एक द्वि घातुमान-मैनर में सुक्रोज की लंबे समय तक खपत, न्यूक्लियस Accumbens शैल (2016) में मध्यम स्पाइनी न्यूरॉन्स की आकृति विज्ञान को बदल देती है

मोर्चा। बिहेव। तंत्रिका विज्ञान।, 23 मार्च 2016 | http://dx.doi.org/10.3389/fnbeh.2016.00054

पॉल एम। क्लेनोव्स्की¹, मसरूर आर शरीफ¹, अरनुलद बेल्मर¹, मैथ्यू जे। फोगार्टी², एरिका डब्लू मु², मार्क सी। बेलिंगहम² और सेलेना ई। बार्लेट^1*

• ¹ट्रांसलेशनल रिसर्च इंस्टीट्यूट और इंस्टीट्यूट फॉर हेल्थ एंड बायोमेडिकल इनोवेशन, क्वींसलैंड यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी, ब्रिसबेन, क्यूएलडी, ऑस्ट्रेलिया
• ²स्कूल ऑफ बायोमेडिकल साइंसेज, द यूनिवर्सिटी ऑफ क्वींसलैंड, ब्रिस्बेन, QLD, ऑस्ट्रेलिया

आधुनिक आहार अत्यधिक मीठा हो गया है, जिसके परिणामस्वरूप चीनी की खपत में अभूतपूर्व वृद्धि हुई है, विशेषकर किशोरों में। जबकि दीर्घकालिक दीर्घकालिक चीनी का सेवन मोटापे और टाइप II मधुमेह सहित चयापचय संबंधी विकारों के विकास में योगदान करने के लिए जाना जाता है, मस्तिष्क पर लंबे समय तक, द्वि घातुमान की तरह चीनी के सेवन के प्रत्यक्ष परिणामों के बारे में बहुत कम जाना जाता है। बीईक्वाज शुगर, न्यूक्लियस एक्सीमैंस (एनएसी) में डोपामाइन के दुरुपयोग की दवाओं के रिलीज का कारण बन सकता है, हमने इस मस्तिष्क क्षेत्र में न्यूरॉन्स के आकारिकी में परिवर्तन की जांच की, जो कि लघु (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह) और दीर्घावधि (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह) द्वि घातुमान हैं। आंतरायिक दो-बोतल पसंद प्रतिमान का उपयोग करके सुक्रोज की तरह। हमने गॉल-कॉक्स धुंधला का उपयोग मध्यम कोर चमकदार न्यूरॉन्स (एमएसएन) को एनएसी कोर और शॉर्ट-एंड-लॉन्ग-टर्म सुक्रोज खपत चूहों के शेल से करने के लिए किया और इनकी तुलना आयु-मिलान जल नियंत्रण से की। हम बताते हैं कि लंबे समय तक द्वि घातुमान जैसे सुक्रोज की खपत ने आयु-मिलान नियंत्रण चूहों की तुलना में एनएसी शेल एमएसएनएस की कुल डेंड्रिटिक लंबाई को काफी कम कर दिया। हमने यह भी पाया कि इन न्यूरॉन्स के पुनर्गठन से मुख्य रूप से डिस्टल डेंड्राइटिक जटिलता कम हुई। इसके विपरीत, हमने लंबे समय तक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों से एनएसी शेल एमएसएन के डिस्टल शाखा आदेशों में रीढ़ की घनत्व में वृद्धि देखी। संयुक्त, ये परिणाम एनएसी शेल एमएसएन आकारिकी पर सुक्रोज के लंबे समय तक द्वि घातुमान के सेवन के न्यूरोनल प्रभाव को उजागर करते हैं।

परिचय

पिछले 40 वर्षों में, चीनी-मीठे पेय पदार्थों और खाद्य पदार्थों में खपत में वृद्धि हुई है, जिसमें शक्कर शामिल है, (नीलसन एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; पॉपकिन, एक्सएनयूएमएक्स; एनजी एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स), सभी खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों के 75% तक का आकलन करने वाली रिपोर्टों में उच्च मात्रा में शक्कर शामिल है (Ford और Dietz, 2013; ब्रे और पॉपकिन, एक्सएनयूएमएक्स)। इस अवधि के दौरान, विशेष रूप से किशोरों में मोटापे और टाइप II मधुमेह के प्रसार में एक समवर्ती वृद्धि हुई है,अर्स्लानियन, एक्सएनयूएमएक्स; रेइनह्र, 2013; Dabelea et al।, 2014; फ्रायर एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि अधिक वजन और मोटापे से ग्रस्त बच्चे अक्सर अधिक मात्रा में चीनी का सेवन करते हैं, हालांकि अधिक वजन और मोटे बच्चों की बढ़ती घटनाओं के लिए आहार में उच्च चीनी का योगदान विवादास्पद रहता है (हू, एक्सएनयूएमएक्स; ब्रे और पॉपकिन, एक्सएनयूएमएक्स; बुचर डेला टोरे एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स).

जबकि साक्ष्य के बढ़ते शरीर से संकेत मिलता है कि उच्च चीनी आहार की खपत, बच्चों और किशोरों में वजन बढ़ाने में योगदान कर सकती है,मलिक एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; ते मोरेंगा एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; ब्रे और पॉपकिन, एक्सएनयूएमएक्स), अत्यधिक चीनी के सेवन से उत्पन्न होने वाले प्रतिकूल गैर-चयापचय परिणामों पर कम ध्यान दिया गया है। दिलचस्प है, कुछ सामान्य व्यवहार और मनोवैज्ञानिक पैटर्न अक्सर उन लोगों के सबसेट में से एक के रूप में उभर कर आते हैं जो उच्च चीनी युक्त आहार खाते हैं और बनाए रखते हैं। अधिकांश उल्लेखनीय खाने के विकारों के विकास में शामिल हैं, जिसमें प्रेरणा और अवसाद की कमी सहित मनोवैज्ञानिक लक्षणों के समवर्ती शुरुआत के साथ संयुक्त (समीक्षा की गई) शेहान और हरमन, एक्सएनयूएमएक्स). इसके अलावा, क्योंकि द्वि घातुमान खाने वाले व्यक्ति अक्सर अपने चीनी सेवन को नियंत्रित करने में अक्षमता और आत्म-अक्षमता का नुकसान दिखाते हैं, यह संभावना है कि ये व्यवहार मस्तिष्क क्षेत्रों में न्यूरोलॉजिकल रूपांतरों के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं जो अत्यधिक स्वादिष्ट भोजन के हेडोनिक मूल्य का मूल्यांकन करते हैं (सपर एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; लुटर और नेस्लर, 2009; केनी, एक्सएनयूएमएक्स)। यह तर्क भी मनुष्यों में सबूतों के द्वारा समर्थित है कि यह दर्शाता है कि चीनी और मिठास से शराब और निकोटीन (जैसे नशीली दवाओं) से प्रेरित लोगों की तरह ही दर्द हो सकता है (वोल्को एट अल, एक्सएनयूएमएक्स).

