Biol Psychiatry. Autorski rukopis; dostupno u PMC 2014 Jan 8.
Biol Psychiatry. 2013 maj 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Objavljeno online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Konačno uređena verzija ovog članka izdavača dostupna je na Biol Psychiatry
Pogledajte komentar “Modeli životinja vode ka daljem razumijevanju ovisnosti o hrani kao i pružanju dokaza da lijekovi koji se uspješno koriste u ovisnosti mogu biti uspješni u liječenju prejedanja"In Biol Psychiatry, svezak 10 na stranici e11.
sažetak
pozadina
Postoji veliko interesovanje za istraživanje da li hranjenje koje pokreće nagrada može proizvesti plastičnost u mozgu. Sistem gama-aminobutirne kiseline (GABA) u shellusu nucleus accumbens (Acb), koji modulira sisteme za hranjenje hipotalamusa, dobro je pozicioniran da “uzurpira” homeostatsku kontrolu ishrane. Ipak, nije poznato da li se u ovom sistemu javljaju neuroadaptacije izazvane hranjenjem.
metode
Odvojene grupe pacova koje su održavane ad libitum bile su izložene dnevnim napadima unosa zaslađenih masti, stresa predatora ili infuzijama unutar dna ambetina d-amfetamina (2 ili 10 μg) ili μ-opioidnog agonista D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkefalin (DAMGO, 2.5 μg), zatim izazvan intra-Acb infuzijom ljuske GABAA agonist, muscimol (10 ng).
Rezultati
Izlaganje zaslađenoj masnoćama snažno senzibilisano hranjenje izazvano muscimolom. Senzitizacija je bila prisutna 1 tjedan nakon prestanka ukusnog režima ishrane, ali je smanjena do 2 tjedana. Štakori koji su bili izloženi zaslađenom mastu nisu pokazali promenjen odgovor na hranjenje hrane. Ponovljene intra-Acb infuzije ljuske DAMGO (2.5 μg) također su senzibilizirale hranjenje unutar muscimola. Međutim, ni ponovljene infuzije d-amfetamina intra-Acb ljuske (2 ili 10 μg) niti intermitentna izloženost averzivnom stimulusu (stres predatora) su promijenile osjetljivost na muscimol.
zaključci
Ukusno hranjenje izaziva preosetljivost reakcija GABA ljuske Acb; ovaj efekat može uključivati oslobađanje opioidnih peptida uzrokovano hranjenjem. Povećano uzbuđenje, averzivno iskustvo, ili samo povećana transmisija kateholamina, nedovoljni su da proizvedu efekat, a hranjenje izazvano od gladi je nedovoljno da bi se otkrio efekat. Ovi nalazi otkrivaju novi tip neuroadaptacije izazvane hranom unutar Acb; Raspravlja se o mogućim implikacijama za razumevanje ukrštenih efekata između nagrađivanja hrane i nagrada za lijekove.
Pretpostavlja se da je glavni faktor koji doprinosi trenutnoj "epidemiji" gojaznosti prevalencija jeftinih, vrlo ukusnih, energetski gustih namirnica koje pokreću nonhomeostatsko hranjenje kroz svoje naglašene osobine (1-3). Zato što ove namirnice uključuju iste centralne puteve koji su uključeni u ovisnost (4-6), postojao je značajan interes da se utvrdi da li njihov unos izaziva neuroplastične promjene slične onima koje proizvode droge. Sistemi koji primaju najviše pažnje u ovom pogledu su dopamin i opioidni sistemi u nucleus accumbens (Acb). Nekoliko grupa je pokazalo da ponavljano izlaganje ukusnoj ishrani, posebno na hrani koja je obogaćena šećerom ili mastima, snažno menja dinamiku neurotransmitera, osetljivost receptora i ekspresiju gena u tim sistemima i proizvodi bingelike obrasce hranjenja i druge promene ponašanja koje podsećaju na procese slične ovisnosti (\ T7-13).
