Toidupreemia ja greliini tarbimise mõju aluseks olevad erinevad skeemid: dopamiinergiline VTA-accumbensi prognoos vahendab greliini toimet toidutasule, kuid mitte toidu tarbimisele (2013)

Neurofarmakoloogia. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 juuni 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.

Abstraktne

Rasvumine on jõudnud ülemaailmsetele epideemilistele mõõtmetele ja tekitanud tungiva vajaduse mõista ülemäärase ja kontrollimatu toidu tarbimise mehhanisme. Ghrelin, ainus teadaolev tsirkuleeriv oreksigeenne hormoon, suurendab tugevalt toidu tasu käitumist. Jääb ebaselgeks neurokeemiline skeem, mis seob ghrelini mesolimbilise tasu süsteemiga ja suurenenud toidukäitumisega. Siin uurime, kas VTA-NAc dopamiinergiline signalisatsioon on vajalik ghrelini mõju saamiseks toidu tasule ja tarbimisele. Lisaks uurime endogeenset ghreliini, mis toimib VTA-NAc dopamiini neuronitel. DcNUMX-tüüpi või D1-retseptori antagonisti süstiti NAc-sse koos ghrelin-mikroinjektsiooniga VTA-sse, et uurida, kas see blokaad nõrgendab ghrelin-indutseeritud toidukäitumist. Ghrelini VTA süstid suurendasid märgatavalt toidu motivatsiooni / tasu käitumist, mõõdetuna sahharoosi poolt indutseeritud progressiivse suhte operandi konditsioneerimisega ja chow tarbimisega. Eelnev töötlemine kas D2-tüüpi või D1-i retseptori antagonistiga NAc-sse blokeeris täielikult ghrelini tasuvust, jättes chow tarbimise terveks. Samuti leiti, et see ahel on potentsiaalselt oluline endogeenselt vabanenud ghreliini mõju suhtes, kuna mõlemad antagonistid vähendasid tühja kõhuga (kõrge ringleva ghreliini taseme seisund) suurenenud sahharoosiga motiveeritud käitumist, kuid mitte chow hüperfagiat. Kokkuvõttes identifitseerivad meie andmed VTA-d NAc dopamiinergilisteks projektsioonideks koos D2-tüüpi ja D1-i retseptoritega NAc-s, mis on ghrelin-reageerivate ahelate olulised elemendid, mis kontrollivad toidu tasu käitumist. Huvitav on ka see, et toidu tasu käitumist ja lihtsat sööda tarbimist kontrollivad erinevad ahelad, kus NAc dopamiin mängib olulist rolli toidu tasustamisel, kuid mitte toidu tarbimisel.

Esiletõstetud

  • •

  • Intra-VTA ghrelin haarab endas D1 ja D2 retseptorid.

  • •

  • Toidu puudumine tõstab toidu tasu käitumist D1i ja D2 retseptorite abil.

  • •

  • Toidu tarbimist ei mõjuta D1 ja D2 manipulatsioonid.

  • •

  • Toidupreemia käitumist ja lihtsat sööda tarbimist kontrollitakse lahknevate ahelate abil.

  • •

  • NAc dopamiin mängib olulist rolli toidu tasustamisel, kuid mitte toidu tarbimisel.

Abstraktne

Rasvumine on jõudnud ülemaailmsetele epideemilistele mõõtmetele ja tekitanud tungiva vajaduse mõista ülemäärase ja kontrollimatu toidu tarbimise mehhanisme. Ghrelin, ainus teadaolev tsirkuleeriv oreksigeenne hormoon, suurendab tugevalt toidu tasu käitumist. Jääb ebaselgeks neurokeemiline skeem, mis seob ghrelini mesolimbilise tasu süsteemiga ja suurenenud toidukäitumisega.

Siin uurime, kas VTA-NAc dopamiinergiline signalisatsioon on vajalik ghrelini mõju saamiseks toidu tasule ja tarbimisele. Lisaks uurime endogeenset ghreliini, mis toimib VTA-NAc dopamiini neuronitel. DcNUMX-tüüpi või D1-retseptori antagonisti süstiti NAc-sse koos ghrelin-mikroinjektsiooniga VTA-sse, et uurida, kas see blokaad nõrgendab ghrelin-indutseeritud toidukäitumist. Ghrelini VTA süstid suurendasid märgatavalt toidu motivatsiooni / tasu käitumist, mõõdetuna sahharoosi poolt indutseeritud progressiivse suhte operandi konditsioneerimisega ja chow tarbimisega. Eelnev töötlemine kas D2-tüüpi või D1-i retseptori antagonistiga NAc-sse blokeeris täielikult ghrelini tasuvust, jättes chow tarbimise terveks. Samuti leiti, et see ahel on potentsiaalselt oluline endogeenselt vabanenud ghreliini mõju suhtes, kuna mõlemad antagonistid vähendasid tühja kõhuga (kõrge ringleva ghreliini taseme seisund) suurenenud sahharoosiga motiveeritud käitumist, kuid mitte chow hüperfagiat.

Kokkuvõttes identifitseerivad meie andmed VTA-d NAc dopamiinergilisteks projektsioonideks koos D1-tüüpi ja D2-i retseptoritega NAc-s, mis on ghrelin-reageerivate ahelate olulised elemendid, mis kontrollivad toidu tasu käitumist. Huvitav on ka see, et toidu tasu käitumist ja lihtsat sööda tarbimist kontrollivad erinevad ahelad, kus NAc dopamiin mängib olulist rolli toidu tasustamisel, kuid mitte toidu tarbimisel.

Märksõnad

  • greliini;
  • Toidu motivatsioon;
  • Toidu tarbimine;
  • Overeating;
  • Operaatori konditsioneerimine;
  • Dopamiin;
  • D1;
  • D2

1. Sissejuhatus

Tsirkuleeriv hormooni ghrelin ja neuraalsed ahelad, mille kaudu see toimib, on hästi uuritud ülekaalulisuse ja söögiisu kontrolli kontekstis (Skibicka ja Dickson, 2011), mida motiveerivad ka selle haiguse piirkonna ravivõimalused (\ tCardona Cano jt, 2012). Ghrelin on ringlevate soolestiku peptiidide seas ainulaadne, kuna see suurendab toidu tarbimist (Wren jt, 2000, Inui, 2001, Shintani jt, 2001 ja Kojima ja Kangawa, 2002) kesknärvisüsteemi mõju, mida vahendavad spetsiaalsed retseptorid, GHS-R1A (Salome jt, 2009 ja Skibicka jt, 2011) eelkõige need, mis asuvad aju piirkondades, mis on seotud “homeostaatilise toitmisega” (st toitumisega, mis on seotud energia puudujäägiga), hüpotalamuse ja ajurünnakuga (Melis jt, 2002, Faulconbridge jt, 2003 ja Olszewski jt, 2003). Hiljuti on aga esile kerkinud ghrelini roll väljaspool neid homeostaatilisi piirkondi. GHS-R1A on olemas ka mesolimbilise tasustamissüsteemi põhisõlmedes sellistes valdkondades nagu ventral tegmental area (VTA) ja nucleus accumbens (NAc) (Zigman jt, 2006 ja Skibicka jt, 2011) alad, mis on seotud motiveeritud motiveeritud käitumisega, mis on samuti seotud “hedoonilise toitmisega” (st toidutarbimisega, mis on seotud selle rahuldavate omadustega). Ghrelin on võimeline juhtima mõlemast saidist toidu tarbimist ja see mõju on tõenäoliselt seotud tema tegevusega toiduainete ergutava ja motiveeriva väärtuse suurendamiseks (Naleid jt, 2005, Abizaid jt, 2006 ja Skibicka jt, 2011). Seega põhjustab täielikult küllastunud rottidel või hiirtel perifeerselt või tsentraalselt (sh otse VTA-sse) kantud ghreliin toidutarbimise suurenemist ja ka toidu tasustamise käitumist (Naleid jt, 2005, Perello jt, 2010, Skibicka jt, 2011 ja Skibicka jt, 2012b) peegeldub näiteks suurenenud hoova vajutamisega suhkru tasuks progressiivse suhtega operandi ajakava kohaselt. See tegevus peegeldab ghrelini esilekerkivat rolli mesolimbilise tasu andmise süsteemis, et suurendada tasu käitumist mitte ainult toidu, vaid ka alkoholi ja kuritarvituste puhul.Dickson jt, 2011). Oluline on see, et see ghrelini mõju toidu motivatsioonile ületab küllastussignaale, sest ghrelin kutsub toidus tasustatud käitumisele tasemeni, mis on võrreldav toidupuudusega rottidel avastatud tasemega. Lisaks sellele, et ghrelin-signaali blokeerimine mitte ainult süsteemselt, vaid ka valikuliselt VTA-s (Skibicka jt, 2011), toob kaasa toidu tasu käitumise tugeva mahasurumise, mis rõhutab ghrelin-signaali tähtsust ja vajadust toidu tasus.

