Sucosu Ingestion induvia Rapid AMPA Receptor Trafficking (2013)

J Neurosci. Autore manoscrittu; disponibile in PMC ott 3, 2013.
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astrattu

I meccanismi per quale e ricumpinsioni naturali cum'è u zuccheru affettanu a trasmissione sinaptica è u cumpurtamentu sò largamente micca esplorati. Quì, avemu investigatu a regulazione di nucleus accumbens sinapses da u ingrossu di sucrosi. Studi precedenti anu dimustratu chì u trafficu di receptore AMPA hè un mecanismu principali per regulà a forza sinaptica, è chì in vitro, u trafficu di receptori AMPA chì cuntenenu a subunita GluA1 si realizeghja da un mecanismu in dui tappe chì implica u trasportu di receptori extrasinaptici è dopu sinaptici. Rappurtemu chì in rata, ingestione giornalaria ripetuta di una soluzione di saccarose 25%% locomotione spontanea elevata in transizione è potenziata sinapsi core accumbens per incorporazione di Ca2+-Recettori AMPA permeabili (CPAR), chì sò GluA1-cuntenenti, GluA2-mancanti ricettori AMPA. Studi elettrofisiulogichi, biochimici è quantitativi di microscopia elettronica anu rivelatu chì a furmazione di saccarosu (7 ghjorni) induce una populazione stabile (> 24 ore) intraspinosa di GluA1, è chì in questi topi un singulu stimulu di saccarosiu rapidamente (5 min) ma transitoriamente (<24 ore) elevatu GluA1 in i siti extrasinaptichi. I ricettori CPAR è dopamina D1 eranu richiesti in vivo per a locomotiva elevata dopu l'ingestione di saccarosa. Significativamente, un protokollu di 7-day di ingestione di ogni ghjornu di una soluzione 3% di saccarina, un edulcorante non-caloric, induce GluA1 sinaptic in modu simile à l'ingestione di saccarosa 25%. Ti risultati di l'identificazione identificanu u trafficu multi-passu GluA1, descrittu in seguitu in vitro, cum'è un mecanismu per a regulazione aguda di trasmissione sinaptica in vivo per una recompensa naturale orosensoria. A traffica hè stimulata da una strada chimiosensoria chì ùn hè micca dipendente da u valore caluricu di a succosa.

I MUVRINI

U cunsumu eccessivu di Sucrosi hè un prublema impurtante di salute publica (Hu è Malik, 2010), ma i meccanismi per quale ricumpinsioni naturali, orosensorii cum'è a sacarosa regulanu a trasmissione sinaptica per influenzà u cumpurtamentu. Plasticità sinaptica in u nucleu accumbens, un cumpunente integrale di i circuiti di ricumpensa cerebrale (Sesack è Grace, 2010), cuntribuisce à parechje forme di cumportamentu motivatu, cumpresu l'apprendimentu di ricumpensa (Giornu è Carelli, 2007), risposte à u stress sociale (LaPlant et al., 2010) è patologie di addiction (Luscher è Malenka, 2011). L'esposizione ripetuta à a cocaina provoca una plasticità sinaptica in i neuroni di l'accumbeni è l'area tegmentale ventrale (VTA)Brebner et al., 2005; Grueter et al., 2010; Mameli et al., 2009; Pascoli et al., 2012; Thomas et al., 2001; Ungless et al., 2001). À un accessu estensivu à l'auto amministrazione di a cocaina seguita da una retirata prolongata, i sinapsi sò potenzalizzati per l'incorporazione di Ca2+-permeable, GluA2-mancante di receptori di glutamate AMPA di tipu (CPARs), chì a so segnalazione media l'incubazione di a cocainaConrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011a). Simile à a cocaïna, i benefici orosensorii cum'è a sacarosa elevate robustamente l'accumbens dopamine (Smith, 2004), ma l'induzione orosensoriale di a recompensa di a plasticità accumbens ùn hè micca stata investigata.

I receptori AMPA (AMPARs) sò mediatori primari di a trasmissione eccitativa di u sistema nervoso centrale, è u so trafficu cuntribuisce à diversi prucessi neurali, cumpresi l'apprendimentu è a memoria (Nedelescu et al., 2010; Rumpel et al., 2005; Whitlock et al., 2006). L'AMPARs sò cumposti da quattru subunità diverse, GluA1-4. L'AMPARs cuntenenti GluA2 sò Ca2+-impermeable è u trafficu custituiscenu in sinapsesi, mentre i receptori mancanti di GluA2 (CPAR), chì sò prevalentemente omomeri GluA1, conduite Ca2+ è esibitate rettificazione interna. GluA1 subisce un trafficu sinapticu dipendente da l'attività da una strada in dui fasi induve a fosforilazione Ser 845 da proteina kinase dipendente da cAMP (PKA) è proteina kinase II dipendente da cGMP (cGKII) prumove l'accumulazione di recettori in siti extrasinaptici in a membrana plasmatica (Esteban et al., 2003; Serulle et al., 2007; Sun et al., 2008; Sun et al., 2005). Dopu a diffusione laterale in a sinapsi, a fosforilazione di Ser 818 da PKC stabilizza AMPARs in u sinapse (Boehm et al., 2006), ancoratu à a densità postsinaptica (Ehlers et al., 2007; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007). Ca2+/ Fosforilazione / proteina kinase II dipendente da calmodulina (CaMKII) di Ser 567 è Ser 831 cuntribuisce ancu à l'incorporazione sinaptica è à l'urientazione extrasinaptica (Lu et al., 2010; Roche et al., 1996), rispettivamente. Tuttavia, ùn hè micca cunnisciutu se in vivo incorporazione di CPARs impiega questi miccanismi rapidi, multi-passu discritti in vitro.

Per investigà i meccanismi per via di i quali i benefici orosensorii cum'è a sacarosa regulanu i sinapsi eccitanti accumbens, avemu usatu un paradigma di breve ingesta di saccarosa è cambiamenti misurati in a trasmissione sinaptica in neurone accumbens. Observemu chì l'ingestione ripetuta di zuccaru potenzia a sinapsesi accumbens per l'incorporazione di CPARs, è chì in un animale furmatu di sucrosi, un unicu stimulu di saccarosa hè abbastanza per induce u trafficu rapidu di GluA1 à siti extrasinaptici. Perchè a saccarina, un edulcorante non-caluricu, induce u trafficu sinapticu simile à a saccarosa, u trafficu hè una risposta à i chjassi orosensorii più cà calorici. Inoltre, u bloccu CPAR hà impeditu elevazioni induse di sucrosi di l'attività locomotrice spontanea in vivo, più identificazione accumbens CPARs cum'è regulatori impurtanti di risposte à ricumpensa naturali.

Materiale è Metodi

Sugetti è prucedure chirurgicu

I sughjetti eranu ratti Sprague-Dawley maschili (Taconic; esperimenti comportamentali) chì pesavanu grammi 150 – 300 à l'arrivata è femine gravide E18 rati Sprague-Dawley (Taconic; esperimenti di cultura cellulare). I surci eranu allughjati 2 per gabbia per esperimenti cumportamentali nantu à un ciclu di luce scuru 12h / 12h (luci fora à 18: 00) è avianu accessu à manghjà è acqua. ad libitum in ogni momentu Tutti i procedimenti sperimentali sò stati appruvati da u Centru di Cura è Utilizazione Istituziunale di l'Animali di Medicina di l'Università di New York è sò stati realizati in cunfurmità cù i "Principi di Cura di l'animali di laboratoriu" (publicazione NIH numero 85 – 23).

