Behav Neurosci. Szerzői kézirat; elérhető a PMC 2015 Dec 1-ban.
Végleges szerkesztett formában megjelent:
- Behav Neurosci. 2015 Dec; 129 (6): 812 – 821.
- Megjelent online 2015 okt. 26. doi: 10.1037 / bne0000095
PMCID: PMC4658266
NIHMSID: NIHMS724902
Kyle E. Parker,1,2,3 Matt P. McCabe,1,2 Howard W. Johns,1,2 Dane K. Lund,2,4 Fiona Odu,4 Rishi Sharma,2,5 Mahesh M. Thakkar,5 DDW Cornelison,2,4 és a Matthew J. Will1,2
Absztrakt
A jelen tanulmány feltárta az amygdala szerepét az egyedülálló táplálkozási mintázat közvetítésében, melyet a patkányokon belüli akkomodens (Acb) opioid aktiváció vezérel. A basolaterális amygdala (BLA) átmeneti inaktiválása GABAA agonista muszimol-adagolással megakadályozza a szelektív µ-opioid agonista D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO) intra-Acb opioid adagolásának megnövekedett fogyasztását. a viselkedés sértetlen, különösen a fogyasztás befejezése után. Az egyik értelmezés az, hogy a BLA inaktiválása szelektíven gátolja a DAMGO által vezérelt fogyasztási (fogyasztási), de nem étvágytalanság (megközelítés) viselkedését. A jelen kísérletek kihasználják a fogyasztás és a megközelítési magatartás időbeli disszociációját a kapcsolódó neurális aktivitás vizsgálatára. Az Acb-t tartalmazó sóoldat vagy a DAMGO beadása után, a BLA muszimol adagolásával vagy anélkül, a patkányoknak 2hr-t kaptak korlátozott mennyiségű, magas zsírtartalmú étrendhez. Közvetlenül a táplálkozási munkamenet után a patkányokat elpusztítottuk, és az agyokat meghatároztuk a neurális aktivitási minták kritikus agyi régióiban, amelyekről ismert, hogy szabályozzák mind az étvágyat, mind a fogyó viselkedést. Az eredmények azt mutatják, hogy az Acb-ből származó DAMGO-adagolás növelte a c-Fos-aktivációt az orexin neuronokban a hypothalamus perifornikus területén, és hogy az aktiváció növekedését blokkolja a BLA muscimol inaktiváció. Az Acb-DbGO-kezelés jelentősen megnövelte a c-Fos aktiválódását a ventrális tegmentális terület dopaminerg neuronjaiban, a sóoldatokkal összehasonlítva, és a BLA inaktiváció nem befolyásolta ezt a növekedést. Összességében ezek az adatok olyan alapul szolgáló áramkört biztosítanak, amely közvetítheti a BLA szelektív hatását a fogyó, de nem étvágygerjesztő viselkedési viselkedésekre a hedonikusan vezérelt táplálkozási viselkedés modelljében.
Az elosztott hálózatot, amely hozzájárul az intra-Accumbens (Acb) opioid közvetített tápláláshoz, széles körben megvizsgálták (Will és munkatársai, 2003; Kelley és munkatársai, 2005; Zheng és munkatársai, 2007; Berridge, 2009), és a basolaterális amygdala (BLA) hozzájárulása különösen érdekes volt. A BLA ideiglenes inaktiválása a GABA-valA Az agonista muscimol megakadályozza a magas zsírbevitel erős növekedését a szelektív µ-opioid agonista D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO) intra-Acb beadása után, de a BLA inaktiválás nem befolyásolja a fokozott táplálékot az akut 24hr élelmiszerhiány (Will és munkatársai, 2004). Ezt a BLA-nak a hedonikus táplálkozás modelljével való közvetítésének hatását tovább jellemeztük, hogy megmutatta, hogy a BLA inaktiváció megakadályozta az Acb-DAMGO által vezérelt megnövekedett fogyasztást, de a megnövekedett élelmiszer-megközelítési magatartás sértetlen maradt, különösen az étrend fogyasztása után. Miközben ezen adatok alaposabb jellemzése és értelmezése biztosított Will és kollégák (2009)Úgy tűnik, hogy a BLA inaktiváció csak a magas zsírtartalmú táplálkozási viselkedés fázisát befolyásolja, de nem az Acb opioid aktiválása által vezérelt élelmiszer-megközelítési fázist.