हालांकि चीनी के नशे की लत के गुण अभी भी सट्टा हैं, इन टिप्पणियों ने अध्ययन के साथ संयुक्त रूप से इनाम सर्किटरी में बदलाव और पशु मॉडल में नशे की तरह व्यवहार और भावनात्मक राज्यों के विकास में अत्यधिक चीनी सेवन के योगदान का प्रदर्शन किया। (एवेना एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; बेंटन, एक्सएनयूएमएक्स; वेंचुरा एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स), आगे की जांच की आवश्यकता पर वारंट। कृन्तकों में पिछले अध्ययनों से पता चला है कि सूक्रोज की आंतरायिक पहुंच डोपामाइन, ओपिओइड और एसिटाइलकोलाइन सहित मेसोलिम्बिक प्रणाली के भीतर कई न्यूरोट्रांसमीटर की गतिविधि को बदल देती है (में समीक्षित एवेना एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। सुक्रोज के द्वि घातुमान की खपत नाभिक accumbens (एनओसी) में डोपामाइन रिलीज की सुविधा के लिए दिखाया गया है, इसी तरह दुरुपयोग की दवाओं के लिए (एवेना एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। इसके अलावा, हमने दिखाया है कि 24 h रुक-रुक कर दो-बोतल पसंद प्रतिमान का उपयोग करके सुक्रोज की लंबी अवधि की खपत (सिम्स एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स) नेकां में निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर (एनएसीएचआर) अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है (शरीफ एट अल।, प्रेस में)। दिलचस्प रूप से, हमने यह भी देखा है कि एनएसीएचआर यौगिकों को एनएसीपी में डोपामाइन और एसिटाइलकोलाइन गतिविधि को संशोधित करने के लिए जाना जाता है, अल्प और दीर्घकालिक सेवन के बाद सुक्रोज की खपत पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है (शरीफ एट अल।, प्रेस में).

जबकि इन अध्ययनों में चीनी और दुरुपयोग की दवाओं के लिए आंतरायिक पहुंच के कारण व्यवहार और न्यूरोकेमिकल परिवर्तनों में समानता का प्रदर्शन किया गया है, यह ज्ञात नहीं है कि ये प्रभाव NAc में न्यूरोनल आकारिकी में परिवर्तन की सुविधा देते हैं या नहीं। Tकोकीन, एम्फ़ैटेमिन और निकोटीन सहित दुर्व्यवहार के पदार्थों के विपरीत है, जो एनएसी में मध्यम रीढ़ के न्यूरॉन्स (एमएसएन) के आकारिकी में अच्छी तरह से विशिष्ट परिवर्तन का उत्पादन करते हैं, जिसमें रीढ़ की घनत्व में वृद्धि और परिवर्तित विकेन्द्रता शामिल है (रॉबिन्सन और कोल्ब, एक्सएनयूएमएक्स, 2004; ली एट अल।, 2003; क्रॉमबैग एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। क्योंकि हमने पहले दिखाया है कि अल्कोहल और सुक्रोज के लिए लंबे समय तक एक्सपोज़र (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह), आंतरायिक दो-बोतल पसंद प्रतिमान का उपयोग करके अल्पकालिक सेवन (एक्सएमयूएमएक्स सप्ताह) की तुलना में फार्माकोथेरेप्यूटिक हस्तक्षेपों के लिए एक अंतर प्रतिक्रिया पैदा करता है; स्टेन्सलैंड एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; शरीफ एट अल।, प्रेस में), हमने NAc में एमएसएन आकारिकी पर अल्पकालिक और दीर्घकालिक सुक्रोज खपत के प्रभावों का आकलन किया। हमने किशोर चूहों को 4 (अल्पकालिक) या 12 (दीर्घकालिक) हफ्तों के लिए द्वि घातुमान के तरीके से सुक्रोज का उपभोग करने की अनुमति दी और फिर अल्पकालिक और दीर्घकालिक सुक्रोज खपत चूहों से NAc एमएसएन की आकृति विज्ञान का विश्लेषण किया और इसकी तुलना की। आयु-मिलान नियंत्रण जिन्हें केवल पानी तक पहुंच प्रदान की गई थी। हमारे परिणामों से पता चलता है कि NAc शेल से एमएसएन को लंबे समय से बदल दिया जाता है- लेकिन अल्पकालिक सुक्रोज की खपत नहीं, डेंड्राइटिक लंबाई कम होने पर, लेकिन डिस्टल डेंड्राइटिक स्पाइन घनत्व बढ़ जाता है। इसके अलावा, हमने पाया कि NAc कोर से एमएसएन की आकृति विज्ञान अपेक्षाकृत कम और दीर्घकालिक सूक्रोज खपत के बाद अपेक्षाकृत बरकरार रहा। ये परिणाम द्वि घातुमान की तरह लंबे समय तक सुक्रोज के प्रत्यक्ष न्यूरोलॉजिकल परिणाम को उजागर करते हैं। इसके अलावा, यह डेटा आणविक और न्यूरोकेमिकल परिवर्तनों को स्पष्ट करने के उद्देश्य से आगे के अध्ययन की आवश्यकता को दर्शाता है जो लंबे समय तक, द्वि घातुमान सुक्रोज सेवन से प्रेरित NAC शेल एमएसएन के रूपात्मक पुनर्गठन के साथ होता है।

सामग्री और तरीके

नैतिक वक्तव्य

सभी प्रायोगिक प्रक्रियाओं को वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए जानवरों की देखभाल और उपयोग के लिए ऑस्ट्रेलियाई संहिता, 8th संस्करण (राष्ट्रीय स्वास्थ्य और चिकित्सा अनुसंधान परिषद, 2013) के अनुसार किया गया था। प्रोटोकॉल को क्वींसलैंड यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी एनिमल एथिक्स कमेटी और यूनिवर्सिटी ऑफ क्वींसलैंड एनिमल एथिक्स कमेटी ने मंजूरी दी थी।

पशु और आवास

पांच सप्ताह पुराने (किशोर) पुरुष विस्टार चूहों (नियंत्रण: 176.4 N 4.8 छ; सुक्रोज: 178.3 N 5.0 छ) (ARC, WA, ऑस्ट्रेलिया), व्यक्तिगत रूप से हवादार दोहरे स्तर Plexiglas में रखे गए थे।^® पिंजरों। प्रयोगों की शुरुआत से पहले चूहों को व्यक्तिगत आवास की स्थितियों, हैंडलिंग और रिवर्स-लाइट चक्र 5 के दिनों में जमा किया गया था। सभी चूहों को एक जलवायु नियंत्रित 12-hr में उलट प्रकाश / अंधेरे चक्र (9 am पर रोशनी बंद) में रखा गया था, जिसमें मानक चूहा और पानी उपलब्ध है बिना तैयारी के.