Formazione di zuccaru è misura di locomotori

I surci sò stati trasportati à a sala di prova 3 ghjorni cunsequenti per 2 h / ghjornu in i so gabbia di casa. U quartu ghjornu i buttigli chì cuntene acqua o 25% sucrosu sò stati introdutti attraversu a tappa di a gabbia per 5 min. Eppuru i buttigli eranu pesati. Per tutti l'esperimenti, i rati sò stati obligati à beie almenu 1 g di zuccherina durante l'accessu à 5 min in i ghjorni 3 da l'iniziu di furmazione per esse inclusu in u studiu; in fatti, tutti i rati scontranu questu criteru. Dopu a rimuzione di a buttiglia, i rati sò stati in a sala di prova per 30 min prima di u trasportu di ritornu à a facilità d'animali. U ghjornu di u sacrifiziu, i topi eranu resi inconsciente da CO2, decapitatu da guillotina, è i mostri di tissuti sò stati riuniti nantu à u ghjacciu. Per esperimenti locomotori, i rati sò stati posti in camere di misura locomotorie (Accuscan, Columbus, OH) per un totale di 35-min. Dopu 15-min in a camara, una buttiglia cun un tappa di perla hè stata introdutta attraversu a cima di a camara è stabilizzata. A buttiglia hè stata eliminata da a cima di a camara dopu 5-min, è i ratti sò stati in a stanza per un 15-min addiziale dopu a rimessa di a buttiglia. Questa prucedura hè statu ripetuta in modu identicu per 7 ghjorni cunsequenti. A distanza tracciata hè stata misurata utilizendu u Sistema VersaMax (Accuscan, Columbus, OH), chì monitorizza l'attività di l'animali per via di una griglia di raghji infrarosso 16 × 16 che attraversa a gabbia animale (42 × 42 × 30 cm) di fronte à spalle è di manca à destra. . L'infurmazioni nantu à u statu di fasciu, scannate à una tarifa di 100 volte per seconda, sò stati guardati à u discu. L'attività hè stata sprimuta in distanza ambulatoria misurata in cm durante 12 differente bins 3-min in una sessione 35 min (a bin finali era 2-min).

Training di saccarina

Per paragunà u trafficu induvutu da a saccarosa di GluA1 cù l'effetti di l'ingestione di saccarina, i ratti masculi adulti 12 (250 g) sò stati allughjati in l'installazione di l'animali nantu à un ciculu 12 ore luce / scuru. Tutti i rati sò stati abituati in a sala di prova da esse trasportatu à a sala di prova, lasciatu per l'ora di 2, è trasportati à u stabilimentu animale. Un ghjornu u 4th (dopu à 3 ghjorni d'abitudine), i rati eranu datu buttreghi d'accessu chì cuntenenu, acqua, sacarosa, o saccarina. I ratti 4 eranu datu l'accessu à una buttiglia chì cuntene l'acqua ripusata in cima di a gabbia cù u filu chì salia in a gabbia attraversu u tapa. U tempu d'accessu hè stata di 5 minuti, dopu a buttiglia hè stata rimessa, è dopu à 15 minuti supplementi i rati sò stati purtati in u stabilimentu di l'animali. I rati 4 sò stati accessi à a soluzione di saccarosa 25% è i rati 4 sò stati accessi à a soluzione di saccarina 3% (Sweet'n Low). U voluminu di fluidu cunsumatu hè stata misurata. Questa prucedura hè stata ripetuta durante 7 ghjorni. In u ghjornu 7th di beie, immediatamente dopu a rimuzione di a buttiglia, i rati sò stati sacrificati è u core di accumbens hè stata racolta è i livelli GluA1 sò stati sondati da Western blot.

Electrofisiologia

I ratti sono stati addestrati in saccarosio cum'è descrittu sopra in gabbie di plastica trasparente e, dopu a rimozione di un flacone in giorno 7, sono stati anestesiati con ketamina (100 mg / kg ip) è xilazina (10 mg / kg ip) e trascardialmente perfused con salina fredda (esperimenti mEPSC) o decapitatu immediatamente (esperimenti di rectificazione). U cervellu hè stata rimessu à u fluidu cerebrospinali artificiale (ACSF) era custituitu di i seguenti (in mM): per esperimenti mEPSC: NaCl (118), KCl (2.5), CaCl2 (3), MgCl2 (1), NaHCO3 (26), NaH2PO4 (1), D-glucose (10), osmolarità ajustata à 325 mOsm è aerata da 95% O2/ 5% CO2 (pH 7.4); per esperimenti di rettificazione: 75 saccarosa, 87 NaCl, 2.5 KCl, 1.25 NaH2PO4, 0.5 CaCl2, 7 MgCl2 6 H2O, 25 NaHCO3, Dextrose 10, burbughjatu cù 95% O2 / 5% CO2 (pH 7.4). Le fette coronali (300μm di spessore) chì cuntenenu u nucleu accumbens sò state tagliate in ACSF di ghiaccio fretu aduprendu un vibrotome (Leica, VT1200S) e tenute immersi in ACSF (ACSF, in mM: 124 NaCl, 2.5 KCl, 1.25 NaH2PO4, 2.5 CaCl2, 1.5 MgSO4 7H2O, 26 NaHCO3, è 10 destrosi) per <30 min; poi tenutu in una fetta pre-incubatrice à temperatura ambiente per almenu 1 ora per permette a recuperazione. Per esperimenti mEPSC: una sola fetta hè stata dopu trasferita in una camera di registrazione in a quale era tenuta sommersa da una rete di nylon à 32 ° C cun un riscaldatore di soluzione TC324B in linea è un controller (Warner Instruments, CT). A camera hè stata perfusa continuamente da ACSF à una velocità costante di 2 ml / min. I neuroni spinosi mediani da a regione core di u nucleu accumbens sò stati identificati sottu guida visuale cù microscopia video di cuntrastu di interferenza infrared-differenziale (Hamamatsu C5405) cun un microscopiu verticale Olympus BX50WI equipaggiato cun obiettivu di immersione in acqua à 40x lunga distanza di travagliu. Patch electrodes (4-6 MΩ) pieni di una soluzione di pipetta intracellulare cumposta da (in mM): CsCl (145), HEPES (10), EGTA (0.5), è MgATP (5). Osmolarità hè stata adatta à 290 mOsm cù saccarosu, è u pH hè statu adattu à 7.4 cù CsOH. I currenti post-sinaptici eccitatori in miniatura (mEPSC) sò stati registrati in presenza di bicuculline (10μM) è di tetrodotossina (1μM) aduprendu l'amplificatore Axopatch 200B (Dispositivi Moleculari, CA) è digitalizati da Digidata 1322A (Dispositivi Moleculari, CA). Per esperimenti di rettificazione: e fette sò state trasferite in a camera di registrazione è perfuse (2.0-2.5 ml min-1) cù ACSF ossigenatu à 33 – 35 ° C chì cuntene 50 μm picrotoxin per isolà EPSCs. L'enregistramenti somatichi in tuttu u ciculu sò stati fatti da e neuroni spiny media di a regione core in tensione-pinza cun un amplificatore Multiclamp 700B (Dispositivi Moleculari) utilizendu una microscopia video IR-DIC. I pipette di patch (4 – 6 MΩ) sò stati riempiti cù una soluzione intracelulare (in mM: 125 Cs-gluconate, 2 CsCl, 5 TEA-Cl, 4 Mg-ATP, 0.3 GTP, 10 fosfocreatina, 10 HEPTA, 0.5 HEPTA, 3.5 HEXTA, 314 -2). I dati sò stati filtrati à 10 kHz, cifralizatu à 10 kHz, è analizati cun Clampfit 0.01 (Dispositivi Moleculari). L'estimulazione extracellulare (1 – 5 ms, 150 – 0.2 μA, 0.05 Hz) hè stata applicata cun un picculu elettrodu bipolare di vetro 0.5 – 10 mm da l'elettrodo di registrazione. Dopu ~ 200 min di registrazione baseline, una suluzione chì cuntene Naspm (10 μM) hè stata perfusa in u bagnu per 70 min. I cambiamenti in amplitudine EPSC sò stati misurati prima è dopu l'applicazione di a droga à a pussibilità di potenziale di -50, −30, −0, 20, + 40, + 60 è + XNUMX mV. Indice di rettificazione (ir) hè stata calculata currettendu ogni cambiamentu potenziale in u potenziale di riversazione è computa da l'equazione seguente: ir = ((I-70 / 70) / (I+ 40 / 40), induve I-70 e I+ 40 sò l'amplitudini EPSC registrate à −70 mV è + 40 mV, rispettivamente.