Drugi ključni igrač u neuronskoj kontroli apetitivnog ponašanja je Acb-lokalizirani gama-aminobutirna kiselina (GABA) sistem. Akutna inhibicija neurona Acb ljuske sa GABA agonistima izaziva masivan odgovor na hranjenje kod sita štakora; ovaj efekat spada među najdramatičnije sindrome hiperfagije izazvane lekovima izazvanom bilo gde u brajin (14-19). Ova hiperfagija potiče delom od regrutovanja peptidno kodiranih hipotalamičkih sistema koji su uključeni u regulaciju energetske ravnoteže (20-22). Štaviše, prednja Acb ljuska je jedina telencefalična lokacija za koju se zna da podržava GABA-om indukovanu reaktivnost hedonističkog okusa (23). Acb ljuska je stoga predložena kao esencijalni čvor u mreži prednjeg mozga koja modulira nizvodne sisteme energetskog bilansa u usklađivanju sa afektivnim / motivacionim nepredviđenim okolnostima (24-26). Mrežni čvor sa ovim svojstvima mogao bi stoga predstavljati ključni lokus za ukusnu neuroplastičnost izazvanu hranjenjem; međutim, iznenađujuće je da sistem GABA u ljusci Acb nije proučavan u tom pogledu.
Naš cilj u ovoj studiji bio je da procenimo da li ponovljeno iskustvo sa nagrađivanim, ne-homeostatskim hranjenjem izaziva neuroadaptacije u Acb GABA sistemima. Otkrili smo da skroman režim povremenog unosa zaslađenog masnog tkiva senzibilizira reakcije hranjenja izazvane direktnom stimulacijom GABAA receptora u Acb ljusci. Istraživali smo bihevioralne i farmakološke mehanizme na kojima se zasniva ovaj efekat, sa naglaskom na moguće uključivanje opiotergičnih i dopaminergičkih mehanizama unutar intra-Acb ljuske.
Metode i materijali
teme
Mužjaci Sprague-Dawley štakora (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) vaganje 300 do 325 g po dolasku bili su smješteni u parovima u jasnim kavezima s ad libitum pristupom hrani i vodi (osim određenih eksperimenata kako je opisano kasnije) u svjetlu i temperaturi -controlled vivarium. Održavani su pod 12-h ciklusom svetlo / mrak (svetla u 7: 00 AM). Svi objekti i postupci su bili u skladu sa smjernicama o korištenju i njezi životinja od američkih Nacionalnih instituta za zdravlje i bili su pod nadzorom i odobreni od strane Institucionalnog odbora za njegu i upotrebu životinja na Univerzitetu u Viskonsinu.
Provjera operacije i smještaja
Bilateralne vodeće kanile od nerđajućeg čelika usmerene na školjku Acb (23-gauge) su implantirane prema standardnim stereotaksičnim procedurama [za detalje, vidi Baldo i Kelley (27)]. Koordinate mesta infuzije (u milimetrima od bregme) su bile + 3.2 (anteroposterior); + 1.0 (lateromedijalni); -5.2 sa površine lubanje (dorsoventral). Žice stajle su postavljene u kanile kako bi se sprečilo začepljenje, a pacovi su se oporavili do 7 dana pre testiranja. Na kraju svakog eksperimenta, položaji kanile su određivani posmatranjem Nissl-obojenih dijelova mozga pod svjetlosnom mikroskopijom (za više detalja, vidi Dodatak 1). Štakori sa netačnim plasmanima kanile su odbačeni iz statističke analize; veličine grupa date u ovom odeljku predstavljaju konačne veličine grupa nakon što su izostavljeni subjekti sa pogrešnim položajem.
Droge i mikroinfuzije
Injektori od nerđajućeg čelika (30-manometar) su spušteni da bi se proširili 2.5 mm iza vrha vodećih kanila. Bilateralne injekcije pod pritiskom izvršene su pomoću pumpe mikrodrive. Droge su infundirane brzinom od .32 μL u minuti. Ukupno trajanje infuzije je bilo 93 sek, što je rezultiralo ukupnom zapreminom infuzije .5 μL po strani. Nakon infuzije, injektori su ostavljeni na mjestu za 1 min kako bi se omogućila difuzija injekcije prije zamjene stajleta. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkefalin (DAMGO) i d-amfetamin (AMPH) su otopljeni u .9% sterilnom fiziološkom rastvoru.