Ghrelini tegevus VTA tasemel on piisav toidutarbimise ja motiveeritud käitumise juhtimiseks, mõju, mis näib nõuda signaalimist GHS-R1A kaudu (Abizaid jt, 2006 ja Skibicka jt, 2011). Üllataval kombel on Vhrati ghrelini tasustamist soodustavatest tegevustest allavoolu vooluringid suures osas lahendamata. VTA-s seob greliin opioidi-, NPY- ja GABAergilist signaalimist (Abizaid jt, 2006 ja Skibicka jt, 2012a). Sellegipoolest on VTA dopamiini neuronid, mis on eelnevalt näidatud ghreliini retseptorite ekspresseerimiseks (Abizaid jt, 2006), võib olla lõplik VTA eesmärk greliini mõju kohta toidutasule. Maitsvad / tasulised toidud seovad VTA dopamiini neuroneid ja dopamiini signaali valitud kesknärvisüsteemide piirkondades, näiteks NAc, stimuleerides seeläbi toidutasu käitumist (Hernandez ja Hoebel, 1988 ja Joseph ja Hodges, 1990). Tuleb siiski märkida, et kuigi dopamiini vabanemine on tugevalt seotud toidu motiveeritud käitumisega, on vajalik ka põhitoitmine hiirtena, kes ei suuda dopamiini sünteesida nälga (Cannon jt, 2004). Funktsionaalsele seosele greliini ja dopamiini vahel viitab greliini mõju VTA dopamiini neuronite aktiivsusele ja ka asjaolu, et greliini mõjudest toidutasule on vaja puutumatuid VTA dopaminergilisi neuroneid (Abizaid jt, 2006 ja Weinberg jt, 2011). Kuid VTA dopamiini neuronite projekt ulatub mitmetesse kohtadesse ja see on endiselt täiesti uurimata, kas dopamiini signaaliülekanne NAc-s on vajalik ghreliini VTA-juhitud mõjude jaoks toidu motiveeritud käitumisele. Lisaks on ghrelin seotud muude käitumisviiside kui toidutarbimise või motivatsiooniga, nimelt uudsuse otsimisega, mis on samuti seotud dopamiini vabanemisega NAc-s (Bardo jt, 1996 ja Hansson jt, 2012).

Käesolevas uuringus katsetasime hüpoteesi, et ghrelini mõju toidu motivatsioonile ja / või toidutarbimisele VTA tasemel nõuab dopamiini retseptori signaaliülekannet NAc-s. Selleks hinnati VTA ghreliini poolt põhjustatud toidutarbimist ja toidu motiveeritud käitumist sahharoosi paradigma progresseeruva suhtega hoova vajutamisel koos samaaegse NAc dopamiini signaaliülekande blokaadiga. Eraldi uuringutes testisime dopamiini 1 (D1) sarnaste retseptorite ja dopamiini 2 retseptorite (D2) individuaalset panust. Veelgi enam, selleks, et uurida endogeense ghreliini panust NAc dopamiini signaalile, otsustasime, kas need dopamiiniretseptorid mängivad rolli näljapõhises toidu tasustamise käitumise parandamises. Lõpuks, et hinnata endogeenselt kõrgenenud ghreliini molekulaarseid tagajärgi NAc dopamiini signalisatsioonis, määrasime nälja / toidu puuduse mõju NAc dopamiini retseptorite ja ensüümide mRNA ekspressioonile.

2. materjalid ja meetodid

Loomad: Täiskasvanud isaseid Sprague-Dawley rotte (200–250 g, Charles River, Saksamaa) hoiti 12-tunnises valguse / pimeduse tsüklis (tuled põlevad kell 6 hommikul), regulaarselt toitu ja vett saadaval ad libitum oma puurides. Kõik loomade protseduurid viidi läbi eetilise loaga ja vastavalt Göteborgi ülikooli institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee suunistele.

KirurgiaKõigile käitumuslike uuringute rottidele implanteeriti juhtkanüül (26 gabariiti; Plastics One, Roanoke, VA), suunates VTA ja NAc kest järgnevateks ühepoolseteks, ipsilateraalseteks süstideks. Kasutati ketamiinanesteesiat. Kanüülid paigutati sihtmärgikohast 1.5 mm kõrgemale ja mikroinjektsioonide jaoks kasutati juhtkanüülidest 1.5 mm ulatuvat injektorit. VTA sihtimiseks valiti järgmised koordinaadid Skibicka jt. (2011): ± 0.75 keskjoonest, 5.7 mm tagapool bregmast ja 6.5 ​​mm ventraalne kolju pinnast, injektoriga suunatud 8.0 mm kõhu ja kolju vahel. NAc-kesta jaoks kasutati järgmisi koordinaate (modifitseeritud alates Quarta jt. (2009): ± 0.75 keskjoonest, 1.7 mm ees bregmast ja 6.0 mm ventraalsest koljuni, injektoriga suunatud 7.5 mm ventraalne). Kanüülid kinnitati hambaakrüültsemendi ja juveliirikruvidega kolju külge ja suleti obturaatoriga, nagu eelnevalt kirjeldatud (Skibicka jt, 2009). Kõigil rottidel kontrolliti nii VTA kui ka NAc mikroinjektsioonikohta post mortem india-tindi mikroinjektsiooniga kogu uuringu jooksul kasutatud sama mikroinjektsioonimahuga (0.5 μl). Ainult õige paigutusega subjektid (Joonis 2) kaasati andmete analüüsi.

  • Täissuuruses pilt (48 K)
  • Joonis 1.  

    Kasutatakse erinevaid eksperimentaalseid projekte. Ajakava 1 kasutati andmete esitamiseks Joonised fig. 3 ja 4. Ajakava 2 kasutati andmete esitamiseks Joonis 5 ja ajastage 3 Joonised fig. 6 ja 7. Tahked hallid kastid näitavad ajavahemikke, millal mõõtmised koguti.

  • Täissuuruses pilt (77 K)
  • Joonis 2.  

    Tüüpilised NAc (A) ja VTA (B) süstekohad (tähistatud ringiga). Parempoolne paneel kujutab koronaalse roti aju sektsiooni, milles VTA või NAc kestasse (NAcS) mikroinjekteeriti india tint uuringus kasutatud 0.5 μl mahus. Vasakul paneelil on vastav roti ajuatlase lõik, NAc jaoks bregmast ees 2.16 mm ja VTA puhul bregmast tagant 5.64 mm; Aq, akvedukt; cc, kollaskeha; CPU, caudate ja putamen; LV, külgvatsake; NAcC, NAc tuum; SN, substantia nigra.

