Bağırsaq kimi mükafat funksiyası pozuqluğu və obez sıçanlarda kompulsif yeməkdə Dopamin D2 reseptorları (2010)

Comment: Bu tədqiqat göstərir ki, bir heyvana məhdudiyyətsiz giriş verildikdə, güclü bir təbii möhkəmləndirici (çox stimullaşdırıcı qida) D2 reseptorlarında azalmaya səbəb ola bilər. Bu azalma demək olar ki, bütün siçovullarda görülür və olduqca sürətlə baş verir. "Çox dadlı" yemək çıxarıldıqda, siçovullar normal çovuq yeməkdən imtina etdilər. Siçovullar, elektrik şoklarını "yüksək dərəcədə dadlı" qida istehlakı ilə birləşdirməsinə baxmayaraq, çox olmağa davam etdilər (bacardıqda).

• Tam öyrənmə

Nat Neurosci. 2010 May; 13(5): 635-641. 2010 Mart 28 onlayn nəşr olundu. doi:  10.1038 / nn.2519

mücərrəd

Piylənmənin inkişafı neyron mükafat reaksiyalarında mütəmadi olaraq pisləşən kəsirin yaranması ilə əlaqələndirildiyini gördük. Kokain və ya eroin tərəfindən mükafatlandırılan homeostazdakı oxşar dəyişikliklər təsadüfi narkotik maddələrin qəbuluna keçid üçün vacibdir. Buna görə, obversiv, lakin arıq olmayan siçovullarda kompulsiv bəslənmə davranışını aşkar etdik, xoşagəlməz şərtli stimul tərəfindən pozulmağa davamlı olan xoş ovqat istehlakı kimi ölçüldük. Narkotik maddələrə aludə olmuş insanlarda bildirildiyi kimi striatal dopamin D2 reseptorları (D2Rs) obez siçovullarda azaldılmışdır. Bundan əlavə, striatal D2R-lərin lentivirus vasitəçiliyi ilə bağımlılığa bənzər mükafat çatışmazlığı və ləzzətli yüksək yağlı qidalara geniş çıxışı olan siçovullarda kompulsif bənzər qidaların axtarılması başlamışdır. Bu məlumatlar göstərir ki, ləzzətli yeməklərin həddən artıq istehlakı beyin mükafat sxemlərində bağımlılığa bənzər neyroadaptiv reaksiyalara səbəb olur və məcburi yeməyin inkişafına səbəb olur. Buna görə ümumi hedonik mexanizmlər piylənmə və narkotik asılılığının altına düşə bilər.

giriş

Bəslənmə zövq və mükafatdan təsirlənir və qida mükafatı almaq istehlakı güclü şəkildə motivasiya edə bilər1, 2. Buna baxmayaraq, piylənməyə səbəb olan hedonik mexanizmlər hələ də yaxşı öyrənilməyib. Anadangəlmə leptin çatışmazlığı olan hiperfagik insanlarda beyin mükafat dövrələrinin əsas komponentləri olan dorsal və ventral striatumdakı aktivlik qidanın3 şəkillərinə cavab olaraq nəzərəçarpacaq dərəcədə artır və leptin əvəzedici terapiya həm striatal aktivliyi, həm də qidanın öz-özünə bildirilən “bəyənməsini” zəiflədir3 . Bu, striatumun qidalanma davranışının hedonik aspektlərində vacib olduğunu göstərir. Bu yaxınlarda göstərildi ki, yağlı nəzarətlə müqayisədə köklü şəxslərdə yüksək dadlı qidaya cavab olaraq striatumun aktivləşdirilməsi ləkələnir4. Üstəlik, dorsal striatumun hipofunksiyası və uzunmüddətli kilo alması, DRD2-ANKK1 gen lokusunun TaqIA alleli olan şəxslərdə daha çox ifadə edilir ki, bu da striatal D2R ifadəsinin azalması ilə nəticələnir və fərdlərin maddə asılılığı pozğunluğuna meylli olduğu göstərilmişdir4, 5 Bu və buna bənzər müşahidələr, mükafat işlənməsindəki çatışmazlıqların obezitenin inkişafı üçün əhəmiyyətli bir risk faktoru ola biləcəyini və obez şəxslərin mükafat hiposensitivliyini kompensasiya etmək üçün dadlı qida istehlak edə biləcəyi təklifinə səbəb oldu6. Xüsusilə, mükafat emalındakı çatışmazlıqların qurucu olub obeziteyi qabaqladığı və ya ləzzətli qidanın həddindən artıq istehlakının mükafat disfunksiyasına səbəb ola biləcəyi və bununla da pəhrizdən qaynaqlanan obeziteye kömək edə biləcəyi aydın deyil.

Kilolu və piylənmiş şəxslərin müəyyən bir xüsusiyyəti, məlum mənfi sağlamlıq və sosial nəticələrə baxmayaraq həddindən artıq qidalandırmalarını davam etdirmələridir. Həqiqətən, bir çox kilolu şəxs qida istehlakını məhdudlaşdırmaq istədiklərini ifadə edir, hələ də alışlarını idarə etmək üçün mübarizə aparır və enerji tələblərindən kənarda dəfələrlə istehlak edir 7, 8. Mənfi nəticəyə həssas olmayan qidalanma davranışının inkişafı, insan narkomanlarında görülən məcburi dərman qəbul etmə davranışına bənzəyir, mənfi nəticələrə eyni dərəcədə xas olmayan 9. Burada siçovullarda beyin mükafatlandırma sistemlərinin həssaslığına ləzzətli yüksək yağlı bir diyetə geniş istifadənin təsirlərini araşdırdıq. Ayrıca, diyetə bağlı hedonik disregulyasiya və axtaran məcburi qidaların ortaya çıxması arasındakı əlaqəni araşdırdıq. Nəhayət, bu asılılığa bənzər davranış reaksiyalarında striatal D2R-lərin rolunu araşdırdıq.

Şişman siçovullarda asılılığa bənzər mükafat çatışmazlığı

Dadlı yüksək yağlı pəhrizin məhdud və ya genişləndirilmiş istifadəsinin təsirlərini sınamaq üçün, yanal hipotalamusda bipolyar stimullaşdırıcı elektrod olan kişi Wistar siçovullarını (300−350 g) hazırladıq və diskret-sınaqda 10-14 d məşq etdik. cari-eşik beyin stimullaşdırma mükafatı (BSR) proseduru sabit mükafat hədləri qurulana qədər4. BSR prosedurunda, siçovullar yaşayış stimullaşdırıcı elektrod vasitəsilə mükafatlandırıcı elektrik özünü stimullaşdırma əldə etmək üçün güclü bir şəkildə cavab verir, özünü stimullaşdırma davranışını qoruyan minimal stimullaşdırma intensivliyi mükafat hüdudu adlandırılır10. Mükafat həddləri uzun müddət ərzində sabit şərtlərdə və dəyişməz qaldığı üçün bu prosedur beyin mükafatlandırma sistemlərinin həssaslığını təmin edir. Sabit BSR eşikləri qurduqdan sonra (üç ardıcıl seans boyunca eşiklərdə <% 10 dəyişmə olaraq təyin olunur), ortalama bədən çəkilərində və qruplar arasında mükafat eşiklərində heç bir fərq göstərməyən üç qrupa siçovullar ayırdıq. Üç qrupa, insan istehlakı üçün asanlıqla təqdim olunan dadlı enerji ilə qidadan ibarət bir 'kafeterya tərzi' pəhrizinə diferensial giriş imkanı verildi (bax: Onlayn metodlar). Siçovullarda gündə 0 saat (yalnız çovğun siçovulları; n = 9), 1 saat (məhdud girişli siçovullar; n = 11) və ya 18-23 saat (genişlənmiş giriş siçovulları; n = 11) Ardıcıl 40 gün. Kafeterya pəhrizlərinin siçovullarda pəhrizlə əlaqəli piylənmə ilə nəticələndiyi məlumdur11. Bütün siçovulların mükafat həddləri, kilo alışı və kalori miqdarı da qeydə alınaraq standart laborator çuxuruna ad libitum girişi var idi.