Frazione subcellulare è blotting occidentali

I Accumbens sò stati riuniti nantu à u ghjacciu cum'è deskrittu sopra. Quandu u core è a cunchiglia sò stati dissettati separatamente, a separazione hè stata cunfirmata pruvandu fraccioni sinaptosome per a dopamina β-hydroxylase, una enzima chì si trova in i terminali di l'axoni da a cunchiglia, ma micca u core (Sesack è Grace, 2010). Tutta a cellula, sinaptosoma, è frazioni PSD sò state preparate cumu deskrittu prima (Jordan et al., 2004). I pellets sinaptosomali si sò resuspenduti in 200 μl 25 mM Tris cù 1% Triton X-100, incassati a 4 ° C per 30-min, e centrifugati a 13,800 × g per 15-min in una microcentrifuga per pellet PSD. A pellet chì cuntene PSD crudi hè stata resuspendida in 25 mM Tris cù 2% SDS. A frazzioni hè stata analizata da Western blot in gels SDS-PAGE cum'è deskrittu in precedente (Jordan et al., 2004). Sono stati usati i seguenti anticorpi: dopamine β-hydroxylase (1: 1,000, Abcam), GluA1 (1: 1,000, Millipore), fosforo-Ser 845 GluA1 (1: 1,000, Millipore), GluA2 (1) (1,000: 1, Sigma).

Microscopia elettronica

U ghjornu di a cugliera di i tessuti (ghjornu 7 di furmazione in sacarosa), i ratti da i gruppi di test 3 (Acqua, Sucrosa / Acqua, Sucrosa; Rati 3 / gruppo di test) sò stati posti in camere di misura locomotori per 15-min; à 15-min una buttiglia hè stata introdotta à traversu a cima di a camara. I rati in u gruppu Water anu ricivutu l'acqua, i rati in u gruppu ucrose anu ricevutu 25% sucrosi, i rati in u gruppu Sucrosi / Acqua, chì avianu cunsumatu 25% saccosa durante i ghjorni 6, anu ricivutu acqua. I ratti eranu profondamente anestesiati con Nembutal (50 mg / kg ip) e trasformalmente perfusati con 0.1 M fosfato buffer (pH 7.4) contenente 4% paraformaldehyde è 0.1% glutaraldehyde a una velocità di 50 ml / min durante u primu 3-min, e poi a una rata di 20 ml / min per u 7-min successore. U tessuto hè statu preparatu per l'etichettatura immunogold (PEG) postembed e l'immagine è stata catturata cum'è deskrittu prima (Nedelescu et al., 2010). Immunolabuli eranu classificati secondu a so pusizione relative à u PSD in junzioni sinaptiche asimmetriche cum'è "fessura", "vicinu à PSD" (in 1 larghezza PSD da PSD), "à PSD", "intraspinoso", o "membrana extrasinaptica". ogni animali, i sinapsi 93 eranu mostri da u core di l'accumbens. L'amministrazione aleatoria hè stata assicurata analizendu tutte e prime 93 sinapsi scontrati aleatoriamente mentre scalavamu sistematicamente in a griglia, riunendu u listessu numeru di sinapsi da ognunu di i trè animali chì anu ricevutu trattamenti identici ante mortem. Dui tipi di quantificazione sò stati realizati. Un era di valutà u livellu di immunluactività à GluR1, contestendu u numeru di particelle PEG chì si trovanu in duminii funzionali discreti di a spina. L'altru era di valutà a proporzione di sinapsi marcati à u PSD da ogni numeru di particelle PEG. Ancu sinapses marcati da solu particella 1 PEG sò stati cunsiderati tichjati, basatu annantu à un travagliu precoce chì dimustrava a specificità di a prucedura GluR1-PEG (Nedelescu et al., 2010). L'effetti di trattamentu nantu à a proporzione è u livellu di l'immunolabeling cù GluR1 sò stati analizati da ANOVA one-way cù paraguni post hoc previsti (LSD di Fisher). Per eliminà a preferenza sperimentale, i dati eranu triplicati: un sperimentatore hà fattu una furmazione di sucrosi è conservò i registri di l'animali in i trè gruppi di teste, un second sperimentatore hà creatu i micrografi elettronici è attribuì un novu codice alfanumericu à ogni micrografia è mantene u codice sigillatu. , è trè sperimentatori addiziunali scannerizonu i micrografi è quantificheghjanu particelle PEG. Dopu chì a cuantificazione PEG hè stata completa, i sperimentatori riunì per rivelazione di l'identità di ogni micrografia.

Implantazione di cannula è injezioni intracraniali

L'iniezione intracraniale hè stata aduprata per purtà Naspm è APV à u core di l'accumbens. Per l'implantazione di cannula, cum'è deskrittu prima (Carr et al., 2010), i rati eranu profondamente anestesiati con ketamina (100 mg / kg ip) è xilazina (10 mg / kg ip) e iniettati post-operativamente con analgesica benamina (1 mg / kg subcutaneu). I ratti sò stati implantati stereotaxicamente con duie canule di guida 26-calibre (PlasticsOne, Roanoke, VA) bilateralmente in u core di accumbens cun coordenate: 1.6 mm anteriore a bregma; 2.9 mm laterali à a sutura sagitale, puntelli angulati 8 ° versu a linea mediana, 5.6 mm ventral à a superficie di u craniu. I cannuli sò stati tinuti in locu da acrilicu dentale è a patenza era mantinuta cun un stylet d'occlusione. Per iniezioni intracraniali, e soluzioni Naspm è APV sò state caricate in duie lunghezze 30 cm di tubi PE-50 attaccati da un extremo à Xringum 25-μl Hamilton siringhe piene di acqua distillata e all'altru fine a 31-calibre injector-gauge 2.0 mm oltre i guide implantati. I siringi sò stati montati in i supporti gemelli di una pompa di siringa di microlitru Harvard 2272 chì livrava i volumi di iniezione 0.5 μl durante un periodu di 100 sec. Un minutu dopu à a fine di l'iniezioni, i cannuli d'iniettore sò stati cacciati da i guide, i stylets sò stati rimpiazzati, è l'animali sò stati posti in camere di test di locomotori per a furmazione di sucrosi. Dopu à u sacrificiu d'animali, sezzioni di u cervellu criogenu sò state analizate per a localizazione di cannula; 2 fora di l'animali 15 sò stati esclusi da u studiu per causa di una colocazione sbagliata di a cannula.

