Změna hustoty oxytocinového receptoru u Nucleus Accumbens má rozdílné účinky na afilativní chování v monogamních a polygamních voltech (2009)

J Neurosci. Autorský rukopis; k dispozici v PMC Oct 27, 2009.

Publikováno v posledním editovaném formuláři:

PMCID: PMC2768419

NIHMSID: NIHMS93410

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

Viz další články v PMC to citovat publikovaný článek.

Přejít na:

Abstraktní

Oxytocinové receptory v nucleus accumbens se podílejí na regulaci aloparentního chování a tvorby párových vazeb v sociálně monogamní prérijní vole. Hustota receptoru oxytocinu v nucleus accumbens je pozitivně korelována s aloparentováním u juvenilních a dospělých ženských prérijních hrabošů a antagonista oxytocinového receptoru infundovaný do nucleus accumbens toto chování blokuje. Kromě toho mají proužky prérie vyšší hustotu oxytocinových receptorů u accumbens než u nemonogamních druhů hlodavců a blokování accumbal oxytocinových receptorů zabraňuje tvorbě preferencí partnerů vyvolaných párováním. Zde jsme použili adeno-asociovaný přenos virových vektorových genů ke zkoumání funkčního vztahu mezi akumbální oxytocinovou receptorovou hustotou a sociálním chováním v prériích a loukách. Dospělé ženské prérie vole, které nadměrně exprimují oxytocinový receptor v nucleus accumbens, vykazují po soužití s ​​mužem zrychlenou tvorbu preferencí partnera, ale nevykazují zlepšené aloparentální chování. Preferování partnera však nebylo usnadněno u neamonogamních lučních hrabošů zavedením oxytocinového receptoru do nucleus accumbens. Tato data potvrzují roli oxytocinového receptoru v accumbens v regulaci partnerských preferencí u ženských prérijních hrabošů a naznačují, že exprese oxytocinového receptoru v accumbens není dostatečná k podpoře partnerských preferencí u nemonogamních druhů. Tato data jsou první, která demonstrují přímý vztah mezi hustotou oxytocinového receptoru v nucleus accumbens a změnou chování v sociální vazbě. Individuální variace v expresi oxytocinového receptoru ve striatu tedy může přispět k přirozené rozmanitosti sociálního chování.

Klíčová slova: matka, virus, preference, neuropeptid, kognice, autoradiografie

ÚVOD

Mikrotinští hlodavci vykazují pozoruhodnou rozmanitost v sociálním chování, od vysoce přidružených a společensky monogamních až po relativně asociální a promiskuitní páření (Gruderadams a Getz, 1985). Společensky monogamní prérie vole (Microtus ochrogaster) vytváří trvalé společenské připoutání nebo párové vazby s partnerem opačného pohlaví po soužití a páření, zatímco nemonogamní louky (Microtus pennsylvanicus) obvykle ne. Dospělé sexuálně naivní ženské prérie vykazují značnou rozmanitost ve svém spontánním výživném chování nebo v aloparentním chování, přičemž přibližně polovina projevuje mateřské chování vůči štěňatům, zatímco zbytek buď ignoruje nebo útočí na štěňata (Lonstein a De Vries, 1999; Bales and Carter, 2003; Olazabal a Young, 2005). Voly tak poskytují vynikající příležitost zkoumat neurobiologické mechanismy, které jsou základem sociální vazby a aloparentální péče, a také mechanismy vedoucí k rozmanitosti v tomto chování napříč druhy i mezi jednotlivci.

Nonapeptid oxytocin (OT) se podílí na regulaci tvorby partnerských preferencí a aloparentního chování u prérijních hrabošů. Infúze antagonisty oxytocinového receptoru (OTR) do nucleus accumbens (NAcc), ale nikoli do sousedních kaudátových putamenových bloků, způsobuje párování navozenou tvorbu preferencí partnera, laboratorní proxy tvorby párové vazby (Young a kol., 2001). Podobné infúze antagonisty OTR do NAcc také blokují aloparentní chování u panenských žen (Olazabal a Young, 2006b). Aktivace OTR v NAcc tak usnadňuje tvorbu partnerských preferencí i aloparentní chování u ženských prérijních hrabošů.

Rozdíly v hustotě OTR v NAcc byly předpokládány, aby přispěly k druhovým rozdílům v sociální organizaci a aloparentním chování. Prairiové hraboše mají vysokou hustotu OTR v NAcc, zatímco nemonogamní louky, myši a krysy to nemají (Insel a Shapiro, 1992; Olazabal a Young, 2006a). Prairie voles také vykazují vyšší úrovně aloparentálního chování než louky, myši nebo krysy (Olazabal a Young, 2006a). Paralelně s tímto mezidruhovým vztahem mezi hustotou OTR v NAcc a rodičovským chováním je hustota OTR v NAcc pozitivně korelována s aloparentním chováním jak u juvenilní, tak u dospělých ženských prérijních volů (Olazabal a Young, 2006b, a). V této studii jsme použili přenos genového virového vektoru (AAV) adeno-asociovaného k přímému testování hypotézy, že změna hustoty NAcc OTR může přispět ke změnám v sociální vazbě a aloparentálním chování. Dospělé samice prérijních hrabošů byly bilaterálně infundovány do NAcc s AAV kódujícím gen OTR prérie vole, což mělo za následek významné zvýšení vazby OTR. Zvířata byla poté testována na aloparentní chování a tvorbu preferencí partnera. Potom jsme testovali hypotézu, že OTR exprese v NAcc byla dostatečná pro usnadnění tvorby preferencí partnera infúzí samic lučních volů stejným vektorem. Předpovídali jsme, že ve srovnání s kontrolami by OTR nadměrně exprimující ženské prérie vykazovaly zvýšené aloparentní chování a urychlily formování preferencí partnera. Dále jsme předpovídali, že samice lučních vole, které exprimují OTR v NAcc, budou rozvíjet partnerské preference vůči mužským partnerům.

