बेसल गैंग्लिया डिसफंक्शन ओबेसिटी (2016) में शारीरिक निष्क्रियता में योगदान देता है

ऑनलाइन उपलब्ध 29 दिसंबर 2016

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http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2016.12.001

हाइलाइट

• मोटापा शारीरिक निष्क्रियता से जुड़ा हुआ है

• मोटे चूहों में स्ट्राइटल डीएक्सएनयूएमएक्सआर बाइंडिंग कम होती है, जो उनकी निष्क्रियता की व्याख्या कर सकती है

• जी को बहाल करना_i आईएमएसएन में सिग्नलिंग मोटापे से ग्रस्त चूहों की शारीरिक गतिविधि के स्तर को बचाता है

• शारीरिक निष्क्रियता वजन बढ़ने के कारण से अधिक परिणाम है

सारांश

मोटापा शारीरिक निष्क्रियता से जुड़ा हुआ है, जो वजन बढ़ाने के स्वास्थ्य परिणामों को बढ़ाता है। हालांकि, इस एसोसिएशन की मध्यस्थता करने वाले तंत्र अज्ञात हैं। हमने अनुमान लगाया कि डोपामाइन सिग्नलिंग में कमी से मोटापे में शारीरिक निष्क्रियता में योगदान होता है। इसकी जांच करने के लिए, हमने दुबले और मोटे चूहों में डोपामाइन सिग्नलिंग के कई पहलुओं की मात्रा निर्धारित की। हमने पाया कि स्ट्रेटम में D2-टाइप रिसेप्टर (D2R) बाइंडिंग है, लेकिन D1-टाइप रिसेप्टर बाइंडिंग या डोपामाइन लेवल नहीं, मोटे चूहों में कम हो गया था। प्राकृतिक रूप से स्ट्राइटल मीडियम स्पाइन न्यूरॉन्स से D2Rs हटाना दुबले चूहों में मोटर गतिविधि को कम करने के लिए पर्याप्त था, जबकि जी को बहाल करना_i इन न्यूरॉन्स में सिग्नलिंग ने मोटे चूहों में सक्रियता बढ़ा दी। हैरानी की बात है, हालांकि कम D2Rs वाले चूहों कम सक्रिय थे, वे नियंत्रण चूहों की तुलना में आहार से प्रेरित वजन बढ़ाने के लिए अधिक कमजोर नहीं थे। हम निष्कर्ष निकालते हैं कि स्ट्रिपेटल D2R सिग्नलिंग में कमी मोटापे में शारीरिक निष्क्रियता में योगदान करती है, लेकिन निष्क्रियता मोटापे के कारण की तुलना में अधिक परिणाम है।

आलेखीय सार

चित्रा विकल्प

खोजशब्दों

मोटापा;
डोपामाइन;
शारीरिक गतिविधि;
व्यायाम;
D2;
स्ट्रिएटम;
मोटापे से ग्रस्त;
वजन घटना

परिचय

मोटापा शारीरिक निष्क्रियता से जुड़ा हुआ है (ब्राउनसन एट अल।, 2005 और एक्केकाकिस एट अल।, 2016), जो टाइप II मधुमेह और हृदय रोग के नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभावों को कम करता है (डी रेजेंडे एट अल।, 2014 और शर्मा एट अल।, 2015)। इस संघटन से गुजरने वाले तंत्र ज्ञात नहीं हैं, एक तथ्य जो मोटापे के साथ आबादी में शारीरिक गतिविधि के स्तर को बदलने के लिए प्रभावी हस्तक्षेप की कमी को दर्शाता है (एक्केकाकिस एट अल।, 2016)। दिलचस्प बात यह है कि मोटापा स्ट्रिपेटल डोपामाइन (डीए) सिग्नलिंग में परिवर्तन के साथ जुड़ा हुआ है, जिसके कारण मोटापे में इनाम की शिथिलता की परिकल्पना हुई है (ब्लम एट अल।, 2011, केनी, एक्सएनयूएमएक्स और Volkow और समझदार, 2005)। हालाँकि, स्ट्राइटल डीए को मोटर आउटपुट से दृढ़ता से जोड़ा जाता है, लेकिन कुछ अध्ययनों ने जांच की है कि आहार-प्रेरित डोपामिनर्जिक परिवर्तन शारीरिक निष्क्रियता में कैसे योगदान दे सकते हैं। हम इस बात की परिकल्पना करते हैं कि स्ट्रैटल डीए सिग्नलिंग मोटापे में बिगड़ा हुआ है और यह शारीरिक निष्क्रियता में योगदान देता है। शारीरिक निष्क्रियता के जैविक कारणों को समझने से बढ़ती गतिविधि के लिए प्रभावी हस्तक्षेप हो सकता है, और इस तरह मोटापे वाले व्यक्तियों में स्वास्थ्य में सुधार हो सकता है।

स्ट्राइटल डीए गंभीर रूप से मोटर नियंत्रण में शामिल है। यह पार्किंसंस रोग के रूप में मोटर विकारों में स्पष्ट है, जो कि मिडब्रेन में डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स की मृत्यु की विशेषता है और इसके परिणामस्वरूप स्ट्रैटल डीए की हानि होती है (हॉर्नकीविज़, एक्सएनयूएमएक्स)। डीए द्वारा संशोधित स्ट्राइटल प्रोजेक्शन न्यूरॉन्स की दो आबादी को प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष मार्ग मध्यम स्पाइनी न्यूरॉन्स (डीएमएसएन और आईएमएसएन) के रूप में जाना जाता है ()अलेक्जेंडर और क्रचर, एक्सएनयूएमएक्स, देलांग, एक्सएनयूएमएक्स और गेरफेन एट अल।, 1990)। dMSNs G को व्यक्त करते हैं_s-सुधार D1 रिसेप्टर (D1R) और ग्लोबस पल्लीडस के आंतरिक नाइग्रा और आंतरिक खंड के लिए परियोजना, जबकि iMSNs जी व्यक्त करते हैं_i-लौट D2R और ग्लोबस पैलिडस (GPe) के बाहरी खंड के लिए परियोजना (गेरफेन एट अल।, 1990, ले मोइन और बलोच, एक्सएनयूएमएक्स और लेवे एट अल।, 1993)। IMSNs से D2Rs का जेनेटिक एलिमिनेशन, या iMSNs का ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना, आंदोलन को कम करने के लिए पर्याप्त है (Kravitz et al।, 2010 और लेमोस एट अल।, 2016)। D2R शिथिलता और मोटापे के बीच संबंधों के आधार पर, हमने अनुमान लगाया कि मोटे जानवरों ने आईएमएसएन आउटपुट को बदल दिया है, जिसके परिणामस्वरूप शारीरिक निष्क्रियता होती है।

यहाँ, हमने दुबले और आहार से प्रेरित मोटे चूहों में DA सिग्नलिंग के कई पहलुओं की जाँच की। D2R बाइंडिंग मोटे चूहों में कम हो गई थी, जबकि D1R बाइंडिंग और एक्स्ट्रासेलुलर डीए स्तर अपरिवर्तित रहे। ओबेस चूहों ने भी स्ट्राइटल फायरिंग में व्यवधानों का प्रदर्शन किया था और आंदोलन को कम कर दिया था। IMSN से D2Rs को आनुवंशिक रूप से समाप्त करना, दुबले चूहों में गतिविधि को कम करता है, जबकि जी को पुनर्स्थापित करता है_i आईएमएसएन में सिग्नलिंग ने मोटे चूहों में सक्रियता बढ़ा दी। ये परिणाम स्थापित करते हैं कि iNN में सिग्नलिंग D2R द्वि-दिशात्मक रूप से शारीरिक गतिविधि को संशोधित कर सकता है। हमने तब पूछा था कि कम D2R सिग्नलिंग वाले चूहों को कम गतिविधि के कारण उच्च वसा वाले आहार पर वजन बढ़ाने के लिए अधिक असुरक्षित था। ऐसा करने के लिए, हमने चूहों के बीच D2R बाइंडिंग में प्राकृतिक भिन्नता के संबंध में वजन बढ़ने की जांच की, साथ ही साथ चूहों में स्ट्राइटल D2Rs के आनुवंशिक उन्मूलन के साथ। हालाँकि D2Rs के निम्न स्तर वाले चूहों में शारीरिक गतिविधि का स्तर कम था, फिर भी वे उसी दर पर वजन प्राप्त करते थे, जैसा कि बरकरार D2Rs वाले चूहों में होता था। यह शारीरिक गतिविधि और वजन बढ़ाने के बीच एक मजबूत कारण संबंध के खिलाफ तर्क देता है। हम निष्कर्ष निकालते हैं कि डीएक्सएनयूएमएक्सआर सिग्नलिंग में दोष मोटापे में शारीरिक निष्क्रियता में योगदान करते हैं लेकिन यह निष्क्रियता वजन बढ़ाने के लिए जरूरी नहीं है।