आंतरायिक-पहुंच दो-बोतल विकल्प पीने का प्रतिमान

आंतरायिक पहुंच 5% सूक्रोज दो-बोतल पसंद पीने का प्रतिमान (सिम्स एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स) से अनुकूलित किया गया था समझदार (1973)। सभी तरल पदार्थ 300 ml ग्रेटेड प्लास्टिक बोतलों में प्रस्तुत किए गए थे, जिसमें स्टेनलेस स्टील पीने वाले स्पाउट्स को दो ग्रोमेट के माध्यम से पिंजरे के सामने के हिस्से में डाला गया था, जो कि प्रकाश प्रकाश चक्र के शुरू होने के बाद था। बोतल प्रस्तुति से पहले प्रत्येक बोतल का वजन दर्ज किया गया था। दो बोतलें एक साथ प्रस्तुत की गईं: एक बोतल जिसमें पानी हो; 5% (w / v) सुक्रोज युक्त दूसरी बोतल। 5% (w / v) सुक्रोज बोतल की नियुक्ति को साइड वरीयताओं को नियंत्रित करने के लिए प्रत्येक एक्सपोजर के साथ वैकल्पिक किया गया था। तरल पदार्थ प्रस्तुत किए जाने के बाद बोतलों का वजन एक्सएनयूएमएक्स एच था, और माप को निकटतम एक्सएनएक्सएक्स जी में ले जाया गया। प्रत्येक चूहे का वजन शरीर के वजन के प्रति किलोग्राम सूक्रोज सेवन की गणना करने के लिए भी मापा गया था। पीने की अवधि के दिन 24, चूहों (n = 6-9) को 5% (w / v) सुक्रोज की एक बोतल और पानी की एक बोतल दी गई। 24 h के बाद, सुक्रोज बोतल को दूसरी पानी की बोतल से बदल दिया गया जो कि अगले 24 h के लिए उपलब्ध थी। इस पैटर्न को बुधवार और शुक्रवार को दोहराया गया था। अन्य सभी दिनों में चूहों को पानी तक असीमित सुविधा थी। सुक्रोज की द्वि घातुमान की खपत समय के साथ कुल सुक्रोज सेवन (एमएल) में वृद्धि हुई (पूरक चित्रा) 1) और शरीर के वजन के आधार पर स्थिर बेसलाइन पीने के स्तर के साथ था [20] 5 g / kg का 5% (w / v)] अल्पावधि के दौरान [~ 4 सप्ताह (13 पीने के सत्र)] और दीर्घकालिक [ ~ 12 सप्ताह (37 पीने के सत्र)] पीने की अवधि। नियंत्रण चूहों का एक अलग समूह (n = 6-9) को ऊपर वर्णित समान शर्तों के तहत दोनों बोतलों (यानी, कोई सूक्रोज) में पानी तक पहुंच नहीं दी गई थी। अल्पकालिक एक्सपोज़र के अंत में नियंत्रण और सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों का औसत शरीर का वजन क्रमशः 405.7 g 40.8 g और 426.4 N 31.2 g था। दीर्घकालिक एक्सपोज़र के अंत में, नियंत्रण और सुक्रोज समूहों के लिए औसत शरीर का वजन 578.8 N 53.4 g और 600.2 N 45.2 g था।

गोल्गी-कॉक्स धुंधला हो जाना

पिछले पीने के सत्र के बाद चूहों को पशु सुविधा से मस्तिष्क नमूनों के प्रसंस्करण के लिए स्कूल ऑफ बायोमेडिकल साइंसेज, क्वींसलैंड विश्वविद्यालय (सेंट लूसिया, ऑस्ट्रेलिया) में ऊतक विज्ञान की सुविधा के लिए स्थानांतरित किया गया था। परिवहन के दौरान तनाव को कम करने के लिए सभी अनुमोदित उपाय किए गए थे, जिसके बाद, चूहों को रात भर ठीक होने की अनुमति दी गई थी। अगले दिन, चूहों को सोडियम पेंटोबार्बिटल ओवरडोज (60 – 80 mg / kg, ip Vetcare, Brisbane, Australia) द्वारा बलिदान किया गया और इन 300 मिलीलीटर कृत्रिम सेरेब्रल-स्पाइनल फ्लुइड के साथ इंट्राकार्डियलली परफेक्ट किया गया, जिसमें एमएम (XMUMX NaXX) शामिल था। KCl, 130 NaHCO₃, 1.25 NaH₂PO₄, 5 MgCl₂, 1 CaCl₂, और एक्सएनयूएमएक्स डी-ग्लूकोज। प्रत्येक जानवर को तब हटा दिया गया था और मस्तिष्क को हटा दिया गया था और गोल्गी-कॉक्स समाधान में अंधेरे में डाला गया था जिसमें 10% पोटेशियम डाइक्रोमेट, 5% पोटेशियम क्रोमेट, और 5% मरक्यूरिक क्लोराइड (सिग्मा-एल्ड्रिच से सभी रसायन) शामिल थे जो नए 5 दिन बनाए गए थे पहले वर्णित के रूप में बलिदान करने से पहले (रटलेज एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। गोल्गी-कॉक्स दाग ऊष्मायन और बाद के प्रसंस्करण के तरीकों से संशोधित किया गया था रंजन और मल्लिक (2010)। अल्पकालिक सुक्रोज खाने वाले जानवरों के दिमाग 6 ° C पर 37 दिनों के लिए लगाए गए थे, जबकि लंबे समय तक सुक्रोज खाने वाले जानवरों के दिमागों को 10 दिनों के लिए ऊष्मायन किया गया था, जिसमें ऊष्मायन के 4 दिनों के बाद ताजा गोल्गी-कॉक्स समाधान में बदलाव किया गया था।

ऊष्मायन के बाद, 300 μm कोरोनल सेक्शन को एक वाइब्रेटिंग Zeiss Hyrax V50 माइक्रोटेम (कार्ल ज़िस, जर्मनी) का उपयोग करके काटा गया। तब स्लाइस को क्रमिक रूप से 24- अच्छी तरह से प्लेटें 30% (w / v) से भर दिया गया था, 0.1 M फॉस्फेट में खारा लवण बफर किया और में उल्लिखित के रूप में संसाधित किया गयारंजन और मल्लिक, एक्सएनयूएमएक्स)। संक्षेप में, 50 मिनट के लिए वर्गों को 5% इथेनॉल में निर्जलित किया गया था, फिर 0.1 X NH में रखा गया₄30 मिनट के लिए OH समाधान, 5 मिनट के लिए आसुत जल के साथ दो बार rinsed और अंधेरे में 30 मिनट के लिए फ़ूजीहंट फिल्म फिक्सर (फुजीफिल्म, सिंगापुर) में रखा गया। स्लाइस तब 2 मिनट प्रत्येक के लिए आसुत जल में दो बार rinsed और 70 मिनट के लिए दो बार 90, 95, 100, और 5% इथेनॉल में निर्जलित थे। तब CXA समाधान (1: 1: 1 क्लोरोफॉर्म: xylene) शराब को 10 मिनट के लिए साफ़ कर दिया गया था और Superfrost स्लाइड (Menzel-Glaser, Lomb वैज्ञानिक, ऑस्ट्रेलिया) और कवर-स्लिप पर DPX (सिग्मा-एल्ड्रिच) में चढ़ गया था। (मेंजेल-ग्लेसर, जर्मनी)। रात भर कमरे के तापमान पर सूखने के लिए स्लाइड को अंधेरे में छोड़ दिया गया था।

न्यूक्लियस एक्यूम्बेन्स के भीतर न्यूरोनल सिलेक्शन और ट्रेसिंग

ब्रैग्मा + एक्सएनयूएमएक्स और + एक्सएनयूएमएक्स के बीच कोरोनल स्लाइस का सर्वेक्षण एमएसई के लिए एनओसी के कोर और शेल के भीतर किया गया था, पार्श्व वेंट्रिकल का उपयोग करके और चूहे के मस्तिष्क एटलस की सहायता से गंतव्य के रूप में पूर्वकाल की शुरुआत (पैक्सिनो और वाटसन, एक्सएनयूएमएक्स) (चित्रा 1)। न्यूरोलुसीडा एक्सएनयूएमएक्स (एमबीएफ बायोसाइंस, वीटी, यूएसए) में समोच्च फ़ंक्शन का उपयोग प्रत्येक स्लाइस में NA कोर और NAc शेल को सीमांकित करने के लिए किया गया था (चित्र) 2)। प्रति जानवर प्रति क्षेत्र 2 और 9 न्यूरॉन्स के बीच एक 63x उद्देश्य का उपयोग करते हुए या रीढ़ की हड्डी के घनत्व (100 )m के अनुसार रीढ़ के रूप में रिपोर्ट किया गया) के लिए प्रतिरूपित किया गया था, एक Zeiss Axioskop II (कार्ल Zeiss, जर्मनी) का उपयोग करके एक स्वचालित 100x उद्देश्य का उपयोग कर रहा था। xyz स्टेज न्यूरोलुसीडा द्वारा संचालित है^® एक्सएनयूएमएक्स सॉफ्टवेयर (एमबीएफ बायोसाइंसेज, वीटी, यूएसए)। उपचार के संबंध में सभी ट्रेसिंग अंधी शैली में की गई थी। गोल्जी-कॉक्स संसेचित न्यूरॉन्स के रूपात्मक मानकों का पिछले रिपोर्टों के समान तरीके से विश्लेषण किया गया था (क्लेनोवस्की एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स).