2.1. Operaatori konditsioneerimise kord

Operatiivsed konditsioneerimiskatsed toimusid roti operandi konditsioneerimiskambrites (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, USA). Operantide konditsioneerimiseks kasutatav koolitusprotseduur kohandati varasematest uuringutest (la Fleur jt, 2007 ja Hansson jt, 2012). Operandi sahharoosi väljaõppe hõlbustamiseks allutati kõik rotid kergele toidupiirangule, mille jooksul nende esialgne kehakaal vähenes järk-järgult ühe nädala jooksul 90% -ni. Enne operantkastidesse paigutamist viidi rotid vähemalt kahel korral kodupuurikeskkonnas sahharoosigraanulitele (45 mg sahharoosigraanuleid; test Diet, Richmond, IN, USA). Järgmisena õppisid rotid sahharoosigraanulite pressimist fikseeritud suhtega FR1 ajakava järgi 2 seanssi päevas. FR1-s andis aktiivse kangi üks vajutus ühe sahharoosigraanuli. Kõik FR-seansid kestsid 30 minutit või kuni rotid teenisid 50 pelletit, olenevalt sellest, kumb toimus varem. Enamik rotte saavutas 50 graanuli seansi kohta kriteeriumi 5–7 päeva pärast. Mitteaktiivse kangi vajutused registreeriti, kuid neil polnud programmeeritud tagajärgi. FR1 ajakava seanssidele järgnesid FR3 ja FR5 (st vastavalt 3 ja 5 pressimist graanuli kohta). FR5 ajakavale järgnes progressiivse suhtarvu (PR) ajakava, mille jooksul preemia maksumust suurendati järk-järgult iga järgneva preemia kohta, et teha kindlaks töö hulk, mida rott on nõus preemia saamiseks tegema. Vastusevajadus suurenes vastavalt järgmisele võrrandile: ravivastus = (5e (0.2 × infusiooni number)) - 5 järgmiste seeriate kaudu: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. PR-seanss lõppes, kui rott ei olnud 60 minuti jooksul tasu teeninud. Vastamist peeti stabiilseks, kui ühe seansi jooksul teenitud toidugraanulite arv ei erinenud kolme järjestikuse seansi jooksul üle 15%. Enamasti stabiliseerus reageerimine 5 seansi jooksul. Neid rotte, kes ei saavutanud nõutud kriteeriume selle aja jooksul, treeniti täiendavatel seanssidel. PR-test viidi läbi ühel seansil päevas. Rotid viidi seejärel 1 tunniseks chow tarbimise mõõtmiseks nende kodupuuridesse. Koolituse lõpus ning enne operatsiooni ja testimist oli rottidel ad libitum juurdepääs tavalisele lehmale.

2.2. Narkootikumid

Atsüleeritud roti greliini (Tocris, Bristol, Suurbritannia) manustati VTA-le annuses 1.0 μg koos vehiikulina (ja kontrollina) kunstliku tserebrospinaalvedelikuga (aCSF). Eelnevalt on näidatud, et 1.0 μg greliini annus suurendab suhkrusisalduse operanti ja põhjustab VTA-le toimetamisel oreksigeense vastuse (Naleid jt, 2005 ja Skibicka jt, 2011). D1-tüüpi retseptori antagonisti SCH-23390 manustati NAc-le annuses 0.3 μg (Tocris), kandjana aCSF (kontroll). Toidupuuduse uuringu puhul suurendati annust 0.5 μg-ni esialgse 0.3 μg annuse mõju puudumise tõttu. SCH-23390 on D1-sarnaste dopamiiniretseptorite tugev ja selektiivne antagonist, millel on> 1000-kordne afiinsus D1-sarnaste ja D2-sarnaste dopamiiniretseptorite suhtes (Barnett et al., 1986). Sellel on sarnane afiinsus D1 ja D5 retseptorite suhtes (Barnett et al., 1992), seega kogu uuringu käigus viidatakse selle võimele blokeerida D1-sarnaseid retseptoreid, see termin hõlmab nii D1- kui ka D5-retseptoreid. SCH-0.3 algannus 23390 μg valiti lähtuvalt (Grimm jt, 2011). See NAc kestasse süstitud annus näitas olevat efektiivne kangi vajutamise vähendamine varem sahharoosilahuse kohaletoimetamiseni seotud kii jaoks, ilma et see mõjutaks passiivse kangi jõudlust. Dopamiini D2 retseptori antagonisti etiklopriidvesinikkloriidi (Tocris) manustati NAc-le koos kandjana aCSF-ga (kontroll). Valitud etiklopriidi algannus (1.0 μg) põhines (Laviolette jt, 2008), kuid toidupuuduse uuringus suurendati seda 1.5 μg-ni. Kõik ravimid tarniti 0.5 μl aCSF-i mahus.

2.3. Eksperimentaalne disain

Kõik rotid said NAc- ja VTA-suunalisi süste varases valgustsüklis, teine ​​süst tehti 10 minutit enne operantide testimise algust. Kõik tingimused eraldati minimaalselt 48 tunniga ja kulgesid tasakaalustatult nii, et iga rott sai kõik neli tingimust: esmalt kandja või dopamiiniretseptori antagonist NAc-le ja seejärel 10 minutit hiljem vehiikul või greliin VTA-le. Iga roti jaoks olid suunatud ipsilateraalne VTA ja NAc. Iga katse üksikasjad on illustreeritud ka Joonis 1.

2.3.1. D1-tüüpi retseptorite blokaadi toime ghrelin-indutseeritud toidu tasule ja chow-tarbimisele

Vastuseid uuriti pärast sihtotstarbelist VTA ja NAc (n = 12–14) ravimi manustamine pärast nelja tingimust järgmiselt: 1) kontrolltingimus (kandja lahused NAc ja VTA-le), 2) NAc vehiikl + VTA 1.0 μg greliini, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA vehiikul, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg greliini. Testimine viidi läbi küllastunud olekus (pärast söötmise tumeda tsükli perioodi). Katsepäevadel viidi rotid pärast 120 minuti pikkust operanti testimist tagasi oma kodupuuridesse ja kodupuuri keskkonnas mõõdeti ühe tunni jooksul chow tarbimist (nagu skeemis 1, Joonis 1). See ajapunkt vastab kolmandale tunnile pärast VTA ghreliini süstimist, mille jooksul eeldatakse, et oreksigeenne vastus jätkub, tuginedes varasematele uuringutele, mille käigus uuriti ghreliini toimimise aega tsentraalselt või perifeerselt ( Wren jt, 2000 ja Faulconbridge jt, 2003) ja meie varasemad uuringud, mis kasutasid sarnast eksperimentaalset seadet.

2.3.2. D2-i retseptori blokaadi toime ghrelin-indutseeritud toidu tasule ja chow-tarbimisele

Vastuseid uuriti pärast sihtotstarbelist VTA ja NAc (n = 7) ravimi kohaletoimetamine neljas tingimustes järgmiselt: 1) kontrolltingimus (vehiikulilahused NAc ja VTA korral), 2) NAc vehiikul + VTA 1.0 μg greliin, 3) NAc 1 μg etiklopriidvesinikkloriid + VTA vehiikl, 4) NAc 1 μg etiklopriidvesinikkloriid + VTA 1.0 μg greliin. Testimine viidi läbi küllastunud olekus (pärast söötmise tumeda tsükli perioodi). Rotid tagastati pärast 120-minutilist operantide testimist oma kodupuuridesse ja kodupuuri keskkonnas mõõdeti 1 tunni jooksul chow tarbimist (nagu graafikus 1, Joonis 1), kuna greliini vahendatud oreksigeenne toime avaldub endiselt ka pärast chow-graanulite viivitatud paigutamist (2 tunni pärast).