Ukusan režim ishrane
Štakori su bili izloženi dvama 30-min sesijama (jutarnjim i popodnevnim sesijama) dnevno za 5 uzastopne dane. Ove sesije su se odvijale u kavezima za testiranje od pleksiglasa koji su identični kućnim kavezima, osim sa podovima od žičane mreže kako bi se omogućilo lako sakupljanje prolivene hrane. Tokom jutarnje sesije (11: 00-11: 30 AM), štakorima je ponuđena ili zaslađena mast (eksperimentalna grupa; n = 14) ili standardnu hranu (kontrolna grupa; n = 14) i dozvoljeno je da slobodno jede. Zaslađena mast bila je Tekladova eksperimentalna dijeta (TD 99200) koja se sastojala od skraćivanja sa 10% saharozom, sa gustinom energije 6.2 kcal / g (za više detalja vidi Dodatak 1). Voda je bila dostupna za obje grupe. Zatim su se vratili u njihove kaveze, sa hranom i vodom. U popodnevnim sesijama (3: 00 – 3: 30 PM), pacovi su ponovo stavljeni u kaveze za testiranje, ali obje grupe su dobile standardnu hranu (i vodu). Dakle, pacovi u eksperimentalnoj grupi iskusili su i ukusnu hranu i standardnu hranu u testnoj sredini. Ovo je urađeno kako bi se eksperimentalna grupa aklimatizirala na prijemnu hranu u kavezima za testiranje, jer je čau korišten u drugoj fazi eksperimenta (vidi “Nizak dozni Muscimol Challenge u ispitivanom okruženju”, dolje). Unošenje u test kaveze je zabeleženo svakog dana. Standardna hrana (laboratorijska dijeta Tekladova glodara) i voda bili su dostupni u svakom trenutku u kućnim kavezima.
Režim izloženosti stresu
Ova manipulacija je oponašala 5-dnevni ukusni raspored, osim što su pacovi u eksperimentalnoj grupi (n = 11) primio je averzivan stimulans (stres predatora), umjesto ukusne hrane, u jutarnjim sesijama. Svaki pacov je stavljen dnevno u zaštitni metalni rešetkasti kavez (7 u × 8 u × 9 in) koji je postavljen za 5 min unutar kućnog kaveza lasice (prirodni predator štakora). Zaštitni kavezi omogućili su životinjama da vide, čuju i mirišu jedni na druge, ali zabranili su fizički kontakt. Poznato je da ovaj nivo izlaganja značajno povećava nivo kortikosterona u plazmi i podstiče povećanu uzbuđenost i budnost koja traje najmanje 30 min nakon završetka izlaganja lasice (28,29). Kontrolni pacovi (n = 10) su postavljeni u identične male zaštitne kaveze i preseljeni u novi, ali neutralni (tj. Bez fereta) prostorije. Nakon 5-min ferreta ili neutralnog izlaganja, eksperimentalni i kontrolni pacovi su uklonjeni iz malih kaveza i odmah stavljeni u standardne kaveze za testiranje od pleksiglasa (za detalje pogledajte “Povoljan režim ishrane”) u prostoriji za testiranje različitoj od ferreta ili neutralne sobe. , za sesiju 30-min (11: 00 – 11: 30 AM). Hrana (standardna hrana za pacove) i voda su bili slobodno dostupni. Svi pacovi su vraćeni u kućne kaveze nakon ove sesije. Da bi se dodatno oponašao ukusan raspored hranjenja, svi pacovi su zatim bili izloženi drugoj 30-min dnevnoj sesiji (3: 00-3: 30 PM) u istim kavezima za testiranje kao i njihovi jutarnji kavezi, ali bez izlaganja (ili neutralne) ekspresije . Opet, hrana i voda su bili slobodno dostupni za ovu popodnevnu sesiju. Štakori su vraćeni u kućne kaveze po završetku testiranja.
Ponovljeni AMPH režim
Ova manipulacija je oponašala 5-dnevni ukusni raspored ishrane, osim što su pacovi u eksperimentalnoj grupi primali dnevne intra-Acb infuzije školjke AMPH, umesto ukusne hrane, za svoje dnevne jutarnje sesije. Unutrašnje infuzije AMPH ljuske (2 ili 10 μg, n = 11 za svaku dozu) ili fiziološki rastvor (n = 20) dati su neposredno pre nego što su pacovi stavljeni u test kaveze za svoje jutarnje sesije (11: 00 – 11: 30 AM). Standardna hrana za pse i voda su bili slobodno dostupni tokom tog vremena, a unos je zabeležen. AMPH-indukovana hiperaktivnost je praćena od strane eksperimentatora koji je bio slep za tretman, koristeći proceduru posmatranja vremena-uzorkovanja u kojoj je broj pojavljivanja četiri ponašanja (prelazak u kavez, uzgoj, usmjereno njuškanje i negovanje) zabilježen u 20-sec vremenske kanti svakog 5 min za svakog pacova. Štakori iz eksperimenta sa stresom predatora ponovo su korišćeni za 2-μg AMPH grupu.