Siçovullarda kafe pəhrizinə yalnız çow və ya məhdud giriş qrupları ilə müqayisədə ciddi şəkildə artım müşahidə edilmişdir (Şəkil 1a). Çəki yalnız siçovullarla müqayisədə məhdudlaşdırılmış siçovullarda artmağa meyl göstərdi, lakin bu təsir statistik əhəmiyyətə çatmadı. Geniş çıxışı olan siçovullarda piylənmənin inkişafı, tədricən yüksələn BSR həddlərində əks olunan beyin mükafatlandırma funksiyasının pisləşməsi ilə yaxından əlaqələndirildi (Şəkil 1b). Üç qrup arasında BSR üçün cavab gecikmələrində heç bir fərq müşahidə edilmədiyindən (Əlavə Şek. 1), davranış fəaliyyətindəki çatışmazlıqlar bu müşahidəni nəzərə almır. Beyin mükafatlandırma funksiyasındakı bənzər çatışmazlıqlar genişləndirilmiş, lakin venadaxili kokain və ya eroin özünü idarəetmə 12, 13, 14 daxilolma məhdudluğu olmayan siçovullarda bildirildi. Beləliklə, ləzzətli yüksək yağlı qidaya geniş giriş, beyin mükafatlandırma funksiyasında asılılıq kimi kəsirləri artıra bilər, həddindən artıq kökəlməyə səbəb ola biləcək və obezite1, 6 inkişafına töhfə verə biləcək vacib bir motivasiya mənbəyi hesab olunur.

Şəkil 1: Bir kafeterya pəhrizinə geniş çıxışı olan siçovullarda çəki artımı və mükafat disfunksiyası.

(a) Yalnız çov, məhdud girişli və genişlənmiş siçovullarda orta (± sem) kilo artımı (giriş × gün qarşılıqlı təsiri: F39,702 = 7.9, P <0.0001; * yalnız <yalnız çovğun qrupu ilə müqayisədə P <0.05, post hoc test). (b) ilkin mükafat hədlərindən orta (± sem) faiz dəyişikliyi (giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F78,1092 = 1.7, P <0.0005; * yalnız <wbr> qrupu ilə müqayisədə P <0.05, post hoc testi).

Bəslənmə davranışını ətraflı şəkildə araşdırdıqda (Şəkil 2), ümumi gündəlik kaloriya qəbulunun yalnız çow və məhdud məhdud siçovullar arasında oxşar olduğunu gördük (Şəkil 2a, d). Bunun əksinə olaraq, geniş istifadəsi olan siçovulların ümumi kaloriya qəbulu məhdudlaşdırılmış giriş və çow yalnız siçovullara nisbətən demək olar ki, iki dəfə çoxdur (Şəkil 2a, d). Məhdudlaşdırılmış giriş və çow yalnız siçovulların təxminən eyni gündəlik kaloriya qəbulunu saxlamasına baxmayaraq (Şəkil 2a, d), məhdud istifadə olunan siçovulların gündəlik kaloriyalarının yalnız ~ 33% -i çowdan alınmışdır (Şəkil 2b, d) binge bənzər qidalanma davranışını inkişaf etdirdilər və 66 h seksiya yeməkxanasına diet1 giriş sessiyası zamanı gündəlik xörək istehlakının ~ 15% -ni istehlak etdilər (Şəkil 2d). Genişləndirilmiş giriş siçovulları chow-dan ümumi kaloriya alımının yalnız kiçik bir hissəsini (~ 5%) əldə etdi (Şəkil 2b); demək olar ki, yalnız kafeterya pəhrizini istehlak etdilər (Şəkil 2d). Məhdud və geniş istifadə olunan qruplarda pəhriz seçimində dəyişiklik, yalnız çovdar siçovulları ilə müqayisədə yağ qəbulunun nəzərəçarpacaq dərəcədə artmasına təsir göstərdi (Şəkil 2c və Əlavə Şəkil 2). Əvvəlki hesabatlara uyğundur16, genişləndirilmiş siçovullarda kafeteriya pəhrizinin vaxt keçdikcə azalması tendensiyası mövcud idi. Bu, zamanla kafeterya pəhrizinin bir hissəsi kimi verilən qida maddələrinin dadına dözümlülüyün inkişafını əks etdirə bilər. Bununla birlikdə, bu siçovullarda kafe pəhrizi standart çow ilə müqayisədə yüksək olaraq qalmışdır (Əlavə Şek. 3). Bu məlumatlar göstərir ki, geniş və yağlı bir diyetə məhdudiyyət qoyulmaması, asılılıq kimi mükafat defisitini, overeating və homeostatik enerji balansını itirməyə səbəb olur. Bunun əksinə olaraq, ləzzətli yeməklərə məhdud giriş binge kimi istehlak nümunələrini meydana gətirir, lakin evostatik enerji balansını və beyin mükafatlandırma funksiyasını pozmur. Bununla birlikdə, ardıcıl 40 gündən çox müddətə kafeterya pəhrizinə məhdud girişin ciddi çəki artımına və beyin mükafatlandırma funksiyasının pozulmasına səbəb olacağı mümkündür.

Şəkil 2: Bir kafeterya pəhrizinə geniş çıxışı olan siçovullarda istehlak nümunələri.

(a) Yalnız çov, məhdud giriş və genişlənmiş siçovullarda gündəlik (± sem) gündəlik kalori alımı (giriş: F1,324 = 100.6, P <0.0001; vaxt: F18,324 = 7.8, P <0.0001; giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F18,324 = 4.6, P <0.0001; * P <0.05 yalnız çovğun qrupu ilə müqayisədə, post hoc testi). (b) Çovdan alınan orta gündəlik kalori miqdarı (± sem) (giriş: F2,504 = 349.1, P <0.0001; vaxt: F18,504 = 5.9, P <0.0001; giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F36,504 = 3.52, P <0.0001; * P <0.05 yalnız chow qrupu ilə müqayisədə, post hoc test). (c) Yağdan orta gündəlik kalori miqdarı (± sem) (giriş: F2,486 = 118.7, P <0.0001; vaxt: F18,486 = 8.8, P <0.0001; giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F36,486 = 6.2, P <0.0001; * P <0.05 yalnız chow qrupu ilə müqayisədə, post hoc test). (d) 40 günlük giriş müddəti ərzində ortalama (± sem) ümumi kalori qəbulunun və yalnız çovdan istehlak edilən kalorilərin müqayisəsi (giriş: F2,54 = 25.0, P <0.0001; kalori mənbəyi: F2,54 = 1235.2, P <0.0001; giriş × kalori mənbəyi qarşılıqlı təsiri: F2,54 = 485.7, P <0.0001; *** Yalnızca çovğun qrupundakı ümumi kalorilərlə müqayisədə P # 0.001, ### P <0.001, ümumi kalorilərlə müqayisədə eyni siçovul qrupu, post hoc test).

40 d-dən sonra, siçovulların dadlı pəhrizə girişinə icazə verilmədi, lakin standart laboratoriya çovağına ad libitum girişi davam etdi. Bu məcburi 'çəkinmə' dövründə gündəlik mükafat həddini və çov istehlakını qiymətləndirdik. Mükafat hədlərindəki artımlar, dadlı pəhrizdən istifadə edə bilmədikləri zaman genişləndirilmiş giriş siçovullarında ən azı 2 həftə davam etdi (Şəkil 3a). Bu, öz-özünə tətbiq olunan kokaindən imtina edən siçovullarda bildirilən mükafat funksiyasındakı nisbi keçici (~ 48 h) kəsirlər ilə ziddiyyət təşkil edir13. Genişləndirilmiş girişli siçovullarda kalori qəbulunda da azalma (Şəkil 3b) və bədən çəkisində tədricən azalma (Şəkil 3c) və məhdud qalmış siçovullarda bu azaldılma dövrü ilə uyğun gəldi. əvvəlki hesabatlar11, 15. 14 gün çəkinmədən sonra siçovullar öldürüldü və kresil bənövşəyi ləkə ilə elektrod yerləşdirmələri təyin olundu (şəkil. 3d).

Şəkil 3: Bir kafeterya pəhrizinə geniş çıxışı olan siçovullarda imtina zamanı davamlı mükafat disfunksiyası və hipofagiya.

