Neurální aktivační vzorce, které jsou základem vlivu bazolaterální amygdaly na konzumaci založenou na opioidech v závislosti na opioidech vs. chutné stravovací chování s vysokým obsahem tuku u potkanů ​​(2015) - BINGE MECHANISMUS

Behav Neurosci. Autorský rukopis; k dispozici v PMC 2015 Dec 1.

Publikováno v posledním editovaném formuláři:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

Konečná upravená verze tohoto článku vydavatele je k dispozici na adrese Behav Neurosci
 

Abstraktní

Tato studie zkoumala roli amygdaly při zprostředkování jedinečného vzorce chování při podávání potravy, které bylo způsobeno aktivací opioidů intra-accumbens (Acb) u potkanů. Dočasná inaktivace bazolaterálního amygdaly (BLA), podáváním muscimolu agonisty GABAA, zabraňuje zvýšené spotřebě po podání opioidů intra-Acb selektivního u-opioidního agonisty D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalinu (DAMGO) chování neporušené, zejména po ukončení spotřeby. Jedna interpretace je, že inaktivace BLA selektivně blokuje neurální aktivitu, která je základem konzumního chování (spotřeby) řízeného DAMGO, ale nikoli chutného chování (přístupu). Předkládané experimenty využívají tuto dočasnou disociaci konzumních a přístupových chování k prozkoumání jejich přidružené nervové aktivity. Po podání intra-Acb solného roztoku nebo DAMGO, s nebo bez BLA muscimolu, dostali krysy 2hr přístup k omezenému množství stravy s vysokým obsahem tuků. Bezprostředně po krmení byly krysy utraceny a mozky byly testovány na vzorce nervové aktivity napříč kritickými oblastmi mozku, o kterých je známo, že regulují jak chutný, tak konzumní stravovací chování. Výsledky ukazují, že podávání intra-Acb DAMGO zvýšilo aktivaci c-Fos v orexinových neuronech v perifornické oblasti hypotalamu a že toto zvýšení aktivace je blokováno inaktivací BLA muscimolu. Intra-Acb DAMGO podávání významně zvýšilo aktivaci c-Fos v dopaminergních neuronech ventrální tegmentální oblasti, ve srovnání s kontrolami s fyziologickým roztokem, a deaktivace BLA neměla žádný účinek na toto zvýšení. Celkově tato data poskytují základní obvody, které mohou zprostředkovat selektivní vliv BLA na řízení konzumního, ale nikoli chutného chování při krmení v modelu hedonicky řízeného chování při krmení.

Klíčová slova: motivované chování, analýza systémů a obvodů, laboratorní chování (chutný / averzní), zvířecí model, vzorec neurální aktivace krmení opioidy

Distribuovaná síť přispívající k krmení zprostředkovanému opioidy v rámci accumbens (Acb) byla rozsáhle zkoumána (; ; ; ) a příspěvky bazolaterální amygdaly (BLA) byly zvláště zajímavé. Dočasná inaktivace BLA pomocí GABAA agonista muscimol zabraňuje robustnímu zvýšení příjmu tuku s vysokým obsahem tuků po intra-Acbovém podávání selektivního µ-opioidního agonisty D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalin (DAMGO), ale inaktivace BLA nemá vliv na zvýšené krmení řízené akutní 24hr deprivace potravin (). Tento vliv BLA na specificky zprostředkující model hedonického krmení byl dále charakterizován tak, aby ukázal, že inaktivace BLA zabránila zvýšené spotřebě vyvolané intra-Acb DAMGO, ale zůstala zvýšená chování při přístupu k jídlu neporušená, zejména po ukončení konzumace stravy. Důkladnější charakterizace a interpretace těchto údajů však poskytla Zdá se, že inaktivace BLA interferuje pouze s konzumní fází chování při vysokotučném krmení, ale ne s fází přístupu k potravinám řízenou opioidní aktivací Acb.

Historicky byly odměňující chování zařazeny do kategorie apetitívní fáze, která zahrnuje přístupová chování spojená s hledáním odměňujících podnětů, jako je jídlo, a konzumní fáze, která zahrnuje chování, jako je konzumace potravin (; ). Tento rozdíl byl pozorován po celá desetiletí a je dnes populární, protože se vyvíjí teorie motivace související s jídlem a dalšími odměnami (; ; ; ; ). Pokusy o vymezení fyziologie, z nichž tyto odlišné fáze motivovaného chování vycházejí, zahrnovaly modely, kde ošetření interferovalo s expresí jedné fáze bez ovlivnění druhé (; ; ; ). Tato studie zkoumá základní fyziologii jedinečného modelu chování při krmení, kde došlo k disociaci konzumní a chutné fáze.