  

चित्रा 1। 4 और 12 सप्ताह के सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों और आयु-मिलान नियंत्रणों के नाभिक accumbens कोर और खोल से नमूना किए गए मध्यम रीढ़ के न्यूरॉन्स के स्थानों को दिखाने वाला मानचित्र। शीर्ष दो पैनल नाभिक के कोर और 4 सप्ताह नियंत्रण (त्रिकोण) और सुक्रोज (हलकों) जानवरों के खोल से नमूने न्यूरॉन्स के स्थानों को दिखाते हैं। नीचे के दो पैनल 12 वीक कंट्रोल (त्रिकोण) और सुक्रोज (सर्कल) जानवरों से सजे न्यूरॉन्स की स्थिति दिखाते हैं।

सांख्यिकीय विश्लेषण

माध्य (SEM) की औसत और मानक त्रुटि की गणना पशु के साथ निर्धारित प्रत्येक डेटा के लिए की गई थी n, सभी कोर या शेल NAC एमएसएन से औसत मॉर्फोमेट्री डेटा का उपयोग कर (n = एनएसी शेल के लिए एक्सएनयूएमएक्स और n = NAN कोर 6-सप्ताह के लिए 4, n = 9-सप्ताह के समूहों के लिए 12)। जहां संकेत दिया गया है, दो छात्रों को अप्रकाशित किया गया है tबोन्स्ट्रोनी पोस्ट-परीक्षण के साथ -tests या दो-तरफा ANOVAs ग्राफपैड प्रिज्म संस्करण 6.02 (ग्राफपैड सॉफ्टवेयर, सैन डिएगो, सीए) का उपयोग करते हुए समूह साधनों की तुलना से जुड़े सभी विश्लेषणों के लिए आयोजित किए गए थे। सांख्यिकीय महत्व को स्वीकार किया गया था P <0.05। परिणाम अनुभाग में सभी डेटा का अर्थ the SEM के रूप में प्रस्तुत किया गया है। नियंत्रण मूल्य के सापेक्ष प्रतिशत परिवर्तनों की गणना की जाती है।

परिणाम

न्यूक्लियस अम्बुम्बन्स शेल से मध्यम स्पाइन न्यूरॉन्स ने डेन्ड्रिटिक लंबाई को घटाया है, डेंड्राइटिक जटिलता में कमी हुई है लेकिन डिस्टल ब्रांच के आदेशों में वृद्धि हुई स्पाइन डेंसिटी का अनुसरण लंबे समय तक किया गया है, लेकिन अल्पकालिक नहीं

अल्पकालिक (4 सप्ताह) सुक्रोज की खपत के बाद NAC शेल एमएसएन मॉर्फोमेट्रिक मापदंडों में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं था (तालिका) 1)। केन्द्रापसारक शाखा क्रम से संबंधित विश्लेषणों में अल्पकालिक सुक्रोज खपत और जल नियंत्रण NAc शेल एमएसएन के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे। प्रति शाखा क्रम में नाममात्र, वृक्ष के समान खंड (P = 0.4111), प्रति शाखा क्रम के अनुसार लंबाई लंबाई (P = 0.5581) और प्रति शाखा क्रम में स्पाइन घनत्व का अर्थ है (P = 0.2977, दो-तरफ़ा ANOVAs) समूहों के बीच काफी भिन्न नहीं थे। सैंपल न्यूरॉन्स के अनुमानित पदों को दर्शाने वाला एक स्थान का नक्शा चित्र में दिखाया गया है 1.

  

तालिका 1। नाभिक से मध्यम रीढ़ के न्यूरॉन्स के सामान्य मॉर्फोलोजिक पैरामीटर अल्पकालिक सुक्रोज खपत चूहों और आयु-मिलान जल नियंत्रण के खोल को बढ़ाते हैं.

सुक्रोज की खपत के दीर्घकालिक (12 सप्ताह) के बाद, NAC शेल एमएसएन की कुल डेंड्रिटिक आर्बर लंबाई पानी की खपत नियंत्रण की तुलना में 21% कम हो गई (पानी: 1827 N 148 μm) n = एक्सएनयूएमएक्स; सुक्रोज 9 N 1449 μm, n = 9, *P = ०.०३ un४, दो-पूंछ रहित छात्र t-टेस्ट, फिगर 2, टेबल 2)। पानी और सूक्रोज समूहों के बीच वृक्ष के समान द्विभाजन (नोड्स) और डेन्ड्रिटिक अंत की औसत संख्या की तुलना एनएसी शेल एमएसएनएस (नोड्स) में डेंड्रिटिक जटिलता के एक कम (हालांकि महत्वपूर्ण नहीं) स्तर का पता चला: जल एक्सएनयूएमएक्स ± एक्सएनयूएमएक्स n = 9, सुक्रोज 10.1 UM 0.8 n = 9, P = एक्सएनयूएमएक्स; अंत: जल 0.0879 N 17.9 n = 9, सुक्रोज 14.8 UM 0.7 n = 9, P = ०.०३ un४, दो-पूंछ रहित छात्र t-टेस्ट, टेबल 2)। सोमा वॉल्यूम में कोई बदलाव नहीं हुआ (P = 0.9400), वृक्ष के समान लम्बाई का मतलब (P = 0.1646) या कुल रीढ़ घनत्व ((P पानी के नियंत्रण की तुलना में लंबे समय तक सुक्रोज की खपत वाले चूहों से NAc शेल एमएसएन में = 0.3662)। ये आकारिकी पैरामीटर तालिका में विस्तृत हैं 2.

 चित्रा 2। नियंत्रित चूहों की तुलना में लंबे समय तक सुक्रोज उपचारित चूहों के नाभिक accumbens (NAc) खोल से मध्यम डेंड्राइटिक आर्बर लंबाई और मध्यम स्पाइनल न्यूरॉन्स (एमएसएन) की बढ़ी हुई डेंड्राइट रीढ़ की घनत्व में कमी। (ए, बी) नियंत्रण (शीर्ष) और दीर्घकालिक (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह) सुक्रोज (नीचे) का प्रतिनिधित्व करते हुए ब्राइटफील्ड का प्रदर्शन किया zएनएसी शेल (एक्सएनयूएमएक्सएक्स बढ़ाई) से गोल्गी-गर्भवती एमएसएन के स्टैक मोज़ाइक। का इनसेट (ए, बी) नियंत्रण और लंबे समय तक सुक्रोज के इलाज वाले गोल्गी-संसेचित एमएसएन डेंड्राइट्स और डेन्ड्रिटिक स्पाइन के एनएसी शेल (एक्सएनयूएमएक्सएक्स मैग्नीफिकेशन) से देखा जाता है। (सी) इस अध्ययन में एनाटोमिकल क्षेत्रों को दिखाया गया है कि एमएसएन को सैंपल दिया गया था। (डी) नियंत्रणों (हलकों), अप्रकाशित छात्रों की तुलना में लंबी अवधि के सुक्रोज जानवरों (चौकों) में NA शेल से कुल एमएस डेंड्राइटिक आर्बर (मतलब from SEM) का स्कैटर-प्लॉट दिखाता है t-परीक्षा, *P <0.05, n = एक्सएनयूएमएक्स; नियंत्रण और n = एक्सएनयूएमएक्स; 9 सप्ताह सुक्रोज। (ई) नियंत्रण (हलकों), अप्रकाशित छात्रों की तुलना में लंबी अवधि के सुक्रोज जानवरों (वर्गों) में NA शेल से अपरिवर्तित माध्य वृक्ष वृक्ष की लंबाई (मतलब from SEM) का एक बिखराव-साजिश दिखाता है। t-परीक्षा, P > 0.05 , XNUMX, n = एक्सएनयूएमएक्स; नियंत्रण और n = एक्सएनयूएमएक्स; 9 सप्ताह सुक्रोज। शाखा आदेश विश्लेषण प्रति शाखा क्रमांक के प्रति खंड खंड संख्या का मतलब (per SEM) (एफ), प्रति शाखा आदेश प्रति लंबाई लंबाई का मतलब है (जी) और शाखा आदेश प्रति घनत्व घनत्व (एच)। लंबे समय तक सुक्रोज की खपत ने डिस्टल ब्रांच ऑर्डर (5 +) पर डेन्ड्रिटिक लंबाई को घटाया और कंट्रोल की तुलना में डिस्टल ब्रांच ऑर्डर (4 +) में डेंड्राइटिक स्पाइन डेंसिटी को बढ़ाया। (जी, एच), बोन्फ्र्रोनी पोस्ट-टेस्ट के साथ दो-तरफ़ा एनोवाP <0.05, **P <0.01, n = एक्सएनयूएमएक्स; नियंत्रण और n = एक्सएनयूएमएक्स; लंबे समय तक सुक्रोज। स्केल बार्स: (ए, बी) = 20 μm; इनसेट (ए, बी) = 10 μm; (सी) = 1 मिमी।

