KOMMENTARE: CNI ist ein Neurotransmitter / Hormon, das klassisch mit unserer Stressreaktion und der Aktivierung der Nebennierenrinde in Verbindung gebracht wurde. Suchtforschung hat es als einen Hauptakteur beim Erwerb von Sucht, Suchtrückfall und Entzugssymptomen identifiziert. Diese Studie untersuchte die Rolle von CNI bei der Nahrungssucht und beim zwanghaften Essen. Guss was? Es spielt beim zwanghaften Essen die gleiche Rolle wie bei der Drogenabhängigkeit. Beachten Sie, dass die Tiere nicht fettleibig waren, sodass Fettleibigkeit keine Rolle spielte. Weitere Beweise dafür, dass Verhaltensabhängigkeiten - einschließlich Pornos - dieselben Mechanismen wie Drogenabhängigkeiten haben.
FULL STUDY: CRF System Rekrutierung vermittelt die dunkle Seite des zwanghaften Essens
Proc Natl Acad Sci USA A. 2009 Nov 24; 106 (47): 20016-20020.
Veröffentlicht online 2009 Nov 9. doi: X
Pietro Cottone,a,b,c,d,1,2 Valentina Sabino,a,b,c,d,1 Marisa Roberto,a,c,d Michal Bajo,e Lara Pockros,a Jennifer B. Frihauf,a,c,d,f Eva M. Fekete,a,c,d Luca Steardo,g Kenner C. Reis,h Dimitri E. Grigoriadis,i Bruno Conti,d,e George F. Koob,a,c und Eric Zorrillaa,c,d,2
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Abstrakt
Eine Diät zur Kontrolle des Körpergewichts umfasst Zyklen des Entzugs von schmackhaften Lebensmitteln, die zwanghaftes Essen fördern können. Die vorliegende Studie zeigt, dass Ratten, die sich aus dem intermittierenden Zugang zu schmackhaften Lebensmitteln zurückgezogen haben, nach erneutem Zugang ein übermäßiges Essen von schmackhaften Lebensmitteln und einen affektiven entzugsartigen Zustand aufweisen, der durch Corticotropin-Releasing-Faktor-1 (CRF) gekennzeichnet ist1) Rezeptorantagonist-reversibles Verhalten, einschließlich Hypophagie, Motivationsdefizite, um weniger wohlschmeckende Nahrung zu erhalten, und anxiogenes Verhalten. Der Entzug wurde von einer erhöhten CRF-Expression und CRF begleitet1 elektrophysiologisches Ansprechverhalten im zentralen Kern der Amygdala. Wir schlagen die Rekrutierung von Anti-Belohnung-Extraypothalamus-CRF-CRF vor1 Systeme während des Rückzugs aus schmackhaften Lebensmitteln, analog zur Abstinenz von missbrauchten Drogen, können die zwanghafte Auswahl schmackhafter Lebensmittel fördern, gesündere Alternativen unterminieren und einen negativen emotionalen Zustand verursachen, wenn die Aufnahme schmackhafter Lebensmittel verhindert wird.
Formen von Fettleibigkeit und Essstörungen, die der Drogensucht ähneln, können als chronisch rezidivierende Zustände mit abwechselnden Abstinenzperioden (dh Diät zur Vermeidung „verbotener“ schmackhafter Lebensmittel) und als Rückfall (dh zwanghaftes, oft unkontrollierbares Essen schmackhaften Lebensmitteln), die trotz negativer Folgen (1). Obwohl die positiven Verstärkungseigenschaften wohlschmeckender Lebensmittel gut bekannt sind (2, 3) wurde ihren negativen Verstärkungseigenschaften weniger Aufmerksamkeit gewidmet (4-6), nämlich die erhöhte Wahrscheinlichkeit einer Verhaltensreaktion, die durch die Entfernung eines aversiven Stimulus (z. B. Einnahme von schmackhaften Lebensmitteln zur Linderung von negativen emotionalen Zuständen) hervorgerufen wird. Intermittierende Zyklen des ausgedehnten Einsatzes von Missbrauchsdrogen können schrittweise zu einer "affektiven Abhängigkeit" führen, die als Bedarf für höhere und / oder regelmäßigere Mengen des Arzneimittels zur Aufrechterhaltung eines bestimmten emotionalen Sollwerts sowie eines negativen emotionalen Zustands nach Beendigung der Behandlung beobachtet wird Drogenkonsum (7, 8). Ein derartiger affektiver Entzug kann den Konsum aufrechterhalten und den Rückfall über die negativen verstärkenden Eigenschaften des fortgesetzten bzw. fortgesetzten Drogenkonsums motivieren (7, 8).