2.3.3. D1-i sarnase ja D2-i retseptori blokaadi (eraldi või kombineeritud) mõju ainuüksi ghrelin-indutseeritud chow-tarbimisele

Eraldi uuringus uurisime eraldi uuringus, et kinnitada, et eelmistes katsetes chow'i tarbimisel saadud tulemusi ei seganud eelnev kokkupuude sahharoosiga operandi paradigmas ega 2-tunnine viivitus. kaks dopamiiniretseptori antagonisti eraldi või kombinatsioonis VTA greliini poolt indutseeritud 2 ja 3 h toidutarbimisega küllastunud rottidel (n = 10–11; nagu graafikus 2, Joonis 1). Sel juhul ei puutunud rotid enne chow mõõtmist kokku operantse konditsioneerimise paradigmaga. Seega mõõdeti toidu tarbimist pärast sihtotstarbelist VTA ja NAc ravimi manustamist pärast nelja seisundit järgmiselt: 1) kontrollseisund (NAc ja VTA kandja lahused), 2) NAc vehiikul + VTA 1.0 μg greliin, 3) NAc dopamiini retseptori antagonist + 4) NAc dopamiiniretseptori antagonist + VTA 1.0 μg greliin. Kõigepealt uurisime kahte dopamiini retseptori antagonisti eraldi nii, et tingimustes 3 ja 4 sai üks rühm rotte 0.3 μg SCH-23390 ja teine ​​rühm 1 μg etiklopriidvesinikkloriidi. Pärast 3-päevast taastumist testiti uuesti umbes pool rühma igast rühmast, seekord kahe antagonisti kombinatsiooniga tingimustes 3 ja 4. Kõigis nendes kolmes katses kasutati ravide vahel tasakaalustatult, nagu varem (kõik rotid said igas katses kõik tingimused, et võrrelda neid subjektidega). Kanüülide asukohta kontrolliti tapajärgselt nagu varem. Näidatud andmed hõlmavad ainult rotte, kelle süstimine on kinnitanud VTA ja NAc jõudmist.

2.3.4. D1-tüüpi ja D2-i retseptori blokaadi mõju toidupuuduse põhjustatud toidupreemiale ja chow-tarbimisele

Dopamiini retseptori antagoniste testiti erinevates 2 katsetes. Esimeses katses kontrolliti vastuseid pärast sihipärast NAc (n = 20) kas vehiikli või D1-sarnase retseptori antagonisti (0.5 μg SCH-23390) manustamine. Testimine viidi läbi tühja kõhuga (pärast seda, kui toitu oli pimedas tsükli jooksul piiratud). Teises katses uuriti vastuseid pärast suunatud NAc-d (n = 7) kas kandja või 1.5 μg NAc etiklopriidvesinikkloriidi manustamine. Testimine viidi läbi tühja kõhuga (pärast seda, kui toitu oli pimedas tsükli jooksul piiratud; nagu on näidatud 3. ajakavas, Joonis 1).

2.3.5. Toidupuudusest tingitud muutused dopamiiniga seotud geeniekspressioonis NAc-s

Toidupuudusest tingitud muutusi peamiste valitud dopamiiniga seotud geenide geeniekspressioonis [dopamiini retseptorid D1A, D2, D3, D5, katehhool-O-metüültransferaas (COMT) ja monoamiini oksüdaas A (MAO)] mõõdeti NAc-s.

2.3.6. RNA eraldamine ja mRNA ekspressioon

Ajud eemaldati kiiresti ja NAc eraldati aju maatriksi abil, külmutati vedelas lämmastikus ja hoiti temperatuuril -80 ° C hilisemaks mRNA ekspressiooni määramiseks. Individuaalsed ajuproovid homogeniseeriti Qiazolis (Qiagen, Hilden, Saksamaa), kasutades kudede lüserit (Qiagen). Kogu RNA ekstraheeriti, kasutades RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) koos täiendava DNAse töötlusega (Qiagen). RNA kvaliteeti ja kogust hinnati spektrofotomeetriliste mõõtmistega (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, USA). CDNA sünteesiks kasutati iScripti cDNA sünteesikomplekti (BioRad). Reaalajas RT PCR viidi läbi TaqMani abil® on-line kataloogist (Applied Biosystems) valitud sihtgeenide sondi- ja praimerkomplektid. Geeniekspressiooni väärtused arvutati Ct meetod ( Livak ja Schmittgen, 2001), kus ad libitum toidetud rühma nimetati kalibraatoriks. Võrdlusgeenina kasutati glütseraldehüüdi-3-fosfaatdehüdrogenaasi (GAPDH).

2.3.7. Statistiline analüüs

Kõiki käitumuslikke parameetreid analüüsiti korduvate mõõtmiste analüüsiga (ANOVA), millele järgnes post hoc Tukey HSD test vastavalt vajadusele või õpilase test t katse, kus võrreldi ainult kahte tingimust. Kõik statistilised analüüsid viidi läbi GraphPad tarkvara abil. Erinevused loeti olulisteks p <0.05.

3. Tulemused

3.1. D1-i sarnase retseptori blokaadi (NAc) mõju VTA ghrelin-indutseeritud toidu tasule ja chow-tarbimisele

Et teha kindlaks, kas D1-sarnaste retseptorite aktiivsus on vajalik VTA ghrelin-indutseeritud toidu tasu käitumise suurenemiseks, testiti D1-tüüpi antagonistiga (SCH-23390) eelneva ravi mõju ghrelin-indutseeritud operandile, mis reageeris sahharoosile. Post-hoc Tukey katse ühe suuna ANOVA abil (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 preemiate, vastavalt aktiivse kangi ja chow puhul) näitas greliini olulist mõju teenitud preemiate arvu suurendamisele (p <0.0005; Joonis 3A), aktiivsete hoobade arv (p <0.05; Joonis 3B) ja chow tarbimine (p <0.05; Joonis 3C). SCH-23390i eeltöötlus (STC-XNUMX) blokeeris selgelt tasu käitumisega seotud parameetrid, teenitud hüved ja aktiivse hoova vajutused. Joonis 3A, B). Mitteaktiivse hoova aktiivsus oli väike ja ei erinenud oluliselt erinevate ravirühmade vahel ( Joonis 3B) oletada, et ravi ei anna mittespetsiifilisi mittesihtotstarbelisi muutusi aktiivsuses. SCH-23390i eeltöötlus ei muutnud ghreliini pärast VTA-sse mikroinjektsiooniga täheldatud chow-hüperfagiat. Joonis 3C). Need andmed näitavad, et NAc-kest asuvad dopamiini ja D1-sarnased retseptorid asuvad greliinist allavoolu ja on vajalikud selleks, et VTA manustatud greliin mõjuks toidukäitumisel. Need ei ole siiski olulised greliini võime jaoks suurendada chow tarbimist. NAc töötlemisel SCH-23390-ga ei olnud mingit mõju Rep kas operandi reageerimisel toidu või sööda tarbimisele ( Joonis 3).

  • Täissuuruses pilt (37 K)
  • Joonis 3.  

