plazma membranında aktiv DAT taşıyıcı sahələrində olan fərqlər səbəbindən yalnız daha az uyarılmış sərbəstliyə deyil, həm də geri almalarda dəyişikliklərə səbəb ola biləcəyini göstərir. Zucker yağlı (fa / fa) sıçanlar, DAT taşıyıcısının artmış mRNA səviyyələri VTAFiglewicz və digərləri, 1998). Artan dopamin klirensi, DIO siçovullarında azalmış dopamin siqnalı ilə uyğun olub.

Qeyd edək ki, amfetaminin dopamin azadlığı obez heyvanlarda zəifləməmişdir (başlanğıcdan yüzdə faiz dəyişməsi baxımından) və bu, dopamin azad edən stimulları əldə etmək üçün obez heyvanların motivasiyasını idarə etmək üçün aşağı dopaminin mütləq səviyyələri ilə birlikdə "başa düşə bilər". Amfetamin zülal bir zəif bazadır ki, dopaminin vəziküllərdən sitosolun yerini dəyişir və əks nəqliyyat vasitəsi ilə hüceyrə dopamininin artmasına gətirib çıxarır (Sulzer və Rayport, 1990). Dopamin vesikulyar hovuzlarda ağır çatışmazlıq hallarında, məsələn vesikulyar nəqlçi VMAT2 çatışmazlı siçanların vəziyyətində, amfetamin inyeksiyası müvəqqəti olaraq sitosolda yeni dopamin sintezini stimullaşdırır (Fon və digərləri, 1997). Sitozolik dopamindəki amfetamin səbəbli müvəqqəti artım, normal kilo heyvanlarında müşahidə olunan obez heyvanlarda akumbens dopaminin yüzdə dəyişməsinin müvəqqəti artımını izah edə bilir və obez heyvanların dopaminin sərbəst stimullaşdırıcılarına aşağı mütləq ekstraselüler akumbensdə dopamin səviyyələri.

Obez heyvanlarda presinaptik dopamin çatışmazlığına vasitəçilik etmək və onların diyet seçimlərini idarə edə biləcəyi mexanizmlər hansı olardı? Qida üstünlüyü ilə nucleus accumbens dopamine arasındakı əlaqə, diyetli şişman heyvanların çörəklərinə qarışmış cavabında aydın şəkildə göstərilmişdir, lakin yeməkli bir diyetə deyil. Bizim nəticələrimiz dopamin D1 tipli reseptor (D1) reseptor agonistinin siçovulların yüksək səviyyəli yemək üçün üstünlüklərini artırdığını göstərən son işi tamamlayır (Cooper və Al-Naser, 2006). Bundan başqa, nekroz akumbens dopamin sukroz üzərində binge təlim keçmiş siçovullarınAvena və digərləri, 2008), mərkəzi dopaminin karbohidratlarla zəngin yeməli yeməklərə üstünlük verməsinə kömək edir. Hazırkı tədqiqatda bildirilən mərkəzi dopamin çatışmazlığını, obezitenin əlavə modellərində də nümayiş etdirdik ob / ob leptin çatışmazlığı olan siçan və qidalanan obeziteye meylli siçovul (Fulton və ark., 2006; Geiger et al., 2008). Beləliklə, doymuş qida istehlakı və akumbens dopamin salınmasını birləşdirən mümkün siqnal leptin ola bilər. Konjenital leptin çatışmazlığı olan insanlarda leptinin dəyişdirilməsi onların hiperfagiyasını azaldır və onların yeməkli yeməklərinin görselləşdirilməsinə görə ventral striatumun aktivliyini dəyişir (Farooqi və digərləri, 2007). Siçovullarda da leptinin sükrozun özünü idarə etməsini azaldacaqları göstərilmişdir (Figlewicz və digərləri, 2006, 2007). Grelin və orexin kimi digər oreksiqenik girdilər də midbrain dopamin sisteminin aktivləşdirilməsində iştirak etmək üçün göstərilmişdir (Rada və digərləri, 1998; Helm və digərləri, 2003; Abizaid və digərləri, 2006; Narita və ark., 2006). Pəhriz obez heyvanların kronik əsasda normal bir laboratoriya şouuna keçirilməsinin leptin, ghrelin və ya foreksin və digər siqnalların gözlənilən dəyişmələrindən asılı olmayaraq, doyurucu yeməklərə və uyğunlaşdırılmış akumbenslərə dopaminin reaksiya verməsini saxlayacaqlarını araşdırmaq maraqlı olardı iştaha tənzimləməsi ilə əlaqədar.