Předkládané experimenty zkoumaly nervové vzorce aktivity, které jsou základem chutného a konzumního stravovacího chování řízeného intra-Acb DAMGO. Nejprve počáteční zjištění () byla replikována, aby se stanovil předpoklad pro druhý experiment, včetně potřeby stanovit správné množství omezené stravy, které se poskytne ve druhé studii. Ve druhém experimentu, po každém ze čtyř různých podmínek léčby léčivem, byl všem subjektům umožněn přístup k omezenému množství stravy s vysokým obsahem tuků, přičemž každá léčebná skupina kromě skupiny ošetřené pouze DAMGO dosáhla nasycení (tj. Množství pozorovaná pod ad lib podmínky z experimentu 1). Bezprostředně po krmení 2hr byly krysy usmrceny, aby se zachytily vzorce neurální aktivity spojené se zobrazenými vzory chování. Předchozí data ukázala, že k úplnému chování při konzumaci a přístupu k potravinářské násypce dochází během první 30 min testovací relace po všech ošetřeních, přesto však intra-Acb DAMGO, s nebo bez inaktivace BLA, produkují robustní úrovně chování při přístupu k potravě během finální 90 min. zkušební relace 2hr (). Proto je nervová aktivita spojená s motivací k přístup a konzumovat by měl být zastoupen u potkanů, kteří dostávali intra-Acb DAMGO ošetření bez inaktivace BLA. Na rozdíl od toho by vzorce nervové aktivity u potkanů, které dostaly intra-Acb DAMGO ošetření s inaktivací BLA, měly odrážet stejnou motivaci k přístup, ale odrážejí sníženou motivaci k konzumovat.

Neurální aktivita byla zkoumána v mozkových oblastech, o kterých je známo, že zprostředkovávají požadované chutné a konzumní chování, včetně ventrální tegmentální oblasti (VTA), dorzální střední hypotalamu (DMH), perifornické oblasti hypotalamu (PeF) a laterální hypotalamu (LH) (; ; ). Intra-Acb DAMGO podání zvyšuje expresi c-Fos v perifornických hypothalamických neuronech a tato exprese vyžaduje signalizaci orexinu v rámci VTA (). Souhrnně tato a další data naznačují, že tento model stravitelnosti indukovaného krmení prostřednictvím aktivace Acb µ-opioidního receptoru může najímat neurony PeF orexinů a zvyšovat signalizaci orexinu v rámci VTA, což může zase modulovat odtok DA do Acb a mPFC, což řídí chování při krmení (). Bude prozkoumán účinek aktivace BLA, aby bylo možné pozorovat zvýšení spotřeby tuků DAMGO uvnitř Acb, ale ne chování s vysokým obsahem tuků.

Metody

Krysy

Třicet šest dospělých krys Sprague – Dawley (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN) vážících 300 – 400 g, bylo umístěno v párech v klecích z plexiskla v klimaticky řízené koloniální místnosti při teplotě 22 ° C. Krysy byly udržovány v 12-hodinovém cyklu světlo-tma a všechny experimenty byly prováděny během světelné fáze (0700-1900) mezi hodinami 1200 a 1500. Není-li uvedeno jinak, měly krysy před experimentem a v průběhu experimentu volný přístup do laboratorní potravy a pitné vody. Skupiny obsahovaly krysy 6 – 8. Všechny experimentální postupy byly provedeny v souladu s protokoly schválenými Ústavní komisí pro péči o zvířata a jejich použití na University of Missouri.

Chirurgie

Krysy byly anestetizovány směsí ketaminu a xylazinu (90 mg / kg a 9 mg / kg, respektive; Sigma, St. Louis, MO) a 2 sady vodicích kanyl z nerezové oceli (23 měřidlo, 10 mm) byly sterotaxicky zaměřeny bilaterálně nad hranicí jádra Acb a postranního pláště a BLA a zajištěné k lebce šrouby z nerezové oceli a lehce vytvrditelné pryskyřice (Dental Supply of New England, Boston). Po operaci byly vodičové kanyly umístěny do vodicích kanyl, aby se zabránilo okluzi. Souřadnice pro cílené stránky jsou následující: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (souřadnice DV představuje umístění injekční jehly 12.5mm, která prodlužuje ventilaci kanyly 2.5mm).

Zařízení

Behaviorální hodnocení krmení bylo provedeno v místnosti oddělené od koloniální místnosti v osmi plexisklech (30.5 cm × 24.1 cm × 21.0 cm) krmných komor (Med Associates, St. Albans, VT). Krysy měly přístup k vodě ad libitum a přibližně 35g chutné stravy, pokud není uvedeno jinak. Krmné komory byly vybaveny čtyřmi paprsky infračervené lokomotorické aktivity umístěnými 6 cm od sebe přes délku komory a 4.3 cm nad podlahou. Automatická váha pro násypku potravin sledovala spotřebu potravin. Počet infračervených paprsků vstupujících do násypky určoval počet a trvání každého vstupu hlavy do oblasti násypky. Nádoba na potraviny a láhev na vodu byly umístěny na stejné straně (protilehlé rohy) jedné stěny komory a pod podlahou tyče byla umístěna odnímatelná odpadní nádoba. Měření zahrnovala lokomotorickou aktivitu (počet horizontálních zlomů paprsku), trvání vstupu do násypky (průměrné trvání zlomení paprsku na vstupu do zásobníku), vstupy do zásobníku (počet zlomů paprsku na vstupu do zásobníku) a spotřebované množství ( gramů konzumované stravy). Období testování spočívalo v monitorování chování v krmných komorách pomocí počítače se softwarem Med-PC (Med Associates verze IV, St. Albans, VT).

Postup

Mikroinjekce léku

D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalin (DAMGO; Research Biochemicals, Natick, MA) a muscimol (Sigma, St. Louis, MO) byly rozpuštěny ve sterilním 0.9% solném roztoku. Kontrola vehikula byla vždy sterilní 0.9% solný roztok. Infuze byly dodávány s mikrodrive pumpou (Harvard Apparatus, South Natick, MA), připojenou pomocí polyethylenové hadičky (PE-10), zatímco krysy byly jemně drženy v ruce. Byly použity injektory 12.5-mm s rozchodem třicet tři, prodlužující 2.5 mm za konec vodicích kanyl. Rychlost injekce byla 0.32 ul / min pro Acb a 0.16 ul / min pro BLA, přičemž celková doba trvání infuze byla 93 s, což vedlo k objemům 0.5-ul a 0.25-ul. Jedna další minuta byla ponechána pro difúzi.