Analisi statistica

Un ANOVA uniditale seguitu da test di Fisher post hoc hè stata aduprata per esperimenti di microscopia elettronica, immunocitochimica è biotinilazione. I testi t di Studiente à dui taglioli sò stati utilizati per l'elettrofisiologia. Per l'esperimenti di iperattività à u zuccaru, ANOVA in dui modi hè stata aduprata, seguita da teste Fisher post hoc.

RESULTU

Caratterizazione di un paradigma di ingestione di zuccaru

Avemu impiegatu un paradigma di ingestione di zuccaru per investigà l'effetti di una recompensa naturale o orosensoria nantu à a trasmissione sinaptica (Figura 1A). I ragazzi maschi adulti sò stati trasportati à una sala di prova in trè ghjorni cunzicutivi. U quartu ghjornu (primu ghjornu di furmazione), i surci sò stati posti in una camara di misura di locomotori. Dopu 15 minuti di misurazione di attività di locomotori in a camera, i buttigli chì cuntenenu acqua (per l'animali di l'acqua) o 25% soluzione di saccarosa (per animali di Succhi) sò stati introduti in e camere di misura à mezu à i buchi in u coperchio di a camera. I buttigli sò stati ritirati dopu i minuti 5 è l'attività locomotrice hè stata misurata durante un 15 addiziale minuti prima chì l'animali si ne rientrassi in gabbie di casa. Avemu ripetutu sta prucedura per 7 ghjorni cunsequenti. In certi esperimenti, a furmazione di sucrosi hè stata estesa à un 8th ghjornu. Stu breve accessu, senza contingente, à una soluzione altamente palatabile ci hà permessu di investigà l'effetti aguti è cumulativi di l'assunzione di zuccaru, postu chì l'animali imbibiscenu in modu affidabile a saccarosa durante a finestra di accessu in trè ghjorni di furmazione (Figura 1B). Queste cundizioni sperimentali anu permessu u paragone di gruppi di teste immediatamente dopu a cessazione di l'ingestione. U nostru criteru per l'inclusione in u studiu hè chì i rati cumincianu à cunsumà almenu un grammu di zuccheru durante u periodu di accessu in trè ghjorni di u principiu di a furmazione; nimu animali sò stati esclusi da u studiu nantu à a basa di questu criteru.

figura 1  

L'ingestione ripetuta di zuccaru causa elevazioni transitori di locomotione spontanea.

Avemu osservatu chì in trè ghjorni di furmazione, l'animali di zuccaru cunsumavanu solu suluzione di zuccaru significativamente più ch'è l'animali di l'acqua cunsumavanu l'acqua (Figura 1B). Inoltre, mentre ùn ci sò state osservate differenze significative in locomotione spontanea in i ghjorni di furmazione 1 – 6 (datu micca mostrati), avemu osservatu elevazione significativa di a distanza totale viaghjata in animali di Succhi in paragunà à l'animali di l'acqua in i trè minuti dopu a rimessa di botella u ghjornu 7 (Figura 1D), è sta differenza era ancu presente in u ghjornu 8 (Figura 1E). Nisuna differenza in a distanza totale viaghjata hè stata osservata trà l'animali di l'acqua è di Succhi in i trè minuti prima di l'introduzione in buttiglia in qualsiasi di i ghjurnati di prova (Figura 1C), suggerendu una locomotione elevata era una risposta aguda à l'ingestione di saccarosu specifica à a rata di furmazione di saccarosio, piuttostu chè una risposta cundiziunata à a camera locomotrice. In rispettu di sta pussibilità, ci hè stata una correlazione positiva significativa trà a quantità di zuccaru cunsumata è a distanza tutale tracciata (Figura 1F). Ùn ci era nisuna differenza in i pesi di l'animali trà i gruppi di Succhi è Acqua prima o dopu i ghjorni 7 di furmazione (dati micca mostrati).

L'ingestione di succosa induce l'incorporazione di CPAR

A furmazione di zuccaru hà purtatu à una elevazione transitiva di locomozione in u ghjornu di a furmazione finale. Per stabilisce se questa cunsequenza di l'ingestione di saccarosio era accumpagnata da cambiamenti elettrofisiologichi in u nucleu accumbens, una regione chì regula u cumpurtamentu di recompensa, avemu preparatu fette di nuclei accumbens immediatamente dopu a rimozione di bottiglia in u ghjornu 7 e registrate da neurone del core accumbens (Figura 2A). A subregione core hè stata implicata in risposte locomotori à stimuli gratificanti (Sesack è Grace, 2010). Avemu trovu chì sia l'amplitude cum'è a frequenza di i correnti spinziali in miniatura eccitanti postsinaptici (mEPSCs) eranu significativamente maiori in u core di accumbens di animali di Succhi in paragunà à l'animali di l'acqua (Figura 2B). Questu hà dimustratu chì u cunsumu ripetutu di zuccaru puderia regulà positivamente a trasmissione sinaptica in u core di u nucleu accumbens. Per stabilisce se l'incorporazione di CPAR hà ghjucatu un rolu in potenzializazione dopu a sacrosi, avemu determinatu indici di rettificazione per i neuroni principali di accumbens per misurazione di EPSCs in potenziale di membrana differenti (Figures 2C, 2D è 2E). I CPAR stanu riaccendentemente i potenziali depolarizzati per via di un bloccu di poliamine endogenu. Avemu osservatu una rettificazione significativa in registrazioni da e neurone di l'animali di Succhi, cum'è indicatu da non linealità in a relazione I / V, paragunatu à l'animali di l'acqua (Figura 2E), in più di un significativu aumentu di l'indice di rettificazione (Figura 2F).

figura 2  

I sinapsi core di Accumbens sò potenzjati dopu ingestione di saccarosiu ripetuta.

Per cunfirmà l'elevazione di i livelli di CPAR cun un altru mètudu, avemu registratu da i neuroni core accumbens dopu l'inclusione di u blocker CPAR specificu, 1-Naphthylacetyl spermine (Naspm) in u bagnu. Avemu trovu chì Naspm hà diminuitu significativamente l'amplitude di l'EPSC in registrazioni da i neuroni da a Sucosa è micca di l'Animali di l'acqua (Figurine 3A – C). Inoltre, dopu à u trattamentu di Naspm, a relazione I / V in neuroni da animali di Sucrosu hè diventata lineare, riflettendu l'inibizione di CPARs in Sinapsi di Animali di Succhi, mentre chì ùn ci hè statu osservatu alcun effettu significativu in a relazione I / V dopu u trattamentu Naspm in neurone da animali di l'acqua (Figures 3D). Questi risultati dimostranu chì l'ingestione ripetuta di zuccaru induce l'incorporazione di CPARs in sinapsi di u core accumbens.

figura 3  

L'ingestione di zuccaru provoca l'incorporazione di receptori AMPA Ca2 + -permettibili.