NƏTİCƏ

Sonuç olaraq, bu çalışmada elde edilen bulgular, mesolimbik dopamin sisteminin yüksek enerjili diyetler, hiperfagiya ve elde edilen beslenme obezitesinin tercihinde kritik bir rol oynadığını göstərir. Doyma obez sıçanlarda nüvəli akumbens və dorsal striatum dopaminerjik nörotransmission depresif olur. Heyvanlar dopamin səviyyələrini müvəqqəti olaraq yüksək səviyyəli, yüksək enerjili qida ilə yeyərək bərpa edə bilər. Bu nəticələr göstərir ki, mesolimbik dopamin sisteminin presinaptik tənzimləyicilərinin seçmə hədəflənməsi pəhriz peyvəndi müalicəsi üçün perspektivli bir yanaşma təşkil edir.

Minnətdarlıq

Bu iş DK065872 (ENP), F31 DA023760 (BMG, ENP), Smith Ailə Fondu Biyomedikal Tədqiqatlarda Mükəmməllik (ENP) və P30 NS047243 (Tufts Nörobilim Araşdırmaları Mərkəzi) tərəfindən dəstəklənmişdir.

İxtisarlar

  • aCSF
  • süni serebrospinal maye
  • DAT
  • dopamin plazma membranı daşıyıcısı
  • DİO
  • pəhriz səbəb olan obezite
  • DOPAC
  • dihidroksifenilasetik turşusu
  • HPLC-EC
  • elektrokimyəvi aşkarlanması ilə yüksək performanslı maye kromatoqrafiya
  • HVA
  • homovanil turşusu
  • VMAT2
  • neyronal vesikulyar monoamin nəqlçi
  • VTA
  • ventral tegmental sahəsi