Svi pacovi su dobijali drugo dnevno izlaganje test kavezima (3: 00-3: 30 PM) sa standardnom hranom i vodom, ali bez infuzije leka. Štakori su vraćeni u kućne kaveze po završetku testiranja.
Nizak dozi Muscimol Challenge u ispitnom okruženju
Nakon 5 dana izlaganja zaslađenim mastima, predatorskom stresu ili ponovljenim AMPH manipulacijama, pacovi su primili bilateralne intra-Acb izazove omotača sa fiziološkom otopinom i muscimolom (10 ng / .5 μL po strani) u ispitnoj sredini. Salini je davana svim pacovima šestog dana (tj. 1 dan nakon prestanka njihovih odgovarajućih 5-dana manipulacija tretmanom), i intra-Acb muscimol na sedmom danu. Svakog od ovih dana, pacovi su primali infuziju unutar Acb-a neposredno pre postavljanja u kaveze za testiranje za svoje uobičajene popodnevne sesije (3: 00-3: 30 PM). Ovih dana nisu održavane jutarnje sesije. Hrana (standardna jela) i voda su bili slobodno dostupni. Izmjeren je unos, a štakori su vraćeni u kućne kaveze nakon završetka testiranja. Za ovu fazu eksperimenta korišćena je Chow jer su sve grupe prethodno dobile hranu u okruženju za testiranje, čime su eliminisane smetnje novina u hrani. Štaviše, pošto su osnovni nivoi unosa čaua bili niski, bilo je manje šanse da se nađu na stropne efekte za hiperfagiju izazvanu muscimolom.
Podgrupa štakora izloženih ukusnom režimu ishrane (n = 10 zaslađena mast, n = 10 chow kontrole) su primile dodatne infuzije fiziološkog rastvora i muscimola 7 dana nakon završetka protokola za izlaganje zaslađenom mastu bez izlaganja zaslađenom mastu između. Treća sekvenca infuzije sa fiziološkim / muscimolom data je ovim štakorima 14 dana nakon završetka protokola, opet bez privremenog izlaganja zaslađenom mastu.
Imajte na umu da redosled infuzija fiziološkog rastvora i muscimola nije bio uravnotežen (tj. Fiziološki rast uvek je bio na prvom mestu), tako da se svaki mogući kontekst ili uslovljeni odgovor na hranjenje može otkriti na dan izazivanja slane vode bez tumačenja prethodnog muscimola izazov. Takođe treba imati na umu da je za 10-μg AMPH grupu, dodatan muscimol izazov (50 ng) dat na dan 8.
Izazov uskraćivanja hrane u okruženju testiranja
Štakori su podvrgnuti ukusnom režimu hranjenja tokom 5 dana kao što je opisano ranije (n = 10 za grupu zaslađenih masti, n = 11 za kontrolnu grupu chow). Šestog dana, sve životinje su primile infuziju fiziološkog rastvora i testirane su na njihovoj uobičajenoj popodnevnoj sesiji (3: 00 – 3: 30 PM) sa standardnom hranom i vodom. Nije bilo jutarnje sesije. Zatim, svi pacovi su primili izazov deprivacije hrane u kojem je hrana uklonjena iz kućnih kaveza 18 sati prije testiranja (tj. Navečer dana izazivanja slane vode). Sledećeg dana, ovim pacovima koji su bili uskraćeni za hranu davane su infuzije u fiziološkom rastvoru u ljusci i stavljene u kaveze za testiranje (sa standardnom hranom i vodom) tokom popodnevnog testiranja, bez jutarnje sesije. Izmjeren je unos, a štakori su vraćeni u kućne kaveze nakon završetka testiranja.
DAMGO / Muscimol Cross-Sensitization
Koristili smo nešto drugačiji dizajn za ovaj eksperiment, jer 2.5-μg DAMGO uzrokuje sedaciju na prvu izloženost pacovima; ova sedacija se smanjuje otprilike u 30 do 45 min (nakon čega pacovi počinju jesti ~ 90 min). Stoga smo koristili jedan 2-satni dnevni sesiji bez popodnevne sesije. Štakorima koji su održavani na ad libitumu date su četiri infuzije unutar ljuske (jedna infuzija dnevno, svaki drugi dan) bilo sterilnog .9% slanog rastvora (n = 7) ili DAMGO (2.5 μg / .5 μL po strani; n = 6). Nakon infuzije, pacovi su odmah stavljeni u test kaveze za 2 h (11: 00 AM – 1: 00 PM) sa pristupom standardnoj hrani i vodi. Četrdeset osam sati nakon poslednjeg ponovljenog tretmana, ispitanici su primili infuziju u sterilnoj fiziološkoj otopini unutar Acb ljuske i stavljeni su u testne kaveze za 2 sati sa standardnom hranom i vodom. Dva dana kasnije, izazvani su muscimolom (10 ng / .5 μL), ponovo postavljenim odmah nakon infuzije u testne kaveze za 2 sati sa standardnom hranom i vodom. Na svaki dan testiranja, unos je zabeležen, a pacovi su vraćeni u njihove kaveze odmah nakon završetka testiranja.