L'ingestione di sukrosi induce u trafficu di GluA1

I CPAR sò receptori AMPA chì mancanu a subunità di u receptore AMPA GluA2. Cusì, l'incorporazione sinaptica di CPAR più spessu implica u trafficu dipendente di l'attività sinaptica di a subunità GluA1 (È et al., 2009; Isaac et al., 2007; Liu è Zukin, 2007; Plant et al., 2006). Per cunfirmà l'incorporazione sinaptica CPAR in seguitu à a furmazione di sucrosi, avemu investigatu se l'ingestione di sucrosi hà aumentatu l'espressione sinaptica di GluA1. I surci sò stati uttene accessu à a saccarosa cum'è deskrittu sopra per 7 ghjorni cunsequenti. In i ghjorni 1, 3, 5, è 7, isolammo l'intera cellula, frasi sinaptosome e densità postsinaptica (PSD) da trè regioni cerebrali: accumbens core (core), accumbens shell (shell) è corteccia somatosensoriale (cortezza). Avemu analizatu tutta a cellula è e frazzioni PSD per Western blot per l'espressione di GluA1 è GluA2.

Ùn avemu trovu cambiamenti in GluA1 o GluA2 in tutte e frazzioni di cellule di lysates accumbens in i ghjorni di prova esaminati, chì suggerenu chì u cunsumu ripetutu di zuccaru ùn regula i livelli generali di queste proteine ​​(Figurine 4A – C). In i fraccioni PSD accumbens, in ogni modu, GluA1 hà aumentatu significativamente u ghjornu 7 in u core ma micca in u cunchiglia mentre GluA2 ùn hà micca cambiatu significativamente in una o altra frazione (Figures 4D – 4F è i dati ùn sò micca mustrati). Ùn avemu osservatu alcun aumentu significativu in GluA1 in i filmi PSD di l'accumbens core nant'à i ghjorni di test precedente (Figurine 4D – F) è GluA1 o GluA2 ùn anu cambiatu in e frazzioni PSD di cortezza in alcunu di i ghjorni di prova (datu micca mostrati). A GluA1 Aumentata, soprattuttu relativamente à GluA2, in i PSD di core accumbens dopu l'ingestione di sucrosi ripetuta hè in cunfurmità cù a rettificazione aumentata osservata in i neuroni core accumbens, cum'è deskrittu sopra.

figura 4  

A densità postsinaptica GluA1, ma micca GluA2, hè aumentatu in u nucleu accumbens core dopu ingestione di saccaru.

U trafficu GluA1 dipendente di l'attività hè statu dimustratu per cuntribuisce a plasticità sinaptica in vitro è dinù in vivo (Lu è Roche, 2011). Un mecanismu rapidu, in parechje fasi per u trafficu GluA1 hè statu dimustratu in vitro (Serulle et al., 2007; Sun et al., 2008; Sun et al., 2005). Finu à ora, però, u cuntribuzione di stu mecanismu multi-passu à l'accumulazione sinaptica GluA1 in vivo ùn hè statu pruvatu. Per stabilisce se a furmazione di sucrosi induce u trafficu di GluA1 acutamente da u mecanismu multistep, avemu localizatu GluA1 à nucleus accumbens sinapses di animali di saccarosu è di l'acqua furmati da microscopia elettronica quantitative. U tessulu core Accumbens hè stata colta à u settimu ghjornu di furmazione di zuccaru da gruppi di testi di 3 di rati. Eranu rati chì: 1) consumavanu acqua durante 7 ghjorni (Acqua), 2) consumavanu sucrosa durante 7 ghjorni (Sucrosa), è 3) consumavanu saccosa durante 6 ghjorni è acqua in ghjornu 7 (Sucrosa / Acqua). I rati eranu sacrificati annantu à u 7th ghjornu, 5 minuti dopu à u cunsumu di zuccheru o acqua. Cusì, u paragone di dui di i gruppi di prova, Sucrose / Acqua è Succhiosa, unu à l'altru è cù l'animali Water anu rivelatu u calendariu di i cambiamenti postsinaptici induciati da u cunsumu di zuccaru in i rati furmati di sucrosi. Avemu misuratu l'immunogold postembed (PEG) GluA1 marcatu in 5 diversi compartimenti postsynaptici: citosos spina dendritica (intraspinosa), membrana plasmatica extrasinaptica (membrana), PSD, vicino a PSD, e fessura sinaptica, con i tre ultimi compartimenti raggruppati in 'PSD. '((Fig. 5A). Per eliminà a preferenza di l'esperimentu, l'identità di u gruppu di teste di micrografia elettronica eranu triplu-blinded.

figura 5  

A microscopia elettronica revela l'induzione di u trafficu multi-passu di GluA1 da ingestione di saccaru.

Sia animali di Sucrose è Sucrose / Acqua anu manifestatu GluA1 intraspinous elevatu significativamente in relazione à l'animali di l'acqua (Fig Figliu 5B è 5C). Ciò suggerisce chì u cunsumu cronicu di zuccaru aumenta una piscina intracelulare di recettori AMPA contenenti GluA1 adiacenti à siti sinaptici, receptori chì ponu esse dispunibuli prontamente per u trafficu sinaptico, è, impurtante, chì questa piscina intracelulare può persistare per 24 ore dopu u cunsumu finale di saccosa . Dopu avemu spiegatu a quistione significativa di se un stimulu acidu di zuccaru pò induce u trafficu rapidu di GluA1. Avemu osservatu chì a membrana plasmatica extrasinaptica GluA1 era aumentata significativamente in l'animali di Succhi in comparatione cù l'animali di Succhi / Acqua è Acqua (Figure 5B è 5D). Questa osservazione indica chì una ricumpensa naturale, orosensoriale furnita da un unicu stimulu di saccarosu pò rapidamente (<5 min) ma transitoriamente (tempu di decadenza <24 h) elevà a populazione extrasinaptica di recettori AMPA contenenti GluA1, creendu una piscina labile da cui i recettori pò trafficà à a sinapsi.

Significativamente, in vitro studi anu suggeritu chì l'incorporazione sinaptica di i receptori AMPA averebbe in passi 2. In u primu, a fosforilazione Ser 845 dipendente da u glutamate o a dopamina eleva i livelli di i receptori in i siti extrasinaptici in a membrana di plasma (Esteban et al., 2003; Serulle et al., 2007; Sun et al., 2008; Sun et al., 2005), mentri in a seconda, a fosforilazione Ser 818 prumove l'incorporazione sinaptica (Boehm et al., 2006). U nostru paragone di microscopia elettronica di l'animali di Succhi cù animali di Sucrose / Acqua è Acqua dimostra chì u primu passu di u trafficu di GluA1 hà osservatu in vitro (Makino è Malinow, 2009), anche u trafficu rapidu à a membrana extrasinaptica in vivo dopu a prestazione di una recompensa orosensoria.