(a) Dadlı yüksək yağlı pəhrizdən imtina zamanı baza mükafat hədlərindən (± sem) orta faiz dəyişikliyi (giriş: F2,112 = 3.7, P <0.05; vaxt: F4,112 = 2.3, P> 0.05; * P <Yalnız chow qrupu ilə müqayisədə 0.05, post hoc test). (b) Yüksək yağlı pəhrizə girişin son günündə və orta standart kalori miqdarı (± sem) və yalnız standart çovğun mövcud olduğu gündə 14 d abstinasiya zamanı (giriş: F2,168 = 41.7, P <0.0001 ; vaxt: F6,168 = 65.6, P <0.0001; giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F12,168 = 38.3, P <0.0001; * P <0.05 yalnız chow qrupu ilə müqayisədə, post hoc testi). (c) Yüksək yağlı pəhrizə girişin son günü (başlanğıc) və 14 d abstinasiya dövründə bədən çəkisi ilə müqayisədə orta bədən çəkisindəki dəyişiklik (± sem) (giriş: F1,126 = 37.2, P <0.0001; vaxt: F7,126 = 3.1, P <0.01; giriş × vaxt qarşılıqlı təsiri: F7,126 = 40.9, P <0.0001; * P <0.05 yalnız chow qrupu ilə müqayisədə, post hoc testi). (d) BSR stimullaşdırıcı elektrodların yalnız çovğun (üçbucaqlar), məhdud girişli (kvadratlar) və genişlənmiş (dairələr) siçovulların lateral hipotalamusundakı yerinin histoloji yenidən qurulması.

Şişman siçovullarda striatal D2R: mükafat kəsirində rol

Ardından dadlı bir kafeterya pəhrizinin həddindən artıq istehlakının, bağımlılığa bənzər bir mükafat hiposensitivinin inkişafına qatqı təmin edərək striatal D2R sıxlığını azalda biləcəyi hipotezini test etdik. Yalnız chow qrupu ilə müqayisədə genişlənmiş siçovullarda bədən çəkisində statistik olaraq əhəmiyyətli bir artım oluncaya qədər yalnız çov, məhdud giriş və geniş giriş siçovullarının kafeterya pəhrizinə girişinə icazə verildi (P <0.05 ; Şəkil 4a). Bildirilən ağır glikozillənmiş (~ 70 kDa) membrana bağlı D2R formasının striatal ifadəsi genişləndirilmiş giriş siçovullarında məhdudlaşdırılmış giriş və ya yalnız çovğun siçovullarına nisbətən daha az idi (Şəkil 4b; bax: Onlayn Metodlar). Hər bir giriş qrupundakı siçovulları bədən ağırlıqlarının (yüngül və ya ağır) orta bölünməsi əsasında iki alt qrupa böldükdə, bədən çəkisi ilə striatal D2R ifadəsi arasında aydın tərs bir əlaqə tapdıq (şəkil 4a, c). D39R (Əlavə Şəkil 51) 2-in qlikosillənmiş yetişməmiş (~ 4 kDa) və ara qlikozillənmiş sitoplazmik (~ 17 kDa) formalarında ekspresiyada statistik cəhətdən əhəmiyyətli bir azalma aşkar etmədik, bu da genişlənmiş siçovullarda striatal D2R ifadəsinin ehtimal olduğunu göstərir. transkripsiyadan sonrakı mexanizmlər vasitəsilə tənzimlənir.

Şəkil 4: Çəki artımı striatal D2R səviyyəsi ilə tərs bağlıdır.

(a) Yalnız Chow, məhdud giriş və genişləndirilmiş giriş siçovulları, bədən ağırlıqlarının orta bölünməsinə əsaslanaraq hər bir şərt üçün iki qrupa bölündü: yüngül (L) və ya ağır (H). (b) Bütün striatal kompleks qərb ləkəsi ilə ölçülən hər qrupdakı bütün siçovullardan və D2R səviyyələrindən toplandı. Membranla əlaqəli D2R bandı 70 kDa-da həll edildi və zülal yükləmə nəzarəti aşağıda göstərilir (β-aktin, 43 kDa). Tam uzunluqlu immunoblotlar Əlavə Şəkil 12-də göstərilmişdir. (C) Yalnız çov, məhdud giriş və genişlənmiş siçovulların striatumundakı nisbi D2R miqdarı densitometriya ilə təyin edilmişdir (F2,6 = 5.2, P <0.05, əsas giriş effekti; * P <0.05 və ** P <0.01 yalnız chow qrupu ilə müqayisədə).

Sonrakı, striatal D2R-də pəhriz səbəbli azalmalarının beyin mükafatlandırma funksiyasına uyğunluğunu yoxlamaq üçün, D2R (Lenti-D2Rsh; Şək.) RX (shRNA) ilə müdaxilə edən qısa saç tıxacını çatdırmaq üçün lentiviral bir vektor hazırladıq və təsdiq etdik. 5 və əlavə Şek. 5). Mükafat hədləri, Lenti-D2Rsh ilə müalicə olunan siçovullarda, demək olar ki, dərhal kafeterya pəhrizinə icazə verildikdən sonra artmağa başladı, halbuki nisbətən qısa müddət ərzində boş lentivirus vektoru (Lenti-nəzarət) ilə müalicə olunan geniş girişli siçovullarda mükafat hədləri dəyişməmiş qaldı. Kafeteriya pəhrizinə girmə imkanı (14 d; Şəkil 6a). Cavab gecikmələri siçovulların hər iki qrupunda dəyişdirilmədi və bu effektin tapşırıq icrasındakı çatışmazlıqlar üçün ikincil olmadığını göstərdi (Əlavə Şek. 6). Mükafat hədləri yalnız eyni dövrdə çowa çıxışı olan Lenti-D2Rsh və ya Lenti-idarəetmə ilə müalicə olunan siçovullarda da dəyişdirilmədi (Şəkil 6b).

Bütün siçovulların yalnız standart çova (Əlavə Şek. 15) çıxışı olduqda, həddindən artıq bir 7 d bitərəflik zamanı həddindən artıq yüksək qaldı. Striatal D2R-nin yıxılması, buna görə pəhrizli mükafat hipofunksiyasına olan həssaslığı artırdı, lakin beyin mükafat sistemlərinin əsas fəaliyyətini dəyişdirmədi.

Şəkil 5: Lentivirus vasitəçiliyi ilə striatal D2R ifadəsinin vurulması.

(a) Lenti-D2Rsh-in həddindən artıq ifadə edildiyi striatal bölgələrin qrafik təsviri. Sol striatal yarımkürədəki yaşıl dairələr viral infuziyaların hədəf alındığı yerləri təmsil edir. Sağ striatal yarımkürədə yaşıl rənglənmə, Lenti-D2Rsh siçovulunun beynindən yaşıl floresan zülal (GFP) üçün boyanan bir təmsilçi immunokimyadır. (b) Lenti-D2Rsh siçovullarının striatumunda azalmış D2R ekspresyonunun nümayəndəsi immunoblot. Tam uzunluqlu immunoblotlar Əlavə Şəkil 13-də göstərilmişdir. (C) Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarının striatumundakı nisbi miqdarda D2R, densitometriya ilə ölçülmüşdür (* P <0.05, Lenti-kontrol qrupu ilə müqayisədə, post hoc testi) ). (d) Lenti-D2Rsh vektorunun striatumdakı glial hüceyrələrə yoluxması aşkar edilmədi. Yaşıl boyama virusdan gələn GFPdir; qırmızı astrosit markeri glial fibrillary acidic protein (GFAP); hüceyrə nüvələri mavi rəngdə DAPI rənglənməsi ilə vurğulanır. Ağ oxlar, virusun diffuziya edildiyi ətrafdakı toxumalarda deyil, yalnız striatumda virus enjeksiyonu yerində olan lokallaşdırılmış bir glioz sahəsini göstərir. Bu sahədə də, astrositlərin heç biri GFP-pozitiv deyil. Böyütülmüş şəkildəki sarı oxlar, təsbit edilən tipik GFP-mənfi astrositləri vurğulayır. (e) Lenti-D2Rsh vektoru tərəfindən striatumda yüksək səviyyədə nöronal infeksiya. Yaşıl boyama virusdan gələn GFPdir; qırmızı neyron nüvə markeridir; hüceyrə nüvələri mavi rəngdə DAPI rənglənməsi ilə vurğulanır. Böyütülmüş şəkildəki sarı oxlar striatumdakı GFP-pozitiv və NeuN-pozitiv neyronları vurğulayır. (f) Lenti-D2Rsh siçovullarının striatumundakı viral yoluxmuş (GFP-pozitiv) neyronun orta tikanlı neyronların tipik morfoloji xüsusiyyətlərini göstərən daha yüksək böyüdücü görüntüsü.

Şəkil 6: Striatal D2R-nin yıxılması, bir kafeterya pəhrizinə uzanan siçovullarda disfunksiyanı mükafatlandırmaq üçün həssaslığı artırır.