Extrahypothalamic Corticotropin-Releasing Factor (CRF) -Hirnstresssysteme sind mutmaßlich am Übergang vom Drogenkonsum zur Abhängigkeit beteiligt, wobei die Einnahme missbrauchter Medikamente zunehmend durch diese negativen und nicht durch positive Verstärkungsmechanismen motiviert wird. CRF spielt eine motivational relevante Rolle bei Entzugssyndromen für alle Hauptmissbrauchsdrogen, einschließlich Alkohol, Nikotin, Kokain, Opiate, Amphetamine und Tetrahydrocannabinol (7, 8). In analoger Weise wurden wiederholte Zyklen intermittierender, erweiterter Zugriffe auf hoch schmackhafte Nahrung vermutet, um CRF-System-Neuroadaptationen zu induzieren, die denen ähneln, die in Drogenabhängigkeitsmodellen beobachtet werden (4, 5, 9).
Die Ergebnisse
Ein unterbrochener, erweiterter Zugang zu schmackhaften Lebensmitteln führt nach und nach zu einer Unterschlagung weniger bevorzugter Diäten, wenn keine schmackhaften Speisen zur Verfügung stehen, und zu einem Überessen der schmackhaften Lebensmittel bei erneutem Zugang (10-12). Um die Hypothese zu testen, dass CRF1 Systeme vermitteln diese Fütterungsanpassungen, männliche Wistar-Ratten (n = 20) wurde jede Woche eine Chow-Diät ad libitum (Chow / Chow) zur Verfügung gestellt oder Chow ad libitum für 5-Tage (C-Phase), gefolgt von einer sehr wohlschmeckenden, zuckerhaltigen Diät für 2-Tage (P-Phase) (Chow / Palatable) ) (sehen Abb. S1 für Diätplan und Abb. S2 für die Auswirkungen der Ernährung auf die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht). Nach 7-Wochen der Diätzyklen erhielten die Ratten das Nicht-Peptid-CRF1 Rezeptorantagonist R121919 (0, 5, 10 und 20 mg / kg, sc) in einem Latin-Square-Design (13). Die Behandlungen erhielten 1 vor dem Wechsel von einer schmackhaften Diät zum Chow oder von Chow zu einer schmackhaften Diät. R121919 senkte dosisabhängig die genießbare Nahrungsaufnahme und erhöhte die Futteraufnahme von Chow-Chow / Gaumenfreuden (Diätphase × Diätplan × Drogendosis: F3,54 = 7.25, P <0.001), ohne die Aufnahme von Futterkontrollen zu verändern. R121919 verringerte die Aufnahme der sehr schmackhaften Diät bei erneutem Zugang zu schmackhaften Nahrungsmitteln (P-Phase) (Abb.. 1A). In unabhängigen Tests die CRF1 Rezeptorantagonist erhöhte Aufnahme des weniger wohlschmeckenden Chow bei Chow / Palatable-Ratten, die aus der wohlschmeckenden Diät (C-Phase) genommen wurden (Abb.. 1B). Indem R121919 sowohl die Chow-Hypophagie als auch das Überessen von wohlschmeckenden Lebensmitteln abstumpfte, verringerte es die Amplitude des Einlasszyklus (die Differenz zwischen der Einnahme während der ersten wohlschmeckenden P-Phase und dem ersten Entzug in die Chow-C-Phase: Diätplan × Medikamentendosis: F3,54 = 7.25, P <0.001) (Abb.. 1C). Unterstützung einer schrittweisen Einstellung von CRF-CRF1 Systeme durch die Vorgeschichte der Diät, anstatt durch einen akuten Diäteffekt, reduzierte R121919 die genießbare Nahrungsaufnahme nach einmaliger Nahrungsaufnahme nicht oder erhöhte die Futteraufnahme während eines ersten Entzugs von wohlschmeckenden Lebensmitteln (Abb. S3).
Der Entzug aus dem unterbrochenen, erweiterten Zugang zu schmackhaften Lebensmitteln kann auch zu angstähnlichem Verhalten führen (11). Um die Hypothese zu testen, dass CRF1 Rezeptoren sind an den negativen emotionalen Verhaltenszeichen beteiligt, die auf den Entzug aus schmackhafter Nahrung folgten, Ratten wurden R121919 (0, 20 mg / kg, sc, 1-h-Vorbehandlung) verabreicht und in einem Zwischensubjekt-Design im erhöhten Plus-Labyrinth getestet (14), 5 – 9 h nach der Umstellung von schmackhafter Diät auf Chow. Mit dem Fahrzeug behandelte Chow / Palatable-Ratten wiesen während des Entzugs aus den 7-Wochen des Diätzyklus eine geringere offene Armzeit auf als mit Chow gefütterte Kontrollen, was eine anxiogenese Wirkung widerspiegelte (Abb.. 2A), ein Effekt, der nach nur zwei Auszahlungszyklen noch nicht sichtbar ist (Abb. S4). Die Vorbehandlung mit R121919 (20 mg / kg, die Dosis, die sowohl das Überessen von schmackhaftem Essen als auch das Unteressen von Chow modulierte) blockierte die Abnahme der Erforschung des offenen Arms durch Chow / Palatable-Ratten bei einer Dosis, die das Verhalten von Plus-Labyrinth in Chow-Kontrollen nicht veränderte ( Diätplan × Dosis: F1,43 = 7.25, P <0.02; Abb.. 2Ein Linker). Die R121919-Administration hat die allgemeine Aktivität, die als geschlossener Arm gemessen wird, nicht geändert. Daher blockierte R121919 das erhöhte angstähnliche Verhalten, das mit dem Entzug aus intermittierenden, erweiterten Zugängen zu schmackhaften Lebensmitteln verbunden ist, ohne das Verhalten der Kontrollen zu verändern, was auf eine Rekrutierung von CNI hindeutet1 Systemen.