Design

experiment 1

S použitím návrhu v rámci jedinců dostaly všechny skupiny potkanů ​​každou ze čtyř kombinací léčení léky ve čtyřech samostatných léčebných dnech v protizávažném pořadí. Všechna behaviorální testování pro oba experimenty začala 1 týden po operaci v monitorovacích komorách příjmu potravy Med-Associates. Potkanům byl v těchto komorách poskytován přístup ke stravě po dobu 2hr denně po dobu 6 po sobě následujících dnů. Na 5th den byl vložen injektor 10-mm a ponechán na místě po dobu 2 min, bez injekce objemu. Na 6th den byl vložen injektor 12.5-mm a solný roztok byl podáván pro 93. V každý testovací den byl do BLA podán infuzí muscimol (20 ng / 0.25 µl / strana) nebo fyziologický roztok, bezprostředně následoval DAMGO (0.25 mg / 0.5 µl / strana bilaterálně) nebo solný roztok do Acb, což vedlo ke čtyřem možným léčbám kombinace. Testovací sezení 2hr začalo bezprostředně po poslední injekci a potkanům byl poskytnut přístup k libotové stravě s vysokým obsahem tuků. Mezi léčebnými dny byl alespoň 1 den.

experiment 2

Čtyři skupiny potkanů, které používají design mezi subjekty, z nichž každá má bilaterální kanyly zaměřené na Acb a BLA. Potkanům byl poskytnut přístup k dietě v těchto komorách po dobu 2hr denně po 6 po sobě jdoucích dní a injekční postupy byly identické s experimentem 1, avšak každá krysa by dostávala pouze 1 možných kombinací léčby 4. Konzumace stravy s vysokým obsahem tuku v 6 v den základní léčby byla použita k vyvážení přiřazení léčby léky k zajištění podobných výchozích kontrolních vzorců příjmu. Na 8th den byla zvířatům podávána 1 možná léčba 4em a přístup k 8g chutné stravy pro 2hr.

Histologické ověření umístění kanyly

Bezprostředně po krmení 2hr byla zvířata vyjmuta z krmných komor, hluboce anestetizována ketaminem a xylazinem (90 mg / kg a 9 mg / kg) a transkardiálně perfundována. Mozky byly odstraněny a ponořeny do formalinu (10%) přes noc při 4 ° C a potom kryoprotektovány přenosem do roztoku sacharózy (20%) při 4 ° C. Zmrazené sériové řezy (50 um) byly shromážděny v celém rozsahu místa injekce, namontovány na želatinovaná sklíčka a kontrastně obarveny krezylovou fialovou. Profily umístění kanyly byly poté analyzovány z hlediska přesnosti a data od potkanů ​​s nesprávně umístěnou kanylou nebyla do analýz zahrnuta.

Imunohistochemie

Mozky byly nakrájeny na plátky o tloušťce 40 um a uloženy v 0.1M fosfátovém pufrovém roztoku (PB, pH 7.4) při 4 ° C. Volný plovoucí imunofluorescenční barvicí protokol byl následující: Řezy byly promyty (3 x 10 min) v PBS. Nespecifická vazebná místa byla blokována pomocí blokovacího roztoku [směs 10% normálního kozího séra (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) a 0.3% Triton X-100 (Sigma) v PBS)] po dobu 2 h. Poté byly řezy inkubovány přes noc v koktejlové směsi obsahující králičí anti-c-Fos protilátku (1: 5000; Calbiochem) a kuřecí anti-tyrosinhydroxylázu (VTA) nebo myší anti-orexin-A (hypothalamus). Řezy byly promyty (4 x 30 min) v PBS obsahujícím 0.05% Tween-20 (PBST). Poté byly řezy inkubovány po dobu 2 v blokovacím pufru s koktejlem sekundárních protilátek: kozí anti-králičí IgG Alexa Fluor 555 a kozí anti-kuřecí IgG Alexa Fluor 488 (Invitrogen). Všechny sekundární protilátky byly použity v doporučené koncentraci 1: 500. Řezy byly promyty (4 x 30 min) v PBST a PB (2 x 10 min). Řezy byly namontovány na sklíčka proti mrazu (VWR International, USA) a ponechány uschnout při pokojové teplotě, zatímco byly chráněny před světlem. S použitím ProLong Anti-fade montážní soupravy (Invitrogen) byly plátky kryty skluzem a uloženy při 4 ° C. Všechny inkubace byly prováděny při pokojové teplotě s výjimkou inkubací s primárními protilátkami, které byly inkubovány při 4 ° C. Pro kontrolu změny v imunohistochemické reakci reagovala tkáň z různých léčených skupin společně. Kromě toho barvení chybělo v kontrolních experimentech s vynecháním primárních protilátek.

Behaviorální statistická analýza

Pro experiment 1 byla všechna měření výživy pro celou 2hodinovou relaci a napříč různými léčebnými podmínkami analyzována pomocí dvoufaktorové ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment) s hladinami pro každý faktor buď vehikulum nebo lék . Pro experiment 2 byla všechna měření krmení analyzována pomocí dvoufaktorové ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), přičemž hladiny pro každý faktor byly buď vehikulum nebo léčivo.