MATERIÁLY A METODY

Zvířata

Prairie a louky byly umístěny do skupin stejného pohlaví s voly 2-3 / klec od doby odstavení ve věku 21-23. Bydlení se skládalo z větrané klece z plexiskla 36 × 18 × 19cm, vyplněné laboratorním zvířetem Bed-ocobbs Laboratory Animal Bedding pod 14: cyklus 10 hr / t při 22 ° C s přístupem k potravě (králičí LabDiet, Richmond, IN) a vodou ad libitum . Prérijní hraboše byly získány z naší laboratorní chovatelské kolonie, která původně pocházela z hrabošů zajatých v terénu v Illinois. Luční louky byly získány ze zásoby získané z chovné kolonie na Florida State University. Subjekty byly 2-5 měsíc staré intaktní sexuálně naivní samice hrabošů. Stimulní zvířata byla sexuální zkušenost dospělých samců hrabošů. Každý muž sloužil během partnerského testu jako „partner“ a „cizinec“ (viz níže). Vrh vrstevníků byl zařazen do různých léčebných skupin, aby se kontrolovala variabilita uvnitř vrhu a v klecích. Všechny postupy byly schváleny Ústavním výborem pro péči o zvířata a jejich používání na Univerzitě Emory.

Adeno-asociované virové vektory

Kódující sekvence OTR byla vytvořena spojením prvního exonu genomického klonu OTR prérie vole kódujícího prvních pět transmembránových domén (přístupové číslo Genbank) AF079980) a 3 'konec OTR amplifikovaný z cDNA prairie vole uterus. Kódující sekvence byla přepracována pomocí PCR pro odstranění UTR a poskytnutí nových lemujících restrikčních míst pro usnadnění klonování do AAV vektorového plazmidu. Modifikovaný gen byl poté klonován do vektorového plazmidu AAV2 mezi promotorem cytomegaloviru 0.6 kb (CMV) a fragmentem DNA SV40 obsahujícím malý intron SV40 a signál polyA. AAV2-OTR se křížově zabalil do AAV9 trojitou plasmidovou transfekcí do buněk AAV-293 (Stratagene, La Jolla, CA) za použití standardní metody srážení fosforečnanem vápenatým. Nebyl použit žádný pomocný virus. Plazmid AAV2-eGFP byl balen paralelně do AAV9 jako negativní kontrolní vektor. Stručně, každý AAV vektorový plazmid, AAV2 / 9 rep / cap plazmid poskytující AAV2 replikační a AAV9 kapsidové funkce a 3rd plasmid kódující Adenovirové pomocné funkce, pHelper (Stratagene), byly kotransfekovány do buněk 293 v molárním poměru 1: 1: 1. Buňky byly sklizeny 48 hodin po transfekci. Buněčné pelety byly poté resuspendovány v DMEM a intracelulární virové částice byly uvolněny třemi po sobě jdoucími koly zmrazení a rozmrazení, následované centrifugací při 13,000 rpm po dobu 10 min na stolní odstředivce pro odstranění částic. Zásoby vektorů byly skladovány při -80 C a titrovány pomocí PCR v reálném čase s použitím systému ABI Prism 7700 Sequence Detection System od Perkin-Elmer Applied Biosystems (Foster City, CA). Titry byly na objednávku 10u12 DRP / ml. (DRP = částice odolné vůči dáze).

Infuze virových vektorů

Stereotaxické infúze byly prováděny pod anestézií isofluranem v kopf stereotaxu vybaveném Ultra Micro Pump II (World Precision Instruments, Sarasota, FL) a injekční stříkačkou Hamilton od firmy 26. Samice byly vstříknuty bilaterálně do skořápky NAcc (prérijní hraboše: AP + 1.7mm, ML .9mm, DV-4.5mm, loukový hraboše: AP + 1.6mm, ML .9mm, DV-4.3mm) s 750nl buď AAV obsahujícího hraboše oxytocinový receptor (CMV-OTR, N = 12) nebo kontrolní eGFP exprimující vektor (CMV-GFP, N = 16). Virus byl infundován rychlostí 93.8nl / min. Injekční stříkačka byla ponechána na místě 5 min po infuzi, aby se minimalizovala difúze vektoru po dráze jehly. Falešně operovaná zvířata (N = 9) byla anestetizována a nechali se jejich skalp naříznout a zašít. Po chirurgickém zákroku byla zvířata ustájena ve skupině až do doby testování chování partnera. Předběžné studie naznačily, že exprese OTR v místě injekce byla stabilní po 10 dnech.

Alloparental behaviorální testování

Jeden měsíc po injekci byly prérijní hraboši testováni na aloparentní chování. Testování proběhlo mezi 0800:1800 a 45.5 24 hodin. Testovaná zvířata byla umístěna do velké čisté klece (20 x 15 x 2 cm) a nechána se 5 minut aklimatizovat. Na jeden konec klece byla umístěna dvě mláďata (ve věku 900 až 15 dnů). Byla zaznamenána latence přístupu k mláďatům, počet zvířat, která zaútočila na štěňata, a doba strávená péčí, vznášením se a získáváním mláďat. Latence 30 sekund byla přidělena zvířatům, která se během XNUMXminutového testu nepřiblížila k mláďatům za účelem statistické analýzy. Testování bylo okamžitě zastaveno, pokud samice zaútočila na štěňata. Zvířata byla kategorizována jako aloparentní, pokud strávila> XNUMX sekund lízáním štěňat bez útoku. Na základě výsledků experimentu s prérijními hraboši nebyly luční hraboši testováni na aloparentní chování.

Testování partnerských preferencí (Prairie Vole)

Jeden měsíc po testování aloparentálního chování a dva měsíce po infúzi AAV byly samicím denně podávány 4 μg estradiol benzoátu (EB; Fisher, Pittsburgh, PA) rozpuštěné v 0.1ml sezamového oleje IP před párením, aby se vyvolala sexuální vnímavost . 3 hodin po poslední injekci EB byla zvířata umístěna do čisté klece (16 × 28 × 17cm) s dospělým samcem se sexuální zkušeností po dobu 12 hodin a poté se vrátili do skupinového ustájení. Chování páření bylo zaznamenáno během počátečního soužití 6 hodin. Byla zaznamenána latence k prvnímu intromisi a počet párovacích záchvatů v první hodině. Za účelem statistické analýzy byla zvířatům, která se během hodiny 6 nepřekonala, přidělena latence 3600 sekund. Následující ráno (1 hodin po soužití) byla zvířata testována na preferenci partnera. V testu preferenčního partnera je experimentální žena umístěna v neutrální středové komoře tříkomorového aparátu, ve kterém je partnerský samec uvázán v jedné boční komoře a nový „cizinec“ samec je uvázán ve druhé (Williams a kol., 1992). Experimentální zvíře se může volně pohybovat v komorách a čas strávený v těsné blízkosti každého samce se zaznamenává pomocí automatizovaného systému přerušení paprsku (Curtis a Wang, 2005b, a; Lim a kol., 2007).