Der Rückzug aus dem unterbrochenen, erweiterten Zugang zu wohlschmeckenden Lebensmitteln kann auch zu Motivationseinschränkungen führen, um weniger bevorzugte Diäten zu erhalten, ein potenzieller Index hypohedonischen Verhaltens (10). In analoger Weise wurde das Ansprechen auf weniger bevorzugte Geschmacksverstärker im Rahmen der Verstärkungspläne mit progressivem Verhältnis zuvor verwendet, um die Motivationsdefizite zu bestimmen, die während des Drogenentzugs beobachtet wurden (15). Feststellung der Beteiligung von CRF1 Rezeptoren testeten wir die Auswirkungen von R121919 auf die Leistung von diätetischen Ratten, um ihren weniger bevorzugten Chow unter einem progressiven Verhältnis zu erhalten. Bestätigung früherer Ergebnisse (10), mit dem Fahrzeug behandelte Chow / Palatable-Ratten zeigten eine verringerte Motivation, um das weniger schmackhafte Chow zu erhalten, was sich in einem verringerten Haltepunkt und im Vergleich zu Chow / Chow-Ratten (insgesamt10) (Abb. S5). Die R121919-Vorbehandlung (20 mg / kg, die wirksame Dosis bei der Erhöhung der Chow-Hypophagie, der Verringerung der wohlschmeckenden Nahrungsmittelhyperphagie und der Verringerung des anxiogenetischen Verhaltens) stumpfte selektiv die Defizite der progressiven Verhältnisleistung bei Ratten mit einer Diät ab, die bei Chow-Kontrollen unwirksam waren (Haltepunkt: Diätplan × Medikament: F1,15 = 8.17, P <0.02; Gesamtantworten: Diätplan × Medikament: F1,15 = 9.14, P <0.01; Abb.. 2Blinks). Gegen die alternative Interpretation, dass R121919 die Leistung bei Chow / Palatable-Ratten durch Senkung der Postingsestive-Sättigung erleichterte, blockierte R121919 die Defizite, wenn 5 bereits in der Sitzung reagierte (Diet Schedule × Drug: F1,15 = 2.55, P <0.05) (Abb.. 2Hell). Daher das CRF1 Rezeptorantagonist stoppte die Motivationsdefizite im progressiven Verhältnis reagieren für weniger bevorzugte gustatorische Verstärker, die bei Tieren aus intermittierenden, erweiterten Zugang zu sehr schmackhaften Lebensmitteln gesehen wird.
Um die Hypothese zu testen, dass der Rückzug aus wohlschmeckender Nahrung das stressbezogene extrahypothalamische CRF-System aktivieren könnte, wurden die Mengen an CRF-mRNA und -Peptid im zentralen Kern der Amygdala durch quantitative Echtzeit-PCR bzw. RIA gemessen. Die Ratten wurden für 7-Wochen mit Diät behandelt oder kontinuierlich mit Futter gefüttert. Nach der Anästhesie und Enthauptung wurden Hirnschläge aus dem zentralen Kern der Amygdala während des Entzugs von und nach dem Erneuern des Zugangs zu der schmackhaften Diät gesammelt. Die Entnahme von schmackhaftem Futter in Chow / schmackhaften Ratten induzierte einen fünffachen Anstieg der CRF-mRNA-Expression im zentralen Kern der Amygdala im Vergleich zu Chow / Chow-Ratten (Abb.. 3A). Umgekehrt kehrte CRF-mRNA mit erneutem Zugang zu schmackhaften Nahrungsmitteln zu kontrollähnlichen Spiegeln zurück (F2,19 = 6.97, P <0.01). Die CRF-mRNA-Expression im zentralen Kern der Amygdala änderte sich nicht, wenn Chow / Palatable-Ratten nur einmal getaktet wurden (Chow / Chow vs. Chow / Palatable: 5.5 ± 2.2 vs. 6.3 ± 1.7 ns), was eine fortschreitende Rekrutierung von CRF- unterstützte CRF1 Systeme durch die Diät-Geschichte, anstatt durch