परिणाम

आहार-प्रेरित मोटापा शारीरिक निष्क्रियता के साथ संबद्ध था

C57BL6 / J नर चूहों (3-4 महीने) को 8 सप्ताह के लिए या तो मानक चाउ (दुबला, n = 8) या उच्च वसा वाला आहार (मोटापा, n = 18) खिलाया गया (चित्र S1ए)। सप्ताह 2 से शुरू होकर सप्ताह 18 तक बनी रही, मोटे चूहों में दुबले चूहों की तुलना में शरीर का वजन और वसा द्रव्यमान (पी <0.0001) अधिक था; आंकड़े 1ए और S1बी)। दुबला द्रव्यमान काफी बदल नहीं गया था (चित्र S1सी)। हमने 2 सप्ताह के लिए प्रत्येक 18 सप्ताह में एक खुले क्षेत्र में गतिविधि के स्तर को मापा (लोकाचार; नोल्डस सूचना प्रौद्योगिकी)। मोटे चूहों में सप्ताह 4 से शुरू होने वाले दुबले चूहों की तुलना में कम गतिविधि थी और सप्ताह 18 (पी <0.0001) के माध्यम से बनी रही; आंकड़े 1बी और 1 सी)। सप्ताह 18 में, मोटे चूहों ने कम समय चलने (पी = 0.005) खर्च किया, कम आंदोलनों (पी = 0.0003) थी, और चलते समय धीमी गति थी (पी = 0.0002); आकृति 1डी) दुबले चूहों के सापेक्ष। रियरिंग और ग्रूमिंग में बहुत बदलाव नहीं किया गया था (आकृति 1डी)। जब घर के पिंजरे में चलने वाले पहिए (p = 0.0005) तक पहुंच दी जाती है, तो मोटे चूहे भी दुबले चूहों की तुलना में कम भागते हैं; आकृति 1ई)। हमने परीक्षण किया कि क्या मोटापे के समूह में वजन बढ़ने के साथ आंदोलन की कमी है। हालांकि उच्च-वसा वाले आहार के कैलोरी सेवन से वजन में वृद्धि हुई थी (आकृति 1एफ), यह एक खुले क्षेत्र में आंदोलन के स्तर के साथ या उच्च वसा वाले आहार अवधि के दौरान खर्च की गई ऊर्जा के साथ सहसंबद्ध नहीं था (आंकड़े 1जी और 1H)। दिलचस्प है, ये वही सहसंबंध जब हमने प्रयोग के पहले सप्ताह में भोजन के सेवन की जांच की (आंकड़े 1I-1K), यह दर्शाता है कि उच्च वसा वाले आहार का प्रारंभिक स्तर (लेकिन आंदोलन या ऊर्जा व्यय नहीं) बाद में वजन बढ़ने का अनुमान था।

आकृति 1।

जीर्ण उच्च वसा वाले आहार शारीरिक निष्क्रियता के लिए नेतृत्व किया

(ए) चूहे को एक उच्च वसा वाला भोजन खिलाया गया जो चूहों की तुलना में अधिक था जो कि सप्ताह 2 पर शुरू किया गया था और 18 (F) को जारी रखना था।_(18,252) = 62.43, पी <0.0001)।

(बी और सी) (बी) उदाहरण खुले क्षेत्र गतिविधि के ट्रैक-प्लॉट दिखाते हैं कि (सी) मोटे चूहों ने एक्सएनयूएमएक्स पर शुरू होने वाले दुबले चूहों की तुलना में शारीरिक गतिविधि को कम कर दिया है और सप्ताह तक जारी रहता है एक्सएनयूएमएक्स (एफ_(10,140) = 4.83, पी <0.0001)।

(डी) उच्च वसा वाले आहार पर 18 सप्ताह के बाद, मोटापे से ग्रस्त चूहों ने चलते समय में कमी की थी (टी₍₁₄₎ = 3.32, पी = 0.005), आंदोलन की आवृत्ति में कमी (टी₍₁₄₎ = 4.74, पी = 0.0003), और गति में कमी आई (टी₍₁₄₎ = 4.69, पी = 0.0002) दुबला नियंत्रण के सापेक्ष। मोटापे से ग्रस्त चूहों में भी कमी के लिए एक प्रवृत्ति दिखाई गई (p = 0.07)।

(ई) जब घर के पिंजरे में चल रहे पहिये तक पहुंच दी जाती है, तो मोटे चूहों में दुबले चूहों (टी) के सापेक्ष कम पहिया होता है₍₁₄₎ = 4.55, पी = 0.0005)।

(एफ-एच) कुल वजन में प्रयोग (आर = 0.74, पी = 0.04) के दौरान (एफ) ऊर्जा सेवन के साथ एक महत्वपूर्ण सहसंबंध का गठन किया, लेकिन नहीं (जी) ऊर्जा व्यय (आर = 0.52, पी = 0.19) न (एच) ओपन-फील्ड गति (आर = 0.19, पी = 0.65)।

(I-K) पहले सप्ताह के दौरान (I) औसत ऊर्जा सेवन के साथ कुल वजन बढ़ने से एक महत्वपूर्ण सहसंबंध बना (r = 0.88, p = 0.004), लेकिन नहीं (J) ऊर्जा व्यय (r = −0.19, p = 0.66) , न ही (K) ओपन-फील्ड गति (आर = 0.36, पी = 0.38)।

सांख्यिकीय विश्लेषण। (ए और सी) दो तरफा दोहराया-उपाय एनोवा ने बेंजामिन-होचबर्ग के साथ पोस्ट हॉक टी टेस्ट के बाद संतोषजनक परिणाम दर; (डी और ई) अनपेक्षित छात्र की टी परीक्षा; (एफ-एच) रैखिक प्रतिगमन; ^*पी <0.05, ^**पी <0.01, ^***p <0.0001 बनाम दुबला। (I-K) रैखिक प्रतिगमन; ^***पी <0.001 बनाम दुबला चूहों।

चित्रा विकल्प

मोटापा डोपामाइन D2R बंधन में कटौती के साथ जुड़ा था

अंतर्निहित शारीरिक निष्क्रियता के तंत्र की पहचान करने के लिए, हमने दुबले और मोटे चूहों में डीए सिग्नलिंग के कई पहलुओं को निर्धारित किया। कृन्तकों में पूर्व रिपोर्टों के अनुरूप, D2R- जैसे रिसेप्टर बाइंडिंग (ऑटोरैडोग्राफी के साथ) ³एच-स्पाइपरोन, इसलिए डी 2 आर बाध्यकारी कहा जाता है) दुबले चूहों (पी <0.0001) के सापेक्ष मोटे चूहों में कम था; आंकड़े 2ए और 2 बी), एक ऐसी खोज जो तीनों स्ट्राइटल सबडिविज़न में महत्वपूर्ण थी (डॉर्सोमेडियाल: = = 0.004; पृष्ठीय: पी <0.0001; वेंट्रल: पी <0.001; आंकड़े S2ए और एस 2 बी)। हालाँकि, D2R बाइंडिंग को दुबले या मोटे समूह में शरीर के वसा के साथ नहीं जोड़ा गया था (p> 0.55 दोनों के लिए; आकृति 2सी), यह सुझाव देते हुए कि, हालांकि D2R बाइंडिंग और वसा भंडारण दोनों को उच्च उच्च वसा वाले आहार द्वारा बदल दिया जाता है, ये चर एक दूसरे से संबंधित नहीं हो सकते हैं।

आकृति 2।

हाई-फैट डाइट इंप्रैड स्ट्राइटल डोपामाइन D2R बाइंडिंग

(ए) के माध्यम से मापा के रूप में striatal D2R बंधन की छवियाँ ³एच-स्पाइपरोन ऑटोरैडियोग्राफी।