Postupy počítání, zobrazování a statistická analýza

Pro kvantitativní hodnocení exprese imunoreaktivity v hypotalamu (včetně laterálního hypotalamu, perifornické oblasti, dorsomediální hypotalamu) a VTA byly analyzovány tři anatomicky paralelní tkáňové řezy z každé polokoule (celkem 6 na region) a zprůměrovány. Všechny snímky byly generovány pomocí objektivu 4 × nebo 10 × konfokálním mikroskopem pomocí zobrazovacího softwaru Slidebook 4.3 (Intelligent Imaging Innovations, Denver, CO). V závislosti na konkrétní oblasti byla fluorescenční imunoreaktivita v řezu 40 um zobrazována buď pro kanály označené c-Fos, c-Fos / TH nebo c-Fos / OrexinA, oddělených exkluzivní sadou prahových hodnot. Obrázky byly poté zobrazeny na celé obrazovce s použitím volně dostupného softwaru pro veřejnou doménu ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA), jako program pro zpracování a analýzu obrazu, který umožňoval označování každého jednotlivého neuronu a pozitivní barvení pro každý kanál bylo se počítá slepě k léčbě. Neurony byly klasifikovány pouze jako c-Fos, pouze peptidy nebo dvojitě značené podle přítomnosti výše uvedeného produktu reakce na pozadí v buněčném jádře.

Všechny oblasti byly označeny a zmapovány pomocí The Rat Brain Atlas (Paxinos & Watson, 1998). Ventrální tegmentální oblast a tyrosinhydroxyláza; vybrané úseky byly mezi -5.2 a -5.5 mm před bregmou. Na každé úrovni byla v obou hemisférách spočítána oblast obsahující buňky tyrosinhydroxylázy (TH-IR) a c-Fos-IR. Hypotalamus a Orexin-A; vybrané řezy byly mezi -2.8 až -3.3 mm před bregmou. Bylo zjištěno, že oblast hypotalamu (mezi -2.8 a -3.3 mm), která obsahuje pozitivní buňky orexin-A, byla rozdělena do tří oblastí od střední po boční. Všechny buňky uvnitř, ventrálně a dorzálně k fornixu byly zahrnuty do střední oblasti označené jako perifornické (PeF). Buňky značené Orexinem A laterálně k této oblasti byly zahrnuty do laterálního hypotalamu (LH) a ty mediální z fornixu byly do mediální skupiny (DMH), která se překrývala s dorsomediálním hypotalamem. Neurony byly počítány v obou hemisférách.

výsledky

Všechny účinky léčby jsou uvedeny s odkazem na místo (místa) podání léčiva nebo vehikula (tj. Intra-Acb DAMGO). Protože všem potkanům byl rovněž poskytnut přístup k konzumaci omezeného množství stravy s vysokým obsahem tuků a konzumováno omezené množství, všechny změny v přidruženém chování při krmení (Exp. 1 a 2) a vzorce neurální aktivace (Exp. 2) jsou nutně kombinovaným účinkem každého příslušného léčiva. léčba a konzumace stravy.

Chování při podávání

experiment 1

Vliv inaktivace BLA na stravovací návyky s vysokým obsahem tuků způsobené podáváním intra-Acb DAMGO.

Spotřeba

Jak je uvedeno v Obr. 1a, ANOVA provedená na údajích o spotřebě potravin odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (1, 7) = 13.9, p <01), léčba BLA (F (1, 7) = 8.6, p <05) a léčebná interakce Acb × BLA (F (1, 7) = 8.9, p <05). Post-hoc analýza odhalila, že léčba solným roztokem DAMGO + intra-BLA solným roztokem vedla k významně vyšším úrovním spotřeby (p <05) ve srovnání s oběma kontrolními léčbami (fyziologický roztok intra-Acb + fyziologický roztok intra-BLA; fyziologický roztok intra-Acb + muslimol intra-BLA) a léčba muscimolem intra-BLA toto zvýšení blokovala (p <05).

Obrázek 1 

Behaviorální vyšetření: A) Množství konzumované stravy s vysokým obsahem tuků (přístup k lib lib), B) celková doba vstupu potravinářské násypky, C) celkový počet vstupů do potravinového zásobníku a počty lokomotorických aktivit (tj. horizontální přerušení paprsku). Léčba 4em byla podávána v ...
Doba trvání zásobníku potravin

Jak je uvedeno v Obr. 1b, ANOVA provedená na údajích o délce vstupu do potravinového zásobníku odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (1, 7) = 36.3, p <001), léčba BLA (F (1, 7) = 12.1, p <05) a léčebná interakce Acb × BLA (F (1, 7) = 16.5, p <005). Post-hoc analýza odhalila, že léčba Muscimolem intra-Acb DAMGO + intra-BLA vedla k významně vyšší celkové době trvání vstupu do potravinového zásobníku ve srovnání se všemi ostatními ošetřeními (p <001), přičemž žádné jiné zacházení se od sebe významně neliší.

Záznamy násypky

Jak je uvedeno v Obr. 1c, ANOVA provedená na vstupních údajích do potravinářské násypky odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (1, 7) = 10.6, p Zatímco léčba BLA se přiblížila významnosti (F (05, 1) = 7, p = .08) a interakce léčby Acb × BLA (F (1, 7) = 7.9, p <05). Post-hoc analýza odhalila, že léčba muscimolem intra-Acb DAMGO + intra-BLA vedla k významně většímu počtu vstupů do zásobníku ve srovnání se všemi ostatními způsoby léčby (p <05), přičemž žádné jiné zacházení se od sebe významně neliší.