Statistička analiza
Za procjenu razlika između eksperimentalnih manipulacija (dijeta, liječenje lijekovima, stres) i odgovarajućih kontrola korištene su dvofaktorske analize varijance (tretman × dan, ili povijest liječenja × izazov lijeka, prema potrebi) s planiranim usporedbama. Alfa je postavljen p <.05. Analize su provedene pomoću softvera StatView (SAS Institute, Cary, Sjeverna Karolina).
Rezultati
Intermitentni napadi zaslađenog unosa masti senzibiliziraju reakciju hranjenja koju je izazvao Intra-Acb Shell Muscimol
Unošenje zaslađene masti u jutarnjim hranidbenim sastancima eskaliralo se tokom protokola 5-dnevnog intermitentnog pristupaF(4,52) = 13.3; p <.0001; Slika 1A]. Petog dana, srednja količina unesenog zaslađenog masti bila je 4.9 g, što je ekvivalentno 30.4 kcal, u poređenju sa srednjim unosom 1.8 kcal u hrani u kontrolnoj grupi. Važno je da nije bilo ukupnih razlika u telesnoj težini između zaslađenih masnoća i grupa za hranu u toku 5-dnevnog protokola.F(1,26) = .3; nije značajna (ns)], i nema interakcije dijeta × dan na tjelesnu težinu [F(4,104) = 1.2; ns]. Dakle, izgleda da štakori u eksperimentalnoj grupi kompenziraju povećani unos kalorija, vjerovatno smanjenjem njihovog unosa ad libitum u kućne kaveze (tj. Kratke epizode izlaganja zaslađenom mastu nisu izazvale efekte slične gojaznosti). Za popodnevne sesije, u kojima su obe grupe dobile hranu, nisu postojale razlike između grupa u unosu i interakciji bez prehrane × dan (Fs = .2 – 1.3; ns). Dakle, izlaganje jutarnjim zaslađenim mastima nije imalo uticaja na nisku stopu hranjenja koja je viđena u popodnevnim satima.
Po završetku ovog intermitentnog protokola za pristup svim štakorima je izazvana infuzija infuzije u rastvoru Acb od fiziološke otopine i muscimola (10 ng). Štakori koji su bili izloženi zaslađenom mastu nisu pokazali promenjen odgovor na ishranu fiziološkog rastvora u poređenju sa kontrolom izloženom hrani. Međutim, oni su pokazali snažnu, visoko značajnu senzibilizaciju na unos hrane koju je izazvao muscimol (interakcija prehrane × lijek [F(1,26) = 13.6, str = .001; Slika 2 za specifična poređenja]. Unos vode je ostao nepromijenjen. Kao što je prikazano u Slika 2, senzibilizacija muscimolom je i dalje prisutna 7 dana nakon režima zaslađenog masnog tkivaF(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 dana nakon izlaganja, međutim, osjetljivi odgovor je smanjenF(1,14) = 1.6; ns]. Na kraju, pacovi koji su bili izloženi režimu zaslađenog masnog tkiva nisu pokazali pojačani odgovor na hranjenje u odnosu na 18-satni izazov deprivacije hrane u odnosu na njihove kolege izložene hrani.F(1,19) = .004, ns; Slika 2].
Cross-sensitization između μ-opioidnog receptora i stimulacije GABA receptora u Acb ljusci
Kao što je prikazano na slici Slika 3, unutar-Acb ljuska DAMGO je izazvala snažnu hiperfagiju na svakom od 4 dana injekcije "ponovljene DAMGO" fazeF(1,11) = 62.3; p <.0001]. Nakon ovih ponovljenih tretmana, izazvali smo štakore fiziološkom otopinom i muscimolom; za ove izazove, analiza varijance dala je snažne glavne efekte istorije hroničnog liječenja [F(1,11) = 7.8; p = .018] i izazov droge [F(1,11) = 12.1; p = .005], ali nema interakcije [F(1,11) = 1.4; ns]. Ipak, planirana poređenja između DAMGO i slanih grupa za svaku od injekcija sa izazovom otkrila su da je unos hrane u odgovoru na intra-Acb izazov muscimola u školjci bio značajno veći kod pacova tretiranih sa DAMGO u poređenju sa pacovima koji su prethodno tretirani fiziološkim rastvorom (p <.05), ali da se odgovor na izazov fiziološkom otopinom nije razlikovao među grupama.