eine akute Wirkung der Diät. Darüber hinaus veränderte sich die CRF-mRNA-Expression im Nucleus accumbens, im präfrontalen Cortex oder im Inselcortex nicht, was die regionale Spezifität der Befunde stützt (Abb. S6). Interessanterweise wurden keine signifikanten Veränderungen der CRF-mRNA-Expression im paraventrikulären Nucleus des Hypothalamus oder im zirkulierenden Corticosteron zum gleichen Zeitpunkt des Absetzens bei Chow / schmackhaften Ratten beobachtet (Feigen. S6 und S7), was die Hypothese nahelegt, dass Veränderungen in amygdalaren und nicht in hypothalamischen CRF - Stresssystemen die Verhaltensanpassungen proximal konservieren. Darüber hinaus war die CRF-Peptid-Immunoreaktivität im zentralen Kern der Amygdala von Tieren, die aus der schmackhaften Nahrung herausgezogen wurden, 70% höher als bei mit Chow gefütterten Tieren, kehrte jedoch zu mit Chow gefütterten Kontrollspiegeln mit Zugang zu der schmackhaften Diät zurück (F2,24 = 4.01, P <0.01) (Abb.. 3B). Durch die Entnahme von schmackhaften Lebensmitteln wurde das stressbedingte CRF-Peptidsystem im zentralen Nukleus der Amygdala aktiviert, analog zu den Befunden bei Medikamenten- und Ethanolentzug (7, 8). Weil der erneute Zugang zu genießbarer Nahrung die Aktivierung des extrahypothalamischen CRF-Systems im zentralen Kern der Amygdala verringerte, wobei die CRF-Aktivierung mit Angst verbunden ist (16), deuten die vorliegenden Ergebnisse auch darauf hin, dass wohlschmeckende Nahrung durch die Abschwächung der negativen affektiven Folgen der Abstinenz negative Verstärkungseigenschaften erlangen könnte (17).
Um die Hypothese zu testen, dass Ratten, die aus schmackhaften Lebensmitteln zurückgezogen werden, eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber CRF zeigen könnten1 Antagonist-Modulation von γ-Aminobuttersäure (GABA) -Signalgebung im zentralen Kern der Amygdala, die während Ethanolentzug auftritt (18) untersuchten wir die Wirkung von R121919 auf die GABAerge Transmission des zentralen Kerns der Amygdala - Neuronen in einer Scheibenpräparation. Männliche Wistar-Ratten (n = 14) wurden für 7-Wochen ernährt und geopfert, nachdem sie auf das weniger schmackhafte Futter umgestellt worden waren. Die basale GABAerge Transmission im zentralen Nucleus der Amygdala-Synapsen unterschied sich nicht in Abhängigkeit von der Ernährung (n = 23-Zellen) über alle Stimulusintensitäten, die verwendet werden, um GABA-inhibitorische postsynaptische Potentiale (IPSP) hervorzurufen. 20 min-Superfusion mit R121919 (1 μM) induzierte jedoch eine stärkere Reduktion der evozierten GABAA-IPSPs im zentralen Kern der Amygdala-Neuronen von Chow / schmackhaften Ratten (M ± SEM: 30 ± 6%, n = 9-Zellen) als in denen der Chow-gefütterten Kontrollen (M ± SEM: 12 ± 6%, P <0.05, n = 11-Zellen) (Abb.. 4). Nach einer 30 min-Auswaschperiode kehrten die IPSPs beider Gruppen zu ähnlichen baseline-ähnlichen Niveaus zurück. Daher im Einklang mit einer Überaktivierung der Amygdala-CRF-CRF1 System und Wirkungen während des Ethanolentzugs (18), Diät-Zyklus Ratten zeigten eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber den inhibitorischen Wirkungen eines CRF1 Rezeptorantagonist im zentralen Kern der Amygdala GABAergen Übertragung.