In cunfurmità di l'elettrofisiologia è i risultati biochimici descritti sopra, PEG EM hà dimustratu chì u ingrossu di saccarosiu hà ancu indu u second passu in l'ingressu di u receptore GluA1 di GluA1 da a sinapsi, postu chì u livellu di l'immunoreattività GluA1 al PSD era significativamente più grande per a Sucrosa in comparatione cù i rati di l'acqua, è ci era una tendenza à l'aumentu di GluA1 in Succosa / Acqua cumparata cù i rati di l'acqua (Figurine 5B è 5E). L'aumentu di l'animali Sucrose / Acqua hè cuncordante sia cù una rapida incorporazione di GluA1 chì decadente cun una semivida sinaptica di ~ 24 hr ,, o una rapida incorporazione di GluA1 è un sustituimentu da GaptA1 / 2 sinapticu per un periodu di tempu simili. U percentuale di sinapsi chì esprime GluA1 in u PSD era ancu significativamente più grande in i rati Succhiose cumparatu cù i rati Water (Figura 5F), suggerendu chì GluA1 hà trafficatu in sinapsi chì prima ùn avianu micca GluA1. Questu suggerisce ancu chì l'aumentu di l'amplitude di mEPSC osservatu in ratti di Saccarosu deriva da un aumentu di GluA1 sinapticu, è chì l'aumentu di a frequenza di mEPSC pò risultà da u reclutamentu di GluA1 à sinapsi accumbens precedentemente silenziose, ancu se u potenziamentu di a liberazione di glutammatu ùn pò esse respinto. Avemu ancu misuratu u numeru di sinapsi in ognunu di i trè gruppi di test per determinà se l'ingestione di saccarosu induce una sinaptogenesi; ùn ci era nisuna differenza trà i trè gruppi di test (dati micca mostrati). Concludemu chì l'ingestione ripetuta di saccarosiu eleva una piscina stabile (> 24 ore) intraspinosa di GluA1, è un unicu stimulu di saccarosiu à un saccarosu furmatu (6 ghjorni) hè abbastanza per elevà rapidamente (5 min) l'elevazione di GluA1 in a membrana plasma extrasinaptica, potenzialmente tirendu recettori da a piscina intraspinosa. Suggeremu chì una parte di sti recettori extrasinaptici sia stabilmente incorporata in u PSD, purtendu à l'indice di rettificazione osservatu è PSD GluA1 cambia, prima chì a piscina extrasinaptica ritorna à u basale in 24 ore dopu a stimolazione. Questi risultati rivelanu chì una ricumpensa naturale pò induce acutamente un trafficu rapidu di GluA1 in un animale addestratu.

L'attività CPAR hè necessaria per a locomotione elevata dopu l'ingestione di saccaru

Neurone spiny medie ricevenu entrate dopaminergiche è glutamatergiche (Calabresi, et al., 1992). Per valutà l'implicazione di a signalazione di glutamate in a locomotiva spontanea elevata chì avemu osservatu dopu l'ingestione di sucrosi in rati furmati in saccarosa, implantammo cannuli in u core di accumbens in rati, è animali addestrati in camere di misura locomotorie cum'è deskrittu sopra. U ghjornu 8 di furmazione in saccarosimu, avemu microinjectatu Naspm in u core prima di u piazzamentu in a camera di prova locomotori. L'iniezione diminuì a distanza totale viaghjata di l'animali di Succhi è eliminò a differenza trà l'animali di Succhi è Acqua vistu immediatamente dopu a rimessa di i buttiglii (Figura 6A). Per verificà chì u stress causatu da a manipulazione di l'animali ùn avia micca affettatu a risposta di a saccarosa, avemu injectu salinu in u core u ghjornu dopu (ghjornu 9 di furmazione in saccarosa); una volta iperattività significativa hè stata osservata in l'animali di Sucrosi immediatamente dopu a rimuzione di buttiglia (Figura 6B). Questa dimostra chì Naspm avia specificamente inhibitu l'elevazione di locomotioni indotta da a saccarosa. Iniezione di l'antagonista NMDAR, APV, in u core i ghjurnati dopu hà ancu eliminatu a differenza trà l'animali di Succhi è Acqua (Figura 6C), dimustrendu chì NMDARs sò ancu necessarii per l'elevazione di locomotione spontanea dopu l'ingestione di saccaru. Per determinà se una risposta cundiziunata à a camera di prova hà ghjucatu un rolu in induzione di iperattività, l'animali sò stati posti in a camera per 35 min senza introduzione in buttiglia; ùn ci sò state osservazioni differenze di distanza tra i animali di Succhi è Acqua (Figura 6D). Naspm è APV ùn anu micca affettatu u cunsumu di zuccaru (Figura 6E), dimustrendu chì CPARs core è NMDARs ùn sò micca dumandati per un ingrossu vigoroso di succosità. Animali in quali i cannuli ùn sò stati posti in u core di l'accumbens (2 fora di l'animali 15), cum'è evaluatu post-sacrificiu (Figura 6F), ùn sò micca stati incluse in u studiu. In cunclusione, sti dati cunghjuntanu chì u cunsumu di zuccaru da un ratu furmatu di sucrosi induce u trafficu sinapticu di GluA1 in minuti 5, è chì u bloccu di i meccanismi di signalazione chì cuntrullanu stu trafficu impedisce l'elevazione di attività locomotoria spontanea dopu a saccarosa.

figura 6  

A locomotione spontanea elevata dopu l'ingestione di saccarosa precisa CPARs è NMDARs.

Dui percorsi per a signalazione di zuccaru ponu esse previsti. Una, una strada strettamente chemosensoria o orosensoria, hè iniziata da la legame da a saccarosia à u receptore di u gustu dolce, chì currisponde à u complexe di recettore coperto di proteine ​​G heteromeric, T1R2 / T2R3 (Kitagawa et al., 2001; Max et al., 2001; Nelson et al., 2001; Sainz et al., 2001). Nutrienti ricchi di calorie pò ancu regulà a funzione cerebrale da e vie metaboliche indipendenti da u gustu, ancu se i mekanismi ùn sò micca bè capiti (de Araujo et al., 2008). Per distinguerà queste dui alternative per a strada di u trafficu GluA1 indotta da a saccarosa, avemu ripetutu u protocolu di furmazione cù trè gruppi di ratti (rati / gruppu 4) che si dete accessu per 5 minuti in buttiglie chì cuntene, acqua, soluzione 25% saccarosa , o 3% saccarina (Dolce è Basso). I buttiglii sò stati ritirati è i rati sò stati per 15 minuti più in a gabbia di furmazione. A furmazione hè stata ripetuta durante i ghjorni 7. I volumi di liquidu cunsumati da i gruppi di teste di sacarosa è saccarina ùn eranu micca significativamente sfarenti l'una di l'altra è e duie eranu più grande di u cunsumu da u gruppu d'acqua, cunsistenti di ricumpensa da e duie sostanze dolci (Figura 7A). In u ghjornu 7th di bevande, immediatamente dopu a rimuzione di a buttiglia, i rati sò stati sacrificati, u tessulu core accumbens hè stata racolta è racolta per ogni gruppu di test, a frazione PSD isolata è i livelli GluA1 probati da Western blot (Figura 7B). Cum'è prima, l'animali chì anu cunsumatu saccaru mostravanu GluA1 elevatu in a frazione PSD relative à u gruppu d'acqua (Figura 7C). Significativamente, GluA1 era ancu elevatu in a frazione PSD di l'animali chì anu cunsumatu saccarina. Ùn ci era nisuna differenza significativa in i niveli di GluA1 in tutte e frazzioni di cellule da u core d'acumbens d'acqua, saccarosa è saccarina, chì suggerenu chì l'aumentu di GluA1 era specificu per a frazione sinaptica (Figura 7D). Perchè a saccarina stimula u listessu cumplessu di u receptore di u gustu heteromeru G è cum'è u saccarosu (Masuda et al., 2012; Nelson et al., 2001), ma ùn manca valore caluricu, cuncludemu chì a stimulazione di u receptore di un gustu dolce hè abbastanza per inizià a segnalazione chì eleva i livelli di GluA1 à u nucleus accumbens sinapses core.

figura 7  

A Training Saccharin Induce un Incrementu in GluA1 Synaptic Simile à a Formazione di Succhi.