O den později byly samice znovu spárovány se stejným partnerem po dobu dalších 12 hodin soužití. Samice byly poté znovu testovány na preferenci partnera (celková doba kontaktu 18 hodin). Toto dvoufázové paradigma bylo použito k maximalizaci naší detekce usnadnění testu preferencí partnera, protože existuje variabilita prahového času potřebného k vytvoření preference partnera. Zvířata byla považována za partnerská preference, pokud strávili dvakrát tolik času v těsné blízkosti s partnerem ve srovnání s cizím člověkem.

Testování preferencí partnera (vole louka)

Typicky louky z naší kolonie po 24hrs expozice mate netvoří párovou vazbu. Proto pro tento experiment byly partnerské preferenční testy provedeny po soužití 24 a dalších 48 hodin (celkem 72 hodin). Všechny ostatní metody ošetření a testování jsou stejné jako výše.

Odběr a zpracování tkání

Po behaviorálních experimentech byla zvířata po hluboké anestézii isofluoranem dekapitována. Mozky byly poté shromážděny a zmraženy na práškovém suchém ledu. Mozky byly rozděleny přes NAcc v sérii 6 v 20μm na kryostatu na sklíčka Fisher Frost-plus. Snímky byly skladovány při -80C, dokud nebyly použity v autoradiografii.

OTR Autoradiografie

K hodnocení vazby OTR u zvířat s injekcí AAV byla použita autoradiografie receptoru OTR. Autoradiografie byla provedena, jak bylo popsáno výše, s malými úpravami (Insel a kol., 1991; Wang a Young, 1997). Řezy byly odstraněny z -80C skladování, ponechány na vzduchu, ponořeny do 0.1% paraformaldehydu ve fosfátem pufrovaném solném roztoku (pH 7.4) a dvakrát propláchnuty v 50 mM Tris pufru (pH 7.4) k odstranění endogenního OT. Poté byla tkáň inkubována v 50 pM 125I-OVTA (NEX 254050UC PerkinElmer, Waltham, MA) po dobu jedné hodiny. Nenavázaný radioligand byl odstraněn čtyřmi promytími v 50mM Tris plus 2% MgCl2 (pH 7.4) a poté ponořeno do dH20 a sušené na vzduchu pod proudem chladného vzduchu. Po usušení byly sklíčka exponovány filmu BioMax MR (Kodak, Rochester, NY) po dobu 72 hodin. Dvě CMV-OTR a jedno CMV-GFP zvířata byla vyloučena z behaviorální analýzy v důsledku chybných injekcí.

Imunohistochemie GFP

Podskupina zvířat (N = 5), kterým byl injikován CMV-GFP, byla perfundována transkardiálně 50 ml PBS a následně 50 ml 4% paraformaldehydu v 0.1 M fosfátovém pufru obsahujícím 2.5% akrolein (Polysciences, Warrington, PA). Bezprostředně po perfuzi byly mozky odstraněny a uloženy při 4 ° C v 30% roztoku sacharózy až do dělení. Mozky byly rozřezány na 25μm koronální řezy s mrazivým mikrotomem a uloženy volně plovoucí v kryoprotektantovém roztoku při -20 ° C až do imunohistochemického zpracování.

Pro GFP byla zpracována série 1: 6 přes rostrocaudální osu každého mozku. Stručně, řezy byly odstraněny z kryoprotektantového roztoku, důkladně propláchnuty ve fyziologickém roztoku pufrovaném fosforečnanem draselným (pH 7.4), a pak reagovány po dobu 15 minut v 1% borohydridu sodném k odstranění přebytku aldehydů. Řezy byly poté inkubovány v roztoku primární protilátky namířeném proti GFP ve fyziologickém roztoku pufrovaném fosforečnanem draselným (KPBS) obsahujícím 0.1% Triton-X po dobu 1 za laboratorní teploty a poté 48 po dobu 4 ° C. Buňky obsahující GFP byly identifikovány pomocí polyklonální králičí anti-GFP protilátky (kat. Č. A6455, Invitrogen, Carlsbad, CA) v koncentraci 1: 100,000. Po inkubaci primární protilátky byla tkáň opláchnuta v KPBS, inkubována po dobu 1 hodiny v biotinylovaném kozím anti-králičím IgG (Jackson Immunoresearch, West Grove, PA) v koncentraci 1: 600, a opláchnuta v KPBS, následované 1- hodinová inkubace v komplexu avidin-biotin peroxidáza (ABC Elite Kit PK-6100 Vector, Burlingame, CA) v koncentraci 1: 200. Po opláchnutí v KPBS a Tris pufru (pH 7.2) byl GFP vizualizován jako hnědý reakční produkt použitím 3,3'-diaminobenzidinu obsahujícího 0.08% peroxid vodíku v Tris pufru. Reakční produkt byl ukončen přibližně po 20 minutách propláchnutím Tris pufrem. Řezy byly nasazeny z fyziologického roztoku na želatinové podložní sklíčka, sušeny na vzduchu, dehydratovány v řadě odstupňovaných alkoholů, vyčištěny v Histoclear (National Diagnostics, Atlanta, GA), a kryty sklouznuty pomocí Krystalon (EMD Chemicals, Gibbstown, NJ).