Diskussion
Die kollektiven Ergebnisse liefern einen funktionellen Beweis, dass eine Geschichte von intermittierendem, erweitertem Zugang zu schmackhafter Nahrung zu progressiven, motivational relevanten Neuroadaptionen bei stressbezogenem extrahypothalamischen CRF-CRF führt1 Systeme. Insbesondere die selektive CRF1 Der Rezeptorantagonist R121919 beeinflusste differentiell und selektiv die Ernährung von Ratten mit Diät-Zyklus, erhöhte die Aufnahme von regelmäßigem Futter und verringerte die Aufnahme von sehr schmackhaften Nahrungsmitteln bei erneutem Zugang. Das CRF1 Rezeptor-Antagonist blockiert auch selektiv das erhöhte Angst-ähnliche Verhalten und Motivationsdefizite bei der Reaktion auf weniger bevorzugtes Futter, das während des Entzugs aus der schmackhaften Ernährung gesehen wurde. Der Entzug des Zugangs zur schmackhaften Ernährung erhöhte die CRF-Gen- und Peptid-Expression im zentralen Kern der Amygdala, Effekte, die durch erneuten Zugang eliminiert wurden. Zusätzlich zeigten Ratten mit Diät-Zyklus eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber den inhibitorischen Wirkungen eines CRF1 Rezeptor-Antagonist auf GABAerge Übertragung in den zentralen Kern der Amygdala, weiter darauf hindeutet, Überaktivierung der Amygdala CRF-CRF1 System. Das Überessen von schmackhafter Nahrung bei erneutem Zugang kann aus der erhöhten CRF-Systemaktivierung der gerade abgeschlossenen Entzugszeit resultieren, gesehen als erhöhte Expression von CRF und elektrophysiologische Empfindlichkeit gegenüber CRF1 Rezeptorblockade im zentralen Kern der Amygdala. CRF1 Die Antagonistenvorbehandlung kurz vor dem schmackhaften Nahrungszutritt wird dabei so interpretiert, dass sie dem zunächst noch vorhandenen CRF-CRF entgegenwirkt1 Systemüberaktivierung des Entzugs. Der kurze Zeitverlauf von schmackhaftem Essen, das sonst bei unbehandelten Tieren zu viel gegessen wird (10) kann den zeitlichen Verlauf widerspiegeln, mit dem sich die Expression, Freisetzung und Wirkung von CRF - Peptid normalisieren, sobald der Zugang zu schmackhaften Nahrungsmitteln wiederhergestellt ist, wie in der vorliegenden Studie gezeigt. Daher kann das intermittierende Verzehren von schmackhaften Diäten eine allostatische Verschiebung in Belohnungssystemen des Gehirns mit Rekrutierung von Anti-Belohnungs-CRF-CRF induzieren1 Systeme im zentralen Kern der Amygdala.
Diese Ergebnisse haben nicht nur Auswirkungen auf das zwanghafte Essen, sondern auch auf die Motivation im Allgemeinen. Die wiederholte Aktivierung von hedonischen Systemen löste gegnerische Prozesse im Gehirn aus (dh Rekrutierung von CRF)1 Schaltung), die sich von einem einfachen Funktionsverlust in Belohnungssystemen unterschieden. Solche Intersystem-Neuroadaptationen (19) treten auch während des Übergangs zur Abhängigkeit von allen Hauptdrogen von Missbrauch auf (7, 8). Die Verallgemeinerung auf nicht-medikamentöse Stimuli in der vorliegenden Studie legt nahe, dass motivationale Prozesse bei Individuen gestört werden können, die im Laufe der Zeit wiederholte Kontraste in der Intensität hedonischer Reize erfahren (20). Adaptiv können solche Prozesse das Verhalten bei der Suche nach Nahrungsmitteln und das Konsumverhalten in Richtung energiedichter Lebensmittel mit hoher Belohnung verlagern, während die Bemühungen um weniger energiereiche Lebensmittel mit niedriger Belohnung (oder Nichtlebensmittel) abgewertet werden. Diese Anpassung ist evolutionär nützlich, wenn es solche gibt Kosten für die Nahrungssuche (z. B. Raubtierexposition, begrenzte Zeit und Energieressourcen). In der heutigen Umgebung können dieselben Prozesse jedoch die Aufnahme von Lebensmitteln fördern, die Fettleibigkeit auf Kosten weniger schmackhafter, aber möglicherweise nahrhafterer Alternativen fördern.
So, Sucht-ähnliche Veränderungen in CRF1 Systeme können helfen, zu fahren (i) Einnahme von energiereichen, schmackhaften Lebensmitteln, (ii) Unterkonsum von gesünderen Alternativen undiii) der damit verbundene negative emotionale Zustand, der auftritt, wenn der Zugang zu schmackhaften Lebensmitteln verhindert wird (4, 5, 10-12, 17). Übersetzt auf den menschlichen Zustand kann die Aktivierung des CRF-Systems das Rückfallessen bei Fettleibigkeit und damit verbundenen Essstörungen sowie andere negative Motivationsfolgen der zyklischen Abstinenz von schmackhaftem Essen fördern.
Materialen und Methoden
Themen.
Männliche Wistar-Ratten (n = 155, 180-230 g, 45 Tage alt) wurden von Charles River bezogen und bei der Ankunft in Kunststoffkäfigen mit Drahtkappen (19 × 10.5 × 8 Zoll) in einem 12 h: 12 h Rückfahrzyklus (10 : 00 h leuchtet nicht), Feuchtigkeits- (60%) und Temperaturkontrolliertes (22 ° C) Vivarium. Ratten hatten Zugang zu Mais-basierten Nagetier Chow [Xilumx LM 485 Diät 7012: 65% (kcal) Kohlenhydrate, 13% Fett, 21% Protein, umsetzbare Energie 341 cal / 100 g] und Wasser ad libitum für 1 Woche vor der Beginn der Experimente. Experimentelle Verfahren, die den Richtlinien des National Institutes of Health zur Pflege und Verwendung von Labortieren (NIH-Veröffentlichungsnummer 85-23, überarbeitet 1996) und den "Prinzipien der Labortierpflege" (http://www.nap.edu/readingroom) entsprechen / Bücherlabrats) und wurden vom Institutional Animal Care and Use Committee des Scripps Research Institute genehmigt.