Történelmileg a jutalmazó magatartások egy étvággyal fázis, amely magában foglalja az olyan megközelítési magatartásokat, amelyek részt vesznek a jutalmazó ingerek, például az \ t beteljesítő fázis, amely magában foglalja az olyan viselkedéseket, mint az \ tCraig, 1918; Lorenz, 1950). Ezt a megkülönböztetést évtizedek óta figyelték meg, és ma is népszerű, mivel az élelmiszerekkel és más jutalmakkal kapcsolatos motivációs elméletek fejlődnek (Nicola és Deadwyler, 2000; Berridge, 2004; Kelley és munkatársai, 2005; Ball és Balthazart, 2008; Jager & Witkamp, 2014). A motivált magatartás ezen különálló fázisainak alapját képező fiziológiák meghatározása olyan modelleket tartalmazott, ahol a kezelések zavarják az egyik fázis kifejeződését anélkül, hogy befolyásolnák a másikat (Ikemoto és Panksepp, 1996; Hanlon és munkatársai, 2004; Zhang és munkatársai, 2003; Jennings és munkatársai, 2015). Jelen tanulmány a táplálkozási magatartás egyedülálló modelljének alapját képező fiziológiát vizsgálja, ahol a fogyó és étvágygerjesztő fázis disszociálódott.
A jelen kísérletekben az Acb DAMGO által vezérelt étvágy és fogyasztás táplálkozási magatartás mögötti neurális mintázatokat vizsgáltuk. Először is, az első megállapítás (Will és munkatársai, 2009) a második kísérlet előfeltételeinek megalkotására replikálták, ideértve azt is, hogy a második vizsgálatban meg kell-e határozni a megfelelő mennyiségű korlátozott étrendet. A második kísérletben, mind a négy különböző gyógyszeres kezelési körülmény után, minden alanynak korlátozott mennyiségű magas zsírtartalmú étrendhez jutott, így minden kezelési csoport, kivéve a DAMGO-val kezelt csoportot, elérte a telítettséget (azaz a hirdetésben megfigyelt mennyiségeket) az 1 kísérletben). Közvetlenül az 2hr táplálási munkamenet után a patkányokat leöltük, hogy megragadjuk a megjelenített viselkedési mintákhoz kapcsolódó neurális aktivitási mintákat. A korábbi adatok azt mutatták, hogy a fogyasztás és az élelmiszer-tartály megközelítésének teljes viselkedése az összes kezelést követő első 30 percben történik, de az Acb-DAMGO BLA inaktiválással vagy anélkül robusztus szintű élelmiszer-megközelítési magatartást eredményez a végső 90 min. az 2hr tesztfolyamat (Will és munkatársai, 2009). Ezért a neurális aktivitás a motivációhoz kapcsolódik megközelítés és a fogyaszt az Acb DAMGO-kezelést nem tartalmazó BLA inaktiválás nélküli patkányokban kell megjelenni. Ezzel ellentétben a BLA inaktiválást alkalmazó Acb-DAMGO-kezelésben részesülő patkányok neurális aktivitási mintázatának egyenlő motivációt kell \ t megközelítés, de tükrözik a csökkent motivációt fogyaszt.