Statistická analýza

Data jsou uvedena jako průměr ± standardní chyba průměru (SEM). Byla provedena dvousměrná RM ANOVA s využitím času stráveného s každým stimulačním zvířetem jako závislou proměnnou, přičemž faktorem uvnitř subjektu byl partner nebo cizinec, a léčebnou skupinou jako faktorem mezi subjekty. Holm-Sidakův test byl použit pro post hoc párová srovnání, když byl zjištěn významný interakční účinek. Jedním ze způsobů, jak byly ANOVA prováděny na chování rodičů a páření u hrabošů prérijních. Chování, které nesplňovalo kritéria normality, bylo analyzováno pomocí Kruskal-Wallisovy jednosměrné analýzy rozptylu v řadách. Fisherův přesný test byl použit ke stanovení skupinových rozdílů v podílu zvířat vykazujících aloparentní chování. Chování páření hraboše lučního bylo analyzováno pomocí t-testu a Mann-Whitney Rank Sum testu, když selhal test normality.

VÝSLEDKY

Alloparental behavior in Prairie Voles

Podíl samic prérijních hrabošů injikovaných CMV-OTR vykazujících aloparentní chování (3/9) se nelišil od kontrolních (4/15) nebo fingovaných hrabošů (3/10) (p> 0.5; Obrázek 1A). Dvě CMV-OTR, čtyři CMV-GFP kontroly a dvě falešné samice, které byly klasifikovány jako nealoparentální, napadly štěňata. Latence přístupu ke štěňatům (Obrázek 1B) a čas strávený lízáním / péčí se také významně nelišil mezi skupinami (H = 0.31, P> 0.8 pro latenci, H = 0.40, P> 0.8 pro péči). Když byla porovnána pouze zvířata, která dosáhla kritéria aloparentnosti, latence přístupu k mláďatům u samic CMV-OTR (140.2 ± 65.2 sekundy) se nelišila od CMV-GFP (62.5 ± 39.3 sekundy) nebo fingované (169.4 ± 51.7 sekundy) ) ženy (F (2,7) = 1.27, p> 0.3). Rovněž nebyl žádný rozdíl v množství času, které aloparentní ženy CMV-OTR strávily lízáním mláďat ve srovnání s aloparentními CMV-GFP nebo falešnými ženami (F (2,7) = 1.94, p> 0.2; Obrázek 1C). Celkové množství času, které každá skupina strávila lízáním / úpravou, vznášením se a nosením mláďat, se také nelišilo mezi aloparentním CMV-OTR (695.2 ± 77.1 sekundy) CMV-GFP (387.5 ± 132.7 sekundy) nebo fingovaným (503.8 ± 82.8 sekundy) ) zvířata (F (2,7) = 1.98, p> 0.2).

Obrázek 1  

Alloparentální chování u fingovaných ženských prérijních hrabošů CMV-GFP a CMV-OTR. A) Nebyl žádný účinek léčby na podíl žen v každé léčené skupině, která vykazovala aloparentní chování. Tmavé pruhy představují procento zvířat ...

Chování páření u Prairie Voles

Páření nebylo významně ovlivněno předchozí chirurgickou léčbou samic. Latence k první intromisi se významně nelišila u mužů spárovaných s ženami CMV-OTR ve srovnání s muži spojenými s CMV-GFP nebo fingovanými ženami (H = 5.043, p = 08; Obrázek 2A). Ačkoli skupina CMV-OTR měla sklon k páření dříve než ostatní skupiny, nepárovala se častěji. Počet páření v první hodině se nelišil u párů obsahujících samice CMV-OTR od párů obsahujících CMV-GFP nebo simulované samice (F (2,31) = 0.46, p> 0.6; Obrázek 2B).

Obrázek 2  

Chování páření a preferenčních partnerů u fingovaných ženských prérijních hrabošů CMV-GFP a CMV-OTR. Latence k prvnímu intromisi (A) a počet párovacích záchvatů (B) se mezi skupinami významně nelišily. C) Po uplynutí XHUMX hodinového soužití ...

Chování partnerských preferencí v prériích Voles

Po období soužití 6 hr žádná ze skupin nevykazovala významnou preferenci partnera (Obrázek 2C). Nebyl zaznamenán žádný hlavní účinek léčby (F (2,31) = 0.56, p> 0.5) nebo času stráveného s partnerem oproti cizinci (F (1,31) = 0.46, p> 0.5). Po dalších 12 hodinách společného soužití nedošlo k žádnému hlavnímu účinku léčby (F (2,29) = 78, p = 0.5) nebo množství času stráveného s partnerem versus cizinec (F (1,29) = 3.71) , p = 0.06). Došlo však k významnému interakčnímu účinku (F (2,29) = 5.56, p = 0.009). Post-hoc test ukázal, že ženy CMV-OTR strávily významně více času v těsné blízkosti partnera než u cizince (p <0.001; Obrázek 2D). CMV-GFP a falešné ženy však po tomto časovém období nevykazovaly partnerskou preference (p> 0.05; Obrázek 2D). Kromě toho 80% injektovaných hrabošů CMV-OTR dosáhlo kritérií, že mají preferenci partnera, tj. Stráví dvakrát tolik času s partnerem než cizinec, ve srovnání s pouze 31% injekcí CMV-GFP a 44% fingovaných zvířat (Obrázek 2E, F).

Exprese OTR a GFP v NAcc Prairie Voles

Autoradiografie byla provedena za účelem stanovení umístění injekce AAV a ověření, že vektor CMV-OTR měl za následek zvýšenou vazbu OTR ve srovnání s kontrolami. Jak bylo dříve uvedeno, došlo k významné individuální variabilitě vazby OTR v NAcc kontrolních proužků CMV-GFP prérie (Obrázek 3A, B). Zřetelné zvýšení vazby OTR bylo detekováno v NAcc prérijních hrabošů injektovaných CMV-OTR (Obrázek 3C). Kromě toho byla provedena imunohistochemie GFP na řezech mozku zvířat CMV-GFP, aby se stanovil rozsah exprese v neuronech NAcc. Bylo detekováno jasné značení buněk neuronovými charakteristikami, což potvrzuje, že vektory CMV AAV řídily expresi v neuronech (Obrázek 3E, F).

Obrázek 3  

Analýza exprese OTR a GFP u ženských prérijních hrabošů CMV-OTR a CMV-GFP. Hustota OTR byla stanovena autoradiografií receptoru. A, B) V NAcc CMV-GFP žen došlo k významné změně v hustotě vazby OTR. To je v kontrastu ...