(बी) दुबले चूहों (टी) के सापेक्ष स्ट्राइटल डीएक्सएनयूएमएक्सआर बाइंडिंग कम हो गई थी₍₂₅₎ = 5.02, पी <0.0001)।

(सी) स्ट्राइटल डी 2 आर बाइंडिंग को दुबले (पी = 0.95) या मोटे चूहों (पी = 0.56) में शरीर के वसा प्रतिशत के साथ नहीं जोड़ा गया था।

(D-F) (D) स्ट्राइटल D1R बाइंडिंग (t)₍₂₄₎ = 1.31, पी = 0.20), (ई) कुल डोपामाइन सामग्री (डीए; टी।)₍₁₃₎ = 0.85, पी = 0.41), और (एफ) टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलेज़ (टीएच) घनत्व (टी)₍₁₄₎ = 0.48, पी = 0.64) आहार समूहों के बीच भिन्न नहीं थे।

सांख्यिकीय विश्लेषण। व्यक्तिगत चूहों के साथ मतलब; n = 8–19 चूहों / समूह; छात्र का टी परीक्षण (बी और डी-एफ) या रैखिक प्रतिगमन (सी); ^*पी <0.01।

चित्रा विकल्प

हमने D2R बाइंडिंग में अंतर्निहित मोटापे की मध्यस्थता में कमी के तंत्र की पहचान करने का प्रयास किया। ऐसा करने के लिए, हमने मतभेदों की तलाश की Drd2 mRNA (सीटू संकरण के माध्यम से) और इसे तीनों स्ट्राइटल सबडिविज़न (dorsomedial: p = 0.92; dorsolateral: p = 0.90; ventral: p = 0.34) में अपरिवर्तित पाया गया; चित्र S2सी)। हमने कुल डी 2 आर प्रोटीन स्तरों को निर्धारित करने के लिए पश्चिमी धमाके किए और 50- या 70-केडीए बैंडों में कोई बदलाव नहीं किया, डी 2 आर के अलग-अलग ग्लाइकोसिलेशन राज्यों का प्रतिनिधित्व करने के लिए सोचा (दोनों पी> 0.95,) आंकड़े S2डी और S2E) (जॉनसन एंड केनी, एक्सएनयूएमएक्स)। अंत में, हमने दुबले और मोटे चूहों में चयापचय संबंधी शिथिलता के मार्करों का मूल्यांकन किया, यह देखने के लिए कि क्या वे पहले से रिपोर्ट किए गए अनुसार D2Rs में कमी से संबंधित हो सकते हैं (डन एट अल।, 2012)। मोटे चूहों में उच्च उपवास कोलेस्ट्रॉल (पी <0.0001), लेप्टिन (पी <0.0001), ग्लूकोज (पी = 0.0002), इंसुलिन (पी = 0.001), और प्रतिरोध-आधारित होमोस्टैटिक मॉडल मूल्यांकन (एचओएमए-आईआर) (पी <0.001) था। , लेकिन ट्राइग्लिसराइड्स या मुक्त फैटी एसिड नहीं (आंकड़े S1डी-S1J)। हालांकि, इनमें से कोई भी कारक ओबीएनयूएमएक्सआर के साथ मोटे चूहों (डेटा नहीं दिखाया गया) में बाध्यकारी के साथ सहसंबद्ध है।

D1R की तरह बाध्यकारी (ऑटोरैडोग्राफी के साथ) ³H-SCH23390, इसलिए D1R बाइंडिंग कहा जाता है) मोटे और दुबले चूहों (p = 0.20) के बीच अंतर नहीं था; आकृति 2डी)। स्ट्राइटल डीए कंटेंट में भी कोई अंतर नहीं थे, स्ट्रिपलेट टिशू पंचों के उच्च-प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) के माध्यम से मापा जाता है (पी = 0.41); आकृति 2ई), या टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलस इम्यूनो-लेबलिंग (पी = 0.64); आकृति 2एफ)। मोटापे से ग्रस्त चूहों में बेसल डीए में अंतर की कई रिपोर्टों के प्रकाश में (कार्लिन एट अल।, 2013, डेविस एट अल।, 2008, वेटिटिक एट अल।, 2012 और वांग एट अल।, 2014), हमने नो-नेट फ्लक्स माइक्रोडायलिसिस (नए चूहों, एन = 6 प्रति समूह) का उपयोग करके इस बिंदु का पता लगाया। हमने फिर से बाह्य कोशिकीय DA (p = 0.99) या इसके दो चयापचयों में से किसी में भी 3,4-डिहाइड्रॉक्सीफ़ेनिलैसिटिक एसिड (DOPAC) (p = 0.85) और होमोवैनिलिक एसिड (HVA (p = 0.68) को देखा। चित्र S3), इस पद्धति के साथ, यह दर्शाता है कि इन प्रयोगों में मोटापा डीए टोन में कमी के साथ जुड़ा नहीं था।

मूवमेंट-संबंधित स्ट्राइटल फायरिंग ओबीस चूहे में बाधित हो गई थी

हमने विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में यह जांचने के लिए प्रदर्शन किया कि स्ट्राइटल डी 2 आर बाइंडिंग कम कैसे हो सकती है, यह स्ट्राइटल न्यूरोनल आउटपुट को बदल सकता है, और इस तरह से मूवमेंट में कमी करता है। हमने दुबले और मोटे चूहों (समूह = n = 3 चूहों प्रति समूह, हिस्टोलॉजी) के डॉर्सोमेडियल स्ट्रेटम से रिकॉर्ड किया है। आकृति 3एफ)। यद्यपि मोटे चूहों ने समग्र रूप से कम स्थानांतरित किया, लेकिन निष्पादित आंदोलनों का वेग इन समूहों (पी = 0.55) के बीच भिन्न नहीं था; आकृति 3ए), हमें दुबले और मोटे चूहों के बीच आंदोलन-संबंधी गोलीबारी की तुलना करने की अनुमति देता है। बेसल मल्टी-यूनिट स्पाइकिंग रेट दुबले और मोटे चूहों (लीन, 2.1 H 0.4 हर्ट्ज; मोटे, 2.0, 0.7 हर्ट्ज; पी = 0.93) के बीच भिन्न नहीं थे। हालाँकि, आंदोलन-सक्रिय इकाइयों की व्यापकता (आकृति 3बी) मोटे चूहों में स्पष्ट रूप से कम था (पी <0.0001; आकृति 3सी)। यह "आंदोलन-सक्रिय" इकाइयों की हमारी सांख्यिकीय परिभाषा पर निर्भर नहीं करता था, जैसा कि हमने मोटे बनाम दुबले चूहों (एनोवा, पी <0.0002 द्वारा बातचीत) में सभी दर्ज की गई इकाइयों की औसत प्रतिक्रिया में आंदोलनों के आसपास कम स्पाइकिंग देखा; आंकड़े 3D और 3E)। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि स्ट्रिएटम में कुल स्पाइकिंग दर भिन्न नहीं थी, लेकिन आंदोलन के आसपास स्पाइक्स के संगठन मोटे चूहों में बाधित हो गए थे।

आकृति 3।

आन्दोलन-संबंधी फायरिंग इन द स्ट्रेटटम वास डिस्क्राइब्ड इन ओबिस चूहे

(ए) आंदोलन की घटनाओं में दुबले और मोटे चूहों में समान वेग था।

(बी) स्ट्राइटल-न्यूरॉन्स में आंदोलन-सक्रिय और गैर-उत्तरदायी गोलीबारी के उदाहरण।

(डी) सभी दर्ज न्यूरॉन्स की औसत आंदोलन-संबंधी फायरिंग।

(ई) आंदोलन से संबंधित गोलीबारी आहार जोखिम (आहार × आंदोलन बातचीत, एफ के बाद काफी कम थी_(1,171) = 14.77, पी <0.0002)।

(एफ) योजनाबद्ध (से अनुकूलित) फ्रैंकलिन और पैक्सिनो, एक्सएनयूएमएक्स) दुबले और मोटे रिकॉर्डिंग चूहों (एन = 3 प्रत्येक) में इलेक्ट्रोड सरणी प्लेसमेंट को दर्शाते हैं।

सांख्यिकीय विश्लेषण। (C) फिशर का सटीक परीक्षण। (डी और ई) दो तरह से दोहराया उपायों एनोवा।