    NAc-sisese kest D1-retseptori blokaadi mõju VTA-sisese greliini indutseeritud toidutasu käitumisele ja chow-hüperfaagiale. Eeltöötlus D1-sarnase retseptori antagonistiga SCH-23390 blokeeris täielikult greliinist põhjustatud sahharoosipreemiate kasvu (A) ja aktiivsete kangide vajutuste arvu (mustad ribad), samal ajal kui aktiivsus passiivse kangi (hallid ribad) juures oli ükski ravi ei mõjuta (B). Vc-sisest greliini hüperfaagiat ei nõrgendanud D1-retseptorite NAc-kesta selektiivne blokeerimine (C). Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. D2-i blokaadi (NAc) mõju VTA ghrelin-indutseeritud toidu tasule ja chow-tarbimisele

Selleks, et määrata, kas D2-i aktiivsus on vajalik VTA ghrelin-indutseeritud toidukäitumise suurenemise ekspressiooniks, testiti selektiivse D2 antagonisti (etiklopriidvesinikkloriidi) eeltöötluse mõju ghrelin-indutseeritud sahharoosoperandi käitumise suurenemisele. Üks viis ANOVA näitas ravimiravi olulist mõju (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p Preemiate puhul <0.05, vastavalt aktiivne kang ja chow). Post-hoc Tukey test näitas teenitud preemiate märkimisväärset kasvu (p <0.01; Joonis 4A) ja aktiivse hoova vajutamine (p <0.01; Joonis 4B) pärast ghrelin-ravi, mis blokeeriti etiklopriidi eeltöötlusega. Mitteaktiivse hoova aktiivsus oli väike ja ei erinenud oluliselt erinevate ravirühmade vahel ( Joonis 4B). Vastupidiselt operantidele reageerivatele andmetele ei muutnud etiklopriidi eeltöötlus ghreliini poolt põhjustatud chow-tarbimise suurenemist (p <0.05; Joonis 4C). Selles kombinatsioonuuringus kinnitas interaktsiooni kahepoolne ANOVA eeltöötluse × greliini vahel teenitud hüvedes: F(1,24) = 4.8, p <0.05; aktiivne kang vajutab: F(1,24) = 4.7, p <0.05, kuid mitte chow tarbimine. Seega võib greliin kasutada D2 retseptoreid, et indutseerida muutusi tasustamisega seotud käitumises, kuid mitte tarbimise tarbimist.

  • Täissuuruses pilt (39 K)
  • Joonis 4.  

    NAc-sisese kest D2-retseptori blokaadi mõju VTA-sisese greliini indutseeritud toidupreemia käitumisele ja chow hüperfaagiale. Eeltöötlus D2 retseptori antagonisti etiklopriidvesinikkloriidiga (ETC) kaotas greliinist põhjustatud sahharoosipreemiate tõusu (A) ja aktiivsete kangide vajutuste arvu (mustad tulbad), samas kui aktiivsus passiivse kangi (hallid ribad) juures ükskõik milline raviviis (B). Seevastu D2-retseptorite (C) NAc-kesta selektiivne blokeerimine ei nõrgestanud VTA-sisest greliini hüperfaagiat. Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. D1-i sarnase ja / või D2-retseptori blokaadi (NAc) mõju VTA ghrelin-indutseeritud chow tarbimisele

Kahe dopamiini antagonisti mõju puudumisele chow söötmisele edasiseks kinnitamiseks kordasime uuringut, seekord rottidel, keda operantkonditsioneerimise paradigma ei puutunud kunagi kokku. Seda valideerimisuuringut laiendati, lisades kolmanda testi, milles uurisime D1-sarnaste ja D2-retseptorite antagonistide samaaegse toimetamise toimet NAc-le VTA greliinipõhise toidu tarbimisele. 2 tundi pärast süstimist suurendas VTA greliin oluliselt chow tarbimist (ühesuunaline ANOVA: F(3,30) = 6.4, p <0.005 ja F(3,27) = 9.0, p <0.0005 vastavalt D1 ja D2 retseptori uuringus) ja seda ei mõjutanud eeltöötlus kas D1-taolise ( Joonis 5A) või D2 retseptori antagonist ( Joonis 5B). Viimase testi käigus, uurides kahe dopamiiniretseptori antagonisti koosmõju, ei suutnud me VTA greliini olulist mõju tuvastada kuni 3-tunnise ajahetkeni, peegeldades võib-olla selles uuringus vajaliku kolmekordse parenhümaalse süstimise mõju. Ühel viisil näitas ANOVA ravi olulist mõju (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Toidu tarbimine pärast VTA greliini kohaletoimetamist saavutas tähtsuse 3 tunni jooksul, kuid dopamiini retseptori antagonistide samaaegne manustamine NAc-le ei olnud seda taas pärsitud ( Joonis 5C). Pange tähele, et mõlema dopamiini retseptori antagonisti kombineeritud rakendamine NAc-le ei avaldanud mõju Rep toidu tarbimise kohta.

  • Täissuuruses pilt (48 K)
  • Joonis 5.  

    NAc-sisese kesta dopamiiniretseptori blokaadi mõju VTA-sisese greliini poolt indutseeritud chow hüperfaagiale rottidel ilma eelneva operandi väljaõppe või sahharoosiga kokkupuuteta. 2 tundi pärast süstimist mõõdetud VTA greliini poolt indutseeritud hüperfaagiat ei surutud NAc eeltöötlusel ette kas (A) D1-taolise retseptori antagonistiga, SCH-23390 (SCH) või (B) D2-retseptori antagonistiga, etiklopriidvesinikkloriidiga ( JNE). Punktis (C) ei pärssinud 3 tunni ajahetkel mõõdetud greliiniga indutseeritud chow hüperfaagiat NAc samaaegsel manustamisel. Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. D1-tüüpi ja D2-i retseptori blokaadi mõju toidupuuduse põhjustatud toidupreemiale ja chow-tarbimisele

Toidupuudus suurendab nii operandi reageerimist kui ka 1 h chow tarbimist; rotid vajutasid näljasena aktiivset kangi peaaegu kaks korda rohkem ja 1 h mõõtmispunktis kolm kuni kuus korda rohkem toitu (võrrelge sõiduki seisundit Joonised fig. 3 ja 4). DcNUMX-i sarnaste retseptorite blokeerimine NAc kesta vähendas märkimisväärselt toidupuuduse põhjustatud toidukäitumise taseme tõusu, kui seda hinnati kui teenitud toiduainete vähendamist (p <0.01; Joonis 6A) ja aktiivse hoova vajutamise vähendamine (p <0.01; Joonis 6B). Sellel ravil ei olnud olulist mõju toidu puudust põhjustavale chow tarbimisele ( Joonis 6C). D2i antagonisti infusioon NAc kesta vähendas oluliselt toidu puuduse põhjustatud toiduainete tasustamise käitumise tõusu, kui seda hinnati kui teenitud toiduainete vähendamist (p <0.01; Joonis 7A). Isegi kui iga rott vähendas oma aktiivse kangi vajutamist pärast D2i blokeerimist NAc-s, põhjustas mõju suundumus (p = 0.08; Joonis 7B) tõenäoliselt hoova vajutamise suure algtaseme varieeruvuse tõttu (standardviga = 86 sõidukil ja 41 ravimitingimustel, aktiivse hoova vajutamise vahemik sõidukil 57 kuni 707 vajutust). Kõige suurema reageerimisega roti eemaldamine andmekogumist annab tulemuseks p = 0.001. Eemaldatud rott näitas kandjal 707 ja ravimil ainult 303 survet, mis toetab ka üldist järeldust. Kumbki dopamiiniretseptori antagonist ei muutnud kangi passiivse kangi vajutamist. NA2 DXNUMX blokaad ei muutnud chow tarbimist ( Joonis 7C).

  • Täissuuruses pilt (29 K)
  • Joonis 6.  

    NAc-sisese kest D1-retseptori blokaadi mõju toidupuudusest põhjustatud toidutasu käitumise tõusule ja chow-hüperfaagiale. Eeltöötlus D1 retseptori antagonistiga SCH-23390 nõrgendas toidupuudusest põhjustatud sahharoosipreemiate kasvu (A) ja aktiivsete kangide vajutuste arvu, samal ajal kui ükski ravi ei mõjutanud aktiivsust passiivse kangi juures (B) . Chow hüperfaagiat ei nõrgendanud D1-retseptorite NAc-kesta selektiivne blokeerimine (C). Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Täissuuruses pilt (30 K)
  • Joonis 7.  