  

तालिका 2। लंबे समय तक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों और उम्र के मिलान वाले जल नियंत्रणों के नाभिक के मध्यम स्पाइन न्यूरॉन्स से सामान्य मॉर्फोलोगिक पैरामीटर.

एनएसी शेल एमएसएन का उपभोग करने वाले लंबे समय तक सुक्रोज की सामान्य डेंड्राइटिक आकृति विज्ञान के लक्षण वर्णन के बाद, हमने उनकी शाखा आदेश विशेषताओं के संबंध में डेन्ड्रिटिक आर्बराइजेशन और रीढ़ की घनत्व का विश्लेषण किया। वृक्ष के समान वृक्षों के बारे में हमारे व्यापक मूल्यांकन ने प्रति शाखा क्रम में वृक्ष के समान खंडों की संख्या निर्धारित की, प्रति शाखा क्रम में वृक्ष के समान खंडों की औसत लंबाई और पानी के नियंत्रण और लंबी अवधि के सुक्रोज खपत चूहों के शाखा खोल एमएसएन के शाखा आदेश के अनुसार रीढ़ घनत्व। शाखा आदेश डेटा और विश्लेषण का सारांश तालिका में प्रस्तुत किया गया है 3.

 तालिका 3। लंबे समय तक सुक्रोज और पानी पीने वाले चूहों से मध्यम रीढ़ की न्यूरॉन्स की शाखा आदेश विशेषताएं.

पानी के नियंत्रण की तुलना में लंबी अवधि के सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों में एनएसी शेल एमएसएन के शाखा आदेश क्रमिक प्रति डेन्ड्रिटिक शाखा खंड संख्या में काफी कमी आई थी (**P = 0.0015, टू-वे एनोवा)। बोनफरोनी के बाद के परीक्षणों में 4th (पानी: 5.2 UM 0.9,) पर शाखा खंडों की संख्या कम होने की प्रवृत्ति सामने आई। n = एक्सएनयूएमएक्स; सुक्रोज 9 N 3.3, n = 9, P = एक्सएनयूएमएक्स, चित्रा 2F, टेबल 3), और 5th आदेश और शाखा आदेशों के ऊपर (पानी: 3.3 X 0.7,) n = एक्सएनयूएमएक्स; सुक्रोज 9 N 1.2, n = 9, P = एक्सएनयूएमएक्स, चित्रा 2F, टेबल 3)। एनएसी शेल एमएसएन की शाखा आदेश प्रति डेन्ड्रिटिक खंड लंबाई पानी के नियंत्रण की तुलना में लंबे समय तक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों में काफी कम हो गई थी (*)P = 0.0444, टू-वे एनोवा)। बोनफेरोनि के बाद के परीक्षणों में एक्सनमएक्स ऑर्डर शाखाओं और उससे परे (पानी: 55 N 5 μm) पर 53.9% की कमी दिखाई गई n = एक्सएनयूएमएक्स; सुक्रोज 9 N 24.1 μm, n = 9, **P = एक्सएनयूएमएक्स, चित्रा 2G, टेबल 3).

शाखा आदेश विश्लेषण ने नियंत्रण की तुलना में लंबी अवधि के सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों के एनएसी शेल एमएसएन के डेन्ड्रिटिक रीढ़ घनत्व में एक महत्वपूर्ण वृद्धि देखी (*)P = 0.0124, टू-वे एनोवा)। बोन्फ्रोनी के बाद के परीक्षणों ने दूर 57th ऑर्डर शाखाओं और उससे परे 4% की रीढ़ की घनत्व में वृद्धि दिखाई (पानी: 33.4 N 4.2) n = एक्सएनयूएमएक्स; सुक्रोज 9 N 52.5, n = 9, P = 0.0271 *, आंकड़े के इनसेट 2A, बी, एच, टेबल 3)। समग्र एमएसएन वास्तुकला और डिस्टल स्पाइन डेंसिटी (इनसेट) की प्रतिनिधि छवियां आंकड़े में चित्रित की गई हैं 2A, बी.

एक साथ लिया गया, इन परिणामों से संकेत मिलता है कि अल्पकालिक सुक्रोज की खपत का NAc शेल के भीतर एमएसएन के मॉर्फोलोगिक मापदंडों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। हालांकि, लंबे समय तक खपत के बाद, विशेष रूप से डिस्टल डेंडिटिटिक शाखाओं में न्यूरोनल आर्बर लंबाई और जटिलता में महत्वपूर्ण कमी होती है। लंबे समय तक सुक्रोज लेने वाले चूहों के NAC शेल एमएसएन में सहवर्ती डिस्टल स्पाइन घनत्व बढ़ जाता है।

न्यूक्लियस अम्बुम्बेन्स कोर से मध्यम स्पाइन न्यूरॉन्स ने लंबे समय के बाद ब्रांचिंग जटिलता को कम किया है, लेकिन अल्पकालिक सुक्रोज उपभोग नहीं

सुक्रोज की खपत की अल्पकालिक अवधि के बाद, NA कोर एमएसएन मॉर्फोमेट्रिक मापदंडों (तालिका) में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे 4)। केन्द्रापसारक शाखा क्रम से संबंधित विश्लेषणों में एक्सएनयूएमएक्स-सप्ताह सुक्रोज खपत और जल नियंत्रण कोर एमएसएन के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे। प्रति शाखा क्रम में नाममात्र, वृक्ष के समान खंड (P = 0.7717), प्रति शाखा क्रम के अनुसार लंबाई लंबाई (P = 0.2096), और प्रति शाखा आदेश का मतलब रीढ़ घनत्व (P = 0.3521, दो-तरफ़ा ANOVAs) समूहों के बीच भिन्न नहीं थे।

 तालिका 4। नाभिक से मध्यम चमकदार न्यूरॉन्स के सामान्य मॉर्फोलोजिक पैरामीटर अल्पकालिक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों के कोर और उम्र से मेल खाते पानी के नियंत्रण को नियंत्रित करते हैं.