Drogen.
R121919 wurde synthetisiert, wie in Chen et al. (21). R121919 ist eine hohe Affinität (Ki = 3.5 nM) selektive CRF1 Antagonist mit physiochemischen Eigenschaften, die vielen anderen CRF überlegen sind1 Antagonisten (z. B. erniedrigtes logP und logD, erhöhte Wasserlöslichkeit) (13). Zum Testen wurde R121919 zuerst in 1M HCl (10% des Endvolumens) solubilisiert, dann zu einem endgültigen Vehikel von 20% (Gew./Vol.) 2-Hydroxypropyl- & beta; -cyclodextrin (Sigma-Aldrich) verdünnt, rücktitriert mit NaOH bis pH 4.5. Die R121919-Lösung wurde sc (sc) in einem Volumen von 2 ml / kg verabreicht.
Ad-Libitum-Diät-Abwechslung.
Nach der Akklimatisierung wurden die Ratten in zwei Gruppen eingeteilt, die auf die Nahrungsaufnahme, das Körpergewicht und die Futtereffizienz der vorhergehenden 3-4-Tage abgestimmt waren. Eine Gruppe erhielt eine Chow-Diät ("Chow") ad libitum 7 Tage pro Woche (Chow / Chow) und eine zweite Gruppe Chow ad libitum für 5-Tage jede Woche, gefolgt von 2-Tagen ad libitum Zugang zu den hoch schmackhaften , Schokolade-Geschmack, High-Saccharose-Diät ("schmackhaft"; Chow / schmackhaft). Die schmackhafte Diät ist eine ernährungsphysiologisch vollständige, mit Schokolade aromatisierte, auf Saccharose (50% kcal) basierende AIN-76A-basierte Diät, die hinsichtlich der Makronährstoffanteile und der Energiedichte mit der Futterration vergleichbar ist [TestDiet; Schokoladengeschmacksformel 5TUL: 66.8% (kcal) Kohlenhydrat, 12.7% Fett, 20.5% Protein, umsetzbare Energie 3.48 kcal / g; formuliert als 45-mg-Präzisionsfutterpellets, um seine Vorzugskraft zu erhöhen (22, 23)]. Der Kürze halber werden die ersten 5-Tage (nur Futter) und die letzten 2-Tage (Futter oder schmackhaft nach Versuchsgruppe) jeder Woche in allen Experimenten als C- und P-Phasen bezeichnet. Diäten waren nie gleichzeitig verfügbar. Chow-Diät war entweder Harlan Teklad LM-485 Diät 7012 [65% (kcal) Kohlenhydrate, 13% Fett, 21% Protein, umsetzbare Energie 341 cal / 100 g] oder 5TUM Diät formuliert als 4- zu 5-g extrudierten Pellets [65.5 % (kcal) Kohlenhydrat, 10.4% Fett, 24.1% Protein, umsetzbare Energie 330 cal / 100 g; TestDiet]. Ähnlich zu früheren Studien wurde Harlan Teklad LM-485 Chow in den Fütterungs- und erhöhten Plus-Labyrinth-Experimenten (11), während TestDiet 5TUM Chow (10) wurde im Progressiv-Verhältnis, CRF-mRNA, CRF-Peptid-Gehalt, Corticosteron RIA und elektrophysiologischen Experimenten verwendet.
Wie zuvor veröffentlicht (10), relative Ernährung Präferenzen, berechnet als der Prozentsatz der täglichen Aufnahme (kcal) der ersten Diät in Bezug auf die zweite Diät, waren die folgenden: 5TUL Schokolade Diät (zuckerhaltige schmackhafte Diät) vs Harlan LM-485 Chow (M ± SEM Präferenz 90.7 ± 3.6%) und 5TUL Chocolate Diet (zuckerhaltige schmackhafte Diät) vs. 5TUM chow Diät (M ± SEM Präferenz 91.2 ± 3.7%).
Erhöhtes Plus-Labyrinth.
Der erhöhte Plus-Maze-Test wurde wie in Cottone et al. (24). Chow / schmackhafte Ratten wurden für mindestens 7-Wochen mit Diät behandelt und dann entweder mit Vehikel oder 20 mg / kg R121919 (-1 h, sc) vorbehandelt und 5-9 h getestet, nachdem sie von der schmackhaften Diät auf Chow umgestellt worden waren (P → C-Phase). Chow / Chow-Kontrollratten wurden gleichzeitig in einem Zwischen-Subjekt-Design getestet (n = 47). Chow-Diät war ad libitum bis zum Zeitpunkt des Tests verfügbar. Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Progressiver-Verhältnis-Zeitplan der Verstärkung für Nahrung.