(a) Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarında kafeterya pəhrizinə 14 gün ardıcıl giriş imkanı verən əsas mükafat hədlərindən orta (± sem) faiz dəyişikliyi (virus: F1,156 = 5.9, P <0.05; vaxt: F13,156 = 2.2, P <0.05; virus × vaxt qarşılıqlı təsiri: F13,156 = 2.2, P <0.05; #P <0.05, qarşılıqlı təsir). (b) Yalnız çentikli girişi olan Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarında baza mükafat həddlərindən orta (± sem) faiz dəyişikliyi. (c) Yalnız 14 d çavuş müddətində siçovulların orta (± sem) kalori alımı və ya geniş istifadə (giriş: F2,28 = 135.6, *** P <0.0001). (d) Yalnız 14 d çov və ya genişlənmiş giriş zamanı orta (± sem) kilo artımı (giriş: F2,28 = 96.4, P <0.0001; *** P <0.001, girişin əsas təsiri).

Lenti-D6Rsh və yalnız Lent-D6Rsh və müvafiq Lenti nəzarət qruplarında yalnız çow və ya genişləndirilmiş giriş şəraitində (Əlavə Şekiller. 2 və 8) kalorili suqəbuledici (Şəkil 9c) və çəki artımı (Şəkil 2d) oxşar olduğunu gördük. Beləliklə, striatal DXNUMXR sökülməsi nə yemək yeməyi sərbəst istifadəyə verildiyi zaman nə yeməkxananın pəhrizinə üstünlük verildi, nə də ümumi kalorili qəbul edilmədi.

Şişman siçovullarda kompulsif yemək: striatal D2R üçün rol

Daha sonra, kafeterya pəhrizinə geniş giriş imkanı olan siçovullarda kompulsiv bənzər yemənin ortaya çıxa biləcəyi və striatal D2R siqnal çatışmazlığının bu təsirə səbəb ola biləcəyi hipotezini sınaqdan keçirdik. Yalnız çov, məhdud girişli və geniş istifadə edilmiş siçovulların yeni bir kohorta, genişlənmiş siçovullarda statistik olaraq əhəmiyyətli dərəcədə ağırlıq artımları meydana gələnə qədər> 40 d müddətində kafeterya pəhrizinə giriş icazəsi verildi (yalnız chow siçovulları ilə müqayisədə P <0.05; məlumatlar deyil göstərilmişdir). Daha sonra hər üç siçovul qrupuna, stabil bir qəbul əldə olunana qədər (gündəlik qəbulda <30% dəyişmə olaraq təyin olunduqdan sonra) bir əməliyyat kamerasında 5-7 gün ərzində kafeterya pəhrizinə gündə yalnız 10 dəqiqə giriş icazəsi verildi. Hər bir giriş vəziyyətindəki siçovulların yarısı, sonra ayaq zərbələrinin çatdırılması (cəzalandırılmış qrup) ilə qoşalaşmış bir işığa (şərtləndirilmiş stimul) məruz qaldı, halbuki hər qrupdakı qalan siçovullar, ayaq şoku olmadığı təqdirdə (cəzasız qrup) ). Test günü təkcə işığa məruz qalmanın dadlı qida istehlakına təsirlərini araşdırdıq (Şəkil 7; onlayn metodlara baxın). 30 dəqiqəlik başlanğıc seansları zamanı ortalama kalori alımının genişlənmiş siçovullara nisbətən yalnız çov və məhdud girişli siçovullarda daha yüksək olduğunu gördük (Şəkil 7a, b). Bu, yalnız çuxurlu və məhdud girişli siçovulların fasilələrlə 30 dəqiqəlik giriş seansları zamanı dadlı yeməyə büküldüyünü göstərir, bu siçovulların gündəlik kalori alımının ~ 40-50% -ni, ümumiyyətlə ~ 100 kCal, bu seanslar zamanı (şəkil 7a, b). Bunun əksinə olaraq, geniş yayılmış siçovullar, bu ehtiraslı bəslənmə davranışını inkişaf etdirməyə qarşı davamlı görünürlər, bəlkə də ardıcıl 40 gün ərzində dadlı yeməyə az qala məhdudiyyətsiz giriş tarixləri dəyişmək üçün nisbətən çevik olmayan yemək qaydaları yaratdılar. Sınaq günü, başlanğıc dövründə qəbul ilə müqayisədə yalnız çov, məhdud və ya geniş giriş qruplarından cəzasız siçovullarda replika işığının təkrar yeməyin istehlakına statistik olaraq heç bir təsiri müşahidə etmədik (şəkil 7a). Bu səbəbdən təkcə işığın işığının motivasiya cəhdi yox idi. Cəzalandırılan siçovullarda, şok cütlü siqnal işığı yalnız çov və məhdud girişli siçovullarda dadlı qida qəbulunu əhəmiyyətli dərəcədə azaltdı. Bununla birlikdə, siqnal işığının genişlənmiş siçovullarda dadlı qida qəbuluna heç bir təsiri olmadı və bu da onların istehlakının çətinlikləri proqnozlaşdıran ətraf mühitin qorunması üçün həssas olmadığını göstərdi. Genişləndirilmiş giriş siçovullarında əsas enerji alışı digər qruplardan daha az idi. Bununla belə, oxşar zaman kəsiyində çov qəbulunun daha aşağı olduğu üçün (şəkil 7d), bunun tapıntılarımızı qarışdıran bir 'mərtəbə effekti' meydana gətirməsi ehtimalı yoxdur. Birlikdə, məlumatlarımız, kompulsiv bənzər bir yemək davranışının, geniş yayılmış siçovullarda dərmana geniş bir giriş tarixi olan siçovullarda görülən kompulsif kokain qəbuluna bənzər bir şəkildə ortaya çıxa biləcəyi fikrini dəstəkləyir.

Şəkil 7: Zövqlü yemək üçün kompulsiv xarakterli cavab.

(a) 30 dəqiqəlik başlanğıc seansları zamanı və siçovulların əvvəllər zərərli ayaq şoku ilə cütləşməmiş neytral şərtləndirilmiş bir stimula məruz qaldıqları zaman cəzasız siçovullarda orta (± sem) dadlı pəhriz istehlakı (giriş: F2,20 = 5.2, P <0.05; #P <0.05 yalnız çovğun siçovullarına nisbətən). (b) 30 dəqiqəlik başlanğıc seanslarında və siçovulların əvvəllər zərərli ayaq şoku ilə qoşulmuş bir şərtləndirilmiş stimula məruz qaldıqları zaman cəzalandırılan siçovullarda orta (± sem) dadlı pəhriz istehlakı (giriş: F2,21 = 3.9 , P <0.05; işarə: F1,21 = 8.6, P <0.01; giriş x işarəsi qarşılıqlı təsiri: F2,21 = 4.7, P <0.05; * P <0.05, baza seansı zamanı qəbul ilə müqayisədə, #P <0.05 yalnız çovğun siçovulları). (c) 30 dəqiqəlik başlanğıc seanslarında və əvvəllər yalnız bir kafeterya pəhrizinə giriş və ya genişlənmiş Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarında test günündə orta (± sem) dadlı pəhriz istehlakı (işarə: F1,26, 29.7 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <30, başlanğıc seansları zamanı qəbul ilə müqayisədə, sonrakı test). (d) 2 dəqiqəlik başlanğıc seanslarında və əvvəllər yalnız bir kafeterya pəhrizinə girən və ya genişlənmiş Lenti-nəzarət və Lenti-D1,26Rsh siçovullarında test günündə orta (± sem) çov istehlakı (işarə: F44.9 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <XNUMX, başlanğıc seansları zamanı qəbul ilə müqayisədə, sonrakı test).