चित्रा विकल्प

ओबीएस चूहे में आईएमएसएन आउटपुट बहाल गतिविधि के स्तर पर रोक

परीक्षण करने के लिए कि क्या आईएमएसएन के आउटपुट को कम करने से मोटापे से ग्रस्त चूहों में गति बढ़ सकती है, हमने एक निरोधात्मक G को व्यक्त करने के लिए एक Cre-recombinase (Cre) निर्भर रणनीति का उपयोग किया_iमोटापे से ग्रस्त चूहों के iMSN में डिज़ाइनर ड्रग्स (KOR-DREADD) द्वारा सक्रिय रूप से संशोधित kappa opioid रिसेप्टर डिजाइनर रिसेप्टर (आकृति 4ए)। यद्यपि एडेनोसाइन 2A-रिसेप्टर Cre (A2A-Cre) माउस को पहले से प्रदर्शित करने के लिए प्रतिरक्षण के साथ मान्य किया गया है कि Cre अभिव्यक्ति स्ट्रिपटल iMSNs (क्यूई एट अल।, 2013 और लेमोस एट अल।, 2016), हमने स्वस्थानी संकरण में दोहरे फ्लोरोसेंट के साथ इस रेखा का एक अतिरिक्त सत्यापन किया। लगभग सभी न्यूरॉन्स (98.7% 0.6 1,301% XNUMX काउंटेड न्यूरॉन्स) ने दोनों को व्यक्त किया Cre और Drd2 mRNA, जबकि बहुत कम (1.3%, 0.6%) या तो व्यक्त किया गया Cre or Drd2 mRNA, लेकिन दोनों नहीं, यह पुष्टि करते हुए कि A2A-Cre लाइन ईमानदारी से iMSNs को लक्षित करती है ( चित्र S4).

आकृति 4।

DMSADD- मध्यस्थता अवरोधन iMSN की ओबेसिटी चूहे में शारीरिक गतिविधि बहाल

(A) KOR-DREADD अभिव्यक्ति की फोटो, और योजनाबद्ध (से अनुकूलित) फ्रैंकलिन और पैक्सिनो, एक्सएनयूएमएक्स) A2A-Cre चूहों में सभी KOR-DREADD के वायरल इंजेक्शन साइटों; अस्पष्टता किसी दिए गए स्थान में वायरस को व्यक्त करने वाले चूहों की संख्या को इंगित करता है।

(बी) डीएमएसओ (टी) की तुलना में ओबीस चूहों को सालब के साथ इंजेक्ट करने पर अधिक स्थानांतरित हुआ₍₇₎ = 3.056, पी = 0.02)।

(C – G) SalB प्रशासन के बाद, मोटे चूहों ने आंदोलनों के (C) आवृत्ति में गैर-महत्वपूर्ण परिवर्तन, (D) औसत चालन अवधि, और (E) आंदोलन की गति, जब प्रशासित DMSO के सापेक्ष दिखाई। (एफ) साल-बी प्रशासन ने पालन की आवृत्ति में वृद्धि की (टी₍₇₎ = 3.116, p = 0.02), लेकिन (G) ने संवारने की आवृत्ति में बहुत बदलाव नहीं किया।

(एच) डीएमएसओ (टी) की तुलना में लीन चूहों को सालब के साथ इंजेक्शन लगाने पर अधिक स्थानांतरित हुआ₍₉₎ = 3.3, पी = 0.01)।

(I) सालबी ने जंगली प्रकार के चूहों में आंदोलन को प्रभावित नहीं किया जो KOR-DREADD (पी = 0.77) को व्यक्त नहीं करते थे।

सांख्यिकीय विश्लेषण। (B – I) छात्र के परीक्षण में भाग लिया; व्यक्तिगत चूहों के साथ मतलब; n = 6–10 चूहों / समूह।

चित्रा विकल्प

KOR-DREADD एगोनिस्ट साल्विनोरिन-बी (SalB) के इंजेक्शनों ने KOR-DREADD (p = 0.02) को व्यक्त करने वाले मोटे चूहों द्वारा की गई दूरी में वृद्धि की; आकृति 4बी)। सालब ने भी पालन की आवृत्ति में वृद्धि की (पी = 0.02); आकृति 4एफ) और आवृत्ति में वृद्धि की ओर एक प्रवृत्ति का कारण (टी₍₇₎ = 1.64, पी = 0.12), लेकिन आंदोलन की अवधि या गति नहीं, (आंकड़े 4सी-4E)। लार चूहों में सैल्ब के इंजेक्शन ने भी आंदोलन को बढ़ाया (पी = 0.01); आकृति 4एच), लेकिन जंगली-प्रकार के चूहों में नहीं जो कोर-ड्रेडड (पी = 0.73) को व्यक्त नहीं करते थे; आकृति 4मैं)। हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि आईएमएसएन के उत्पादन को कम करना दुबला और मोटे जानवरों दोनों के आंदोलन के स्तर को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है।

कम D2R स्तर भविष्य वजन बढ़ाने के लिए जानवरों की भविष्यवाणी नहीं करते हैं

अंत में, हमने जांच की कि क्या D2R सिग्नलिंग में पहले से मौजूद अंतर अलग-अलग चूहों को आहार-प्रेरित मोटापे के लिए प्रेरित कर सकता है। इस सवाल का समाधान करने के लिए, हमने माइक्रो-पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी (माइक्रो-पीईटी) के साथ प्रदर्शन किया ¹⁸उच्च वसा वाले आहार जोखिम से पहले बेसलाइन D2R उपलब्धता का निर्धारण करने के लिए एफ-फ़ैलप्राइड (आकृति 5ए)। हमने चूहों के बीच D2R बाध्यकारी क्षमता में उच्च स्तर के विचरण का उल्लेख किया, जैसा कि अन्य ने दिखाया है (कॉन्स्टेंटिनस्कु एट अल।, 2011)। डी 2 आर उपलब्धता में व्यक्तिगत अंतर सकारात्मक रूप से खुले क्षेत्र में आंदोलन के साथ सहसंबद्ध थे (पी = 0.045); आकृति 5बी), आंदोलन में डी 2 आर की भूमिका के अनुरूप। माइक्रो-पीईटी स्कैनिंग के बाद, जानवरों को 18 सप्ताह के लिए उच्च वसा वाले आहार पर बनाए रखा गया था, ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि कम D2Rs वाले चूहों को आहार-प्रेरित वजन बढ़ाने के लिए अधिक असुरक्षित होगा। हैरानी की बात है, हम एक प्रवृत्ति की ओर पाया सकारात्मक इस प्रयोग के दौरान प्रारंभिक D2R उपलब्धता और वजन बढ़ने के बीच संबंध (पी = 0.10); आकृति 5सी)। हालांकि यह सहसंबंध महत्वपूर्ण नहीं था, यह इस परिकल्पना के खिलाफ तर्क देता है कि कम D2R उपलब्धता या कम शारीरिक निष्क्रियता जानवरों को वजन बढ़ाने के लिए अधिक कमजोर बनाती है। यह भी हमारे निष्कर्षों के अनुरूप था कि न तो बेसल ओपन-फील्ड एक्टिविटी, न ही पूरे एक्सपेरिमेंट में ओपन-फील्ड एक्टिविटी, वजन घटाने के लिए सहसंबद्ध (आंकड़े 1एफ 1K)।

आकृति 5।

बेसल D2R बाइंडिंग ने भविष्य के वजन की भविष्यवाणी नहीं की

(ए) उदाहरण स्ट्रेटम और सेरिबैलम में D2R माइक्रो-पीईटी उपलब्धता घटता है ¹⁸एफ fallypride।

(बी और सी) (बी) बेसल ओपन फील्ड आंदोलन (आर = 0.56, पी = 0.045) के साथ सहसंबद्ध संभावित बंधन, और (सी) उच्च वसा वाले आहार प्रेरित वजन लाभ (आर = 0.50, पी) के साथ सकारात्मक संबंध की ओर रुझान = 0.10, एन = 12-14 चूहों)।

(डी) बरकरार D2Rs (शीर्ष) और iMSP- के साथ चूहों में प्रतिनिधि D2R ऑटोरैडियोग्राफीDrd2-KO चूहों (नीचे)।