Chování páření v loukách

Mezi ošetřovanými skupinami u lučních hrabošů nebyly pozorovány žádné významné rozdíly v chování při páření. Latence do první intromise se nelišila u mužů spárovaných s CMV-OTR (1245.1 ± 1465.9 sekund) ženami ve srovnání s muži spojenými s kontrolou CMV-GFP (566.6 ± 989.8 sekund) žen (T = 128.0, p> 0.2). Počet páření v první hodině se také nelišil u párů obsahujících samice CMV-OTR (6.8 ± 5.1) od párů obsahujících samice CMV-GFP (9.5 ± 4.4) (t = 1.42, p> 0.1).

Partnerské preference v loukách

Po období soužití 24hr žádná ze skupin nevykazovala významnou preferenci partnera (Obrázek 4A). Nebyl zaznamenán žádný hlavní účinek léčby (F (1,20) = 0.19, p> 0.6) nebo času stráveného s partnerem versus cizinec (F (1,20) = 0.09, p> 0.7). Po dalších 48 hodinách společného soužití opět nedošlo k žádnému významnému hlavnímu účinku léčby (F (1,19) = 65, p> 0.4) nebo času stráveného s oběma ženami (F (1,19) = 0.62, p> 4; Obrázek 4B).

Obrázek 4  

Chování partnerských preferencí samic louky po koexistenci 24 hr (A) a po kulminačním koexistenci 72 hodin (B). Ženy s injekcí CMV-OTR a CMV-GFP nevykazovaly preference partnera. Spolu s partnerem strávili stejné množství času ...

Exprese OTR v NAcc of Meadow Voles

CMV-GFP injikované luční voly měly malou nebo žádnou vazbu OTR v NAcc (Figure5A). Na rozdíl od toho, CMV-OTR injikované luční hraboše měly významné NATR vazby v NAcc, srovnatelné s vazbami prérijních hrabošů (Obrázek 5B).

Obrázek 5  

Receptorová autoradiografie ilustrující OTR vazebnou hustotu v NAcc CMV-OTR (A) a CMV-GFP (B) lučních volů. Všimněte si, že samice lučních samic CMV-GFP měly malou nebo žádnou vazbu OTR v NAcc. Avšak vazba OTR v NAcc byla dramaticky zvýšena ...

DISKUSE

Druhové rozdíly v hustotě OTR v NAcc byly spojeny s druhovými rozdíly ve strategii páření (sociální monogamie vs. polygamie) a aloparentální chování, což naznačuje, že rozdíly v expresi receptoru OTR mohou být základem druhových rozdílů v sociální organizaci a chování (Insel a kol., 1991; Young a Wang, 2004; Olazabal a Young, 2006b). Společensky monogamní prérijní hraboše mají v NAcc vyšší hustoty OTR než nemonogamní louky a montany a farmakologická blokáda těchto receptorů brání tvorbě preferencí partnerů vyvolaných párováním (Young a kol., 2001; Olazabal a Young, 2006b). Existuje také významná individuální variabilita hustoty OTR v NAcc v prériích volách (Obrázek 3A, B). Hustota OTR v této oblasti pozitivně koreluje s individuálními změnami v aloparentním chování dospělých sexuálně naivních ženských prérijních volů (Young, 1999; Olazabal 2006) a podávání antagonisty OTR do NAcc toto chování eliminuje (Olazabal a Young, 2006a). V této studii jsme se proto snažili přímo testovat vztah mezi hustotou receptoru v NAcc a afilačním chováním u hrabošů pomocí přenosu genu AAV.

Naše výsledky ukazují, že, jak bylo předpovězeno, ženské proužky se zvýšenou hladinou OTR v NAcc vykazují ve srovnání se ženami s nižší hustotou OTR (CMV-GFP nebo podvody) urychlenou tvorbu preferencí partnera. Cna rozdíl od naší predikce nebyl žádný rozdíl v aloparentním chování mezi skupinami, což naznačuje rozdílné mechanismy, kterými akcentální OTR reguluje formování preferencí partnera a aloparentální chování. Naše výsledky podporují hypotézu, že jednotlivé rozdíly v expresi OTR přispívají k intra-druhovým variacím v některých aspektech afilačního chování. Zvýšení exprese OTR v NAcc však nestačilo k navození tvorby preferencí partnera u hrabošů lučních, dokonce i po 72 hodinách soužití, což naznačuje, že druhové rozdíly v akrobatickém OTR samy o sobě nestačí k vysvětlení druhových rozdílů ve schopnosti formovat partnera preference. Je důležité poznamenat, že v žádném ze zkoumaných parametrů nebyly žádné skupinové rozdíly v chování páření. Zvýšenou preferenci partnera v experimentálních prérijních volách proto nelze přičíst zvýšené sexuální aktivitě během počátečního soužití.

Dospělé ženské prérie vole vykazují pozoruhodnou individuální variabilitu v zobrazení aloparentální péče. Asi 50% sexuálně naivních samic se spontánně načte, olízne / ožene a vznáší se nad štěňaty, která jim byla předložena (Lonstein a De Vries, 1999; Bales and Carter, 2003; Olazabal a Young, 2005). Existuje také významná individuální odchylka v hustotě OTR v NAcc mezi prériemi voly (Young, 1999). Samice s vyšší hustotou OTR v NAcc mají vyšší pravděpodobnost aloparentní odezvy než zvířata s nižší OTR v této oblasti. Bylo tedy překvapivé, že zvýšení hustoty OTR v NAcc prérijních hrabošů nezvýšilo alloparentální chování. Skutečnost, že tato zvířata vykazovala zrychlenou tvorbu preferencí partnera, naznačuje, že OTR odvozený od virového vektorového transgenu byl funkčně spojen s signální transdukčními cestami v NAcc.

Předpokládáme, že individuální variace v aktivaci OTR v NAcc během vývoje může hrát důležitější roli při vytváření intra-druhových variací v aloparentálním chování. Pozitivní korelace v hustotě OTR u NAcc a alloparentálního chování byla prokázána u mláďat mláďat mláďat i dospělých (Olazabal a Young, 2006b, a). Alloparentální chování u prérijních hrabošů se zdá být zvláště citlivé na poruchy během vývoje. Například perinatální expozice OT mění aloparentní chování u ženských prérijních volů (Bales a kol., 2007). Proto u jedinců s vyšší hustotou OTR během vývoje může docházet k zvýšené signalizaci OTR v NAcc, což vede k dlouhodobým neurochemickým změnám, které zvyšují pravděpodobnost zobrazování aloparentálního chování, jakmile se stanou dospělými. Pokud je tato hypotéza správná, předpokládáme, že zvýšení exprese OTR v NAcc neonatálně zvýší frekvenci aloparentálního chování.