Pohybová aktivita

Jak je uvedeno v Obr. 1c, ANOVA provedená na vstupních údajích do potravinářské násypky odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (1, 7) = 23.5, p <005), ale žádný hlavní účinek léčby BLA (F (1, 7) = 1.4, p > 05) a žádná léčebná interakce Acb × BLA (F (1, 7) = 056, p > 05).

experiment 2

Vliv inaktivace BLA na chování při jídle s vysokým obsahem tuků a vzorce nervové aktivace vedené podáním intra-Acb DAMGO.

Přiřazení lékové léčby bylo vyváženo vysokou hladinou příjmu tuků z 6uth den výchozí hodnoty. Tyto úrovně příjmu byly následující: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

Spotřeba

Jak je uvedeno v Obr. 2a, ANOVA provedená na údajích o spotřebě potravin odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (3, 24) = 26.60, p <001), ale žádný účinek léčby BLA (F (3, 24) = 0.02, ns) nebo interakce léčby Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Obrázek 2 

Behaviorální vyšetření: a) Množství konzumované stravy s vysokým obsahem tuku (přerušovaná čára odráží omezený přístup 8g); b) počet vstupů do potravinových zásobníků, c) - celkové trvání vstupu do potravinového zásobníku a - d) Počítá se lokomotorická aktivita (tj. horizontální přerušení paprsku). Ošetření 4 ...
Záznamy násypky

Jak je uvedeno v Obr. 2b, ANOVA provedená na celkovém počtu vstupů do násypky během celého krmení odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (3, 24) = 8.55, p <01), ale žádný léčebný účinek léčby BLA (F (3, 24) = 1.68, ns) nebo interakce léčby Acb × BLA (F (3, 24) = 0.39, ns).

Doba trvání zásobníku potravin

Jak je uvedeno v Obr. 2c, ANOVA provedená na celkové době trvání všech vstupů do násypky během celého krmení odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), ale žádný účinek léčby BLA (F (3, 24) = .62, ns) nebo interakce léčby Acb × BLA (F (3, 24) = 0.07, ns).

Pohybová aktivita

Jak je uvedeno v Obr. 2dANOVA provedená na celkové lokomotorické aktivitě během krmení odhalila významný hlavní účinek léčby Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), ale žádný účinek léčby BLA (F (3, 24) = .198, ns) nebo interakce s léčbou Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Imunohistochemie

Ventrální tegmentální oblast

Jak je uvedeno v Obr. 3a, ANOVA provedená na c-Fos IR buňkách ve VTA odhalila významný účinek léčby Acb (F (3, 24) =, 25.67 p <001), ale žádný účinek léčby BLA (F (3, 24) = 1.13, ns) nebo interakce mezi léčbami (F (3, 24) = 2.80, ns). ANOVA prováděná na procentech TH-IR buněk, které vykazují c-Fos IR, odhalila účinek léčby Acb (F (3, 24) = 6.33, p <05), ale žádný účinek léčby BLA na procento TH- IR buňky, které vykazují c-Fos IR (F (3, 24) = 07, ns), žádná významná interakce mezi léčbami (F (3, 24) = 63, ns).

Obrázek 3 

a) Počet VTA buněk exprimujících c-Fos IR; b) Procento VTA TH-IR buněk exprimujících c-Fos IR. c) Počet buněk exprimujících c-Fos-IR v perifornické oblasti hypotalamu (PeF) d) Procentní podíl PeF Orexin-A IR buněk exprimujících c-Fos-IR. Ošetření 4 ...

Perifornický hypotalamus

Jak je uvedeno v Obr. 3b, ANOVA prováděná na c-Fos IR v PeF (analyzovaná oblast znázorněná na obrázku 5b) odhalila významný účinek léčby Acb (F (3, 24) = 30.78, p <001), léčba BLA (F (3, 24) = 30.52, p <001) a léčebná interakce Acb × BLA (F (3, 24) = 8.75, p <01). ANOVA prováděná na procentu buněk OrxA-IR, které vykazují c-Fos IR, odhalila významný účinek léčby Acb (F (3, 24) = 55.85, p <001), léčba BLA (F (3, 24) = 23.52, p <001) a léčebná interakce Acb × BLA (F (3, 24) = 14.32, p <001). Na obrázcích 5a a 5b post hoc analýzy ukazují, že inaktivace BLA významně snižuje expresi c-Fos indukovanou intra-Acb DAMGO a snižuje počet orexinových buněk exprimujících c-Fos (p <05).

Dorsomediální hypotalamus

Jak je uvedeno v Tabulka 1, ANOVA provedená pro počet c-Fos IR buněk v DMH odhalila významný účinek léčby intra-Acb (F (3, 24) = 20.19, p <001), ale žádný účinek léčby intra-BLA ( F (3, 24) = 1.63, ns) nebo interakce léčby Acb × BLA (F (3, 24) = 0.05, ns). ANOVA prováděná na procentu buněk OrxA-IR, které vykazují c-Fos IR, odhalila významný účinek léčby Acb (F (3, 24) = 13.39, p <001), léčby BLA (F (3, 24) = 5.85, p <05), ale žádná interakce s léčbou Acb × BLA (F (3, 24) = 89, p = 36).