REFERANSLAR

  1. Abizaid A, Liu ZW, Andrews ZB, Shanabrough M, Borok E, Elsworth JD, Roth RH, Sleeman MW, Picciotto MR, Tschop MH, Gao XB, Horvath TL. Grelin iştahanı təşviq edərkən midbrain dopamin nöronlarının sinaptik və sinoptik giriş təşkilini modullaşdırır. J Clin Invest. 2006; 116: 3229-3239. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  2. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Şəkər asılılığı üçün sübutlar: fasiləsiz, həddindən artıq şəkər qəbulunun davranış və nörokimyəvi təsirləri. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32: 20-39. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  3. Bradberry CW, Gruen RJ, Berridge CW, Roth RH. Davranış tədbirlərində fərdi fərqlər: mikrodializlə ölçüləcək nucleus accumbens dopamin ilə korrelyasiya. Pharmacol Biochem Behav. 1991; 39: 877-882. [PubMed]
  4. Ciolkowski EL, Maness KM, Cahill PS, Wightman RM, Evans DH, Fosset B, Amatore C. Karbon lifli mikroelektrlərdə katekolaminlərin elektroksidləşməsində qeyri-müalicə. Anal çimərlik 1994; 66: 3611-3617.
  5. Cooper SJ, Al-Naser HA. Ərzaq seçimində dopaminergik nəzarət: SKF 38,393 və quinpirolün sıçanda yüksək üstünlüklü yemək üstünlüyünə ziddiyyətli təsiri. Neurofarmakologiya. 2006; 50: 953-963. [PubMed]
  6. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. Leptin striatal bölgələri və insan yemək davranışını tənzimləyir. Elm. 2007; 317: 1355. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  7. Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. İntraventriküler insulin və leptin siçovulların saqqorda özünü idarə etməsini azaldır. Fiziol Behav. 2006; 89: 611-616. [PubMed]
  8. Figlewicz DP, MacDonald Naleid A, Sipols AJ. Yeməyin mükəmməlliyi sidiyin sinyalleri ilə modullaşdırılması. Fiziol Behav. 2007; 91: 473-478. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  9. Zucker yağlı (fa / fa) siçovulların CNS-lərində Figlewicz DP, Patterson TA, Johnson LB, Zavosh A, İsrail PA, Szot P. Dopamin nəql edən mRNA artmışdır. Brain Res Bull. 1998; 46: 199-202. [PubMed]
  10. Fon EA, Pothos EN, Sun BC, Killeen N, Sulzer D, Edwards RH. Vesikulyar nəqliyyat monoaminin saxlanması və sərbəst buraxılmasını tənzimləyir, amfetamin hərəkətləri üçün vacib deyildir. Neuron. 1997; 19: 1271-1283. [PubMed]
  11. Fulton S, Pissios P, Mançon RP, Stiles L, Frank L, Pothos EN, Maratos-Flier E, Flier JS. Mezoaccumbens dopamin yolunun leptin tənzimlənməsi. Neuron. 2006; 51: 811-822. [PubMed]
  12. Geiger BM, Behr GG, Frank Le, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotou EG, Pothos EN. Obeziteye meylli sıçanlarda qüsurlu mezolimbik dopamin eksozitozuna dair sübutlar. FASEB J. 2008; 22: 2740-2746. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  13. Helm KA, Rada P, Hoebel BG. Hipotalamusda serotonin ilə birləşən xolesistokinin asetilkolini artırarkən acumbens dopamin sərbəstliyini məhdudlaşdırır: mümkün bir doyma mexanizmi. Brain Res. 2003; 963: 290-297. [PubMed]
  14. Hernandez L, Hoebel BG. Qidalanma və hipotalamik stimullaşdırma akumbensdə dopamin dövranını artırır. Fiziol Behav. 1988; 44: 599-606. [PubMed]
  15. Hernandez L, Stanley BG, Hoebel BG. Kiçik bir çıkarılabilir mikrodializ sondası. Life Sci. 1986; 39: 2629-2637. [PubMed]
  16. Hoebel BG, Avena NM, Rada P. Akumbens dopamin-asetilkolin balansında yanaşma və qaçma. Curr Opin Pharmacol. 2007; 7: 617-627. [PMC pulsuz məqalə] [PubMed]
  17. Kelley AE, Berridge KC. Təbii mükafatların neyrokimyası: asılılıq verən dərmanlara aiddir. J Neurosci. 2002; 22: 3306-3311. [PubMed]
  18. Martel P, Fantino M. Mezolimbik dopaminergik sistem fəaliyyətinə qarışan qida miqdarının təsiri: mikrodializ tədqiqatı. Pharmacol Biochem Behav. 1996; 55: 297-302. [PubMed]
  19. Mogenson GJ, Wu M. Medial forebrain paketinin elektriksel stimullaşdırılması nəticəsində yaranan cavab verməkdə mesolimbik dopamin sistemini nəzərdə tutan nörofaroqoloji və elektrofizyolojik sübutlar. Brain Res. 1982; 253: 243-251. [PubMed]
  20. Narita M, Nagumo Y, Hashimoto S, Narita M, Khotib J, Miyatake M, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakamachi T, Shioda S, Suzuki T. Mezolimbik dopamin yolağının aktivləşdirilməsində orexinergik sistemlərin birbaşa iştirakı və əlaqəli davranışlar morfin ilə. J Neurosci. 2006; 26: 398-405. [PubMed]
  21. Paxinos G, Watson C. Stereotaksik koordinatlarda olan siçovul beyin. Amsterdam: Akademik Press; 2007.
  22. Rada P, Mark GP, Hoebel BG. Hipotalamusdakı Galanin dopamini yüksəldir və nükleus akumbensində asetilkolinin salınmasını azaldır: qidalanma davranışının hipotalamik təşəbbüsü üçün mümkün bir mexanizmdir. Brain Res. 1998; 798: 1-6. [PubMed]
  23. Radhakishun FS, van-Ree JM, Westerink BH. Planlaşdırılmış yemək, on-line miya diaqnozu ilə qiymətləndirilən qidadan məhrum siçovulların nüvəli akumbensində dopamin sərbəstliyini artırır. Neurosci Lett. 1988; 85: 351-356. [PubMed]
  24. Ranaldi R, Pocock D, Zereik R, Wise RA. Damar içərisində D-amfetamin özünü idarəsinin saxlanması, söndürülməsi və bərpası zamanı dopamin dalğalanmaları. J Neurosci. 1999; 19: 4102-4109. [PubMed]
  25. Salamone JD, Steinpreis RE, McCullough LD, Smith P, Grebel D, Mahan K. Haloperidol və nucleus accumbens dopamine tükənməsi qidalanma üçün qolu basdırmaqla yanaşı, yeni ərzaq seçim prosedurunda pulsuz ərzaq istehlakını artırır. Psixofarmakologiya. 1991; 104: 515-521. [PubMed]
  26. Sclafani A, Springer D. Yetkin sıçanlarda dietalı piylənmə: hipotalamik və insan obezity syndromlarına oxşarlıqlar. Fiziol Behav. 1976; 17: 461-471. [PubMed]
  27. Sulzer D, Rayport S. Amfetamin və digər psikostimulyatorlar midbrain dopaminergik nöronlar və xromaffin qranullarında pH dərəcələrini azaldır: hərəkət mexanizmi. Neuron. 1990; 5: 797-808. [PubMed]
  28. Müdrik RA, Lion P, Rivest R, Leeb K. İntravenöz eroin özünü idarə edərkən nucleus accumbens dopamin və DOPAC səviyyələrinin yüksəlməsi. Sinapse. 1995a; 21: 140-148. [PubMed]
  29. Wise RA, Newton P, Leeb K, Burnette B, Pocock D, Justice JB., Jr. Sıçanlarda intravenöz kokain özünü idarə edərkən çekirdek accumbens dopamin konsentrasiyasında dalğalanmalar. Psixofarmakologiya (Berl) 1995b; 120: 10-20. [PubMed]