Dalším vysvětlením selhání zesílení exprese OTR v NAcc ke zvýšení aloparentálního chování je to, že může být nutná změna v expresi OTR ve více oblastech mozku, aby se vytvořila očekávaná rozmanitost v chování. Například výraz OTR v laterálním septu je negativně korelován s aloparentním chováním (Olazabal a Young, 2006a). Konečně je také možné, že odchylky v expozici hormonů nebo společenské zkušenosti ovlivňují kromě změny aloparentního chování také hustotu OTR v NAcc. Například přítomnost nebo nepřítomnost otce během vývoje nebo perinatální manipulace se steroidními hormony může ovlivnit zobrazení aloparentní citlivosti u ženských prérijních volů (Roberts a kol., 1996; Roberts a kol., 1998; Lonstein a De Vries, 2000).

U mužských prérijních hrabošů hraje vasopressin rozhodující roli při projevu otcovského chování i při tvorbě preferencí partnerů, přičemž paralelně hraje roli oxytocinu u žen (Winslow a kol., 1993; Wang a kol., 1994). Místně specifické farmakologické studie prokazují, že V1aR ve ventrálním pallidu, což je hlavní výstup NAcc, jsou rozhodující pro tvorbu párových vazeb (Lim and Young, 2004). Zvyšování V1aR ve ventrálním pallidu s využitím genového přenosu zprostředkovaného virovým vektorem urychluje tvorbu preferencí mužských prérijních hrabošů u partnerů (Pitkow a kol., 2001), zjištění, které paralelizuje s aktuální studií. Přestože nadměrná exprese V1aR ve ventrálním pallidu samců loukových samců nestačila k vyvolání otcovského chování, podporovala preference partnerů (Lim a kol., 2004); na rozdíl od toho v této studii nadměrná exprese OTR v NaCC nestimulovala tvorbu partnerských preferencí u samic loukových hrabošů.

Existuje několik možných vysvětlení pro selhání samic lučních samic se zvýšeným OTR v NAcc k vytvoření partnerských preferencí. Zaprvé, druhové rozdíly v uvolňování OT v NAcc během páření se mohou lišit mezi samičími prériemi a loukami. Ačkoli se lokalizace OTR mezi druhy liší, jak prérijní hraboše, tak i loučníci mají v NAcc OT-imunoreaktivní vlákna (Ross and Young, nepublikovaná data). In vivo Mikrodialyzační experimenty ukázaly, že páření stimuluje uvolňování OT v NAcc ženských prérijních hrabošů, ale paralelní studie nebyly provedeny u volejských volů (CD Cole a Young, nepublikovaná data). Je možné, že infúze OT u zvířat ošetřených CMV-OTR by usnadnila tvorbu preferencí partnera u hrabošů lučních. Je však třeba poznamenat, že u potkanů ​​a ovcí vaginocervikální stimulace zvyšuje centrální uvolňování OT (Kendrick a kol., 1986; Sansone a kol., 2002). Je proto pravděpodobné, že louže hraboše již zažívají nárůst akrobatického OT s pářením. Dalším vysvětlením selhání exprese NAcc OTR při stimulaci tvorby preferencí partnerů u samic louky je, že pro párové vazby jsou také nezbytné druhové rozdíly v expresi OTR v jiných oblastech mozku. Například hustota OTR je také vyšší v prefrontální kůře a postranní amygdale u prérijních hrabošů ve srovnání s nehomogenními druhy hrabošů (Insel a kol., 1991; Young a kol., 1996; Smeltzer a kol., 2006). Zvýšení exprese OTR na více místech proto může být nezbytné pro stimulaci párovacích indukovaných partnerských preferencí u loukových hrabošů. Konečně je možné, že za změny druhů v chování (např. Dopamin, faktor uvolňující kortikotropin) jsou odpovědné různé neurochemické rozdíly mezi druhy.Gingrich a kol., 2000; Liu a Wang, 2003; Smeltzer a kol., 2006; Lim a kol., 2007).

Existuje několik důležitých námitek našeho experimentálního přístupu, které vyžadují diskusi. Za prvé, CMV-OTR pravděpodobně zvýšila expresi OTR ve všech typech buněk v oblasti injekce, včetně populací neuronů, které normálně nereagují na OT. Je však možné, že transgenní OTR vedl k větší signalizaci v neuronech, které normálně exprimují endogenní OTR, kvůli zvýšené senzibilizaci na OT uvolňované na tyto neurony nebo přítomnosti příslušných downstream signalizačních molekul. Za druhé, oblast exprese transgenu produkovaná virovou vektorovou infúzí nebyla rovnoměrně exprimována v celém rostrálně-kaudálním nebo středo-laterálním rozsahu NAcc. U samic CMV-OTR byla exprese OTR trvale zvýšena ve skořápce a sousedních jádrových oblastech NAcc. Je však třeba poznamenat, že skořápka NAcc se nejvíce podílí na regulaci tvorby preferencí partnera a hustota OTR v této stejné oblasti je více korelována s aloparentním chováním než jádrová oblast.

Toto je první studie, která přesvědčivě prokáže, že změna v expresi OTR v mozku může přispět k variaci v sociálním chování. OT je široce zapojen do regulace několika chování, včetně zpracování sociálních informací a paměti, výběru partnera, péče o matku a připoutání (Dantzer a kol., 1987; Kendrick, 2000; Ferguson a kol., 2001; Kavaliers a kol., 2003). Nyní existuje jasný důkaz, že OT také moduluje lidské sociální poznání, včetně mezilidské důvěry, pohledu očí, paměti obličeje a vnímání emocí (Kosfeld a kol., 2005; Domes a kol., 2007; Guastella a kol., 2008; Savaskan a kol., 2008). Správa OT zvyšuje retenci sociálního poznání v úkolu intonace hlasu u autistických subjektů (Hollander a kol., 2007) a několik genetických studií uvádí skromné ​​souvislosti mezi nekódujícími polymorfismy genu OTR a poruchou spektra autismu (Wu a kol., 2005; Jacob a kol., 2007; Lerer a kol., 2007; Yrigollen a kol., 2008). Informace o distribuci OTR jsou omezené a není známo nic o individuální změně hustoty OTR v lidském mozku. Naše výsledky naznačují, že rozdíly v hustotě OTR v konkrétních oblastech mozku mohou přispívat k individuálním rozdílům v sociální kognitivní funkci u lidí.