Odsustvo preosetljivosti muscimola posle ponovljenog, povremenog izlaganja stresu ili infuzija AMPH ljuske
Izvršena su dva eksperimenta kako bi se testirali efekti izloženosti predatora i ponovljenih AMPH tretmana na naknadnu reakciju na muscimol. Prvo, pacovi su podvrgnuti režimu izloženosti predatorima sa 5-dnevnim intermitentnim predatorima, a zatim izazvanim intra-Acb slanim rastvorom i muskimolom (10 ng). Kao što je prikazano u Slika 4, ova istorija izloženosti stresoru nije promijenila odgovor na hranjenje na kasniji muscimol izazovF(1,19) = 1.1, ns]. Zatim, isti pacovi su podvrgnuti 5-dnevnom režimu dnevne intra-Acb AMPH infuzije (2 μg). Kao što se i očekivalo, AMPH je proizveo snažnu motoričku aktivaciju koja se odražava u "kompozitnim rezultatima aktivnosti" prelaza u kavezu, uzgoju, usmjerenom njušenju i negovanju (vidi Metode i materijali) u poređenju sa pacovima tretiranim fiziološkim rastvorom [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Slika 5A], što ukazuje na to da je doza očigledno aktivna u ponašanju. Međutim, liječenje akutnim AMPH-om nije promijenilo ingestivno ponašanje [interakcija liječenja × dan: F(4,76) = .5, ns; podaci nisu prikazani]. Nakon završetka faze eksperimenta ponovljenog AMPH- ili fiziološkog tretmana, svi pacovi su bili izazvani intra-Acb fiziološkim rastvorom i muscimolom. AMPH nije značajno promenio osetljivost na hranjenje izazvanim muscimolom (Slika 5B). Došlo je do značajnog predtretmana × efekta tretmanaF(1,19) = 3.6; p = .02]; međutim, planirana poređenja su pokazala da je ova interakcija uglavnom bila rezultat velike razlike u odgovorima na izazove slanog u odnosu na muscimol u AMPH grupi (p = .0009). Međutim, nije bilo značajne razlike između slanih i AMPH grupa u odgovoru na izazov muscimola (p = .11).
Da bi dalje istražili efekte višestrukih AMPH infuzija na osetljivost muscimola (imajući u vidu da su stresni pacovi ponovo korišćeni za AMPH eksperiment i ovo prethodno iskustvo stresa moglo je da promeni njihove AMPH odgovore), drugi eksperiment je sproveden u posebnoj grupi naivnih pacova u kojima ispitanici su podvrgnuti 5-dnevnom režimu intra-Acb infuzije ljuske veće doze AMPH (10 μg), nakon čega su uslijedili izazovi intra-Acb ljuske sa fiziološkom otopinom i dvije doze muscimola (10 i 50 ng). Opet smo primetili snažnu akutnu motoričku aktivaciju kao odgovor na infuzije AMPH-a.F(1,22) = 83.7; p <.0001; Slika 6], ali nema uticaja na hranjenje [F(4,76) = 1.7, ns]. Kada su ovi pacovi bili izazvani bilo sa 10-ng ili 50-ng intra-Acb školjkom muscimola, oni nisu pokazali senzibilisane hranidbene odgovore [F(2,38) = 1.4; ns]. Kao pozitivna kontrola, pacovi u AMPH grupi su zatim izlagani režimu zaslađenog masnog tkiva 5-dana (i pacovima u fiziološkoj grupi u režimu hranjenja); svi pacovi su zatim izazvani infuzijom unutar kože Acb 10-ng muscimol. Uočili smo senzibilizirani odgovor hranjenja muscimolom kod ovih pacova nakon izlaganja zaslađenim mastima [F(1,19) = 5.8; p = .027; umetnuti, Slika 6], pokazujući da su isti štakori koji nisu pokazali senzibilizaciju nakon ponovljenih AMPH infuzija bili sposobni da razvijaju i izražavaju senzibilizaciju muscimola kao odgovor na izlaganje zaslađenom mastu.