A neurális aktivitást olyan agyrégiókban vizsgáltuk, amelyek ismertek az érdeklődésre számot tartó étvágy és fogyasztás viselkedésében, beleértve a ventralis tegmentális területet (VTA), a dorsalis mediális hypothalamusot (DMH), a hypothalamus perifornikus területét (PeF) és az oldalsó hypothalamusot (LH).Kelley és munkatársai, 2005; Zheng és munkatársai, 2007; Fields és munkatársai, 2007). Az Acb-Acb DAMGO beadása növeli a c-Fos expressziót a perifornikus hipotalamusz neuronokban, és ez a kifejezés orexin jelátvitelt igényel a VTA-ban (Zheng és munkatársai, 2007). Ezek és más adatok azt sugallják, hogy az Acb µ-opioid receptor aktiváláson keresztül történő ízlés-indukálta táplálkozás ezen modellje PeF orexin neuronokat toborozhat, és javíthatja az orexin jelátvitelét a VTA-ban, ami módosíthatja a DA effluxot az Acb és mPFC-hez. (Fields és munkatársai, 2007). Megvizsgáljuk, hogy a BLA aktiválása milyen hatással van az Acb-DAMGO magas zsírtartalmú, de nem nagy zsírtartalmú viselkedés növekedésére.
Mód
patkányok
Harminc-hat felnőtt hím Sprague-Dawley patkányt (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN), amelyek 300 – 400 g súlyúak voltak, plexi ketrecekben párosítottuk egy klímával vezérelt kolóniában 22 ° C hőmérsékleten. A patkányokat 12-óra fény-sötét ciklusban tartottuk, és az összes kísérletet a fényfázis (0700-1900) során végeztük az 1200 és az 1500 óra között. Hacsak másképp nem jelezzük, a patkányoknak a kísérlet előtt és egész ideje alatt szabadon jutottak a laboratóriumi chow-hoz és az ivóvízhez. A csoportok 6 – 8 patkányokat tartalmaztak. Minden kísérleti eljárást a Missouri Egyetem Intézményi Állatgondozási és Használati Bizottsága által jóváhagyott protokollokkal összhangban végeztek.
Sebészet
A patkányokat ketamin és xilazin keverékével érjük el (90 mg / kg és 9 mg / kg; Sigma, St. Louis, MO), és 2 vezetők rozsdamentes acél kanüleket (23 gauge, 10 mm) kétoldalúan az Acb mag és az oldalsó héj és a BLA határán, és a rozsdamentes acél csavarokkal és a könnyű keményíthető gyantával (New England, Boston) ellátott koponyához rögzítve. A műtétet követően a vezetőcsatornákba huzalszálakat helyeztünk el az elzáródás megelőzése érdekében. A célhelyek koordinátái a következők: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (DV koordináta az 12.5mm befecskendező tű elhelyezését jelenti, amely a kanül 2.5mm ventralja mentén).
Készülék
A táplálkozás viselkedési értékelését nyolc plexi (30.5 cm × 24.1 cm × 21.0 cm) tápláló kamrában (Med Associates, St. Albans, VT) különítettük el a kolóniából. A patkányoknak vízben ad libitum és kb. A takarmánykamrák négy infravörös mozgásszervi sugárzással rendelkeznek, amelyek 35 cm távolságban helyezkednek el a kamra hossza mentén és 6 cm a padló felett. Az élelmiszer-tartály automatizált mérlege nyomon követte az élelmiszer fogyasztását. Egy további infravörös sugár, amely az élelmiszer-tartály bejáratán átnyúlik, meghatározta az egyes fejrészek befogadásának számát és időtartamát. Az élelmiszer-tartályt és a vizes palackot egy kamra falának ugyanazon oldalán (ellentétes sarkaiban) helyezték el, és egy eltávolítható hulladéktálca található a bárpadló alatt. A mérések magukban foglalják a mozgásszervi aktivitást (a vízszintes gerendák eltöréseinek száma), a garat belépésének időtartamát (a tartály bejáratánál a sugárszakadás átlagos időtartama), a garatbejegyzéseket (a tartály bejáratánál levő gerendák száma) és az elfogyasztott mennyiséget ( gramm fogyott étrend). A tesztelési időszakok magukban foglalják a táplálkozási kamrákban a viselkedésellenőrzést egy Med-PC szoftvert futtató számítógéppel (Med Associates IV, St. Albans, VT).