Poděkování

Autoři chtějí poděkovat Lorře Mathewsové za její vynikající práci při řízení naší kolonie hraboše. Tato studie byla podporována NIH granty MH064692 pro LJY, RR00165 pro Yerkes National Primates Research Center a NSF STC IBN-9876754.

REFERENCE

  1. Bales KL, Carter CS. Sexuální rozdíly a vývojové účinky oxytocinu na agresi a sociální chování u prérijních volů (Microtus ochrogasterHorm Behav. 2003; 44: 178 – 184. [PubMed]
  2. Bales KL, van Westerhuyzen JA, Lewis-Reese AD, Grotte ND, Lanter JA, Carter CS. Oxytocin má na dávce závislé vývojové účinky na vázání párů a aloparentální péči u ženských prérijních hrabošů. Horm Behav. 2007; 52: 274 – 279. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  3. Curtis JT, Wang Z. Zapojení ventrální tegmentální oblasti do párových vazeb u mužských prérijních hrabošů. Physiol Behav. 2005a; 86: 338 – 346. [PubMed]
  4. Curtis JT, Wang Z. Zapojení receptorů glukokortikoidů do párových vazeb u ženských prérijních hrabošů: účinky akutní blokády a interakce s centrálními systémy odměňování dopaminu. Neurovědy. 2005b; 134: 369 – 376. [PubMed]
  5. Dantzer R, Bluthe RM, Koob GF, Le Moal M. Modulace sociální paměti u samců potkanů ​​neurohypofyzálními peptidy. Psychofarmakologie (Berl) 1987; 91: 363 – 368. [PubMed]
  6. Domes G, Heinrichs M, Michel A, Berger C, Herpertz SC. Oxytocin zlepšuje „čtení mysli“ u lidí. Biol Psychiatry. 2007; 61: 731 – 733. [PubMed]
  7. Ferguson JN, Aldag JM, Insel TR, Young LJ. Oxytocin v mediální amygdale je nezbytný pro sociální rozpoznávání myši. J Neurosci. 2001; 21: 8278 – 8285. [PubMed]
  8. Gingrich B, Liu Y, Cascio C, Wang Z, Insel TR. Receptory dopaminu D2 v nucleus accumbens jsou důležité pro sociální připojení ženských prérijních hrabošů (Microtus ochrogaster) Behav Neurosci. 2000; 114: 173 – 183. [PubMed]
  9. Gruderadams S, Getz LL. Srovnání páření a otcovského chování v roce 2007 Microtus ochrogaster a Microtus pennsylvanicus. Žurnál mamologie. 1985; 66: 165 – 167.
  10. Guastella AJ, Mitchell PB, Dadds MR. Oxytocin zvyšuje pohled do oblasti očí lidských tváří. Biol Psychiatry. 2008; 63: 3 – 5. [PubMed]
  11. Hollander E, Bartz J, Chaplin W, Phillips A, Sumner J, Soorya L, Anagnostou E, Wasserman S. Oxytocin zvyšuje retenci sociálního poznání v autismu. Biol Psychiatry. 2007; 61: 498 – 503. [PubMed]
  12. Insel TR, Shapiro LE. Distribuce oxytocinového receptoru odráží sociální organizaci v monogamních a polygamních hrabošech. Proc Natl Acad Sci USA A. 1992; 89: 5981 – 5985. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  13. Insel TR, Gelhard R, Shapiro LE. Srovnávací distribuce předních mozkových receptorů pro neurohypofyzální peptidy u monogamních a polygamních myší. Neurovědy. 1991; 43: 623 – 630. [PubMed]
  14. Jacob S, Brune CW, Carter CS, Leventhal BL, Lord C, Cook EH., Jr Sdružení genu pro oxytocinový receptor (OXTR) u bělošských dětí a dospívajících s autismem. Neurosci Lett. 2007; 417: 6 – 9. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  15. Kavaliers M, Colwell DD, Choleris E, Agmo A, Muglia LJ, Ogawa S, Pfaff DW. Zhoršená diskriminace a averze k parazitizovaným mužským pachům samic oxytocinových knockout myší. Genes Brain Behav. 2003; 2: 220 – 230. [PubMed]
  16. Kendrick KM. Oxytocin, mateřství a lepení. Exp Physiol. 2000; 85 (číslo specifikace): 111S – 124S. [PubMed]
  17. Kendrick KM, Keverne EB, Baldwin BA, Sharman DF. Hladiny acetylcholinesterázy, monoaminů a oxytocinu v mozkomíšním moku během porodu, porodu, vaginocervikální stimulace, separace jehněčího a sání ovcí. Neuroendokrinologie. 1986; 44: 149 – 156. [PubMed]
  18. Kosfeld M, Heinrichs M, Zak PJ, Fischbacher U, Fehr E. Oxytocin zvyšuje důvěru v člověka. Příroda. 2005; 435: 673 – 676. [PubMed]
  19. Lerer E, Levi S, Salomon S, Darvasi A, Yirmiya N, Ebstein RP. Asociace mezi genem oxytocinového receptoru (OXTR) a autismem: vztah k Vineland Adaptive Behavior Scales a kognice. Mol Psychiatry. 2007 [PubMed]
  20. Lim MM, Young LJ. Nervové obvody závislé na vazopresinu, které jsou základem tvorby párových vazeb v monogamní vole. Neurovědy. 2004; 125: 35 – 45. [PubMed]
  21. Lim MM, Wang Z, Olazabal DE, Ren X, Terwilliger EF, Young LJ. Zvýšená preference partnera u promiskuitního druhu manipulací s expresí jediného genu. Příroda. 2004; 429: 754 – 757. [PubMed]