Articulu discussione

Avemu dimustratu chì una recompensa orosensoria, u cunsumu ripetutu di zuccaru, pò induce acutamente l'incorporazione sinaptica di GluA1 per mezu di un mecanismu di trafficu in un passu multiplu deskrittu prima in vitro. U cunsumu ripetutu di zuccaru durante i ghjorni 6-7 potenzialmente accumpens core synapses elettrofisiologicamente per l'inserimentu di CPARs. Questu effettu era accumpagnatu da l'accumulazione di GluA1 ma micca di GluA2 in u PSD di u core, è era specificu regiunale è tempurale, postu chì ùn ci sò stati osservati cambiamenti prima di u ghjornu di furmazione 7 in u core, è ùn ci hè statu osservatu alcun cambiamentu in a casca accumbens o in corteccia somatosensoriale. L'analisi microscòpica di l'elettroni hà revelatu chì l'ingestione di sucrosi ripetuta hà elevatu una stabilità relativamente stabile (t1/2 > 24 ore) populazione di recettori intraspinosi chì cuntenenu GluA1. Saccarosu dinò rapidamente (5 min) è transitoriu (t1/2 <24 ore) livelli elevati di recettori chì cuntenenu GluA1 in siti extrasinaptici in animali addestrati à u saccarosu, aumentendu a pupulazione di AMPAR capaci di diffusà lateralmente in a sinapsi. U Synaptic GluA1, sia rapprisentatu da a frazione PSD sia rilevatu da PEG-EM, hè statu significativamente aumentatu in Saccarosu paragunatu à l'animali di l'acqua. Da questi risultati pruponemu chì u meccanisimu in duie tappe di esocitosi extrasinaptica seguita da u trafficu sinapticu per l'inserzione sinaptica AMPAR descritta in precedenza in vitro (Boehm et al., 2006; Makino è Malinow, 2009; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007; Sun et al., 2005) pò esse iniziatu rapidamente in vivo per una ricumpensa naturale, orosensoria.

I cambiamenti in i livelli sinaptici di GluA1 sò stati osservati solu dopu à e sessioni di furmazione 7, chì suggerenu chì un prucessu di più di un ghjornu hè necessariu per potenza. In esperimenti bioquimichi in vivo, ùn avemu micca osservatu un significativu aumentu di i livelli di accumbens core PSD GluA1 in i ghjorni 1, 3, è 5 di furmazione in saccarosa; solu dopu à 7 ghjorni di furmazione di sucrosi era GluA1 in u PSD elevatu significativamente. In esperimenti di microscopia elettronica, avemu osservatu chì l'animali Sucrose / Acqua, chì eranu stati furmati in saccarosu per ghjorni 6, ma chì ùn anu micca ricivutu un stimulus di sucrosi in ore 24, presentanu una tendenza versu un aumento di GluA1 PSD. Sti animali anu ancu esibitu GluA1 intraspinous elevatu cumparatu cù l'animali di l'acqua, ma ùn ci hè statu osservatu alcun cambiamentu di a membrana extrasinaptica GluA1. Da questi risultati tracciamu trè cunclusioni. In prima, i recettori AMPA chì cuntenenu GluA1 si accumulanu intraspinamente cù stimuli successivi di sucrosi. Vistu chì studii precedenti anu dimustratu chì l'ingestione di saccaru induce a liberazione di dopamina in l'accumbens (Cacciapaglia et al., 2012; McCutcheon et al., 2012; Rada et al., 2005), è chì D1Rs ponu guidà a traduzzione GluA1 locale in dendrites (Smith et al., 2005), a liberazione di dopamina dopu l'ingestione di saccaru pò causà sintesi GluA1 lucali chì porta à l'accumulazione di GluA1 intraspinosa. In alternativa, l'aumentu intraspinosa pò riflettre u trafficu di GluA1 da i siti distali. Hè prubabile chì u trafficu exocitòticu da questa piscina intraspinosa elevata cuntribuisce à a piscina extrasinaptica in a membrana di plasma. Secunna, l'osservazione di un aumento in a membrana extrasinaptica GluA1 in Sucrosi, ma micca in animali di Sucrosi / Acqua o Acqua suggerisce chì i receptori extrasinaptici si spostanu per un secondu passu in a sinapsi o sò endociti in u 24 hr in seguitu à u cunsumu di saccarosimu, facendu u piscina extrasinaptica transitiva. In terzu puntu, l'elevazione di l'animali di Succhi PSD GluA1 in paragunà à l'animali di l'acqua, ma micca l'animali di Sucrosi / Acqua suggerenu dinò chì, dopu ogni stimulu di zuccaru, i receptori si muvianu lateralmente in a sinapsi da u pool di receptori trattati rapidamente in a membrana extrasinaptica del plasma. Ùn pudemu micca escludisce chì i traffici GluA1 trascinanu direttamente da a piscina intraspinosa à a sinapse. Un tali percorsu parò hè improbabile datu i studii chì mostranu GluA1 hè inseritu extrasinatticamente (Boehm et al., 2006; Makino è Malinow, 2009; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007; Sun et al., 2005). Queste scoperte rappresentanu a prima dimostrazione chì u percorsu di u tempu per u trafficu di GluA1 (<5 min) è a via osservata in vitro sò osservati ancu in vivo. Inoltre, i nostri risultati suggeriscenu chì stimuli ricumpensanti ripetuti mudificanu a capacità per a potenziazione di una sinapsi elevendu a piscina di receptori intraspinosi capaci di esse trafficatu.

Perchè a saccarina induce u trafficu di GluA1 in modu simile à a saccarosa, u cuntenutu caloric di a saccarosa ùn hè micca necessariu. A Saccharina stimula u listessu receptore di u gustu dolce, T1R2 / T2R3, cume a saccarosa (Masuda et al., 2012; Nelson et al., 2001), suggesting activation di stu receptore prubabilmente inizia l'incorporazione di GluA1 in sinapsi MSN. A saccarosa eleva a liberazione di dopamina in l'accumbens da i neuroni VTA (Cacciapaglia et al., 2012; McCutcheon et al., 2012; Rada et al., 2005) leading à u trafficu di superficia GluA1. Cusì u percorsu chì leia u receptore di u gustu dolce à u VTA hè probabile chì sia centrale in a plasticità studiata quì.