Tabulka 1 

Počet buněk exprimujících c-Fos-IR (celkem) v laterálním hypotalamu a dorsomediální hypotalamu a procento PeF Orexin-A IR buněk exprimujících c-Fos-IR (% orexin-A). Ošetření 4em bylo podáno, včetně intra-Acb DAMGO nebo fyziologického roztoku (SAL) ...

Boční hypotalamus

Jak je uvedeno v Tabulka 1, ANOVA provedená pro počet c-Fos IR buněk v LH neodhalila žádný účinek léčby Acb ((F (3,24) = 11, ns) nebo BLA ((F (3, 24 = 6.82, p < 05) a žádná interakce (F (3,24) = 26, ns). ANOVA prováděná na procentu buněk OrxA-IR, které vykazují c-Fos IR, neodhalila žádný významný účinek léčby Acb (F (3, 24 ) = 64, ns), léčba BLA (F (3, 24) = 08, ns) nebo interakce léčby (F (3, 24) = 77, ns.)

Diskuse

Za podmínek přístupu s vysokým obsahem tuků ad libitum inaktivace BLA snížila zvýšený příjem tuků produkovaný intra-Acb DAMGO, zatímco ponechává nadměrné chování v přístupu k potravinovým zásobníkům neporušené, což potvrzuje předchozí zprávu (). Druhý experiment zkoumal tyto stejné jevy, ale za omezených podmínek přístupu k dietě s vysokým obsahem tuku, což umožnilo všem léčebným skupinám kromě skupiny ošetřené pouze intra-Acb DAMGO dosáhnout nasycení (tj. Spotřebovalo množství pozorovaná za podmínek ad lib v Exp. 1). Zvířata ošetřená fyziologickým roztokem Intra-Acb, s nebo bez inaktivace BLA, konzumovala podobné úrovně stravování s vysokým obsahem tuků a vykazovala podobné úrovně chování při přístupu, jak bylo předpovězeno. Obzvláště zajímavé léčebné skupiny, a to skupiny, které dostávaly intra-Acb DAMGO s nebo bez inaktivace BLA, konzumovaly téměř veškerou stravu s vysokým obsahem tuku, která byla k dispozici v první 30 min zkušební relace 2hr, a vykazovaly stejné vzorce chuti k jídlu (tj. vstupů do potravinových zásobníků, trvání vstupu do potravinových zásobníků) během konečné min. 90, jak bylo předpovězeno. Intra-Acb DAMGO léčba zveličila jak počet, tak trvání chování v přístupu k potravinové násypce bez ohledu na inaktivaci BLA, ve srovnání s oběma skupinami ošetřenými intra-Acb solným roztokem, jak bylo dříve uvedeno (). Důležité je, jak bylo pozorováno v experimentu 1 a dříve (, ), ošetření DAMGO v rámci Acb, bez inaktivace BLA, vede k hladinám spotřeby alespoň dvojnásobku množství poskytovaného za podmínek omezeného přístupu. Proto by modely nervové aktivity u potkanů, které dostaly intra-Acb DAMGO ošetření bez inaktivace BLA, měly odrážet motivaci k přístup a konzumovat další jídlo nad rámec toho, co bylo k dispozici. Naproti tomu vzorce nervové aktivity u potkanů ​​léčených intra-Acb DAMGO s inaktivovanou BLA by měly odrážet zvýšenou motivaci k přístup jídlo, ale snížená motivace konzumovat další potrava, ve srovnání s potkany ošetřenými intra-Acb DAMGO bez inaktivace BLA. To je rozhodující nejen pro zdůvodnění návrhu, ale také pro interpretaci současných dat. Úroveň dostupné stravy byla zvolena nejen pro udržení úrovně spotřeby v omezeném rozmezí napříč skupinami, ale také pro zajištění potkanů ​​v každé léčené skupině, s výjimkou skupiny pouze s DAMGO, dosažení nebo téměř nasycení (jak bylo určeno experimentem 1 a předchozím) zjištění, viz ).

Intra-Acb DAMGO podávání signifikantně zvýšilo VTA c-Fos IR v dopaminergních neuronech ve srovnání s léčbou kontrolním fyziologickým roztokem a podání intra-BLA muscimolu nemělo žádný vliv na toto zvýšení. Předchozí výzkum naznačuje, že zvýšení c-Fos IR ve VTA a zejména neuronech VTA dopaminu (DA) hraje ústřední roli v odměňování, motivaci a drogové závislosti (; ; ). Podávání antagonistů dopaminu do Acb blokuje chutné chování při přístupu k potravě, ale nemá žádný vliv na spotřebu chow vyvolané hladem () nebo spotřeba tuků DAMGO uvnitř Acb (). Intra-Acb podávání agonistů dopaminu zvyšuje progresivní poměr reagující na potravní zesilovač, ale nemá žádný vliv na volné krmení (). Tato data a další naznačují, že zveličené chutný přístup k jídlu pozorovaný u obou léčených skupin, kterým byl podáván intra-Acb DAMGO, s inaktivací BLA a bez ní, je zprostředkován zvýšenou aktivitou v dopaminergních neuronech VTA.

Vzorec neuronové aktivity orexinu-PeF se shoduje se zvyklostmi spotřeby obvykle pozorovanými po těchto stejných léčebných účincích za podmínek přístupu ad lib (, ), s léčbou intra-Acb DAMGO vedoucí k vyšší spotřebě než jakékoli jiné ošetření. Zjistili jsme také, že intra-Acb DAMGO zvýšil aktivitu DMH c-Fos bez ohledu na léčbu BLA, ale pouze intra-DAMGO samotný zvýšil podíl orexinových neuronů exprimujících c-Fos ve srovnání s kontrolami. Přes svou roli v chování krmení vyvolaném DAMGO (; ), DAMGO však významně nezvyšoval aktivitu LH c-Fos nedovolil zvířatům dosáhnout nasycení.