Nəhayət, əvvəllər yalnız çovdan çıxma imkanı olan və ya kafeterya pəhrizinə geniş girişi olan Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarında cəza cütlü şərtləndirilmiş stimulun qida qəbuluna təsirlərini araşdırdıq (şəkil 6-dan olan siçovullar). 30 dəqiqəlik başlanğıc seansları zamanı ləzzətli qida qəbulunun dörd qrupda da eyni dərəcədə yüksək olduğunu (~ 40 kCal) gördük (Şəkil 7c). Bundan əlavə, ümumi gündəlik çov istehlakı (ev qəfəsində) kondisioner seansları zamanı və test günündə dörd siçovul qrupu arasında da oxşar idi (Əlavə Şəkil 10). Bu səbəbdən kafeterya pəhrizinə 14 gün əvvəl daxil olmaq,> 40 d kafeterya pəhrizinə girişi genişlənmiş siçovullarda görülənə bənzər bir şəkildə binge kimi yemək davranışını maneə törətmək üçün kifayət deyildi (Şəkil 7a, b). Aversiv siqnal işığı stimulu əvvəllər yalnız çovğun girişinə malik olan Lenti-nəzarət və Lenti-D2Rsh siçovullarında dadlı qida qəbulunu pozdu (Şəkil 7c). Eynilə, azaldılmış şərtləndirilmiş stimul əvvəllər 14 gün kafeterya pəhrizinə girişi olan Lenti-nəzarət siçovullarında dadlı qida qəbulunu pozdu. Əksinə, azaldılmış şərtləndirilmiş stimul əvvəllər kafeterya pəhrizinə 2 gün geniş girişi olan Lenti-D14Rsh siçovullarında dadlı qida istehlakına təsir göstərməmişdir (şəkil 7c). Sınaq seansından 48 saat sonra qeydə alındıqda BSR eşikləri bu siçovullarda əhəmiyyətli dərəcədə yüksəldi, digər üç siçovul qrupunda isə eşiklər sabit və dəyişməz qaldı

(Əlavə Şek. 11). Lenti-D2Rsh genişləndirilmiş giriş siçovullarında kondisionerli stimullaşdırılmış qidalanma suqəbuledici təzyiqinin müqavimətinin klassik kondisioner proseslərinin pozulmasına görə ikinci dərəcəli olmadığını yoxlamaq üçün, aşındırılmış kondisioner stimullaşdırmanın az dadlı standart çowanın istehlakına təsirini sınaqdan keçirdik. siçovulların dörd dörd qrupu. Dadlı yeməyin binge kimi istehlakından fərqli olaraq, 2 min ilkin sessiyaları zamanı siçovulların dörd qrupunun az chow (~ 30 kCal) istehlak etdiyini (şəkil 7d) və bu çowun qəbulunun bütün dörd qrupda pozulduğunu gördük. aversiv şərtli stimulun təsirinə bənzər bir böyüklük (Şəkil 7d). Bu məlumatlar göstərir ki, striatal D2R-lərin süqut etməsi ləzzətli yeməklərin kompulsiv bəslənməsinin yaranmasını sürətləndirdi, lakin yalnız geniş istifadə tarixi olan siçovullarda. Üstəlik, məcburi qidalanma yalnız BSR həddini yüksəltmiş Lenti-D2Rsh siçovullarında aşkar edildiyi üçün, pəhrizdən gələn mükafat hipofunksiyası, kompulsif qidaların ortaya çıxmasının zəruri bir səbəbi ola bilər.

Müzakirə

Ləzzətli yüksək yağlı qidaya daxil olmaq asanlığı, piylənmə üçün vacib ekoloji risk amili hesab olunur19. Yüksək dərəcədə ləzzətli bir yeməkxana tərzi pəhrizinə geniş istifadənin siçovullarda BSR həddlərinin tədricən yüksəldilməsi ilə birlikdə kilolu və kilo alma ilə nəticələndiyini gördük. BSR ərəfələrindəki bu təsiri beyin mükafat sxemlərinin tədricən azalması, qida məhdudlaşdırılması və kilo itkisinin 20 artıra biləcəyi ilə əlaqəli bir şərh, sızanaqlarda BSR-ə cavab verən kəskin həddindən artıq bəslənmə 21 azalda bilər. Bu tapıntı, siçovulların intragastrik qidalanma borusu21 vasitəsilə həddindən artıq bəslənməsini və postprandial doyma22, 23, 24-ı təqlid edən mədə ifrazatı və ya damardaxili qlükaqon infuziyası göstərir ki, yanal hipotalamik BSR-lə təltif olunma reaksiyasını artırır. stimullaşdırılması25. Əvvəlki işlər də göstərdi ki, çəkisi artana qədər ~ 200 g artanadək intraqastrik borular vasitəsilə dəfələrlə zorla qidalanan siçovullar BSR üçün cavab nisbətini azaldır, bədən çəkisi normallaşana qədər davam edən bir təsir 23. Siçovulların bu tapıntısında olduğu kimi, yanal hipotalamik BSR üçün pişiklərdə cavab vermə, satiation26 ilə əvvəlcədən qidalanma tərəfindən maneə törədilib, beyin mükafatlandırma funksiyası ilə metabolik vəziyyət arasındakı qarşılıqlı əlaqələrin qorunub saxlanıldığını və beləliklə də insanlarda meydana gələ biləcəyini göstərir. İnsanlarda kafeteriya tipli pəhrizlərin asanlıqla əldə edilməsi və ardından həddindən artıq su ilə yayılması Qərb cəmiyyətlərində mövcud olan piylənmə epidemiyasının vacib ekoloji töhfəsi hesab olunur19. Məlumatlarımız göstərir ki, mükafat hipofonksiyası insanlar tərəfindən istehlak edilən bənzərli bir yeməkxana pəhrizini könüllü aşan siçovullarda yaranır və bu çəki artdıqca bu təsirin getdikcə daha da pisləşdiyini göstərir. Qeyd edək ki, mükafat həddi yüksəkliyi olan bütün siçovullarda ≥20% BSR elektrodları fornixin dorsolaterally ~ ~ 500 mkm daxilində yerləşirdi. Bu bölgədəki mükafatla əlaqəli neyronların həssaslığı, yağ mənşəli hormon leptinə həssas bir şəkildə qida məhdudlaşdırılması ilə artır və bu beyin bölgəsi qida mükafatı 27 üçün vacib bir substrat hesab olunur. Buna görə qida hedoniklərini tənzimləyən beyin sxemləri, mədə pozğunluğu28 və bağırsaqdan qaynaqlanan postprandial amil peptid YY3-36 (PYY) 29 olduğunu göstərən son insan görüntüləmə işlərinə uyğun olaraq, doyma proqnozlaşdıran postingestiv siqnallarla mane olur. mükafat emalında iştirak edir. Bundan əlavə, hədiyyə sistemləri həddindən artıq kilo almağa da mane olur. Son hesabatlar, enerji balansının əsas tənzimləyicisi olan dövranlı leptinin beyin toxumalarına nüfuz edə biləcəyini və 3, 27, 30, 31 mükafat sxemlərinin fəaliyyətini maneə törədə biləcəyini göstərir.

Həddindən artıq kilolu siçovullarda mükafat çatışmazlığı beyin mükafat dövrələrinin dadlı qida ilə həddindən artıq stimullaşdırılmasına qarşı çıxmaq üçün başlanğıc həssaslığındakı əks-azalma əksini göstərə bilər. Bu cür pəhrizlə əlaqəli mükafat hipofonksiyonu, bu mənfi mükafat vəziyyətini azaltmaq və ya azaltmaq üçün yüksək mükafatlı 'obzogenik' pəhrizləri istehlak etməyi artıraraq obezliyin inkişafına kömək edə bilər6, 32. Bu, geniş istifadədə müşahidə etdiyimiz hipofajiyanı hesab edə bilər. siçovullar və məhdud dadlı siçovullarda daha az dərəcədə dadlı qida geri çəkildikdə və yalnız daha az dadlı çov mövcud olduqda. Belə bir ssenari, xüsusilə də striatal D2R ifadəsini azaltdığını düşündükləri genetik polimorfizmləri olan şəxslərdə yüksək dərəcədə dadlı qidaya cavab olaraq striatumun küntlü aktivləşdirilməsinin insan beyin görüntüləmə işlərindən alınan məlumatlarla da uyğundur4. Obez insanlarda belə bir mükafat hiposensitivliyinin obezitenin inkişafından əvvəl ortaya çıxıb yalnız genetik faktorlarla əlaqəli olub olmadığı ('mükafat çatışmazlığı sindromu') və ya həddindən artıq yeməyin mükafat işlənməsində pozulmaya səbəb olub olmadığı aydın deyildi. Vergilərimiz dadlı yüksək enerjili qidaya geniş girişin və sonrakı həddindən artıq yeyinti kütlüyünün həssaslığı mükafatlandırdığını və bu səbəbdən obezliyin inkişafına kömək edən əhəmiyyətli bir hedonik mexanizmi təmsil edə biləcəyini göstərir. Burada obez siçovullarda bildirilən oxşar mükafat disfunksiyası, venadaxili kokain və ya eroinin öz-özünə idarəsinə geniş istifadə tarixi olan siçovullarda da aşkar edilir, lakin məhdud istifadə tarixi olanlarda deyil 12, 13, 14 Üstəlik, Bu dərmanla əlaqəli mükafat disfunksiyası nəticəsində yaranan azalmış mükafatın davamlı vəziyyətini azaltmaq cəhdindən irəli gələn kompulsif dərman axtarma 12, 32, 33. Beləliklə, məlumatlarımız obezlik və narkotik asılılığının əsas hedonik mexanizmləri paylaşa biləcəyini göstərir.