Eljárás
Kábítószer-mikroinjekció
D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalin (DAMGO; Research Biochemicals, Natick, MA) és muscimol (Sigma, St. Louis, MO) mindkét oldatot steril 0.9% sóoldatban oldjuk. A vivőanyag kontrollja mindig steril 0.9% sóoldat volt. Az infúziókat egy microdrive szivattyúval (Harvard Apparatus, South Natick, MA) szállítottuk, amelyet polietilén csővel (PE-10) csatlakoztattunk, míg a patkányokat óvatosan kézben tartották. Harminckét mérő 12.5-mm-es befecskendező szelepeket használtunk, amelyek az 2.5 mm-t a vezetőcsatornák végein túlnyúlik. A BLA esetében az injekció sebessége 0.32 µl / perc volt az Acb és 0.16 µl / perc esetében, az infúzió teljes időtartama 93 s volt, ami 0.5-µl és 0.25-µl térfogatokat eredményezett. Egy további percet adtunk a diffúzióhoz.
Design
kísérlet 1
Az egyén belsejében kialakított tervek alapján a patkányok minden csoportja négy különálló kezelési napon, négy kiegyenlített sorrendben kapta meg a négy gyógyszeres kezelés kombinációját. Mindkét kísérletre vonatkozó viselkedési tesztek a műtét utáni 1 hetet kezdték meg a Med-Associates táplálékfelvevő megfigyelő kamráiban. A patkányoknak hozzáférést kaptak ezekben a kamrákban az étrendhez 2hr naponta 6 egymást követő napokon. Az 5-onth nap, 10-mm-es befecskendező szelepet helyeztünk be, és 2 min-re helyeztük a helyére, anélkül, hogy befecskendeztek volna. Az 6-onth egy nap, 12.5 mm-es befecskendező szelepet helyeztünk be, és a sóoldatot 93 s-re adtuk be. Minden vizsgálati napon a BLA-ba bejuttattuk a muszimolt (kétoldalú 20 ng / 0.25 µl / oldalsó oldal) vagy sóoldatot, majd DAMGO-t (0.25 mg / 0.5 µl / oldal kétoldalúan) vagy sóoldatot adtunk az Acb-be, ezáltal négy lehetséges kezelést eredményezett. kombinációk. Az 2hr tesztfolyamat közvetlenül az utolsó injekció után kezdődött, és a patkányoknak ad libitum hozzáférést biztosítottak a magas zsírtartalmú étrendhez. A kezelési napok között legalább 1 nap volt.
kísérlet 2
A patkányok négy csoportja, egy alanyok közötti tervezést alkalmazva, mindegyiknek kétoldalú kanüljei voltak az Acb és a BLA felé. A patkányoknak 2-hez naponta hozzáférést kaptak az 6hr-hez tartozó kamrák étrendjéhez, és az injekciós eljárások megegyeztek az 1 kísérletével, azonban minden patkány csak 1-t kaphatott az 4 lehetséges gyógykezelési kombinációjából. A magas zsírtartalmú étrend fogyasztását az alapkezelés 6th napján alkalmazták, hogy ellensúlyozzák a gyógyszeres kezelés hozzárendelését, hogy biztosítsák a hasonló kiindulási kontroll-beviteli mintákat. Az 8-onth Az állatoknak 1-t kaptunk 4-kezelésben, és 8g-hoz jutottak az ízletes diéta 2hr-hez.
A Cannula elhelyezés szövettani ellenőrzése
Közvetlenül az 2hr táplálkozási ciklus után az állatokat eltávolítottuk a táplálékkamrákból, amelyek ketaminnal és xilazinnal mélyen érzéstelenítettek (90 mg / kg és 9 mg / kg), és transzkardiálisan perfundáltak. Az agyakat eltávolítottuk és formalinba (10%) egy éjszakán át 4 ° C-on merítettük, majd az oldatot 20 ° C-on szacharózoldatba (4%) átvisszük. A fagyasztott soros szakaszokat (50 µm) összegyűjtöttük az injekciós hely teljes terjedelmében, zselatinizált csúszdákra szereltük, és cresil-ibolyával ellenfestettük. A kanül elhelyezési profilokat ezután elemeztük, és az elemzések nem tartalmazzák a rosszul elhelyezett kanült tartalmazó patkányok adatait.