Der Stufenplan der Verstärkung für Nahrungsmittel wurde wie in Cottone et al. (10). Die Tiere erhielten ad libitum A / I Futter (5 g extrudierte Pellets) in ihren Heimkäfigen während des gesamten Versuchs, sofern nicht anders angegeben. Nahrungsmittelverstärker waren 45-mg Chow-Precision Pellets, identisch in der Zusammensetzung der extrudierten Hauskäfig Chow Diät. Sitzungen wurden beendet, wenn die Subjekte für 14 min kein Verhältnis beendet haben, wobei das letzte abgeschlossene Verhältnis als Unterbrechungspunkt definiert wurde. Chow / schmackhafte Ratten wurden für mindestens 7 Wochen mit Diät behandelt und dann mit R121919 (-1 h, sc) vorbehandelt, als sie von schmackhafter Diät auf Chow umgestellt wurden (P → C Phase). Chow / Chow-Kontrollratten wurden gleichzeitig in einem Zwischen-Subjekt-Design getestet (n = 17). Die Dosen von R121919 (0, 20 mg / kg Körpergewicht, sc) wurden über zwei Diätzyklen in einem Design mit Gegengewicht verabreicht. Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Quantitative Echtzeit-PCR.
Ratten (n = 20) wurden 7 Wochen lang einer Diät unterzogen, betäubt und während der beiden Diätbedingungen (Tage 5 und 7 jedes wöchentlichen Zyklus) enthauptet. Das Gehirn wurde schnell entfernt und koronal in eine Gehirnmatrix geschnitten, und der zentrale Kern der Amygdala, der Nucleus accumbens, der Inselcortex und die präfrontalen Cortexstempel wurden auf einem eiskalten Stadium gesammelt. Gesamt-RNA wurde aus jedem Hirnschlag unter Verwendung eines Standardprotokolls für die RNA-Extraktion aus tierischen Geweben hergestellt. Die Gesamt-RNA (1 & mgr; g) wurde dann in Gegenwart von Oligo (dT) 20 gemäß den Anweisungen des Herstellers revers transkribiert. Quantitative RT-PCR-Reaktionen wurden in einem Volumen von 20 & mgr; l unter Verwendung von 0.5 & mgr; M Primern und 4 mM MgCl durchgeführt2. Die Ergebnisse wurden mit Methoden der zweiten Ableitung analysiert und in willkürlichen Einheiten ausgedrückt, die auf die Expressionsniveaus des Referenzgens CypA normalisiert waren. Alle RT-PCR-Reaktionen für eine gegebene Sequenz wurden im selben Lauf durchgeführt. Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Peptidsäureextraktion und CRF RIA.
Ratten (n = 25) wurden während mindestens 7 Wochen ernährt, anästhesiert und während der beiden Diätbedingungen (Tage 5 und 7 jedes wöchentlichen Zyklus) enthauptet. Die Gehirne wurden schnell entfernt und koronal in eine Gehirnmatrix geschnitten, und der zentrale Kern der Amygdala-Schläge wurde auf einer eiskalten Stufe gesammelt. Die Peptidsäureextraktion folgte einem bereits etablierten Verfahren (25). Gewebe-CRF-ähnliche Immunreaktivität wurde mit einem sensitiven und spezifischen Festphasen-RIA, der von Zorrilla et al. (26). Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Corticosteron RIA.
Ratten (n = 12) wurden mindestens 7 Wochen lang einer Diät unterzogen, und während der beiden Diätbedingungen (Tage 5 und 7 jedes wöchentlichen Zyklus) wurde Schwanzblut entnommen. Die Plasmaspiegel der Corticosteron-ähnlichen Immunreaktivität wurden mit einem im Handel erhältlichen RIA-Kit gemäß den Anweisungen des Herstellers (MP Biomedicals, Inc.) bestimmt (MP26). Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Elektrophysiologische Untersuchungen
Scheibenvorbereitung.
Zentraler Kern der Amygdala-Schnitte wurde wie zuvor beschrieben hergestellt (27, 28) von Ratten (n = 7 / Gruppe), die mindestens 7-Wochen lang ernährt, anästhesiert und 2-3 h enthauptet worden waren, nachdem sie aus schmackhaftem Essen zurückgezogen worden waren. Die Gehirne wurden schnell entfernt und in eiskalte künstliche Rückenmarksflüssigkeit (acSF) gegeben, die mit 95% O begast wurde2 und 5% CO2. Scheiben wurden geschnitten, in einer Grenzflächenkonfiguration für etwa 30 min inkubiert und vollständig eingetaucht und kontinuierlich mit warmem, vergastem aCSF übergossen. Arzneimittel wurden dem aCSF aus Stammlösungen zugesetzt, um bekannte Konzentrationen im Superfusat zu erhalten. Bei den verwendeten 2-4 ml / min-Superfusionsraten erreichen die Wirkstoffkonzentrationen innerhalb von 90 min 2% der Reservoirkonzentration.
Elektrophysiologie.