Striatal D2R ifadəsinin aşağı salınması ləzzətli yeməyin həddən artıq istehlakına diqqətəlayiq bir nöroadaptiv reaksiyadır. Həqiqətən, striatal D2R sıxlığının azalması həddən artıq kilolu şəxslərdə görülür 4, 34 və kemiricilər 35, 36. Əksinə, anoreksiya əsəbi olan şəxslər striatal D2R37 səviyyəsinə yüksəlmişlər və bariatrik (mədə bypass) əməliyyatından sonra obez insanlarda kilo itkisi, yüksəlmiş striatal D2R sıxlığı28 ilə əlaqələndirilir. Taqia A1 alleli olaraq adlandırılan gen polimorfizmi striatal D2R sıxlığının azalmasına səbəb olur və bu alleli saxlayan şəxslər obez populyasiyalarda həddən artıq çoxdur 4. Taqia alleli alkoqol, opioid və psixomotor stimullaşdırıcı asılılıq38-a qarşı həssaslığı artırır. Striatal D2R sıxlığının ya təsisçi genetik faktorlar nəticəsində, ya da həddindən artıq kökəlmə nəticəsində meydana gəlməsi piylənmənin neyrobioloji mexanizmlərinə kömək edə bilər. Membrana bağlı D70R-ni əks etdirmək düşünülən 2 kDa D2R izoformunun striatal səviyyələrinin yalnız çow, məhdud giriş və geniş istifadə qruplarından olan siçovullarda bədən çəkisi ilə tərs bağlı olduğunu gördük (Şəkil 4). Ən çox dorsolateral striatumda (Şəkil 2) striatal D5R ifadəsinin vurulması, kafedə pəhrizinə məruz qaldıqdan sonra BSR həddlərinin demək olar ki, dərhal artmasına səbəb oldu. Buna görə striatal D2R ifadəsinin azalması striatal D2R sıxlığındakı çatışmazlıqların obez fərdlərdə 4-də mükafat hipofunksiyasına kömək etdiyini göstərən insan beyninin görüntü məlumatlarına uyğundur.

Lenti-D2Rsh siçovullarının üç xüsusiyyəti də diqqətəlayiqdir. Birincisi, striatal D2R sıçrayışı ilə bəslənmiş pəhrizin genişləndirilməsi BSR həddlərinin yüksəlməsi ilə nəticələnsə də, bu siçovullarda idarə olunan siçovullarla müqayisədə kalorili suqəbuledici və ya çəki artımında heç bir fərq yoxdur. Bu, siçovulların yalnız 14 d kafeterya pəhrizinə daxil olma faktını əks etdirə bilər; Daha uzun müddətli dövrlər zamanla kəskinləşən D2R siqnal4 çatışmazlığı olan insanlarda görülən çəki artımına daha yüksək həssaslığa bənzər şəkildə zamanla daha çox çəki artmasına səbəb ola bilər. Bununla birlikdə, kafeterya pəhrizinə girişi yalnız 14 d ilə məhdudlaşdırmağın üstünlüyü, geniş çıxışı olan sökülən siçovulların BSR həddlərini yüksəltmək üçün yeganə qrup olması və bu bizə kompulsif inkişafda mükafat hipofonksiyasının potensial rolunu qiymətləndirməyə imkan verdi. yemək (aşağıya bax). İkincisi, BSR eşikləri sabit qaldı və yalnız çowa çıxışı olan sıçan siçovullarında dəyişdirilmədi. Bu, azalmış striatal D2R ifadəsinin mükafat həssaslığını artırmaq üçün kifayət olmadığını göstərir; bunun əvəzinə azaldılmış mükafat həssaslığının bu vəziyyətinin ortaya çıxmasını sürətləndirmək üçün ləzzətli yeməklərin həddən artıq istehlakı ilə qarşılıqlı təsir bağışladı. Buna görə beyin mükafat dövrlərindəki digər uyğunlaşma reaksiyaları kafeterya pəhrizinə geniş çıxışı olan siçovullarda mükafat həssaslığına səbəb ola bilər. Bunu nəzərə alaraq qeyd edirik ki, D2R agonist bromokriptin, leptin39-nin dövran səviyyəsini azaldır və leptin ən azı qismən qida3, 30, 31-a hedonik reaksiyaları idarə edən striatal bölgələri inhibe edərək qidalanmanı inhibə edir. Beləliklə, bədən çəkisinin artmasına cavab olaraq striatal D2R səviyyəsinin aşağı salınması leptin siqnalını artırır və beləliklə bu adipokinin beyin mükafat sistemlərinə inhibe təsirini artırır. Sonda lentivirus vektorlarımızı dorsolateral striatuma yönəltdiyimizi qeyd edirik. Bu, ilk növbədə texniki səbəblərdən qaynaqlanır, çünki virusun striatuma ötürülməsi üçün kətanların lateral yerləşdirilməsi bizə BSR ərəfəsini təyin etmək üçün daxili hipotalamik stimullaşdırıcı elektrod yerləşdirməyə imkan verdi. Beləliklə, striatumun digər sahələrində, xüsusən də dorsomedial və ventral bölgələrdə (nüvə accumbens nüvəsi və qabığı) dökülməsi üçün D2R-lərin hədəflənməsinin, xoşagəlməz pəhriz olmadıqda da BSR həddlərinin yüksəldilməsi mümkündür.

Dorsolateral striatum, doyuma qədər qidalanma və ya zərərli stimullarla cütləşmə yolu ilə devalvasiyaya həssas olmayan istehlakçı davranışın inkişafında əks olunduğu kimi, stimullaşdırıcı reaksiya vərdiş növü öyrənilməsində böyük rol oynamışdır40. Əsasən dorsolateral striatumu hədəf alaraq, siçovulun kompulsiv bəslənmənin inkişafına qarşı həssaslığını tənzimləyən D2R populyasiyalarını yıxmış ola bilərik. Kompulsif davranışlarda striatal D2R-lərin roluna uyğun olaraq, insan DRD2-ANKK1 gen lokusunun TaqIA alleli - aşağı striatal D2R sıxlığı5 ilə nəticələnir, ləzzətli qidaya cavab olaraq striatal aktivasiyanı qabarıqlaşdırır və piylənməyə qarşı həssaslığı artırır4 - ilə də əlaqələndirilir. mənfi nəticələrə səbəb olan hərəkətlərdən çəkinməyi öyrənməkdəki çatışmazlıqlar4. Mənfi bir nəticə verə biləcək davranış üzərində inhibitor nəzarətin itirilməsi həm obezlik, həm də mənfi sosial, sağlamlıq və ya maddi nəticələrə baxmayaraq istehlakçı davranışların davam etdiyi narkomaniya üçün xarakterik bir xüsusiyyətdir. Geniş bir dərman qəbulu tarixi olan siçovullarda kokain qəbul etmə davranışı mənfi nəticəni (ayaq şoku) proqnozlaşdıran aversiv bir şərtləndirici stimul tərəfindən pozulmaya qarşı əyilməz və davamlı ola bilər 41. Eynilə əvvəllər ləzzətli yüksək yağlı bir pəhriz əldə etmiş siçanlar, dadlı qida əldə etmək üçün pəhriz ilə təcrübəsi olmayan siçanlara nisbətən daha çox vaxt sərf edir (parlaq işıqlı). Kafeterya pəhrizinə geniş girişi olan siçovullarda xoşagələn qida istehlakının aversiv şərtli bir stimula qarşı eyni dərəcədə həssas olmadığını gördük. Bu effektdə striatal D18R-lərin rolu ilə uyğun olaraq əvvəllər yemək qrupuna pəhriz pəhrizinə 42 günlük geniş giriş imkanı olan striatal D2R yıxılma siçovullarında kompulsiv bənzər yeməyə rast gəlindi. Neyrocircuitry baxımından dadlı qidaya geniş giriş kortikostriatal yollarda plastisiyanı tetikleyebilir və bununla da heyvanları kompulsif bənzər davranışların inkişafına qarşı daha həssas vəziyyətə gətirə bilər və striatal D2R siqnal çatışmazlığı bu prosesi artırır. Həqiqətən, obez şəxslərdə azalmış striatal D14R sıxlığı davranış üzərində inhibitor nəzarət edən2 prefrontal və orbitofrontal kortikal bölgələrdə azalmış metabolizma ilə əlaqələndirilir2.