Immunohisztokémia
Az agyakat 40 µm vastagságban szeleteltük és 0.1M foszfát pufferoldatban (PB, pH 7.4) 4 ° C-on tároltuk. A szabadon lebegő immunfluoreszcens festési protokoll a következő volt: A szekciókat mostuk (3 × 10 min) PBS-ben. A nem specifikus kötőhelyeket blokkoló oldattal blokkoltuk [10% normál kecske szérum keverék (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) és 0.3% Triton X-100 (Sigma) PBS-ben]] 2 hr. Ezután a szakaszokat egy nyúl anti-c-Fos antitestet (1: 5000; Calbiochem) és csirke anti-tirozin-hidroxilázt (VTA) vagy egér anti-orexin-A-t (hipotalamusz) tartalmazó koktél keverékben inkubáltuk. A szekciókat 4% Tween-30-et (PBST) tartalmazó PBS-ben mostuk (0.05 × 20 min). Ezután a szakaszokat 2 órákon át blokkoló pufferben inkubáltuk, másodlagos antitestek koktéljával: Alexa Fluor 555 kecske Anti-nyúl IgG és Alexa Fluor 488 kecske Anti-csirke IgG (Invitrogen). Az összes másodlagos antitestet az 1: 500 ajánlott koncentrációjánál alkalmaztuk. A szekciókat mostuk (4 × 30 min) PBST-ben és PB-ben (2 × 10 min). A szekciókat szuperfagylemezekre (VWR International, USA) szereltük, és szobahőmérsékleten hagyjuk megszáradni, miközben fénytől védett. A ProLong Anti-Fade szerelőkészlet (Invitrogen) használatával a szeleteket fedjük le, és 4 ° C-on tároljuk. Minden inkubációt szobahőmérsékleten végeztünk, kivéve azokat az elsődleges antitesteket, amelyeket 4 ° C-on inkubáltunk. Az immunhisztokémiai reakció variációjának szabályozására a különböző kezelési csoportokból származó szöveteket együtt reagáltatjuk. Ezenkívül a primer antitestek elhagyásával végzett kontroll kísérletekben a festés hiányzott.
Viselkedési statisztikai elemzés
A 1 kísérlethez a teljes 2-órás és minden különböző kezelési körülménynél alkalmazott összes táplálkozási intézkedést egy két faktoron belüli ANOVA-val (Acb-kezelés X Amygdala kezelés) elemeztük, ahol minden egyes faktor szintje vivőanyag vagy gyógyszer volt. . A 2 kísérlethez minden táplálkozási intézkedést kétfaktoros ANOVA (Acb-kezelés X Amygdala kezelés) alkalmazásával elemeztünk, mindegyik faktor szintjét hordozó vagy gyógyszer.
Számítási eljárások, képalkotás és statisztikai elemzés
Az immunreaktivitás kvantitatív értékeléséhez a hypothalamusban (beleértve az oldalsó hipotalamuszot, a perifornikus területet, a dorsomedialis hypothalamusot) és a VTA-t, minden egyes féltekén három anatómiailag párhuzamos szövetszeletet elemeztünk és átlagoltunk. Az összes képet az 6 × vagy 4 × objektumon keresztül készítettük konfokális mikroszkóp segítségével a Slidebook 10 képalkotó szoftver segítségével (Intelligent Imaging Innovations, Denver, CO). Az adott régiótól függően az 4.3µm szeleten belüli fluoreszcens immunreaktivitást csak c-Fos, c-Fos / TH vagy c-Fos / OrexinA jelzett csatornákkal ábrázoltuk, amelyek exkluzív küszöbértékkel vannak elválasztva. A képeket ezután egy teljes képernyős képernyőn mutatták ki a Java-alapú FreeJP ImageJ (National Health Institute, Bethesda, MD, USA) programban, mint képfeldolgozó és -elemző programot, amely lehetővé tette az egyes neuronok címkézését és az egyes csatornák pozitív festését. számítanak vakon kezelt módon. A neuronokat csak c-Fos-nak, csak peptidnek minősítették, vagy kettős címkézéssel a fenti sejt antitest reakciótermék jelenlétének megfelelően a sejtmagban.