    NAc-sisese kest D2-retseptori blokaadi mõju toidupuudusest tingitud toidutasu käitumise tõusule ja chow-hüperfaagiale. Eeltöötlus D2 retseptori antagonisti, etiklopriidvesinikkloriidiga (ETC) vähendas toidupuudusest põhjustatud sahharoosi hüvede kasvu (A) ja kippus vähendama aktiivsete kangide vajutuste arvu (B). Ükski ravimeetod ei mõjutanud aktiivsust passiivse hoova juures (B). Chow hüperfaagiat ei nõrgendanud D2-retseptorite NAc-kesta selektiivne blokeerimine (C). Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Toidupuudusest tingitud muutused dopamiiniga seotud geeniekspressioonis NAc-s

Üleöö paastumine mõjutas oluliselt mitmete dopamiiniga seotud geenide mRNA ekspressiooni NAc-s. Dopamiiniretseptori D2 mRNA ekspressioon vähenes oluliselt, samal ajal kui dopamiiniretseptori D5 mRNA oli suurenenud. Üleöö paastumine ei muutnud dopamiini retseptorit D1, D3, COMT ja MAO mRNA-sid (Joonis 8). D1i ja D2i retseptoreid peetakse ajus kõige rikkalikumaks dopamiiniretseptoriks, samas kui D3 ja D5 esinemine kesknärvisüsteemis on palju piiratum. Seetõttu võrdlesime D5 retseptorite akumuleerunud mRNA tasemeid D1-iga ja jõudis 2% -ni; sarnane suhe tuvastati D3 ja D2 puhul (andmeid pole näidatud). Seega kinnitame siin, et NAc-s koosneb enamik dopamiiniretseptori mRNA-st D1- ja D2-retseptorite omast, samas kui D3 ja D5 retseptorid moodustavad vaid väikese osa NAc-s tuvastatud dopamiini retseptori kogu mRNA-st.

  • Täissuuruses pilt (21 K)
  • Joonis 8.  

    Nucleus accumbens dopamiini signaalimisega seotud geeniekspressioon, mis tuvastati pärast toidu piiramist. Väärtused on näidatud kui keskmised + SE. *p <0.05.

4. Arutelud

Praeguse uuringu peamised leiud näitavad, et dopamiini signaalimine NAc kestas on vajalik greliini mõju toidutasule järgnevaks vahendajaks. Tulemused näitavad, et Dc-sarnased ja D1-retseptorid NAc-i kestas on greliiniga aktiveeritud vooluringide põhikomponendid ja on olulised VTA-le rakendatud greliiniga mõjutamaks toidutasu käitumist. D2-laadsed ja D1-retseptorite signaalid NAc-s (kest) ei ole siiski olulised greliini võime jaoks suurendada chow tarbimist. Need andmed viitavad greliini närvisihtmärkide erinevusele, mis kontrollivad toidu tugevdamist ja toidu tarbimist. Lõpuks näitavad meie leiud, et seda vooluringi ühendab ka endogeenne greliin, kuna näljaseisundis on suurenenud toidutasu käitumiseks vajalik NAc-s dopamiini signaalimine, kui ringluses olev greliini tase on kõrgenenud.

Üllataval kombel on selge, et ghrelin mõjutab dopamiinergilist süsteemi (Abizaid jt, 2006, Jerlhag jt, 2007, Kawahara jt, 2009 ja Weinberg jt, 2011), see on esimene uuring, mis näitab, et greliini mõju toidutasule nõuab NAc dopamiini retseptori signaaliülekannet (antud juhul D1-tüüpi ja D2-signaaliülekannet). See kerkis esile olulise küsimusena, kuna hiljuti on näidatud, et teistel söögiisu kontrollimisega seotud hormoonidel või neuropeptiididel on mesolimbilise dopamiini süsteemiga üsna ootamatu seos. Näiteks leptiinil, nagu greliinil, on retseptorid VTA dopamiini neuronitel; enamik neist leptiini suhtes tundlikest dopamiinergilistest neuronitest ei ulatu aga striatumisse, vaid innerveerivad amügdalat (Hommel jt, 2006 ja Leshan jt, 2010). Tugev anoreksigeenne neuropeptiid koos retseptoritega VTA-s melanokortiin, erinevalt sellest, mida võib prognoosida anoreksiaine suhtes, suurendab tegelikult dopamiinergilist aktiivsust ja dopamiini vabanemist striatumis, vähendades samal ajal selgelt toidu tarbimise käitumist (Torre ja Celis, 1988, Lindblom jt, 2001 ja Koonus, 2005). Veel üks keerukuse kiht lisatakse andmetega, mis näitavad, et ghrelini dopamiini vabastav toime sõltub toidu kättesaadavusest: mikrodialüüsi abil tuvastatud NAc dopamiini tasemed suurenesid ainult perifeerselt rakendatud ghreliiniga rottidel, kellel lasti süüa pärast ghreliini manustamist (nagu käesolevas uuringus kasutatud katsetingimustes) ja isegi ghrelin pärssis neid, kellel ei olnud juurdepääsu toidule (Kawahara jt, 2009), mis on hiljuti näidanud, et see hõlmab VTA-s diferentseeritud opioidide \ tKawahara jt, 2013). Need kaks näidet rõhutavad toitmispeptiidide, toidu kättesaadavuse ja dopamiini vahelise seose keerukust ning toovad esile uuringute olulisuse, mis uurivad greliini mõju dopamiinisüsteemile toidu tasustamise käitumises.

Tulemuste huvitav aspekt on NAc dopamiini retseptori blokaadi vastandlik toime toidu motivatsioonile ja toidu tarbimisele. Eriti kinnitasime, et 2i iseseisvates uuringutes ei mõjutanud pärssitud NAc dopamiini signaaliülekande mõju VTA ghreliini poolt indutseeritud toidu tarbimisele: ühes paradigmas tehti toidutarbimise mõõtmine vahetult pärast operandi reageerimise testi (mille puhul suhkru söömine oleks võinud muuta järgnevat teisel juhul mõõdeti loomadel ainult toidutarbimist ilma eelnevalt testimata. Lisaks sellele võime teises katses näidata, et mõlema dopamiini retseptori antagonisti koosmanustamine NAc-ga ei avaldanud mõju VTA ghrelin-indutseeritud toidule, suurendades toetust hüpoteesile, et NAc dopamiini signaalimine D1-i sarnaste ja D2-retseptorite kaudu ghrelin hyperphagia puhul ei ole vajalik. Koos sellega, et antagonistid katkestavad VTA ghreliini poolt indutseeritud toidu motiveeritud käitumise, viitavad need kollektiivsed tulemused neuro-ahelate lahknevusele VTA ghreliinist allapoole, kusjuures üks haru kontrollib toidu tarbimist ja muud toidu motivatsiooni / tasu. Näib, et ghrelin kasutab dopamiini toidu motivatsiooni muutmiseks, kuid mitte tarbimiseks. Varem näitasime, et VTA ghrelin haarab VTA neuropeptiidi Y selektiivselt toidu tarbimise ja opioidide kontrollimiseks vastupidisel viisil (Skibicka jt, 2012a). Seega on juba olemas prioriteet ghrelini poolt kasutatava vooluahela erinevuste puhul toidu tarbimise ja toidu motiveeritud käitumise suhtes.