Hypothalamus byl dlouho považován za centrum autonomní regulace energetické homeostázy; včetně regulace krmení, vzrušení a odměny (, ). Je známo, že neurony exprimující orexigenní peptidy orexin-A a melanin koncentrující hormon (MCH) hustě osídlují laterální oblasti hypotalamu (), zejména perifornickou oblast. Bylo pozorováno, že konzumace stravy s vysokým obsahem tuků je řízena centrálně podávaným orexinem A () je blokován předchozím podáním opioidního antagonisty naloxonu (), což naznačuje interakci opioidních a orexinových peptidů při zprostředkování chutné potravy. Intra-VTA orexin-A aplikace také vzrušuje dopaminové neurony (Borgland et al., 2006). Blokování signalizace orexinu ve VTA snižuje DAMGO indukované krmení s vysokým obsahem tuků (), do jaké míry je to prostřednictvím snižování chutného chování, které může přispět ke zvýšení spotřeby, není známo. Proto současné zjištění, že zvýšená dopaminergní aktivita VTA po intra-Acb DAMGO nebyla ovlivněna inaktivací BLA, navzdory snížení aktivity orexinu PeF, zvyšuje význam behaviorální charakterizace jak chutné, tak konzumní fáze chování při krmení. Tato data navíc poskytují testovatelné hypotézy pro zkoumání vlivu peF orexinu a dopaminergní modulace VTA na opiátem řízený přístup a konzumní fáze krmení.

Současná studie použila omezený přístup ke stravě (tj. Dostupné gramy) ke kontrole vlivu rozdílné úrovně spotřeby po různých lécích léčivem. Studie také omezila jeho vyšetření na jedinou stravu; proto zůstává možnost, že krmení jiných chutných diet řízené opioidy může být regulováno podobně. Volba stravy s vysokým obsahem tuků byla řízena minulými charakteristikami přidružené sítě, která odhalila, že je základem krmení s vysokým obsahem tuků uvnitř Acb DAMGO (; pro přezkum), zejména role BLA (, ). Není známo, zda jsou současná zjištění specifická pro stravu s vysokým obsahem tuků, nebo zda by byla pozorována také pomocí alternativní stravy. Zajímavé je, že nedávná studie zjistila, že i mezi vysoce chutnými stravami existuje výrazný rozdíl v aktivačních vzorcích c-fos napříč klíčovými regulačními oblastmi krmení mezokortikoidického obvodu (). Budou nutné budoucí studie, aby se zjistilo, zda jsou stávající nálezy specifické pro stravu s vysokým obsahem tuků.

V souhrnu tato data poskytují vhled do toho, jak BLA reaguje na opioidní aktivaci Acb konkrétně řídit spotřebu, ale nikoli přístup chování, spojené s stravou s vysokým obsahem tuků. Data naznačují, že konzumní chování řízené intra-Acb DAMGO může být způsobeno zvýšenou aktivitou neuronů orexinu-A v PeF, zatímco zvýšené chování při přístupu k jídlu se zdá být spojeno se zvýšenou dopaminergní aktivitou VTA, přičemž k aktivaci BLA je třeba pouze pozorovat fáze spotřeby. Tato data poskytují lepší pochopení dvou disociativních způsobů krmení v rámci dobře charakterizovaného modelu krmení. Tento výzkum rozšiřuje naše znalosti o nervových obvodech rozhodujících pro stravování řízené chutností a má důsledky pro pochopení maladaptivního stravovacího chování zapojeného do rozvoje chování obezity a závislosti na jídle.

​

Obrázek 4 

Schematické perokresby převzaté z atlasu Paxinos & Watson (1998), zobrazující koronální řezy obsahující analyzované oblasti mozku načrtnuté v modré oblasti (šedá oblast) a zvětšené přímo dole. Regiony: () ventrální tegmentální oblast, VTA; (B) dorzomediální ...

Poděkování

Autoři by rádi ocenili podporu grantu DA024829 od Národního institutu zneužívání drog pro MJW.

Poznámky pod čarou

Autoři neuvádějí žádný střet zájmů.