Diqqətə çatdıraq ki, ləzzətli yeməklərin kompulsiv şəkildə istehlakı yalnız əvvəllər kafeterya pəhrizinə girişi genişlənmiş sıçan siçovullarında, eyni vaxtda kafeterya pəhrizinə girmə imkanı olan idarəetmə siçovullarında deyil, nə də sıçan siçovullarda aşkar edilmişdir. chow yalnız giriş. Əvvəlcədən genişləndirilmiş giriş imkanı olan sökülən siçovullar və digər qruplar arasındakı əsas fərq onların davamlı yüksələn BSR həddləri idi. Bu, mükafat hipofonksiyonunun ümumi neyrobioloji mənşəyini və müvəqqəti, lakin müstəqil fenomen olan kompulsiv bəslənmənin yaranmasını əks etdirə bilər. Alternativ olaraq, pəhriz səbəbli mükafat hipofunksiyası, kompozisiya bənzər yeməyin 14, 32, 33 inkişafını asanlaşdıran mənfi möhkəmləndirmə üçün substrat rolunu oynaya bilər. Aşkar edilən mexanizmlər nə olursa olsun, kəşflərimiz ləzzətli qida üçün asılılığa bənzər kompulsif reaksiya obez siçovullarda ortaya çıxa biləcəyini göstərir və striatal D2R siqnalındakı çatışmazlıqlar bu davranışın inkişafına həssaslığı artırdığını göstərir.

Xülasə, aşkar etdik ki, ləzzətli, enerji sıx olan qidaların həddindən artıq istehlakı ilə beyin mükafatlandırma sistemlərinin həddən artıq stimullaşdırılması mükafat həssaslığının dərin bir vəziyyətini və kompulsiv yeməyin inkişafını şərtləndirir. Şişman siçovulların bu zərərli davranış reaksiyaları, ehtimal ki, striatal D2R siqnalında pəhriz səbəbli çatışmazlıqlardır. Sui-istifadə dərmanlarının həddindən artıq istehlakı, eyni zamanda striatal D2R sıxlığını azaldır, mükafat hipofunksiyasının dərin vəziyyətinə səbəb olur və kompulsiv kimi dərman qəbul edən davranışların yaranmasına səbəb olur. Buna görə tapıntılar, piylənmə və narkotik asılılığının beyin mükafat dövrlərindəki oxşar nöro-reaksiya reaksiyalarından yarana biləcəyini ifadə edən əvvəlki iş 4, 19, 42, 45, 46.

metodika

Sıçanlar.

Təcrübələrin əvvəlində 300-350 g ağırlığında kişi Wistar siçovulları Çarlz çayından əldə edildi. Gəldikdən sonra siçovullar daimi bir temperaturda 12-saat işıqlı-qaranlıq bir dövrəyə yerləşdirildi (2200 h-də işıqlar). Siçovullara təcrübə müddəti ərzində standart laboratoriya çuğuna və suya icazə verildi. Bütün prosedurlar Scripps Florida İnstitusional Heyvanlara Qayğı və İstifadə Komitəsi tərəfindən təsdiqləndi və siçovullara heyvanlara qulluq prinsipləri ilə əlaqədar Milli Səhiyyə İnstitutunun verdiyi təlimatlara uyğun müalicə edildi.

Cərrahi prosedurlar.

BSR stimullaşdırıcı elektrodlarla hazırlanan siçovullar ilk növbədə 1-3% izofluranın oksigenlə inhalyasiyası yolu ilə alındı ​​və stereotaksik bir çərçivədə (Kopf) yerləşdirildi. Bipolyar BSR elektrodları (11 mm uzunluqda) posterior lateral hipotalamusa yerləşdirilmişdir (anteroposterior, bregma-dan N0.5 mm; mediolateral, ± 1.7 mm; duraventral, 8.3 mm; intervaldan yuxarı 5 mm). ) 47. Virus enjeksiyonlarını qəbul edən siçovullar, striatumun üstündə (anteroposterior, bregma-dan 23 mm; orta xəttdən ± 14 mm; dorsoventral, ura2.8 mm) 3.1-dan yuxarı olan ikitərəfli bələdçi kətilləri ilə (2.4 ölçü, 48 mm uzun) hazırlanmışdır. 14-mm üslubları ilə. Dörd paslanmayan polad kəllə vintləri və diş akril elektrod və cannulae yerində tutdu. Əməliyyatdan sonra hər 12 saat ərzində 5 d dəfə cərrahi yara topikal antibiotiklə müalicə olundu. Siçovullara 7-10 d əməliyyatdan sağalmağa icazə verildi və sonra BSR eşik prosedurunda təlim aldılar.

BSR proseduru.

Siçovullar, başqa yerlərdə təsvir edilən 10, 14-a bənzər bir diskret sınaq cərəyanı-eşik proseduruna əsasən BSR stimullaşdırılmasına cavab verməyə öyrədilmişdir. Qısaca, BSR cari səviyyələri 5-μA addımlarında dəyişən enən və yüksələn sıra ilə dəyişdi. Hər sınaq sessiyasında dörd növbəli enən / yüksələn sıra təqdim edildi. Hər seriya üçün ərəfə, siçovulların beş sınaqdan ən az üçünü üçün cavab verdiyi iki ardıcıl cərəyan intensivliyi və siçovulların beş sınaqdan üç və ya daha çoxunda cavab vermədiyi iki ardıcıl cərəyan intensivliyi arasındakı nöqtə kimi müəyyən edilmişdir. Sessiyanın ümumi həddi dörd fərdi seriya üçün eşiklərin ortalaması kimi müəyyən edilmişdir. Hər bir sınaq sessiyası təxminən 30 dəqiqə davam etdi. Davamlı BSR həddləri, adətən 10-5 d təlimdən sonra qurulan ardıcıl günlərdə 10-də həddlərdə ≤14% dəyişmə olaraq təyin olundu. Hər bir test sessiyası üçün cavab gecikməsi müsbət cavabın verildiyi bütün sınaqların orta cavab gecikməsi olaraq təyin olundu.

Viral qablaşdırma və çatdırılma.

Qısa saç tokası RNA təslim edildi və pRNAT-U6.2 / Lenti vektor sistemi (GenScript) istifadə edilərək təsbit edildi. Viral hissəciklər istehsalçının protokoluna əsasən hazırlanmışdır. Qısaca, HEK 293FT hüceyrələri, shRNA əlavə (5 vector-GGATCCCGCGCAGCAGTCGAGCTTTCTTCAAGAGAGAAAGCTCGACTGCTGCGCTTTTTCCAACTCGAG-3 ′) və ya boş vektor olan VitalPower Packaging Mix (72 hitdən sonra) üçün boş bir vektor olan vektorla transfekte edildi. Supernatant daha sonra ultrasentrifuqasiya ilə toplandı və konsentrə edildi (24g, Beckman Coulter SW 76,755 TI rotor., 32 dəq, 90 ° C) və viral titr istehsalçının göstərişlərinə əsasən floresansla aktivləşdirilmiş hüceyrə çeşidlənməsi ilə təyin olundu. Virus aliquoted və istifadəyə qədər −4 ° C-də işıqdan qorunan qutularda saxlanıldı.

Sabit BSR həddi olan siçovullar hər beyin yarımkürəsinin striatumundakı üç yerdən ikitərəfli virus enjeksiyonları aldılar (enjeksiyon başına 2 μl, 1 μl min − 1, enjeksiyonlar arasında 1 min; hər bir başına altı vuruş). Siçovullara, BSR ərəfəsində qiymətləndirmə başlamazdan əvvəl ən az 2 - 3 d intrastriatal enjeksiyondan bərpa edilməsinə icazə verildi. Siçovulların kafeterya pəhrizinə daxil olmasına icazə verilməzdən əvvəl maksimal striatal D33R çökməsinin təmin edilməsi üçün virus enjeksiyonlarından sonra gündəlik BSR həddi qiymətləndirməsi 2 d üçün davam etdi. Bu 2 d ərzində Lenti-nəzarət və Lenti-D33Rsh siçovulları arasında BSR eşiklərində heç bir fərq yox idi.

İmmunoblotinq.