Accumbal D1-i sarnastel retseptoritel on hästi tunnustatud roll nii ravimite kui ka toidu tugevdamisel koos varasemate tõenditega, mis näitavad, et NAc D1-tüüpi sarnane antagonist infusioon vähendab eesmärgipõhist käitumist toidu suhtes. Süsteemsed D1-tüüpi retseptori antagonistid vähendavad kokaiini, heroiini, nikotiini ja alkoholi suitsetamist või konteksti põhjustatud eneseanalüüsi [näiteks (Weissenborn jt, 1996, Liu ja Weiss, 2002, Bossert jt, 2007 ja Liu jt, 2010)], rõhutades nende retseptorite võtmerolli tasulistele protsessidele. Praegused andmed näitavad, et NAc D1-sarnased retseptorid on VTA-toimega ghreliini poolt aktiveeritud ahela oluline osa. Samuti on näidatud, et selle D1 antagonisti perifeerne rakendamine vähendab ghrelin-võimendatud objekti äratundmist (Jacoby ja Currie, 2011). Arvestades siiski, et perifeerne rakendamine on suunatud kõigile D1-i ekspresseerivatele aju neuronite populatsioonidele ja et NAc-st väljaspool asuvatel populatsioonidel (näiteks hipokampuses) võib õppimisel ja mälul olla oluline roll, ei ole selge, kas uuritud NAc populatsioon on siin aitab kaasa ghrelini mälu suurendavale toimele.

D2 retseptorid toimivad sageli koos D1iga; seega näitavad paljud uuringud D2i retseptorite rolli tasu töötlemise ja tasu orienteeritud käitumise aspektides. Siiski on tähelepanuväärne, et D1 ja D2 retseptorid ei toimi alati samamoodi nagu tasu funktsioon. Näiteks amygdala puhul nõrgendab D1-retseptorite blokeerimine retseptorite põhjustatud kokaiinitootmise taastumist, samas kui D2i antagonistid võivad seda käitumist tegelikult suurendada (Berglind jt, 2006). Sellel funktsionaalsel dissotsiatsioonil võib olla ka neuroanatoomiline panus, kuna DcNUMX retseptorid NAc-s näivad olevat üsna vastupidine funktsioon kui hüpotalamuses. Kui D2-i retseptorite NAc-stimulatsioon võib suurendada toidu motivatsiooni, muutes looma tõenäolisemalt pingutamaks toidu saamiseks, on D2-retseptorite hüpotalamuse stimuleerimine selgelt anorektiline (Leibowitz ja Rossakis, 1979 ja Nowend jt, 2001). Sellest järeldub, et tulemuste tõlgendamine pärast D2-i sihtivate ravimite perifeerset rakendamist, mille puhul sihtrühma populatsioonid on seotud vastandliku funktsiooniga, võib olla raske. See võib olla üks põhjus, miks selgitatakse, miks eelmises uuringus ei mõjutanud D2i antagonisti perifeerset süstimist ghrelin-indutseeritud vastusele sahharoosilahusele. Veel üks võimalik seletus on, et D2 on dopamiini tootvate neuronite autoreceptor substra nigras ja VTA-s, kus selle aktiveerimine võib viia dopamiinergilise toime pärssimisele (Lacey jt, 1987). Seega, perifeerselt süstides, võivad D2-i sihtivad ravimid saada ligipääsu sellele retseptori populatsioonile, samas kui meie uuringus olid suunatud ainult NAc kest D2 retseptor. Eriti blokeeris süsteemse D1-tüüpi retseptori blokaadi netomõju sama paradigma sahharoosijooki reageerimist (Overduin jt, 2012). Lisaks näib, et D1 agonisti süstemaatiline subkutaanne süstimine soodustab maitsva toidu eelistamist, samas kui D2 agonisti süstemaatiline süstimine vähendab seda (Cooper ja Al-Naser, 2006). Seega näib, et meie andmed, mis näitavad D1-i antagonistide pärssivat toimet ghrelin-indutseeritud toidu motivatsioonile, on kooskõlas D1-i retseptorite stimuleeriva üldise netomõjuga (preemia). Seevastu D2 retseptori populatsiooni netomõju jälgib lähemalt seda, mis on teada hüpotalamuse D2 retseptorite kohta, kui siin esitatud andmed NAc kohta.

Käesolevas uuringus olid nii D1-sarnased kui ka D2-i antagonistid võimelised blokeerima sahharoosi operatiivse käitumise pärast VTA ghreliini manustamist ja pärast toidupuudust, mis viitab sellele, et ghreliini mõju avaldamiseks on vajalik NAc mõlema retseptori puhul ühistegevus. See on mõistlik, kui arvestada endogeenset olukorda, kus VTA-st pärinevad dopamiinergilised terminalid vabastavad dopamiini NAc-kestas, aktiveerides samaaegselt kõik kättesaadavad dopamiini retseptorid. Nii D1-tüüpi kui ka D2-i retseptorite samaaegse aktiveerimise vajadust on juba teatatud teiste käitumiste, sealhulgas tugevdamise (Ikemoto jt, 1997) ja liikumisaktiivsus (Plaznik jt, 1989), samuti neuronite põletamine (Valge, 1987). Käesoleva uuringu tulemused näitavad, et ainult ühe kahest dopamiinergilisest retseptorist pärinev blokaad oli piisav nende käitumiste vähendamiseks, nagu mõlema retseptori blokeerimine oli piisav ghreliini poolt juhitava sahharoosi operandi käitumise vähendamiseks. Selle koostoime mehhanism on ebaselge. Mõned NAc neuronid ekspresseerivad nii D1 kui ka D2 retseptoreid. Üheks võimaluseks on hüdrodimeeride kaasamine tasu vastuseks, hiljuti teatati D1 ja D2 retseptorite heterodimeeride moodustumisest ning see sidestamine näitas, et see soodustab depressiooni sarnast käitumist (Pei jt, 2010). Sellegipoolest näitavad meie tulemused, et D1 ja D2 signaalid NAc-s ei ole üleliigsed ning iga retseptor on vajalik, et edastada ghreliini mõju toidu tasule, kuna individuaalne blokaad oli efektiivne tasuvusreaktsiooni leevendamiseks. Lisaks, kuna individuaalne blokaad ei olnud ghreliini hüperfagia korral efektiivne, oleme eraldi hinnanud võimalust, kas D1 ja D2 signaal on üleliigne chow tarbimise puhul, st mõlema reaktsiooni blokeerimine oleks vajalik reaktsiooni kõrvaldamiseks. See ei olnud aga nii, sest Ghrelin hyperphagia ei mõjutanud D1i ja D2 retseptorite samaaegset blokeerimist NAc-s. Seega ei kasutata ghrelin üksi või kombinatsioonis NAc kesta D1 ja D2 retseptori signaaliülekannet chow tarbimise suurendamiseks.

Siinkohal suunasime DcNUMX-tüüpi ja D1-i retseptoreid NAc kesta. NAc koore ja südamiku funktsioon tundub olevat mingil määral lahutatav, eriti põhiliste muutustega ravimi enesesüsteemis, mis on seotud diskreetsete kihtidega, ja kest on mõjukam kontekstist sõltuvates ravimite iseseisvalt manustamisel (Bossert jt, 2007). Seda funktsionaalset dissotsiatsiooni toetavad neuroanatoomilised ühendused, kus südamik saab rohkem amygdala sisendit ja kest on hippokampuse tihedamalt inerveeritud (Groenewegen jt, 1999 ja Floresco jt, 2001). Rotid annavad D1i ja D2 retseptori agonistide kombinatsiooni iseseisvalt ainult NAc kestas, mitte südamikus (Ikemoto jt, 1997), mis näitab, et nende koostööga seotud tasudega seotud tegevused on seotud peamiselt sihipärase piirkonnaga.