Cannulae Placements
Slika 7 prikazuje shematski mapiranje položaja kanila iz svih eksperimenata u ovoj studiji. Kao što se može vidjeti na slici, velika većina položaja (95%) pala je unutar prednje polovice medijske ljuske Acb, uključujući i daleki rostralni sektor. Pet procenata plasmana palo je samo kaudalno do središta anteroposteriornog opsega ljuske, unutar sektora koji daje apetitivne odgovore, ali je rostralno u zoni koja daje defanzivno ponašanje (18). Smještaji unutar tih zona bili su ravnomjerno zastupljeni u svim eksperimentima, i nije bilo sistematskih razlika u ponašanju ili farmakološkim efektima zbog varijabilnosti položaja u anteroposteriornoj osi.
rasprava
U ovoj studiji demonstriramo novi tip adaptacije u mozgu. Intermitentni napadi potrošnje zaslađenih masnoća su senzibilisali efekat hranjenja izazvanog izazivanjem niske doze muscimola u školjci Acb; Senzibilizirani efekat je približno ekvivalentan onom koji je proizveden pet puta višom dozom muscimola kod naivnih pacova. Čini se da ova preosjetljivost nije nespecifična posljedica generalizirane uzbuđenosti ili diverzifikacije okoliša povezana s intermitentnom izloženošću zaslađenim mastima. U skladu s tim, ponavljano izlaganje visoko uzbudljivim stimulusima (intermitentna izloženost stresoru), čak i oni sa pozitivnom motivacionom valencijom (intra-Acb AMPH) (30-33), nisu bili dovoljni da senzibiliziraju hranjenje izazvano muscimolom. Nasuprot tome, infuzije DAMGO intra-Acb ljuske, koje su izazvale hranjenje u fazi eksperimenta indukcije senzibilizacije, proizvele su snažnu unakrsnu senzibilizaciju na muscimol. Stoga je za uvođenje GABA senzibilizacije potrebno zajedničko svojstvo unosa zaslađenog masnog tkiva i unosa hranjene hranljive masti opioida, osim povećanja opšteg uzbuđenja. Ovo implicitno pokazuje da orosenzorna ili postestestivna svojstva specifična za šećer ili masnoću nisu obavezna za razvoj senzibilizacije muscimola. Umesto toga, uobičajeni mehanizam indukcije može se ponoviti μ-opioidnom signalizacijom u Acb ljusci, proizveden ili egzogenom DAMGO administracijom ili endogenim μ-opioidnim peptidnim oslobađanjem izazvanim zaslađenim mastima.
U tom smislu, pokazalo se da stimulacija intra-Acb μ-opioidnih receptora na nivou Acb-a proizvodi senzibilizaciju opioida i uslovljen odgovor hranjenja na kasnije izazivanje saline (34). Ovi efekti su nezavisni od dopamina (35), kao i drugi Acb-lokalizirani, μ-opioid-posredovani procesi kao što je poboljšanje reaktivnosti hedonističkog okusa (30,36,37). U opštem smislu, neuspjeh ponovljenih AMPH infuzija za senzibiliziranje hranjenja izazvanog muscimolom slaže se s tim nalazima; prema tome, unakrsna senzibilizacija opioidnim-GABA može predstavljati vrstu neuroadaptacije koja je nezavisna od dopamina u Acb. Interesantno, mi nismo primetili uslovljen odgovor na hranjenje izazvanim fiziološkim rastvorom kod pacova tretiranih sa DAMGO. Obratite pažnju, međutim, da indukcija hranidbenog dejstva uslovljenog opioidima može biti promenljiva i da zahteva više od četiri ponovljena tretmana (V. Bakshi, lična komunikacija, Jun 2012). Bez obzira na to, ovi rezultati pokazuju da uslovljeni efekat ishrane (barem onaj koji se može otkriti izazivanjem slanim rastvorom) nije potreban za izražavanje unakrsne senzibilizacije opioidnim GABA. Štaviše, nikada nismo primijetili povećane reakcije hranjenja kod štakora izloženih zaslađenim mastima u popodnevnim satima, ili kao odgovor na izazove slane ili gladi, što ukazuje na određeni stepen specifičnosti mehanizma izazivanja senzibiliziranog hranjenja.