(ई और एफ) (ई) आईएमएसएन-Drd2-KO चूहों ने एक खुले क्षेत्र (टी) में शारीरिक गतिविधि कम कर दी थी₍₈₎ = 2.99, पी = 0.02) और (एफ) होम केज रनिंग व्हील्स (पी = 0.01, एन = 5–19 चूहों / समूह) पर।

(छ) आईएमएसएन-Drd2-केओ चूहे और Drd2उच्च वसा वाले आहार (एफ) पर समान मात्रा में वजन प्राप्त करने के लिए -फ्लोक्स किए गए कूड़े के नियंत्रण को प्राप्त किया_(5,70) = 1.417, पी = 0.23; n = 6–10 चूहों / समूह)।

(एच-जे) (एच) सामान्यीकृत ऊर्जा सेवन (पी = ०.६०), (आई) ऊर्जा व्यय (पी = ०.४ J), या (जे) आरईआर (पी = ०.१)) के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे IMSN-D0.60R-KO चूहों और कूड़े पर नियंत्रण।

सांख्यिकीय विश्लेषण। (बी और सी) रैखिक प्रतिगमन; (ई, एफ, और एच-जे) अप्रकाशित छात्र की परीक्षा; (जी) दो तरह से दोहराया उपायों एनोवा, ^*पी <0.05।

चित्रा विकल्प

गतिविधि के स्तर और वजन बढ़ाने में पहले से मौजूद मतभेदों के बीच संबंधों का पता लगाने के लिए, हमने एक आनुवंशिक माउस मॉडल का लाभ उठाया, जिसे हटाने का लक्ष्य बनाया गया था Drd2 iMSNs (iMSN) से जीनDrd2-KO) लेकिन अन्य सेल प्रकारों में संरक्षित अभिव्यक्ति ( डॉब्स एट अल।, 2016 और लेमोस एट अल।, 2016)। जैसा कि पहले बताया गया है, iMSN-Drd2-केओ चूहे खुले मैदान में कूड़ेदान नियंत्रण से कम चले गए (पी = 0.02); आकृति 5ई) और घर के पिंजरे पर चलने वाले पहियों (पी = 0.01); आकृति 5एफ)। उपरोक्त प्रयोगों के अनुरूप, आईएमएसएन-Drd2-एक उच्च वसा वाले आहार (p = 0.23) पर रखे जाने पर उनके कूड़े के नियंत्रण से अधिक चूहों को अधिक वजन नहीं मिला; आकृति 5जी)। उनके ऊर्जा उपयोग की अधिक बारीकी से जांच करने के लिए, हमने iMSN की तुलना करने के लिए अप्रत्यक्ष कैलोरीमीटर प्रयोग किए।Drd2-को चूहे से लेकर लेमेटमेट कंट्रोल तक। हमने ऊर्जा सेवन (पी = 0.60), ऊर्जा व्यय (पी = 0.47), या श्वसन विनिमय अनुपात (आरईआर) (सीओ के अनुपात) में महत्वपूर्ण अंतर का पता नहीं लगाया।₂ ओ को उत्पादन₂ खपत [VCO₂/ VO₂], p = 0.17) के बीच iMSN-Drd2-KO चूहों और उनके कूड़े-करकट नियंत्रण, यह दर्शाता है कि IMSN-Drd2-KO चूहों की गति में कमी ऊर्जा उपयोग में परिवर्तन में परिवर्तित नहीं हुई ()आंकड़े 5एच 5J)। अंत में, हमने स्ट्रैटल डीएक्सएनयूएमएक्सआर (जैसे कि हमारे मोटे चूहों में देखा गया) की गति को कम करने के लिए किस हद तक खोजबीन की, यह आंदोलन और वजन बढ़ाने को नियंत्रित कर सकता है। ऐसा करने के लिए, हमने एक माउस लाइन का उपयोग किया जिसके परिणामस्वरूप 2% -30% स्ट्राइटल में घट गया Drd2 mRNA (iMSN-Drd2-Het) ( लेमोस एट अल।, 2016)। इन चूहों ने भी कम गति का प्रदर्शन किया, यह दर्शाता है कि मोटर घाटे का उत्पादन करने के लिए D2R का एक आंशिक नॉकडाउन पर्याप्त है (पी = 0.04); चित्र S5ए)। IMSN-Drd2-KO चूहों के समान, iMSN-Drd2-het चूहों उच्च वसा वाले आहार-प्रेरित वजन बढ़ाने के लिए अतिसंवेदनशील नहीं थे (पी = 0.89); चित्र S5बी)। हम निष्कर्ष निकालते हैं कि स्ट्रिपेटल D2Rs में परिवर्तन आंदोलन को बदलने के लिए पर्याप्त है, लेकिन चूहों में कैलोरी संतुलन या शरीर के वजन के लिए नहीं।

चर्चा

मोटापा शारीरिक निष्क्रियता से जुड़ा हुआ है, जो अक्सर वजन बढ़ाने में योगदान करने के लिए माना जाता है। इसके अतिरिक्त, मोटापे से ग्रस्त लोगों में निम्न गतिविधि के स्तर में योगदान करने के लिए बढ़ी हुई वसा की परिकल्पना की जाती है (एक्केकिस और लिंड, एक्सएनयूएमएक्स और Westerterp, 1999), हालांकि इस विचार को सीधे परीक्षण करना मुश्किल है। दिलचस्प है, जो लोग आहार के माध्यम से अपना वजन कम करते हैं (डी बोअर एट अल।, 1986, डी ग्रोट एट अल।, 1989, मार्टिन एट अल।, 2007 और रेडमैन एट अल।, 2009) या बेरिएट्रिक सर्जरी (बर्गलिंड एट अल।, 2015, बर्गलिंड एट अल।, 2016, बॉन्ड एट अल।, 2010 और रामिरेज़-मारेरो एट अल।, 2014) उनकी सक्रियता के वजन के खिलाफ बहस करते हुए, उनकी सक्रियता के स्तर में वृद्धि न करें। यहां, हमने इस परिकल्पना की जांच की कि आहार-प्रेरित मोटापा स्ट्रैटेजल डीए ट्रांसमिशन में कमी के माध्यम से शारीरिक निष्क्रियता का कारण बनता है। पिछले काम के अनुरूप, हमने पाया कि पुराने उच्च वसा वाले आहार में स्ट्राइटल D2R बाध्यकारी (हज़नल एट अल।, 2008, हुआंग एट अल।, 2006, नारायणस्वामी एट अल।, 2013, वैन डी गिएसेन एट अल।, 2012 और वैन डी गिएसेन एट अल।, 2013)। हमने मोटापे से ग्रस्त चूहों में स्ट्राइटल न्यूरॉन्स की मोटर से संबंधित गोलीबारी में कमी देखी। एक जी के साथ अवरोधक iMSNs_iमोटापे से ग्रस्त चूहों में बचाव की गई गतिविधि को दिखाया गया है, यह दिखाते हुए कि अतिरिक्त वसा के साथ चूहों को सामान्य रूप से स्थानांतरित किया जा सकता है जब बेसल गैन्ग्लिया आउटपुट बहाल हो जाता है. हैरानी की बात है, हालांकि, न तो बेसल D2R माप और न ही शारीरिक गतिविधि वजन बढ़ाने के साथ सहसंबद्ध, एक बिंदु जो हमने कई प्रयोगों में देखा। यह चूहों में एक अध्ययन के विपरीत है, जो प्रजातियों या प्रयोगात्मक मतभेदों को प्रतिबिंबित कर सकता है (माइकलाइड्स एट अल।, 2012)। हम निष्कर्ष निकालते हैं कि डीएक्सएनयूएमएक्सआरआर और उसके बाद की शारीरिक निष्क्रियता में कमी मोटापे के परिणाम हैं, लेकिन चूहों में आगे वजन बढ़ने के लिए आवश्यक रूप से जुड़े नहीं हैं।