Käesolevas uurimuses, mida me konkreetselt uurime, on surnud NAc dopamiini signaali mõju toidu tarbimisele ja toidu motiveeritud käitumisele, mida juhib VTA-ga rakendatud ghrelin. Tuleb siiski märkida, et ghrelin võib juhtida ka toitumisharjumusi, aktiveerides VTA-le afferentset rada. Näiteks on näidatud, et ghrelin võimendab toiduga tugevdatud käitumist, aktiveerides orexiini neuroneid külghüpotalamuses (Perello jt, 2010), oreksinergiline rakurühm, mis projekteerib VTA-d ja stimuleerib dopamiini vabanemist (\ tNarita jt, 2006). Kuigi meie uurimus neuroanatoomia ja neurofarmakoloogia abil spetsiifiliselt lõhustab VTA-NAc rada, siis endogeenses olukorras stimuleerib vereringes vabanenud ghreliin tõenäoliselt VTA-sid nagu teised aju tuumad, mis ekspresseerivad ghreliini retseptorit ja millel on VTA-le efferentne eend. Seega on füsioloogilises olukorras ghreliini mõju jaotunud paljudes aju paikades, mis tõenäoliselt toimivad koos. Hormooni või neuropeptiidi mõiste, mis toimib paljudes aju jaotunud kohtades, millest see võib põhjustada sarnast tulemust, näiteks toidu tarbimise muutus, ei ole uudne ja on juba pakutud ja hinnatud leptiini ja melanokortiini jaoks (Grill, 2006, Leinninger jt, 2009, Skibicka ja Grill, 2009 ja Faulconbridge ja Hayes, 2011).

Toidu puudumine on seotud tsirkuleeriva ghreliniga. Toidupuuduse tingimustes põhjustab toiduainete esitlemine dopamiini vabanemise NAc-s (Kawahara jt, 2013). Sellest järeldub, et toiteväärtus võib mõjutada ka dopamiini signaaliülekannet NAc-s, toidu puuduse mõju dopamiini retseptorite mRNA ekspressioonile (D1-sarnased retseptorid (D1, D5) ja D2-tüüpi retseptorid (D2, D3)) ja dopamiini alandavad käesolevas uuringus hinnatud ensüümid (MAO, COMT). Kuigi toidu puudumine ei muutnud mistahes mõõdetud dopamiini lagundavate ensüümide mRNA ekspressiooni, nägime D5-i ja D2-retseptorite diferentsiaalset reguleerimist. D5 retseptorite ekspressiooni suurenes peaaegu 30%, samal ajal kui D2 retseptori mRNA oli vähenenud umbes 20% võrra. Vastavalt sellele erinevusele on eelnevalt näidatud, et D1-tüüpi ja D2-retseptori agonistide samaaegne rakendamine reguleerib D2-retseptoreid, kuid reguleerib D1-retseptoreid sisulises nigras (ja sarnase trendiga NAc-s) (Subramaniam jt, 1992). Huvitav on see, et toidu puuduse mõju NAc dopamiini retseptori ekspressioonile läheneb meie andmetele, mis näitavad D1-i sarnaste (sh D5i) ja D2-retseptorite rolli toidu tühja kõhuga motivatsioonis.

Meie uuringu üks hoiatus seisneb selles, et toiduainete puudus suurendab tsirkuleerivaid ghreliini tasemeid, nii et potentsiaalselt saab aktiveerida ka teisi GTA-retseptorite populatsioone väljaspool VTA-d. Seega, kuigi toidupuudus on endogeenne ja füsioloogiliselt asjakohasem viis ghreliini suurendamiseks, ei võimalda see selektiivset VTA stimuleerimist. Seega ei saa me kõrvaldada võimalust, et NAc-s tuvastatud dopamiini retseptori muutused on tingitud ghreliini aktiivsusest väljaspool VTA-d asuvates piirkondades, millel on kaudne mõju NAc-le. Lõpuks tuleb märkida, et meie andmeside paastub NAc dopamiini retseptori ekspressiooni muutustega, kuid täiendavad katsed oleksid vajalikud selleks, et näidata (ghrelin-stimuleeritud) VTA-NAc dopamiinergilise projitseerimise vahendamist ja tõepoolest uurida rolli teiste radade ja saatjate süsteemide, nagu külgmine hüpotalamus (nagu eespool kirjeldatud).

Kuna paljud neurobioloogilised substraadid on ühised nii narkomaania kui ka häire korral, on võimalik, et praegused leiud näitavad D1-tüüpi ja D2-i retseptorite rolli ghreliini ravimite ja alkoholit tugevdavate toimete puhul (Dickson jt, 2011). Nii toiduaine- kui ka kokaiinitasu toob kaasa dopamiini vabanemise riiklikus ametis (Hernandez ja Hoebel, 1988). D1i või D2-i retseptorite blokaad vähendab kuritarvitatavate ravimite, alkoholi ja nikotiini tasuvust. Kuna eelnevalt on teatatud ghrelini olulisest panusest kõigi nende ainete tarbimisse või tasustatavasse käitumisse, on üsna tõenäoline, et siin kirjeldatud ghrelin-VTA-dopamiin-NAc skeem on asjakohane tasu käitumise massiivi jaoks, mitte ainult toidu jaoks. Selle idee esialgne toetus võib tugineda andmetele, mis näitavad, et toidu puudus võib taastada heroiinitaotluse, mida blokeerib D1-tüüpi retseptorite blokeerimine (Tobin jt, 2009).

Meie andmed pakuvad uusi teadmisi kahe peamise toidupreemiatega seotud signaalimissüsteemi integreerimise kohta: oreksigeense hormooni, greliini ja NAc dopamiinile reageerivate ahelate suhtes reageerivad VTA-juhitavad vooluringid. Eelkõige näitame, et greliini hästi dokumenteeritud VTA-ga seotud toimed toidust motiveeritud käitumisele nõuavad NAc-s D1 ja D2 signaalimist. Meie andmed näitavad ka seda, et greliini VTA-põhine (D1 / D2-sõltuv) mõju toidutasule hõlmab erinevaid vooluahelaid toiduainete tarbimise jaoks olulistega, kuna kumbki antagonist ei mõjutanud NAc-le toimetamisel greliini põhjustatud toidu tarbimist. Lõpuks viitavad näljaste (üleöö tühja kõhuga ja seega ka hüperghrelinemiliste) rottide uuringud NAc D1 / D2 signaalimisele endogeense greliini mõjusid toidust motiveeritud käitumisele. Seega näib, et NAc-s dopamiini signaaliülekannet häirivad mehhanismid ja ravimeetodid omavad tähtsust greliini vahendatud mõjude eest tasustamissüsteemile, kaasa arvatud need, mis on seotud söötmise kontrolli ja seega ka rasvumise ja selle raviga.

Avalikustamise avaldus

Autoritel pole midagi avaldada.

Tunnustused

Seda tööd toetas Rootsi meditsiiniuuringute nõukogu (2011-3054 to KPS ja 2012-1758 to SLD), Euroopa Komisjoni seitsmes raamprogramm toetused (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOchip; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning ja Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), Rootsi strateegilise uurimistöö fond Sahlgrenska südame-veresoonkonna ja metaboolsete uuringute keskusele (A305 – 188) ja NovoNordisk Fonden. Rahastajatel ei olnud mingit rolli uuringute kavandamisel, andmete kogumisel ja analüüsimisel, avaldamise otsusel ega käsikirja koostamisel.

viited

  •  
  • Vastav autor. Göteborgi ülikooli Sahlgrenska akadeemia endokrinoloogia osakond, Neuroteaduste ja füsioloogia instituut, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Göteborg, Rootsi. Tel: +46 31 786 3818 (kontor); faks: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Autorid. Avaldaja Elsevier Ltd.