लंबे समय तक सुक्रोज की खपत भी एनएसी कोर एमएसएन मॉर्फोमेट्रिक मापदंडों (तालिका) पर कोई महत्वपूर्ण नहीं थी 5)। पानी के नियंत्रण की तुलना में लंबे समय तक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों में एनएसी कोर एमएसएन की शाखा के प्रति ऑर्डर डेन्ड्रिटिक शाखा खंड संख्या में काफी कमी आई थी (*P = 0.0416, टू-वे एनोवा), हालांकि प्रति शाखा क्रम में औसत लंबाई लंबाई में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं थे (P = 0.0995) और प्रति शाखा क्रम में स्पाइन घनत्व का अर्थ है (P = एक्सएनयूएमएक्स, दो तरफा एएनओएवाईएस) पानी के नियंत्रण की तुलना में लंबे समय तक सुक्रोज खपत चूहों के एनएके कोर में एमएसएन के बीच। एक साथ लिया गया, हमारा डेटा बताता है कि NAc कोर, NAc शेल क्षेत्र से एमएसएन की तुलना में दीर्घकालिक सुक्रोज खपत के लिए उत्तरदायी नहीं है।

 तालिका 5। नाभिक के मध्यम रीढ़ के न्यूरॉन्स के सामान्य मॉर्फोलोगिक पैरामीटर लंबे समय तक सुक्रोज उपभोग करने वाले चूहों और उम्र से मेल खाते पानी के नियंत्रणों के कोर का कारण बनता है.

चर्चा

पश्चिमी आहार में अत्यधिक मीठे भोजन की बढ़ती उपलब्धता ने न केवल मोटापे और टाइप II मधुमेह के बढ़ते प्रसार और आर्थिक बोझ में योगदान दिया है, बल्कि इसने खाने के विकारों की शुरुआत भी की है जैसे द्वि घातुमान खाने (स्वानसन एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; केसलर एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; डेविस, एक्सएनयूएमएक्स). हालांकि फ्रुक्टोज और सुक्रोज सहित शर्करा के व्यसनी गुण सट्टा बने हुए हैं, व्यवहार और तंत्रिका संबंधी सहसंबंध में एक हड़ताली समानता है जो अधिक खाने और लंबे समय तक दवा के उपयोग के परिणामस्वरूप प्रकट होती है (एवेना एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स, 2011). इसके अलावा, चीनी मस्तिष्क के इनाम के सर्किट्री को एक तरह से सक्रिय करता है जो दुरुपयोग की दवाओं के समान है (वोल्को एट अल, एक्सएनयूएमएक्स), और मानव अध्ययनों के परिणामों से पता चलता है कि चीनी और मिठास उन शराबों को प्रेरित कर सकती है जो शराब और निकोटीन जैसी नशे की लत से प्रेरित लोगों के लिए परिमाण में तुलनीय हैं। (वोल्को एट अल, एक्सएनयूएमएक्स)। इसलिए हमने चूहों में द्वि घातुमान-सुक्रोज खपत के एक मॉडल का उपयोग किया, जो लघु (4 सप्ताह) और दीर्घकालिक (12 सप्ताह) प्रभाव को निर्धारित करने के लिए NAc में एमएसएन के न्यूरोनल आकारिकी पर सुक्रोज का सेवन करते हैं, जो ओवरलैपिंग इनाम सर्किटरी का एक प्रमुख घटक है। यह चीनी और नशे की दवाओं द्वारा संशोधित है। हम बताते हैं कि पुरानी लंबी अवधि के सुक्रोज भस्म चूहों के NA खोल से एमएसएन में डेंड्राइटिक लंबाई और जटिलता में काफी कमी आई है, लेकिन डिस्टल डेंड्राइटिक रीढ़ घनत्व में वृद्धि हुई है। लंबे समय तक सुक्रोज की खपत का एनएसी कोर से एमएसएन की आकृति विज्ञान पर कोई प्रभाव नहीं था, जबकि अल्पकालिक सूक्रोज की खपत का भी एनएसी कोर या शेल से एमएसएन आकृति विज्ञान पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं था। ये परिणाम न केवल एनओसी शेल एमएसएन के न्यूरोनल आकारिकी पर लंबे समय तक द्वि घातुमान सुक्रोज के सेवन के प्रत्यक्ष प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं, बल्कि वे उच्च चीनी युक्त आहार के लंबे समय तक सेवन के संभावित हानिकारक परिणामों को भी उजागर करते हैं।

NAc, जो वेंट्रिकल स्ट्रिएटम का हिस्सा बनता है, मुख्य रूप से एमएसएन से बना होता है, जिसे व्यापक रूप से डेंड्रिटिक आर्बराइजेशन और उच्च रीढ़ घनत्व के साथ मध्यम आकार के न्यूरॉन्स के रूप में विशेषता है (केम्प और पॉवेल, एक्सएनयूएमएक्स; बजरी और डिफिग्लिया, एक्सएनयूएमएक्स; राफॉल्स एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; कावागुची एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स). Glutamatergic और डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स NAc के लिए दो प्राथमिक अभिवाही इनपुट हैं, मुख्य रूप से एमएसएन के डेंड्रिटिक शाफ्ट और स्पाइन से संपर्क करते हैं। (ग्रोव्स, एक्सएनयूएमएक्स; काया और नंबा, एक्सएनयूएमएक्स; ग्रोव्स एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स). विशेष रूप से, NAc शेल और कोर कार्यात्मक रूप से अलग कॉर्टिकल क्षेत्रों से ग्लूटामेटेरिक इनपुट प्राप्त करते हैं (ब्रोग एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स). NA कवच को हिप्पोकैम्पस, थैलामस और बेसोलैटल अमिग्डाला जैसे उप-क्षेत्रों से उत्तेजक परिश्रम द्वारा भी पार किया जाता है (ब्रोग एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; राइट एंड ग्रोएनगेवन, एक्सएनयूएमएक्स). पिछले अध्ययनों से पता चला है कि ये ग्लूटामेटर्जिक इनपुट प्रेरणा और लक्ष्य-निर्देशित व्यवहार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं जैसे कि उपचार और इनाम मांगना (माल्डोनैडो-इरिज़री एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; केली और स्वानसन, एक्सएनयूएमएक्स; रेनॉल्ड्स और बेरिज, एक्सएनयूएमएक्स; रिचर्ड और बेरिज, एक्सएनयूएमएक्स)। एनएसी एमएसएन पर अन्य प्रमुख इनपुट डोपामिनर्जिक मामलों से है जो वेंट्रल टेक्नोलॉजिकल क्षेत्र से परियोजना है (लिंडवेल और ब्योर्क्लकुंड, एक्सएनयूएमएक्स; वीनिंग एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; कालीवास और मिलर, एक्सएनयूएमएक्स). दिलचस्प रूप से, आंतरायिक शुगर एक्सेस के समान मॉडल का उपयोग करने वाले पिछले अध्ययनों से पता चला है कि परिणामस्वरूप द्वि घातुमान की खपत के परिणामस्वरूप NAc में बाह्य डोपामाइन में वृद्धि हुई है (दुर्दशा के लिए कुछ हद तक) दुरुपयोग की दवाओं के लिए (राडा एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; एवेना एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स), और डोपामाइन रिसेप्टर अभिव्यक्ति को संशोधित कर सकते हैं (Colantuoni et al।, 2001, 2002) एनएसी कोर और शेल में। दिलचस्प है, सुक्रोज की द्वि घातुमान की खपत समय के साथ सेवन में वृद्धि का कारण बनती है, जैसे कि कोकीन और हीरोइ के दुरुपयोग की दवाओं के आत्म-प्रशासन के लिए।n (अहमद और कोब, 1998; अहमद एट अल।, 2000, 2003) जो एक "नशे की तरह" राज्य के विकास से जुड़ा हुआ है।