परिवर्तित D2R सिग्नलिंग और मोटापे के बीच एक लिंक पहली बार मनुष्यों में पहचाना गया था और शुरू में दूसरों द्वारा दोहराया गया था (डी वेइजर एट अल।, 2011, केसलर एट अल।, 2014, वोल्को एट अल।, 2008 और वांग एट अल।, 2001)। हालाँकि, हाल ही के काम ने इस खोज को प्रश्न में कहा है (कारवागियो एट अल।, 2015, कॉसग्रोव एट अल।, 2015, डन एट अल।, 2012, गुओ एट अल।, 2014, कार्लसन एट अल।, 2015, कार्लसन एट अल।, 2016, स्टील एट अल।, 2010 और तुओमेन एट अल।, 2015). यद्यपि नैदानिक अध्ययनों के बीच देखी गई विसंगतियों को समझने के लिए अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है, वे नैदानिक अध्ययनों और पीईटी इमेजिंग में निहित जटिलताओं को दर्शा सकते हैं। उदाहरण के लिए, रेसलोप्राइड, कई अध्ययनों में उपयोग किया जाने वाला रेडियो-लिगैंड, अंतर्जात डीए द्वारा विस्थापित किया जा सकता है, और इसलिए बाध्यकारी को बेसल डीए टोन में अंतर से प्रभावित किया जा सकता है (होर्स्टमन एट अल।, 2015)। इसके अलावा, D2R स्तर और मोटापे के बीच संबंध गैर-रैखिक हो सकता है, जैसे कि D2Rs में परिवर्तन मोटापे के अलग-अलग स्तरों वाले रोगियों में अलग-अलग हो सकते हैं (होर्स्टमन एट अल।, 2015)। अंत में, नींद की अवधि जैसे कारक (वाइरस एट अल।, 2016) और कैफीन का सेवन (वोल्को एट अल।, 2015) D2R बाइंडिंग को भी प्रभावित कर सकता है, और अधिकांश नैदानिक अध्ययनों में रिपोर्ट या नियंत्रित नहीं किया जाता है। पशु अध्ययन में विचरण के इन स्रोतों को कम किया जा सकता है, जो कि D2R mRNA (मैथ्स एट अल।, 2010 और झांग एट अल।, 2015), प्रोटीन (एडम्स एट अल।, 2015 और जॉनसन एंड केनी, एक्सएनयूएमएक्स), और रिसेप्टर बाइंडिंग (हज़नल एट अल।, 2008, हुआंग एट अल।, 2006, नारायणस्वामी एट अल।, 2013, वैन डी गिएसेन एट अल।, 2012 और वैन डी गिएसेन एट अल।, 2013) मोटे कृंतकों में। हमारा काम साहित्य के इस शरीर का विस्तार करता है कि डीए सिग्नलिंग के अन्य पहलू मोटे चूहों में भी अपरिवर्तित रहते हैं, यहां तक कि डीएक्सएनयूएमएक्सआरआर में कटौती के साथ भी। इसके अतिरिक्त, D2R के बंधन में हमारी देखी गई कमी को देखते हुए ³H-spiperone, लेकिन कुल D2R प्रोटीन या में कोई बदलाव नहीं Drd2 mRNA, हम मानते हैं कि D2R में परिवर्तन रिसेप्टर इंटर्नाइजेशन जैसे पोस्ट-ट्रांसलेशनल परिवर्तनों को शामिल कर सकते हैं। यद्यपि हमारा डेटा बताता है कि कम किया गया D2R बाध्यकारी मोटापे में शारीरिक गतिविधि को कम करने के लिए पर्याप्त है, शारीरिक गतिविधि आनुवांशिकी और पर्यावरण सहित कई कारकों से प्रभावित होती है ( बॉमन एट अल।, 2012)। हम मानते हैं कि यह संभव नहीं है कि D2Rs मोटापे में शारीरिक निष्क्रियता से जुड़ा एकमात्र न्यूरोलॉजिकल परिवर्तन है। उदाहरण के लिए, घूमने वाले हार्मोन जैसे कि घ्रेलिन, लेप्टिन और इंसुलिन डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स पर काम करते हैं और गतिविधि को प्रभावित कर सकते हैं (मुर्रे एट अल।, 2014)। अंत में, हालांकि हमने D1Rs में परिवर्तनों का अवलोकन नहीं किया है, हम प्रत्यक्ष मार्ग के न्यूरॉन्स की न्यूरोनल फायरिंग में परिवर्तनों को खारिज नहीं कर सकते हैं जो शारीरिक गतिविधि को भी प्रभावित कर सकते हैं।

यह स्पष्ट नहीं है कि D2R उपलब्धता में भिन्नता व्यक्तियों को वजन बढ़ाने के लिए प्रेरित करती है। मनुष्य के साथ Drd2 Taq1A एलील ने D2R उपलब्धता और मोटापे के जोखिम को कम कर दिया है ( ब्लम एट अल।, 1996, बढ़ई एट अल।, 2013, नोबल एट अल।, 1991, स्टाइस एट अल।, 2008 और थॉम्पसन एट अल।, 1997)। इसके अलावा, D2Rs के वैश्विक विलोपन वाले चूहों ने उच्च वसा वाले आहार पर अधिक आसानी से वजन प्राप्त किया, जिसे शारीरिक निष्क्रियता के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था (बीलर एट अल।, 2015)। इसके विपरीत, स्ट्राइटल D2R में व्यक्तिगत भिन्नता (प्राकृतिक या आनुवंशिक रूप से प्रेरित) हमारे अध्ययन में गतिविधि के स्तर से संबंधित है, लेकिन न तो वजन बढ़ाने के साथ सहसंबद्ध है। हमारे अध्ययन में एक महत्वपूर्ण अंतर यह था कि हमारे आनुवंशिक मॉडल ने D2Rs को केवल iMSN से हटा दिया। इसके अलावा, भोजन के सेवन और ऊर्जा व्यय के सावधान मापों से पता चला कि इन न्यूरॉन्स पर D2Rs में हेरफेर करने से ऊर्जा संतुलन में बदलाव नहीं हुआ। जैसे, वैश्विक D2R फ़ंक्शन और ऊर्जा संतुलन के बीच लिंक प्रदर्शित करने वाले अध्ययन अन्य सेल प्रकारों पर D2Rs के प्रभावों का अवलोकन कर सकते हैं। हमारे प्रयोग इस निष्कर्ष का समर्थन करते हैं कि शारीरिक निष्क्रियता मोटापे का परिणाम है, लेकिन अपने आप में वजन में बदलाव लाने के लिए पर्याप्त नहीं है।

बढ़ते सबूतों के बावजूद कि शारीरिक गतिविधि हृदय स्वास्थ्य में सुधार से जुड़ी हुई है और कई अन्य पुरानी बीमारियों के जोखिम में कमी आई है, शारीरिक गतिविधि मोटापे से ग्रस्त व्यक्तियों में कम रहती है (एक्केकाकिस एट अल।, 2016)। बढ़ती शारीरिक गतिविधि के स्तर के लिए प्रभावी हस्तक्षेप की कमी मोटापे वाले व्यक्तियों में शारीरिक निष्क्रियता के सेलुलर और आणविक तंत्र की समझ की कमी में परिलक्षित होती है। यहां, हम बेसल गैन्ग्लिया फ़ंक्शन में परिवर्तनों के लिए शारीरिक निष्क्रियता को जोड़ते हैं, जो मोटापे वाले व्यक्तियों में शारीरिक गतिविधि की कमी के लिए एक जैविक स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं।

प्रायोगिकी कार्यविधि

विषय और आहार

सभी अध्ययनों में, चूहों को व्यक्तिगत रूप से भोजन और पानी के लिए कामेच्छा पहुंच के साथ मानक स्थितियों (12-घंटा प्रकाश / अंधेरे चक्र, 21-22 डिग्री सेल्सियस) के तहत रखा गया था। चूहे को या तो मानक चाउ आहार (5001 कृंतक आहार; 3.00 kcal / g प्रोटीन के साथ 29% ऊर्जा, वसा से 13%, और कार्बोहाइड्रेट से 56%, लैबडेट) या उच्च वसा वाले आहार (D12492; 5.24 kcal / g) के साथ प्रदान किया गया; प्रोटीन से प्राप्त 20% ऊर्जा, वसा से 60%, और कार्बोहाइड्रेट से 20%; अनुसंधान आहार)। डायबिटीज एंड डाइजेस्टिव एंड किडनी रोगों पर राष्ट्रीय संस्थान की पशु देखभाल और उपयोग समिति के दिशानिर्देशों के अनुसार सभी प्रक्रियाओं का प्रदर्शन किया गया।

ट्रांसजेनिक कंडीशनल नॉकआउट आईएमएसएन-Drd2-कोनो चूहों को एडेनोसिन 2A रिसेप्टर जीन के नियामक तत्वों द्वारा संचालित Cre को व्यक्त करने वाले चूहों को पार करके उत्पन्न किया गया था (Adora2a) (B6.FVB (Cg) -Tg (Adora2a-Cre) KG139Gsat / Mmucd; GENSAT; 036158-UCD) सशर्त चूहों के साथ; Drd2 नल एलेक्स B6.129S4 (FVB) -Drd2^{tm1.1Mrub / जम्मू}, JAX020631 (बेलो एट अल।, 2011).