Siçovullar kafeterya pəhrizinə müntəzəm olaraq planlaşdırıldıqdan sonra təxminən 1 saat sonra öldürüldü və beyinlər sürətlə çıxarıldı. Buz blokundakı ~ 1-2 mm qalınlığında beyin bölmələri (1-mm dilim fasiləsi; Plastika Biri) bir beyin matrisindən istifadə edərək hazırlanmışdır və dorsal striatumun toxuma zərbələri (bregma: ~ 2.2-dan −0.26 mm) götürülmüşdür. Striatal toxuma zərbələri sürətlə yığılmış, dondurulmuş və istifadəyə qədər −80 ° C-də saxlanılmışdır. Fərdi nümunələr buz üzərində əridildi və giriş qruplarının çəki dərəcəsinə bağlı median bölgüsü əsasında (hovuzda 7 - 10 siçovullar) bərabər miqdarda striatal toxuma toplandı. Natrium ortovanadatı, fosfataz kokteyli inhibitorları 500 və 1 (Sigma-Aldrich), leupeptin və pepstatin homogenləşmədən əvvəl 2 μl buzlu RIPA tamponunda toxuma yenidən qurulmuşdur. Toxuma lizatları 10 min nümunə tamponunda qaynadılmış və 4% –20% və ya 10% Tris-glisin SDS gelləri (Invitrogen) üzərinə yüklənmişdir. Zülal nitroselüloz membranlarına köçürüldü, 1 s üçün ~ 23 – 25 ° C səviyyəsində (5% yağsız quru süd və 0.2% on iki 20, pH 7.4-də), bir gecədə 4 ° C-də birincil antikor olaraq inkubasiya edildi. Blok həllində aşağıdakı ilkin antikorlar seyreltildi: D2R siçan monoklonal (Santa Cruz, 1: 100) və ya β-aktin siçan monoklonal (Santa Cruz, 1: 200). Xloruminescent ECL reaktivi, horseradish peroxidase-conjugated ikincil antikorlar (Amersham, 1: 2,000) ilə inkubasiya edildikdən sonra əlavə edildi. Yetkin membranla əlaqəli bir forma D2DR (~ 70 kDa) 17, 49, bir protein yükləmə idarəsinə (β-aktin; 43 kDa) normallaşdırıldı və NIH Image J proqramını istifadə edərək densitometriya ilə ölçüldü.

Immunokimyəvi analiz.

Siçovullar PBS-də (pH 4) 7.6% paraformaldehid ilə anesteziya edilmiş və transcardally mükəmməlləşdirilmişdir. Beyinlər qaldırıldı, bir gecədə postfiks edildi və saxaroza (PBS-də 30% həll, pH 7.4) ən az 72 saat ərzində saxlanıldı. Dondurulmuş toxuma bölmələri (30 μm qalınlığı) bir mikrotomdan toplanmış və blok edilmişdir (3% BSA, 5% normal keçi serumu və PBS-də 0.3% Triton X-100) 1 h ~ ~ 23 – 25 ° C. Blok həllinə aşağıdakı ilkin antikorlar əlavə edildi və 4 ° C-də bir gecədə inkubasiya edildi: GFP-yə toyuq poliklon (Abcam, 1: 1,000); dovşan GFAP-a monoklonal (Millipore, 1: 1,000); NeuN-ə siçan monoklonal (Millipore, 1: 1,000). Bölmələr ~ 23-25 ° C temperaturda flüoresan boya ilə birləşən ikincil antikorlar ilə inkubasiya edildi: Toyuq əleyhinə - 488-nm boya (Jackson ImmunoResearch, 1: 1,000), dovşan-594-nm boya (Invitrogen, 1: XUMXN: 1,000: 594: 1) ) və anti-siçan - 1000-nm boya (Invitrogen, 61: 2). Bölmələr, DAPI (Vector Labs) olan Vectashield montaj mühiti ilə quraşdırılmış və örtülmüşdür. Şəkillər, Olympus BX10 flüoresan mikroskopu (× 100 obyektiv) və ya Olympus confocal mikroskopu (× XNUMX və × XNUMX hədəfləri) istifadə edilərək çəkildi.

Qidalanma qaydası.

Siçovullar qida məhsullarının boş yataq materialları ilə çirklənməsinin qarşısını almaq üçün ayrıca kağız yataqlarda (alfa yastiqciqlar; Çoban Xüsusi Sənədləri) yerləşdirilib. Süfrəyə verilən pəhriz siçovullara təqdim edilməzdən əvvəl ayrıca çəkilmiş donuz, kolbasa, cheesecake, kilo tortu, don və şokoladdan ibarət idi. Yeməkxanada pəhrizli qida maddələri kiçik metal qablarda çatdırıldı. Bütün ərzaq məhsulları, o cümlədən standart laboratoriya çörəkləri, qidalanma sessiyası başa çatdıqdan sonra yenidən çəkildi. Müxtəlif makronutrientlərdən alınan kalorili məhsul istehsalçı tərəfindən verilən qidalanma məlumatlarından istifadə edilərək hesablanmışdır.

Bəslənmə davranışının süni şəkildə ortaya çıxması.

Qidalanma prosedurları, BSR təcrübələrində istifadə olunan ölçüləri ilə eyni səs zəifləmiş operant otaqlarında reallaşmışdır. Siçovullar bir əməliyyat otağına yerləşdirildi və 30 dəqiqə kafeterya pəhrizinə və ya çovaya girmə imkanı əldə etdilər. Yemək məhsulları kiçik metal qablarda çatdırıldı. Siçovulların normal qidalanma dövründə həyata keçirilən qidalanma seanslarından əvvəl və sonra bütün qida maddələri ölçüldü. Çov istehlakı, siçovulların ev qəfəslərində təqdim olunan çovdan tərkibinə görə 45 mq çov qranullarının istehlakı ilə qiymətləndirilmişdir. Siçovullara 30-10 d tələb edən sabit qəbuletmə əldə edilənə qədər (gündəlik qəbulda <5% dəyişmə kimi təyin olunur) kafeterya pəhrizinə gündə 7 dəqiqə giriş icazəsi verildi. Bu başlanğıc dövrü ərzində dadlı qida qəbulunun sabitləşməsindən sonra, hər giriş şəraitindəki siçovullar iki qrupa bölündü: cəzalandırılanlar (ayaq şoku alan) və cəzasız (ayaq şoku almayan). Siçovullar daha əvvəl dadlı yeməyi əldə etdikləri eyni əməliyyat otağında ardıcıl günlərdə dörd kondisioner seansına məruz qaldılar. 30 dəqiqəlik kondisioner seansları zamanı bir siqnal işığı (şərtləndirilmiş stimul) 10 dəqiqə aktivləşdirildi, 10 dəqiqə söndürüldü və sonra 10 dəqiqə geri döndü. Cəzalandırılan siçovullar yalnız işarə ışığı təqdim edilərkən ayaq şoku aldı (0.5 saniyə ərzində 1.0 mA; ~ 10 dəqiqəlik fasilələrlə 1 stimulyasiya). Cəzasız siçovullara eyni şəkildə, ancaq ayaq şoku verilmədən siqnal işığı təqdim edildi. Sınaq günü, son kondisioner iclasından bir gün sonra, cəzalandırılan qruplardakı siçovullar, 5 dəqiqə ərzində işıq işarəsinin aktivləşdirilməsi ilə aralıq bir ayaq şoku (ümumilikdə beş stimullaşdırma) aldı. Cəzasız siçovullar ayaq zərbəsi olmadığı üçün yenidən işığa məruz qaldılar. 5 dəqiqəlik cəza müddətindən sonra, bütün siçovullara 30 dəqiqəlik bir seans üçün fasilələrlə aktivləşdirilmiş şərti qıcıqlandırıcı ilə dadlı yeməyə giriş icazəsi verildi (10 dəq işıq işarəsi yandırıldı, 10 dəq işarə yandırıldı, 10 dəq işarə yandı).

Statistik analizlər.

Başlanğıc mükafat hədləri, hər mövzuda kafeterya pəhrizinə girmədən əvvəl 5 d üçün orta hədd dəyəri olaraq təyin olundu. Mükafat hədləri baza həddi dəyərindən faiz dəyişməsi kimi ifadə edildi. Əsas mükafat ərəfəsi dəyərlərinin faizi, çəki artımı, kalorili istehlak və yağdan alınan kalorili istehlak nisbəti, dəyişmə hallarının təkrar ölçülməsi təhlili ilə təhlil edildi (yalnız çow, məhdud giriş və ya geniş giriş), kalori mənbəyi ( subyektlər arasındakı amillər kimi vaxt və subyekt amili olaraq virus (Lenti-nəzarət və ya Lenti-D2Rsh) və replika (cütləşdirilmiş və ya cəzasız qalmışdır) standart çow və ya kafeterya pəhrizi). Lazım olduqda, dəyişkənliyin analizlərindəki əsas təsirlər Bonferroni post hoc testləri ilə daha da təhlil edilmişdir. Bütün statistik təhlillər GraphPad Prism proqramından istifadə etməklə aparılmışdır.

References

References

Yazışmalar:

· Paul J Kenny ([e-poçt qorunur])