Hè probabile chì u trafficu rapidu GluA1 dopu l'ingestione di saccarosio svolge un rolu in a regulazione di a locomotiva spontanea. In effetti, in animali addestrati in sucrosi, l'inibizione di CPAR impedì l'elevazione di attività locomotrice spontanea immediatamente dopu l'ingestione di saccarosio. A distanza totale viaghjata da i ratti dopu u cunsumu di zuccaru misuratu in ghjorni consecutivi era elevata significativamente solu per u periodu 3 min immediatamenti dopu à u cunsumu di zuccaru in u settimu ghjornu di furmazione. L'attività aumentata immediatamente dopu a sucrosa hè stata osservata in partendu di u ghjornu 3 di furmazione, ma ùn hè micca diventatu significativamente differente finu à u ghjornu 7. Questa staggione di attività correlate à u cursu di u tempu di l'accumulazione di GluA1 in i dendriti core accumbens. A locomotione aumentata hè stata una cunsequenza funziunale di u trafficu CPAR à i sinapsesi MSN in u core di l'accumbens da quandu l'iniezione di Naspm in u core hà inhibitu l'aumentu di l'attività. A prevenzione di una locomotione elevata da un inibitore di u receptore NMDA hà dimustratu chì a segnalazione di glutamate via i receptori NMDA è CPARs era necessaria per elevà l'attività di locomotori. L'ingestione di zuccaru, in ogni modu, ùn hè micca stata affettata da u bloccu di a signalazione di glutamate, in cunfurmità cù studi previ dimostrendu chì u core di l'accumbens hè implicatu in l'orchestrazione di risposte motorie riguardanti a ricumpensa orosensoria ma micca u cunsumu stessu (Smith, 2004). Un corsu di tempu simile per u sviluppu di l'iperlocomotione hè stata riunita per u sviluppu di l'iperattività cundiziunata in l'animali chì alimentanu u pastu di ogni ghjornu in un ambiente distintivu (Matthews et al., 1996). Sè a risposta attuale era una iperattività cundiziva risultata da u cugliu di u cuntestu è a saccarosa, però, averia precedutu a liberazione di saccarosimu, chì ùn era micca osservata. Hè pussibule chì i sugetti affissanu un eccitazione esploratoriu. Sperimentazioni addiziunali avarianu necessariu per distinguerà se a locomotione elevata dopu l'ingestione di saccaru hè stata suscitata da un esplorazione in quantu à una forma di sensibilizazione motrice o un altru cumpurtamentu. In ogni casu, l'elevazione di locomozione spontanea necessitava a signalazione di glutamate, è risultatu, almenu in parte, da l'incorporazione di CPARs in u core di l'accumbens.

L'attività locomotrice aumentata dopu l'ingestione di saccarosio pò risultà direttamente da a potenziazione osservata di i sinapsi core di l'accumbens, postu chì a pruduzione aumentata da a strada diretta di i ganglioni basali prumove a locomotione per disinhibizione di talamo motore (Sesack è Grace, 2010). Tpotenza sinapses più prubabilmente reside nantu a strada diretta accumbens neurone core, chì esprimenu D1Rs. U potenziamentu di i sinapsesi di e neurone di a strada diretta daverà se l'attività D1R induce u trafficu di AMPARs chì cuntenenu GluA1 per sinapsesi in queste neurone dopu una robusta liberazione di dopamina. U putenziale resultanti aumentà l'attività in proiezioni inhibitori di e neurone di a strada diretta à i nuclei basali di i ganglioni, perciò diibisce u talamo di mutore è prumove l'attività di a cortezza motore (Gerfen è Surmeier, 2011; Kravitz et al., 2010; Sesack è Grace, 2010). U potenziamentu sinapticu osservatu dopu l'ingestione ripetuta di saccarosio prubabilmente hà fattu specificamente in neuroni di strada diretta perchè a dopamina chì agisce attraversu u receptore D1 pò induce a fosforilazione GluA1 S845, purtendu à u trafficu superficiale.

Un numeru di studi anu esaminatu l'effetti di stimulazione ripetuta cù cocaine seguita da una ritirata, un trattamentu chì esercite effetti prufondi nantu à u funziunamentu di u sistema di ricompensa è porta à a sensibilizazione di cocaina, chì hè caratterizata da una risposta motore elevata à a cocaina, a voglia di droga è a ricaduta. (Kalivas et al., 1998). L'iniezione IP ripetuta cù cocaïna per i ghjorni 5 – 10 seguita da a ritirata hà risultatu un aumentu graduale di più di 14 ghjorni in recettori AMPA chì cuntene GluA2 (Boudreau et al., 2007; Kourrich et al., 2007). Tuttavia, à 45 ghjorni di retirazzione dopu 10 d di auto-amministrazione, un grande aumentu di l'indici di rectificazione hè statu osservatu in i MSN di rat (McCutcheon et al., 2011b) indicando un aumentu in CPARs. Cusì, u trafficu CPAR hè statu osservatu dopu à l'ingestione di saccarosiu, in l'attuali travagliu, è à l'auto amministrazione di cocaine, seppuru in cundizioni di trattamentu assai sferenti. Perchè e cunsequenze immedane di l'autoadministrazione o iniezione di cocaine (p.e., à minuti 5 post) ùn sò micca cunnisciute, l'azzione di cocaïna ùn si pò micca paragunata direttamente cù u travagliu attuale di saccaru. Puru, ùn hè cunnisciutu se CPAR persiste in MSN sinapsi di animali furmati in sucrosi in seguitu à a cessazione di a furmazione di sucrosi o se tali animali mostranu sensibilizazione di saccaru dopu a rinunce di longa.

E capiscenu cumu i stimuli gratificanti regulanu a plasticità è u cumpurtamentu di l'accumbens sò critichi per affruntà l'addiction, l'iperfagia, i ghjoculi patologichi è altri disordini di u cumpurtamentu (Basar et al., 2010; Berridge, 2009; Luscher è Malenka, 2011). A cunsumazione di zuccaru cuntribuisce à l'epidemie di l'obesità (Hu è Malik, 2010), è ancu se potenzalmente simile à l'abusu di droghe (Avena et al., 2008), u so mecanismu ùn hè micca statu esploratu extensamente. I scuperti attuali stabiliscenu elementi basi di a plasticità indotta da a ricumpensa da quale studi futuri puderanu indirizzà a regulazione di un cumpurtamentu cumplessu, chì potenzalmentu furnisce avenimenti novi per affruntà patologii riguardanti a ricumpensa.

Acknowledgments

Ringraziemu i membri di u Laboratoriu Ziff, passatu è presente, per l'assistenza tecnica è e discussioni utili, cumprese H. Girma, L. Lee è Dr. B. Fernholz, B. Jordan, W. Lu, G. Rameau, S. Restituito & Y. Serulle. Stu travagliu hè statu sustinutu da l'Istitutu Naziunale di Salute Mental Predoctoral Fellowship F31MH76617-01 è NIH Training Grant 5T32DC000063 à u New York University Training Program in the Neurosciences (DST), R01NS061920 da l'Istitutu Naziunale di Disordini Neurologichi è Ictus (EBZ), 1R21MH091445- 01 da l'Istitutu Naziunale di Salute Mentale è Uffiziu di Ricerca in Salute di e Donne, Fondazione Famiglia Klarman Programma di Subvenzioni in Ricerca di Disturbi Alimentari, Fondu di Sfida di Ricerca di NYU è P30EY13079 (CA), Istitutu Naziunale per a Subvenzione di Abusu di Droghe DA003956 è un Premiu Investigatore Indipendente da NARSAD (KDC), Istitutu Naziunale per a Sordità è altri Disturbi di a Comunicazione cuncede DC009635 à RCF, è da una borsa di sementi in u Centru di Eccellenza in Dipendenza da u New York University Langone Medical Center.

Footnotes

Cunflittu d'interessu: L'autori dichjaranu micca interessi finanziarii in cumpetizione.

Vede ancu

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