  22. Lim MM, Liu Y, Ryabinin AE, Bai Y, Wang Z, Young LJ. Receptory CRF v jádře accumbens modulují preferenci partnera v prériích hrabošů. Horm Behav. 2007; 51: 508 – 515. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  23. Liu Y, Wang ZX. Nucleus accumbens oxytocin a dopamin interagují pro regulaci tvorby párových vazeb u ženských prérijních hrabošů. Neurovědy. 2003; 121: 537 – 544. [PubMed]
  24. Lonstein JS, De Vries GJ. Rozdíly v sexu v rodičovském chování dospělých panenských prérijních hrabošů: nezávislost na gonadálních hormonech a vasopresinu. J Neuroendocrinol. 1999; 11: 441 – 449. [PubMed]
  25. Lonstein JS, De Vries GJ. Vliv gonadálních hormonů na vývoj rodičovského chování u dospělých panenských prérijních volů (Microtus ochrogaster) Behav Brain Res. 2000; 114: 79 – 87. [PubMed]
  26. Olazabal DE, Young LJ. Variabilita „spontánního“ mateřského chování je spojena s úzkostným chováním a příslušností k naivním juvenilním a dospělým ženským prériím vole (Microtus ochrogaster) Dev Psychobiol. 2005; 47: 166 – 178. [PubMed]
  27. Olazabal DE, Young LJ. Druhy a individuální rozdíly v juvenilní ženské aloparentální péči jsou spojeny s hustotou oxytocinového receptoru ve striatu a laterálním septu. Horm Behav. 2006a; 49: 681 – 687. [PubMed]
  28. Olazabal DE, Young LJ. Receptory oxytocinu v jádru accumbens usnadňují „spontánní“ chování matek u dospělých ženských prérijních hrabošů. Neurovědy. 2006b; 141: 559 – 568. [PubMed]
  29. Paxinos G, Watson C. Mozek potkana ve stereotaxických souřadnicích. čtvrté vydání Academic Press; San Diego, Kalifornie: 1998.
  30. Pitkow LJ, Sharer CA, Ren X, Insel TR, Terwilliger EF, Young LJ. Usnadnění přidružení a vytvoření párové vazby přenosem genu vasopresinového receptoru do ventrálního předního mozku monogamního hraboša. J Neurosci. 2001; 21: 7392 – 7396. [PubMed]
  31. Roberts RL, Zullo A, Gustafson EA, Carter CS. Léčba perinatálními steroidy mění aloparentální a afilační chování u prérijních hrabošů. Horm Behav. 1996; 30: 576 – 582. [PubMed]
  32. Roberts RL, Williams JR, Wang AK, Carter CS. Kooperativní šlechtění a monogamie u prérijních hrabošů: Vlivy otce a geografické variace. Anim Behav. 1998; 55: 1131 – 1140. [PubMed]
  33. Sansone GR, Gerdes CA, Steinman JL, Winslow JT, Ottenweller JE, Komisaruk BR, Insel TR. Vaginocervikální stimulace uvolňuje oxytocin v míše u potkanů. Neuroendokrinologie. 2002; 75: 306 – 315. [PubMed]
  34. Savaskan E, Ehrhardt R, Schulz A, Walter M, Schachinger H. Intranazální oxytocin po ukončení učení moduluje lidskou paměť pro identitu obličeje. Psychoneuroendokrinologie. 2008; 33: 368 – 374. [PubMed]
  35. Smeltzer MD, Curtis JT, Aragona BJ, Wang Z. Dopamin, oxytocin a vazopresinový receptor, vázající se v mediálním prefrontálním kortexu monogamních a promiskuitních hrabošů. Neurosci Lett. 2006; 394: 146 – 151. [PubMed]
  36. Wang Z, Young LJ. Ontogeneze vazby oxytocinu a vazopresinového receptoru v laterálním septu u prérijních a montánních hrabošů. Brain Res Dev Brain Res. 1997; 104: 191 – 195. [PubMed]
  37. Wang Z, Ferris CF, De Vries GJ. Role septálního vazopresinového inervace v otcovském chování u prérijních hrabošů (Microtus ochrogaster) Proc Natl Acad Sci US A. 1994; 91: 400 – 404. [PMC bezplatný článek] [PubMed]
  38. Williams JR, Catania KC, Carter CS. Rozvoj partnerských preferencí u ženských prérijních volůMicrotus ochrogaster): role sociálních a sexuálních zkušeností. Horm Behav. 1992; 26: 339 – 349. [PubMed]
  39. Winslow JT, Hastings N, Carter CS, Harbaugh CR, Insel TR. Role centrálního vazopresinu v párovém spojení monogamních prérijních hrabošů. Příroda. 1993; 365: 545 – 548. [PubMed]
  40. Wu S, Jia M, Ruan Y, Liu J, Guo Y, Shuang M, Gong X, Zhang Y, Yang X, Zhang D. Pozitivní spojení genu pro oxytocinový receptor (OXTR) s autismem v čínské populaci Han. Biol Psychiatry. 2005; 58: 74 – 77. [PubMed]
  41. Mladý LJ. Cena Frank A. Beach Award. Receptory oxytocinu a vasopresinu a druhově typická sociální chování. Horm Behav. 1999; 36: 212 – 221. [PubMed]
  42. Young LJ, Wang Z. Neurobiologie párových vazeb. Nat Neurosci. 2004; 7: 1048 – 1054. [PubMed]
  43. Young LJ, Lim MM, Gingrich B, Insel TR. Buněčné mechanismy sociální vazby. Horm Behav. 2001; 40: 133 – 138. [PubMed]
  44. Young LJ, Huot B, Nilsen R, Wang Z, Insel TR. Druhové rozdíly v expresi genů centrálního oxytocinového receptoru: srovnávací analýza promotorových sekvencí. J Neuroendocrinol. 1996; 8: 777 – 783. [PubMed]
  45. Yrigollen CM, Han SS, Kochetkova A, Babitz T, Chang JT, Volkmar FR, Leckman JF, Grigorenko EL. Geny kontrolující afilační chování jako kandidátní geny pro autismus. Biol Psychiatry. 2008; 63: 911 – 916. [PMC bezplatný článek] [PubMed]