Reference

  1. Badiani A, Leone P, Noel MB, Stewart J. Ventrální tegmentální oblast opioidních mechanismů a modulace požitého chování. Výzkum mozku. 1995; 670 (2): 264 – 276. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Účinky selektivní blokády dopaminu D1 nebo D2 receptoru v jádru accumbens subregionů na požité chování a související motorickou aktivitu. Behav Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1 – 2): 165 – 177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Principy motivace odhalené různými funkcemi neurofarmakologických a neuroanatomických substrátů, které jsou základem stravovacího chování. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985 – 1998. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  4. Ball GF, Balthazart J. Jak užitečný je chutný a konzumní rozdíl pro naše porozumění neuroendokrinní kontrole sexuálního chování? Horm Behav. 2008 Feb; 53 (2): 307 – 311. odpověď autora 315-8. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  5. Berridge KC. Pojmy motivace v behaviorální neurovědě. Physiol Behav. 2004 Apr; 81 (2): 179 – 209. Posouzení. [PubMed]
  6. Berridge KC. „Líbí se mi“ a „chci“ odměny za jídlo: mozkové substráty a role při poruchách příjmu potravy. Fyziologie a chování. 2009; 97 (5): 537–550. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Role orexinu / hypocretinu při hledání odměn a závislosti: důsledky pro obezitu. Fyziologie a chování. 2010; 100 (5): 419 – 428. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Seeley RJ. Jíst vyvolané orexinem-A, ale nikoli melanin-koncentračním hormonem, je zprostředkováno opioidy. Endokrinologie. 2002; 143 (8): 2995 – 3000. [PubMed]
  9. Craig W. Chuť k jídlu a averze jako složky instinktů. Biologický bulletin. 1918; 34: 91 – 107. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  10. Datum Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexiny, orexigenní hypothalamické peptidy, interagují s autonomními, neuroendokrinními a neuroregulačními systémy. Proc Natl Acad Sci USA. 1999; 96 (2): 748 – 753. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Coke T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. Indukce c-Fos v cílech projekce mezotelencefalické dopaminové dráhy a dorzálního striatu po perorálním příjmu cukrů a tuků u potkanů. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9 – 19. [PubMed]
  12. Pole HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. Neurony ventrální tegmentální oblasti v naučeném chutném chování a pozitivním posílení. Roční přehled neurověd. 2007; 30: 289 – 316. [PubMed]
  13. Hanlon EC, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. Zvýšení příjmu potravy nebo chování při hledání potravy vyvolané GABAergickou, opioidní nebo dopaminergní stimulací jádra accumbens: je to hlad? Psychofarmakologie (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241 – 247. [PubMed]
  14. Harris GC, Aston-Jones G. Vzrušení a odměna: dichotomie ve funkci orexinu. Trendy v neurovědě. 2006; 29 (10): 571 – 577. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Disociace mezi chutnými a konzumními odpověďmi farmakologickými manipulacemi mozkových oblastí relevantních pro odměnu. Behav Neurosci. 1996 Apr; 110 (2): 331 – 345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp RF. Endokanabinoidní systém a chuť k jídlu: význam pro odměnu za jídlo. Nutr Res Rev. 2014 Jun 2; 27 (1): 172 – 185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Vizualizace dynamiky hypothalamické sítě pro chutný a konzumní chování. Buňka. 2015 Jan 29; 160 (3): 516 – 527. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. Interakční cesty regulující chuť k jídlu při hypotalamické regulaci tělesné hmotnosti. Endokrinní recenze. 1999; 20 (1): 68 – 110. [PubMed]
  19. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Kortikostriálně-hypotalamické obvody a motivace k jídlu: integrace energie, akce a odměny. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773 – 795. [PubMed]
  20. Lorenz K. Srovnávací metoda při studiu vrozených vzorců chování. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950; 4: 221 – 268.
  21. Nicola SM, Deadwyler SA. Rychlost vypouštění neuronů nucleus accumbens je závislá na dopaminu a odráží načasování chování při hledání kokainu u potkanů ​​na progresivním poměru poměru zesílení. J Neurosci. 2000 Jul 15; 20 (14): 5526 – 5537. [PubMed]
  22. Park TH, Carr KD. Neuranatomické vzorce imunoreaktivity podobné Fosu indukované chutným jídlem a prostředím spojeným s jídlem u krys ošetřených fyziologickým roztokem a naltrexonem. Výzkum mozku. 1998; 805: 169 – 180. [PubMed]
  23. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens mu-opioidy regulují příjem stravy s vysokým obsahem tuků aktivací distribuované mozkové sítě. J Neurovědy. 2003; 23 (7): 2882 – 2888. [PubMed]
  24. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Amygdala je kritická pro opioidem zprostředkované přejídání tuků. Neuroreport. 2004; 15 (12): 1857 – 1860. [PubMed]
  25. Will MJ, Pratt WE, Kelley AE. Farmakologická charakterizace krmení s vysokým obsahem tuků indukovaná opioidní stimulací ventrálního striata. Physiol Behav. 2006 Sep 30; 89 (2): 226 – 234. [PubMed]
  26. Will MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Behaviorální charakterizace zapojení amygdaly při zprostředkování krmivového chování řízeného opioidy v rámci accumbens. Behaviorální neurovědy. 2009; 123 (4): 781 – 793. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  27. Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Orexinem indukovaný příjem potravy zahrnuje cestu neuropeptidu Y. Výzkum mozku. 2000; 859 (2): 404 – 409. [PubMed]
  28. Zhang M, Kelley AE. Zvýšený příjem potravy s vysokým obsahem tuků po stimulaci striatální mu-opioidy: mapování mikroinjekcí a exprese fos. Neurovědy. 2000; 99 (2): 267 – 277. [PubMed]
  29. Zhang M, Kelley AE. Příjem roztoků sacharinu, soli a ethanolu je zvýšen infuzí mu opioidního agonisty do nucleus accumbens. Psychofarmakologie (Berl) 2002; 159 (4): 415 – 423. [PubMed]
  30. Zhang M, Balmadrid C, Kelley AE. Nucleus accumbens opioidní, GABaergní a dopaminergní modulace chutné potravinové motivace: kontrastní účinky odhalené studií progresivního poměru u potkanů. Behav Neurosci. 2003 Apr; 117 (2): 202 – 211. [PubMed]
  31. Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Signalizace orexinu ve ventrální tegmentální oblasti je nutná pro chuť k jídlu s vysokým obsahem tuku indukovanou opioidní stimulací jádra accumbens. J neurověd. 2007; 27 (41): 11075 – 11108. [PubMed]