शारीरिक संरचना और ऊर्जा व्यय की गणना

हर दूसरे सप्ताह में बॉडी कंपोजीशन को मापा जाता था ¹एच-एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (इकोएमआरआई-एक्सएनयूएमएक्सएच; इको मेडिकल सिस्टम)। ऊर्जा व्यय गणना का उपयोग कर ऊर्जा व्यय निर्धारित किया गया था (गुओ एट अल।, 2009 और रावसिन एट अल।, 2013):

Energyexpenditure = Metabolizableenergyintake- (Δfatmass + Δfat-freemass)।

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ओपन-फील्ड गतिविधि

PhenoTyper पिंजरों (30 × 30 सेमी; नोल्डस आईटी) में खुले-क्षेत्र परीक्षण किए गए थे, और एथोविज़न वीडियो विश्लेषण सॉफ्टवेयर (संस्करण 11; नोल्डस आईटी) का उपयोग परीक्षण के दौरान चूहों को ट्रैक करने के लिए किया गया था।

होम केज व्हील रनिंग

प्रत्येक 72 सप्ताह (आहार-प्रेरित मोटापा प्रयोगों) या लगातार (iMSN-) 3 घंटे के लिए चूहों के घर के पिंजरों में लो-प्रोफाइल वायरलेस रनिंग व्हील (मेड एसोसिएट्स) रखकर व्हील रनिंग को मापा गया।Drd2-KO प्रयोगों)।

रक्त के उपाय

बलिदान किए गए जानवरों के नेत्र संबंधी रक्त का उपयोग सीरम मेटाबोलाइट्स और हार्मोन के विश्लेषण के लिए एक एक्सएनयूएमएक्स-घंटा उपवास के बाद किया गया था।

डोपामाइन रिसेप्टर ऑटोरैडियोग्राफी

दाएं गोलार्द्धों को 0.22-मिमी वर्गों में स्ट्रेटा के स्तर (0.14, 0.62, 1.18, और ब्रेग्मा से 12 मिमी, स्ट्रेटम की पूरी सीमा को कवर) के स्तर पर क्रायोसेक्शन किया गया था। स्लाइड्स को पिघलाया गया और परख बफर (20 मिमी HEPES, 154 मिमी NaCl, और 0.1% गोजातीय सीरम एल्ब्यूमिन [BSA]; पीएच 7.4) 20 डिग्री सेल्सियस पर 37 मिनट के लिए पूर्वनिर्मित किया गया। D1R बाइंडिंग का आकलन परख में बफर में १.५ एनएम ट्रिटियम-लेबल SCH-२३३ ९ ० (पर्किन-एल्मर) और १०० एनएम किटानसेरिन के साथ ३० डिग्री सेल्सियस पर ६० मिनट के लिए किया गया था। 1.5 ° C पर 23390 मिनट के लिए 100 pM ट्रिटियम-लेबल वाले स्पाइपरोन (Perkin-Elmer) और 60 nM ketanserin के साथ स्लाइड्स लगाकर D37R बाइंडिंग का आकलन किया गया। उपयुक्त रेडिओलिगैंड के साथ ऊष्मायन के बाद, स्लाइड्स बफर (2 मिमी ट्रिस-एचसीएल, 600 मिमी NaCl) में 100 डिग्री सेल्सियस पर 100 मिनट के लिए दो बार धोया गया, और फिर पानी (37 डिग्री सेल्सियस) में डुबोया गया और रात भर सूखने दिया गया। स्लाइड्स को 10 (D4R बाइंडिंग) या 10 दिनों (D154R बाइंडिंग) के लिए फॉस्फर-इमेजिंग प्लेटों के संपर्क में लाया गया और फॉस्फोमैगर (साइक्लोन; पर्किन-एल्मर) का उपयोग करके विकसित किया गया। विश्लेषण के लिए, रुचि के क्षेत्रों को वैकल्पिक छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर (पर्किन-एल्मर) का उपयोग करके रेखांकित और विश्लेषण किया गया था।

पश्चिमी सोख्ता

पश्चिमी धब्बों को माउस एंटी- D2DR एंटीबॉडी (1: 500; सांता क्रूज़; sc-5303) या माउस एंटी-जीएपीडीएच एंटीबॉडी (1: 1,000; सांता क्रूज़; sc-32233) के साथ जोड़ा गया और बकरी विरोधी माउस आईजीजी- के साथ HRP (1: 1,000; सांता क्रूज़; sc-2005)। केमाइलिनेसिनेस सिग्नल को संवर्धित केमिलुमिनसिन पश्चिमी ब्लॉटिंग डिटेक्शन अभिकर्मकों (बायो-रेड) का उपयोग करके उत्पन्न किया गया था और केमिडोक इमेजिंग सिस्टम (बायो-रेड) के साथ कल्पना की गई थी।

सिटू हाइब्रिडाईजेशन में

स्वस्थानी संकरण (एडवांस सेल डायग्नोस्टिक्स) में RNAscope मल्टीप्लेक्स फ्लोरोसेंट परख किट का उपयोग किया गया था। संक्षेप में, औपचारिक-नियत वर्गों को इथेनॉल में निर्जलित किया गया था, इसके बाद प्रोटीज एक्सपोज़र था। तब RNAscope oligonucleotide जांच के खिलाफ सेक्शन को हाइब्रिड किया गया था Drd2। जांच संकरण के बाद, RNAscope प्रोटोकॉल के अनुसार सिग्नल एम्पलीफायर के साथ स्लाइड्स को उकेरा गया। स्लाइड्स को RNAscope वॉश बफर से धोया गया। अंत में, स्लाइड्स को DAPI काउंटरस्टैन के साथ लगाया गया।

उच्च-प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी विद्युत रासायनिक जांच के साथ

बाएं गोलार्द्धों को इलेक्ट्रोकेमिकल डिटेक्शन (एचपीएलसी-ईसी) के साथ रिवर्स-चरण उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके डीए का पता लगाने के लिए संसाधित किया गया था, जैसा कि पहले वर्णित है (Kilpatrick एट अल।, 1986).

टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलस इम्यूनोहिस्टोकेमिस्ट्री

स्लाइड-माउंटेड वर्गों को 10% तटस्थ बफ़र्ड फॉर्मेलिन में तय किया गया था, 0.1 एम टीबीएस (पीएच 7.5) में rinsed और प्राथमिक एंटीबॉडी समाधान में लगाया गया जिसमें 3% सामान्य गधा सीरम, 0.3% ट्राइटन एक्स -100, और खरगोश विरोधी टाइरोसिन हाइड्रॉक्सिलस एंटीबॉडी था। (1: 1,000; मिलीपोर; MAB152) रात भर 23 डिग्री सेल्सियस पर। अगले दिन, ऊतक वर्गों को टीबीएस में rinsed और 3% सामान्य गधा सीरम, 0.3% ट्राइटन X-100, और बकरी विरोधी खरगोश एलेक्सा फ्लोर 555 (Millipore; AQ132F) के लिए संयुग्मित एक माध्यमिक एंटीबॉडी समाधान में incubated। प्रत्येक माउस के लिए, दो स्ट्राइटल अनुभागों का विश्लेषण किया गया था, चार चूहों (दो एचएफडी, दो चाउ) को छोड़कर जहां केवल एक अनुभाग का विश्लेषण खराब ऊतक या छवि गुणवत्ता के कारण किया गया था।

माइक्रो-पीईटी

चूहे को इंजेक्शन लगाया गया ¹⁸आइसोप्लेन एनेस्थीसिया के तहत पूंछ की नस के माध्यम से 2.5 μL की मात्रा में 0.34 m 130 mCi / nmol की एक विशिष्ट गतिविधि के साथ एफ-फैलीप्राइड। माइक्रो-पीईटी स्कैन 2 घंटे के लिए किया गया था, जिसके दौरान विश्लेषण के लिए 25 फ्रेम हासिल किए गए थे। समय-गतिविधि घटता है ¹⁸एएफएनआई सॉफ्टवेयर का उपयोग करके ब्याज के क्षेत्रों (आरओआई) में एफ-फ़ैलप्राइड निकाला गया था (https://afni.nimh.nih.gov/afni) और गतिज पैरामीटर D2R बाइंडिंग पोटेंशिअल को निर्धारित करने के लिए एक कस्टम MATLAB स्क्रिप्ट (संदर्भ ऊतक के रूप में इस्तेमाल सेरिबैलम के साथ) का उपयोग करके चार-डिब्बे मॉडल के लिए फिट थे।लामर्ट्समा और ह्यूम, एक्सएनयूएमएक्स).

विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में

रिकॉर्डिंग एक इलेक्ट्रोड सरणी से बनाई गई थी जिसमें 32 टेफ्लॉन-लेपित टंगस्टन माइक्रॉयर (35-मिमी व्यास) को एकतरफा रूप से डॉर्सोमेडियल स्ट्रिएटम (पूर्वकाल / पश्च [ए / पी] +0.8; मेडिएल / लेटरल [एम / एल] में निहित किया गया था: +1.5; ; पृष्ठीय / उदर [D / V]: )2.6 मिमी प्रति भाग), और वाणिज्यिक सॉफ्टवेयर (ऑफलाइन सॉर्टर और न्यूरोएक्लेप्लर; Plexon) के साथ संसाधित किया जाता है।

Stereotaxic वायरल वेक्टर इंजेक्शन

आइसोफ्लुरेन एक्सपोज़र के माध्यम से चूहे को संक्षेप में संवेदनाहारी किया गया था। एक बार गहरी संवेदनाहारी के बाद, एक एकल चीरा मिडलाइन के साथ बनाया गया था, खोपड़ी को उजागर किया गया था, और एक द्विपक्षीय क्रैनियोटॉमी बनाई गई थी (ए / पी: +0.5; एम / एल: mm 1.5 मिमी प्रति ब्रिगमा)। वायरल वेक्टर जिसमें निरोधात्मक KOR-DREADD (Syn-DIO-hKORD-IRES-mCit-WPRE। 0.5 μL) को द्विसंयोजक स्ट्रैटम (डी / वी, −2.8 मिमी खोपड़ी के शीर्ष से) में इंजेक्ट किया गया और इसके लिए व्यक्त करने की अनुमति दी गई। प्रयोग से 9 सप्ताह पहले।

नो-नेट फ्लक्स माइक्रोडायलिसिस और डोपामाइन विश्लेषण

चूहों के पृष्ठीय स्ट्रैटम में बेसल बाह्य डीए, डीओपीएसी और एचवीए के मापों को नो-नेट फ्लक्स माइक्रोडायलिसिस दृष्टिकोण द्वारा किया गया था। नमूना संग्रह से पहले 2 μL / मिनट पर कृत्रिम मस्तिष्कमेरु द्रव (aCSF) के निरंतर छिड़काव के साथ प्रवेशनी आरोपण के 18 सप्ताह बाद एकपक्षीय 1-मिमी जांच (1-kDa झिल्ली कटऑफ) को स्टीरियोटैक्सिक रूप से प्रत्यारोपित किया गया। पूरक प्रायोगिक प्रक्रियाएँ)। डायलिसिस जांच के माध्यम से एनसीएसएफ में डीए (0, 2.5, 5, 10, 20, और 40 एनएम) के छह अलग-अलग सांद्रता को बेतरतीब ढंग से भुनाने द्वारा नो-नेट फ्लक्स प्रयोग किया गया था। प्रत्येक डीए एकाग्रता 30 मिनट के लिए perfused था, और फिर catecholamine गिरावट और −2 डिग्री सेल्सियस पर जमे हुए रोकने के लिए 10 मिमी HCl प्लस 2.5 मिमी EDTA के 100 μL में 1 × 80-मिनट के नमूने एकत्र किए गए। न्यूरोकेमिकल विश्लेषणों के लिए, एम्पीयरोमेट्रिक डिटेक्शन के लिए जोड़े गए आइसोक्रेटिक एचपीएलसी सिस्टम का उपयोग किया गया था (एचपीएलसी-ईसी; बासी एलसी -4)। उचित जांच प्लेसमेंट वाले केवल चूहों को विश्लेषण में शामिल किया गया था (चित्र S3ई)।

सांख्यिकी (स्टेटिस्टिक्स)

ग्राफपैड प्रिज्म (संस्करण 6.07; ग्राफपैड सॉफ्टवेयर) का उपयोग करके सांख्यिकीय विश्लेषण किया गया था। जब तक कहा नहीं गया, दो-पूंछ वाले छात्र के टी परीक्षणों का उपयोग किया गया था। अन्यथा, दो-पूंछ युग्मित टी परीक्षण, एक-तरफ़ा दोहराया-उपाय ANOVAs या दो-तरफ़ा दोहराया-उपाय ANOVAs का उपयोग तब किया जाता था जब उचित और जैसा कहा जाता है। पोस्ट हॉक तुलना के लिए टी परीक्षण के बाद ANOVAs का उपयोग किया गया था। परिणामों को पी <0.05 के एक अल्फा में महत्वपूर्ण माना जाता था, या बेजामिनी-होचबर्ग झूठी खोज दर (एफडीआर) सुधार द्वारा निर्धारित अल्फा के साथ, जहां उपयुक्त है।

लेखक योगदान

DMF, KD, TJO, MS, AK, IPSGRVAA, MR, KDH और AVK ने प्रयोगों को डिजाइन किया। डीएमएफ, केडी, टीजेओ, एमएस और एवीके ने व्यवहार प्रयोगों का प्रदर्शन और विश्लेषण किया। आईपी ने पश्चिमी सोख्ता प्रयोग किए। DMF, और AVK ने विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल डेटा में प्रदर्शन और विश्लेषण किया। DMF, J.-SL, JG, और AVK ने माइक्रो-पीईटी प्रयोगों का प्रदर्शन और विश्लेषण किया। DMF, KD, TJO, और AVK ने पांडुलिपि लिखी। सभी लेखकों ने परिणामों पर चर्चा की और पांडुलिपि पर टिप्पणी की।

Acknowledgments

इस काम को एनआईएच, राष्ट्रीय मधुमेह और पाचन संस्थान और किडनी रोग (एनआईडीडीके) के इंट्रामुरल रिसर्च प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था। हम सीआइडी मेटाबोलाइट्स और हार्मोन का आकलन करने के लिए एनआईडीडीके में माउस मेटाबॉलिज्म कोर का शुक्रिया अदा करना चाहते हैं, डोपामाइन माइक्रोडायलिसिस प्रयोगों को डिजाइन करने में डॉ। जूडिथ वाल्टर्स, डॉ। क्रिस्टिन डुप्रे, और एचपीएलसी की सहायता के लिए डॉ। क्लेयर डेलाविले की सहायता से एंड्रेस बुओन्नो। डोपामाइन ऊतक सामग्री विश्लेषण। हम अपने प्रयोगशाला उपकरणों और बाध्यकारी अध्ययन के साथ सहायता के उपयोग के लिए डॉ स्कॉट यंग को भी धन्यवाद देना चाहेंगे। प्रायोगिक डिजाइन और पांडुलिपि के सावधान पढ़ने पर इनपुट के लिए AVK प्रयोगशाला, मार्क रीटमैन और निक राइबा के सदस्यों को भी धन्यवाद।

परिशिष्ट जानकारी

दस्तावेज़ S1। पूरक प्रायोगिक प्रक्रियाएं और आंकड़े S1-S5।

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ऑप्शंस

दस्तावेज़ S2। अनुच्छेद प्लस पूरक सूचना।

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ऑप्शंस

संदर्भ

एडम्स एट अल।, 2015
डब्लूके एडम्स, जेएल सुस्मान, एस। कौर, एएम डीसूज़ा, टीजे किफ़र, सीए विंस्टनले
लंबे समय तक, चूहों में उच्च वसा वाले आहार का कैलोरी-प्रतिबंधित सेवन आवेग नियंत्रण और उदर स्ट्रेटटल D2 रिसेप्टर सिग्नलिंग को कम करता है - लत की चपेट में आने के दो मार्कर
ईयूआर। जे। न्यूरोसि।, 42 (2015), पीपी। 3095 – 3104
CrossRef

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