ब्रांच ऑर्डर मॉर्फोमेट्री के हमारे विश्लेषण से पता चलता है कि लंबे समय तक सुक्रोज सेवन के कारण एनएसी शेल एमएसएन की डेन्ड्रिटिक लंबाई में समग्र कमी, मुख्य रूप से डिस्टल शाखा के आदेशों की जटिलता में कमी से होती है। हमने डिस्टल ब्रांचिंग (4th और 5th ऑर्डर और ब्रांच ऑर्डर्स के ऊपर) को कम किया और 5th ऑर्डर पर और डेन्ड्राइट्स से ऊपर की औसत लंबाई को कम किया, इन ब्रांच ऑर्डर में स्पाइन डेंसिटी को बढ़ाया। इस प्रकार के डेंड्रिटिक रिस्ट्रक्चरिंग को प्रभावित करने वाले एक सामान्य कारक में सिनैप्टिक कनेक्टिविटी और / या फ़ंक्शन में परिवर्तन शामिल हैं (रूसो एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स). पिछले अध्ययनों से पता चला है कि एमएसएन पर ग्लूटामेटेरिक सिनैप्स मुख्य रूप से रीढ़ पर बनते हैं, विशेष रूप से डिस्टल डेंड्राइट पर (ग्रोएनवेगेन एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स). इसके अतिरिक्त, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स से डोपामाइन और ग्लूटामेटेरिक इनपुट का सह-स्थानीयकरण (सीसैक और पिकल, एक्सएनयूएमएक्स), समुद्री घोड़ा (टॉटर्डेल और स्मिथ, एक्सएनयूएमएक्स; सीसैक और पिकल, एक्सएनयूएमएक्स), और अमिगडाला (जॉनसन एट अल।, 1994) एमएसएन की डेंड्राइटिक स्पाइन पर देखा गया है। हमारे अध्ययन में देखी गई दीर्घकालिक सुक्रोज खपत के बाद रीढ़ की घनत्व में वृद्धि के साथ संयुक्त ये अवलोकन, वृद्धि हुई आदानों के गठन का समर्थन करते हैं। इसलिए, संभावना पैदा होती है जहां लंबे समय तक द्वि घातुमान जैसे सुक्रोज के सेवन के कारण लगातार प्रभाव एनएसी शेल में एमएसएन के डिस्टल डेंड्राइट्स में वृद्धि हुई उत्तेजक सिनैप्टिक गतिविधि को सुविधाजनक बना सकता है। नतीजतन, डिस्टल डेंड्राइट्स में कमी और / या एक सिनैप्टिक होमोस्टैटिक तंत्र के माध्यम से परिणाम हो सकता है (Reissner और Kalivas, 2010), हालांकि यह निर्धारित किया जाना बाकी है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि Crombag और सहकर्मियों ने दिखाया कि NAN खोल में रीढ़ की घनत्व में कोई वृद्धि नहीं हुई थी, 4-सप्ताह के बाद सुक्रोज का सेवन अधिक मजबूत अधिग्रहण और सुक्रोज की तुलना में उच्चतर दर के बावजूद नाक-प्रहार स्व-प्रशासन प्रतिमान के माध्यम से किया गया था। एम्फ़ैटेमिन के साथ (क्रॉमबैग एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। 4 सप्ताह में रीढ़ की घनत्व में परिवर्तन की अनुपस्थिति का उनका अवलोकन हमारे निष्कर्षों को दर्शाता है। इसके विपरीत, हालांकि, हमारे अध्ययन से पता चलता है कि क्रोनिक सुक्रोज की खपत के लिए दीर्घकालिक (12 सप्ताह) के बाद, सुक्रोज-अनुभव चूहों के एमएसएन पर डिस्टल स्पाइन घनत्व में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। इसके अलावा, हमारी प्रयोगशाला ने पहले दिखाया है कि दीर्घकालिक (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह) सुक्रोज की खपत फार्माकोथेरेप्यूटिक्स के लिए एक अंतर औषधीय प्रतिक्रिया की सुविधा देती है जो एनएसी के स्तर पर डोपामाइन और एसिटाइलकोलाइन प्रतिक्रियाओं को संशोधित करने के लिए दिखाया गया है।शरीफ एट अल।, प्रेस में). एक साथ लिया गया, यह बताता है कि दीर्घकालिक (एक्सएनयूएमएक्स सप्ताह और उससे आगे) सूक्रोज एक्सपोजर, जो वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों के अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित होता है, जिसके परिणामस्वरूप एनएसी के स्तर पर आकृति विज्ञान अनुकूलन होता है।

दुरुपयोग की दवाओं के संदर्भ में, बार-बार विभिन्न दवाओं के संपर्क में डेंड्राइट्स और डेंड्राइटिक स्पाइन की संरचना में लंबे समय तक चलने वाले परिवर्तन होते हैं। उदाहरण के लिए, एम्फ़ैटेमिन और कोकेन दोनों खोल और कोर दोनों में NAC में रीढ़ की घनत्व को बढ़ाते हैं (रॉबिन्सन और कोल्ब, एक्सएनयूएमएक्स). एनओसी शेल में रीढ़ की घनत्व बढ़ाने के लिए निकोटीन एक्सपोजर भी दिखाया गया है। इसके विपरीत, मॉर्फिन एक्सपोज़र रीढ़ की घनत्व और डेंड्राइटिक शाखा जटिलता में कमी की ओर जाता है (रॉबिन्सन और कोल्ब, एक्सएनयूएमएक्स). लंबे समय तक सुक्रोज की खपत के संदर्भ में, हमने स्पाइन घनत्व में एम्फ़ैटेमिन, कोकीन और निकोटीन के समान वृद्धि और मॉर्फिन के प्रभाव के विपरीत वृद्धि देखी। हालांकि, एम्फ़ैटेमिन और कोकीन के विपरीत, लेकिन निकोटीन के समान, सुक्रोज के लिए लंबे समय तक एक्सपोज़र पर रीढ़ की घनत्व की वृद्धि NAc शेल तक सीमित है। यह भी दिलचस्प है कि दोनों वृक्ष के समान शाखाओं में परिवर्तन (रॉबिन्सन और कोल्ब, एक्सएनयूएमएक्स) और रीढ़ की घनत्व (ली एट अल।, 2003) एम्फ़ैटेमिन या कोकेन द्वारा उत्पादित एनएएस में एमएसएन के डिस्टल डेंड्राइट्स तक ही सीमित है, जो हमारे अध्ययन के निष्कर्षों को दर्शाता है। इसके अलावा, और ऊपर वर्णित परिवर्तनों के लिए संक्षारक, सुक्रोज की खपत पहले भी त्वचीय डोपामाइन न्यूरॉन्स पर उत्तेजक synaptic ताकत बढ़ाने के लिए दिखाया गया है (स्टबेर एट अल।, एक्सएनयूएमएक्सबी) और साथ ही मेसोलिम्बिक इनाम मार्ग के अन्य घटक (स्टुबर एट अल।, एक्सनुम्का; चेन एट अल।, 2010). एक साथ लिया गया, यह सुक्रोज लंबे समय तक भारी उपयोग के बाद न्यूरॉन आकृति विज्ञान के एक शक्तिशाली न्यूनाधिक के रूप में प्रस्तुत करता है, जो दुर्व्यवहार की दवाओं से मनाए गए प्रभावों के समान है।