Čini se da je neuronski mehanizam koji potiče od ponašanja hranjenja izazvanog muskimolom i drugim aminokiselinskim manipulacijama u Acb školjci perturbacija ravnoteže AMPA posredovane ekscitatorne i GABA-posredovane inhibitorne signalizacije na neurone srednjih kostiju. Kada je neto efekat smanjenje aktivnosti ovih neurona, bilo GABA-posredovanom inhibicijom ili blokiranjem receptora glutamata tipa AMPA, aktivira se robustna hiperfagija. (14,23,38,39). Zbog toga, parsimonično objašnjenje za naše rezultate je da ponovljena aktivacija μ-opioidnih receptora (egzogeno administriranim DAMGO ili endogenim oslobađanjem opioidnog peptida izazvanog zaslađenim mastima) izaziva ili direktnu promjenu u GABAA osjetljivost receptora per se, ili općenitije promjene u ravnoteži ekscitatorne / inhibitorne transmisije tako da je lakše postići prag za inhibiciju posredovanu GABA-om.. Ponovljeni tretman opioidnog agonista (morfij) proizvodi određene efekte u ovom pravcu, kao što je regulacija GABAA mesta vezivanja i muskimolom stimulisani unos hlorida u sinaptosome (40), povećanje GABAA Izraz δ-podjedinice u Acb ljusci (41), i internalizacija GluR1 podjedinice AMPA receptora u Acb ljusci (42). Svaki od ovih mehanizama (ili njihova kombinacija) na nivou školjke Acb bi mogao da izazove preosetljivost na muskulamom izazvanu neuronsku inhibiciju. Ipak, moguća su druga objašnjenja; na primjer, mogu postojati i neuroadaptacije unutar “izlaznih” čvorova mreže kroz koje se izražava hranjenje posredovano Acb-shell-om (kao što je lateralni hipotalamus). Potrebne su dodatne studije da bi se testirala ova mogućnost.
Što se tiče kliničkog značaja ovih nalaza, interesantna mogućnost je da se preosetljivost GABA u školjci Acb razvija kao odgovor na nepredviđene okolnosti koje izazivaju intermitentna, fazna povećanja u μ-opioidnoj signalizaciji, kao što su ponavljana „binges“ ukusnog hranjenja.. jaU tom kontekstu, GABA promjena mogla bi predstavljati mehanizam napretka za daljnje neregulirano ponašanje. Naši rezultati takođe mogu imati implikacije za razumevanje „crossover“ efekata između nagrađivanja hrane i određenih zloupotreba droga. Jedan očigledan kandidat je alkohol (EtOH), čiji se efekti moduliraju i μ-opioidnim i GABA sistemima u Acb (43-45). Zanimljivo je da su neke studije pokazale povezanost između žudnje za hranom, bingeinga i patološke upotrebe alkohola kod ljudi (46,47). U studijama na životinjama, ili GABA ili blokada opioidnih receptora u Acb ljusci smanjuju unos EtOH [(48,49), ali pogledajte Stratford i Wirtshafter (50)], i, upadljivo, EtOH se samostalno administrira direktno u Acb ljusku (51). Nadalje, nedavna studija pozitronske emisijske tomografije otkrila je da signaliziranje μ-opioida u Acb prati unos zaslađenog alkoholnog pića (52). Na staničnom nivou, pokazano je da je GABA lokalizovana školjkom AcbA receptori koji sadrže δ podjedinicu moduliraju efekte ponašanja niske doze EtOH potrošnje (53); kao što je ranije spomenuto, ekspresija gena za ovu podjedinicu je povećana u Acb ljusci ponovljenom stimulacijom μ-opioidnih receptora (41). Prema tome, moguće je da oslobađanje μ-opioidnih peptida zahvaljujući ukusnom hranom u smislu konzumiranja EtOH ili konzumacije zaslađenih EtOH pića (poput onih koje se prodaju mladim pijancima) mogu zahvatiti neuroadaptacije ovisne o opioidima u krugovima aminokiselina kodiranih u Acb. Ova hipoteza, iako spekulativna, dovodi do testabilnih predviđanja u vezi sa mogućim kontekstom u kojem GABA senzibilizacija u krugovima nagrađivanja mozga ugroženih pojedinaca može omogućiti ukusnu hranu da služi kao “droga za eskalaciju hrane i unos EtOH”.
Dopunski materijal
Supplementary File
priznanja
Ovaj rad su podržali Nacionalni instituti za zdravstvo Grantovi DA 009311 i MH 074723. Podskup ovih podataka predstavljen je u apstraktnom obliku na 2009 sastanku Društva za proučavanje ingestivnog ponašanja u Portlandu, Oregon.
Fusnote
Autori ne prijavljuju biomedicinske finansijske interese ili potencijalne sukobe interesa.
Dopunski materijal citirani u ovom članku su dostupni online.
reference