Wir haben den zentralen Kern der Amygdala-Neuronen mit scharfen Mikropipetten im diskontinuierlichen Spannungs- oder Stromklemmmodus aufgenommen. Wir hielten die meisten Neuronen in der Nähe ihres Ruhemembranpotentials. Die Daten wurden mit einem Vorverstärker erfasst und für die spätere Analyse mit der pClamp-Software gespeichert. Pharmakologisch isoliertes GABAA Rezeptor-vermittelte inhibitorische postsynaptische Potentiale (GABAA-IPSPs) wurden durch Stimulierung lokal innerhalb des zentralen Kerns der Amygdala durch eine bipolare Stimulationselektrode hervorgerufen, während die Glutamat-Rezeptorblocker CNQX und APV und GABA superfundiert wurdenB Rezeptorblocker CGP 55845A. Um die Antwortparameter für jede Zelle zu bestimmen, führten wir ein Eingabe-Ausgabe-Protokoll durch. Ein Bereich von Strömen wurde angelegt, beginnend bei dem Schwellenstrom, der erforderlich ist, um einen IPSP bis zu der Spannung hervorzurufen, die erforderlich ist, um die maximale Amplitude hervorzurufen. Wir normalisierten drei Stimulusintensitäten gleicher Stufen (Schwelle, halbmaximal und maximal) als 1-3 ×. Hyperpolarisierende und depolarisierende Stromschritte (200-pA-Inkremente, 750-ms-Dauer) wurden ebenfalls angewendet, um Spannungs-Strom (VI) -Kurven zu erzeugen. Wir quantifizierten die evozierten IPSP-Amplituden und VI-Antworten unter Verwendung der Clampfit-Software. Alle Maßnahmen wurden vor der Superfusion mit dem selektiven CRF getroffen1 Rezeptorantagonist R121919 (1 & mgr; M), während seiner Superfusion (20 min) und nach dem Auswaschen (30 min). Weitere Einzelheiten finden Sie in der SI-Text.
Statistik.
Gruppenvergleiche verwendet Student t-Tests (Zwei-Gruppen-Vergleiche) oder Varianzanalyse (ANOVA) (mindestens Drei-Gruppen-Vergleiche), wobei letztere durch einfache Haupteffektanalyse oder Newman-Keuls-Vergleiche nach signifikanten Omnibus-Effekten interpretiert werden (P <0.05). Die Daten aus dem Fütterungsexperiment wurden durch gemischte Drei-Wege-ANOVAs mit dem Diätplan als Zwischensubjektfaktor und der Dosis- und Diätphase als Zwischensubjektfaktoren analysiert. Daten aus dem erhöhten Plus-Labyrinth-Experiment wurden durch Zwei-Wege-ANOVAs mit Diätplan und Dosis als Zwischensubjektfaktoren analysiert. Für den Zeitplan des Verstärkungsexperiments mit progressivem Verhältnis wurden der Bruchpunkt und die Gesamtantworten durch gemischte Zwei-Wege-ANOVAs mit dem Diätplan als Zwischensubjektfaktor und der Dosis als Zwischensubjektfaktor analysiert. Der zeitliche Verlauf der Reaktion während der ersten 5 Minuten wurde durch gemischte Drei-Wege-ANOVAs mit Diätplan als Zwischensubjektfaktor und Dosis und Zeit als Subjektsubjektfaktoren analysiert. Daten aus den elektrophysiologischen Studien wurden mit einer ANOVA zwischen Probanden oder einer ANOVA innerhalb von Probanden mit wiederholten Messungen analysiert. Daten aus der Corticosteron-RIA wurden durch gemischte Zwei-Wege-ANOVA mit dem Diätplan als Zwischensubjektfaktor und der Diätphase als Zwischensubjektfaktor analysiert. Die verwendeten Statistikpakete waren Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0 und SPSS 11.5 (SPSS).
Danksagung.
Wir danken Mike Arends für die redaktionelle Unterstützung, Mary Gichuhi für die administrative Unterstützung und Bob Lintz, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz und Molly Brennan für technische Unterstützung. Diese Arbeit wurde vom Nationalen Institut für Diabetes und Verdauungs- und Nierenkrankheiten DK70118, DK26741 und P30DK56336 unterstützt; Nationales Institut für Drogenmissbrauchsstipendium DA023680; Nationales Institut für Alkoholmissbrauch und Alkoholismus gewährt AA016731 und AA015566; Nationales Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfälle IT32NS061847-01A2; Nationales Institut für Aging Grant AG028040; Nationales Herz-, Lungen- und Blutinstitut Grant HL088083; die Ellison Medical Foundation; und das Pearson Center für Alkoholismus und Suchtforschung. Ein Teil dieser Arbeit wurde durch die Intramural-Forschungsprogramme des Nationalen Instituts für Drogenmissbrauch und des Nationalen Instituts für Alkoholmissbrauch und Alkoholismus unterstützt. Dies ist die Manuskriptnummer 19807 vom Scripps Research Institute.
Fußnoten
Die Autoren erklären keinen Interessenkonflikt.
Dieser Artikel ist eine PNAS Direct Submission.
Dieser Artikel enthält ergänzende Informationen online unter www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.
Bibliographie
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