यद्यपि इस अध्ययन में देखे गए रूपात्मक परिवर्तनों में योगदान करने वाले सेलुलर और सिनैप्टिक तंत्र को उजागर करने के लिए आगे की जांच की आवश्यकता होती है, लेकिन हमारे परिणाम लंबे समय तक सुक्रोज खपत द्वारा प्रदान महत्वपूर्ण न्यूरोनल प्रभाव को प्रदर्शित करते हैं। विशेष रूप से, हमारे अध्ययन में इस बात की जांच नहीं की गई है कि क्या सुक्रोज के देखे गए रूपात्मक प्रभावों को गैर-कैलोरी मिठास जैसे सैकरिन के साथ भी प्राप्त किया जा सकता है। इस संबंध में यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि लेनोर और सहयोगियों ने दिखाया है कि तीव्र मिठास कोकीन के इनाम से बढ़कर है, यह सैकेरिन या सुक्रोज द्वारा उत्पन्न होता है (लेनोर एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स)। इसके अलावा, हाल ही में हमारे प्रयोगशाला द्वारा प्रकाशित एक अध्ययन (शरीफ एट अल।, प्रेस में) यह दर्शाता है कि वैरिएनलाइन, एक निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर आंशिक एगोनिस्ट ने वर्तमान अध्ययन में उपयोग किए गए एक ही लंबे समय तक रुक-रुक कर उपयोग के बाद कृन्तकों में दोनों सुक्रोज और सैकेरिन का सेवन कम कर दिया है। दिलचस्प बात यह है कि पिछले अध्ययनों में एनएआर के स्तर पर गैर-कैलोरी मिठास जैसे सैकरीन और सुक्रोज के तीव्र प्रभावों में समानताएं दिखाई गई हैं (शेहेगी एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; टुकी एट अल।, एक्सएनयूएमएक्स; केरीली और वेस्ट, एक्सएनयूएमएक्स)। हालांकि, आगे के अध्ययनों से यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि क्या गैर-कैलोरी मिठास एनएसी शेल एमएसएन के आकारिकी में परिवर्तन के समान दीर्घकालिक प्रभाव उत्पन्न कर सकती है, जो कि लंबे समय तक सूक्रोज की खपत के कारण होती है।

अल्पकालिक सुक्रोज खपत के बाद एनएसी एमएसएन आकृति विज्ञान पर प्रभाव की कमी, लंबे समय तक अध्ययन को लागू करने के लिए दवाओं के लंबे समय तक दुरुपयोग या सुक्रोज जैसे प्राकृतिक पुरस्कारों के प्रभाव का आकलन करने के महत्व पर प्रकाश डालती है। निर्भरता के संदर्भ में, न केवल द्वि घातुमान सेवन और संयम चक्र के संयम के प्रमुख घटकों को दोहराया जाता है, साक्ष्य के बढ़ते शरीर से पता चला है कि निर्भरता के लिए संक्रमण एक प्रगतिशील प्रक्रिया है जो अक्सर विस्तारित अवधि में होती है। यद्यपि शर्करा के व्यसनी गुण अनिश्चित बने हुए हैं, लेकिन सेक्स, जुआ और भोजन जैसे अन्य गैर-नशीली दवाओं की लत की लत की तेजी से जांच की जा रही है। इस अध्ययन के परिणाम इस परिकल्पना में योग्यता जोड़ते हैं कि शर्करा जैसे कि सुक्रोज संभावित रूप से लंबे समय तक, द्वि घातुमान की खपत के बाद नशे की लत के गुण हैं। हमारे परिणामों में बच्चों और किशोरों की बढ़ती संख्या के लिए निहितार्थ भी हैं, जो वयस्कता में अस्वास्थ्यकर खाने की आदतों (उच्च चीनी खपत और द्वि घातुमान खाने) को बनाए रखते हैं। चयापचय प्रभावों के विकास के बढ़ते जोखिम के अनुरूप यह भी संभव है कि मनोदशा और प्रेरणा को प्रभावित करने वाले न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग परिणाम भी इन व्यवहारों के परिणामस्वरूप हो सकते हैं।

लेखक योगदान

अनुसंधान डिजाइन में भाग लिया: पीके, एसबी। आयोजित प्रयोगों: पीके, एमएस, एबी, एमएफ, ईएम। डेटा विश्लेषण: पीके, एमएफ, एमएस। डेटा की व्याख्या की और पांडुलिपि के लेखन में योगदान दिया: पीके, एमएस, एमएफ, ईएम, एमबी, एसबी। सभी लेखकों ने प्रस्तुत करने के लिए अंतिम पांडुलिपि को पढ़ा और अनुमोदित किया।

ब्याज स्टेटमेंट का झगड़ा

लेखकों ने घोषणा की कि अनुसंधान किसी भी वाणिज्यिक या वित्तीय संबंधों की अनुपस्थिति में आयोजित किया गया था जिसे ब्याज के संभावित संघर्ष के रूप में माना जा सकता है।

समीक्षक एससी, एसए और हैंडलिंग संपादक ने अपनी साझा संबद्धता की घोषणा की, और हैंडलिंग संपादक ने कहा कि प्रक्रिया फिर भी निष्पक्ष और उद्देश्य समीक्षा के मानकों को पूरा करती है।

Acknowledgments

इस कार्य को ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद (FT1110884) से लेकर SB तक और राष्ट्रीय स्वास्थ्य और चिकित्सा अनुसंधान परिषद (1061979) से SB और MB को अनुदान से सहायता मिली।

पूरक सामग्री

इस लेख के लिए अनुपूरक सामग्री ऑनलाइन मिल सकती है: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnbeh.2016.00054

पूरक चित्रा 1। सुक्रोज का सेवन और 4 और 12 सप्ताह सुक्रोज की खपत चूहों से वरीयता। (ए, बी) एक्सएनयूएमएक्स और एक्सएनयूएमएक्स एक्सपोजर से अधिक कुल सुक्रोज सेवन (एमएल) में वृद्धि दिखाएं। (सी, डी) सुक्रोज प्रस्तुति की अवधि के दौरान पानी पर सुक्रोज के लिए उच्च प्राथमिकता दिखाएं।

संदर्भ

कीवर्ड: द्वि घातुमान की खपत, दीर्घकालिक, मध्यम चमकदार न्यूरॉन, नाभिक accumbens, सुक्रोज

उद्धरण: क्लेनोव्स्की पीएम, शरीफ एमआर, बेल्मर ए, फोगार्टी एमजे, म्यू ईडब्ल्यूएच, बेलिंगहैम एमसी और बार्टलेट एसई (एक्सएनयूएमएनएक्स) एक द्वि घातुमान-मैनर में सुक्रोज का सेवन लंबे समय तक, न्यूक्लियर Accumbens शेल में मध्यम स्पाइनी न्यूरॉन्स की आकृति विज्ञान को बदल देता है। मोर्चा। बिहेव। नयूरोस्की। 10: 54। doi: 10.3389 / fnbeh.2016.00054

प्राप्त: 03 दिसंबर 2015; स्वीकृत: 07 मार्च 2016;
प्रकाशित: 23 मार्च 2016

कॉपीराइट © 2016 क्लेनोव्स्की, शरीफ, बेल्मर, फोगार्टी, म्यू, बेलिंगहैम और बार्टलेट। यह एक ओपन-एक्सेस लेख है, जिसे शर्तों के तहत वितरित किया जाता है क्रिएटिव कॉमन्स एट्रिब्यूशन लाइसेंस (CC BY)। अन्य मंचों में उपयोग, वितरण या प्रजनन की अनुमति है, बशर्ते कि मूल लेखक (ओं) या लाइसेंसकर्ता को श्रेय दिया जाता है और इस पत्रिका में मूल प्रकाशन को स्वीकार किया जाता है, स्वीकार किए गए अकादमिक अभ्यास के अनुसार। कोई उपयोग, वितरण या प्रजनन की अनुमति नहीं है जो इन शर्तों का अनुपालन नहीं करता है।

* पत्राचार: सेलेना ई। बार्टलेट, [ईमेल संरक्षित]