Az összes területet kijelöltük és feltérképeztük a The Rat Brain Atlas (Paxinos & Watson, 1998) segítségével. Ventralis Tegmental Area és tirozin-hidroxiláz; a kiválasztott szelvények a bregma elől −5.2 és −5.5 mm között voltak. Mindegyik szinten megszámláltuk a tirozin-hidroxiláz (TH-IR) sejteket és a c-Fos-IR-t mindkét féltekén. Hypothalamus és Orexin-A; a szelvények a bregma elé -2.8 és 3.3 mm közöttiek voltak. Az orexin-A pozitív sejteket tartalmazó hipotalamusz régiót (-2.8 és –3.3 mm között) három régióra osztottuk, mediális és laterális között. Az összes sejtet, a ventrális és a fornix hátsó részét, a perifériásnak (PeF) jelölt középső régióba soroltuk. Az erre a régióra néző laterális Orexin-A-jelölt sejtek bekerültek a laterális hipotalamuszba (LH), a fornixból származó mediálok pedig a medialis csoportba (DMH) tartoztak, amelyek átfedésben voltak a dorsomedialis hipotalamussal. A neuronokat mindkét féltekén megszámolták.
Eredmények
Minden kezelési hatást a gyógyszer vagy a vivőanyag beadásának helyén (vagyis az Acb-DAMGO-ban) közölnek. Mivel minden patkány számára is hozzáférhető volt és fogyasztott egy korlátozott mennyiségű magas zsírtartalmú étrendet, a kapcsolódó táplálkozási viselkedések (Exp. 1 és 2) és a neurális aktivációs minták (Exp. 2) minden változása szükségszerűen az egyes gyógyszerek együttes hatása. fogyasztás és étrend.
Etetés viselkedése
kísérlet 1
A BLA inaktiváció hatása az Acb-ben DAMGO-kezelés által vezérelt magas zsírtartalmú viselkedésre.
Fogyasztás
Ahogy látható 1a, az élelmiszerfogyasztási adatokon végzett ANOVA az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (1, 7) = 13.9, p <01), BLA kezelés (F (1, 7) = 8.6, p <05) és az Acb × BLA kezelési interakció (F (1, 7) = 8.9, p <.05). A post-hoc elemzésből kiderült, hogy az intra-Acb DAMGO + intra-BLA sóoldat-kezelés jelentősen magasabb fogyasztási szinthez vezetett (p <.05) mind a kontroll kezelésekhez (intra-Acb sóoldat + intra-BLA sóoldat; intra-Acb sóoldat + intra-BLA muszimol), mind az intra-BLA muszimol kezelés blokkolta ezt a növekedést (p <.05).
Élelmiszer-tartály belépési ideje
Ahogy látható 1baz élelmiszer-tartály belépési időtartamára vonatkozó adatok alapján végzett ANOVA az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (1, 7) = 36.3, p <001), BLA kezelés (F (1, 7) = 12.1, p <05) és az Acb × BLA kezelési interakció (F (1, 7) = 16.5, p <.005). A post-hoc elemzés feltárta, hogy az intra-Acb DAMGO + intra-BLA muszimol kezelés az összes többi kezeléshez képest szignifikánsan hosszabb teljes élelmiszer-garat belépési időhöz vezetettp <.001), nincs más, egymástól jelentősen eltérő kezelés.
Élelmiszer-tartály bejegyzések
Ahogy látható 1caz élelmiszer-tartály belépési adatain végrehajtott ANOVA az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (1, 7) = 10.6, p <, 05), míg a BLA kezelés megközelítette a szignifikanciát (F (1, 7) = 3.89, p = .08) és az Acb × BLA kezelés interakciója (F (1, 7) = 7.9, p <.05). A post-hoc elemzés feltárta, hogy az intra-Acb DAMGO + intra-BLA muszimol kezelés az összes többi kezeléshez képest lényegesen több élelmiszer-garatba való belépést eredményezett (p <.05), nincs más, egymástól jelentősen eltérő kezelés.
Mozdonyaktivitás
Ahogy látható 1caz élelmiszer-tartály belépési adatain végrehajtott ANOVA az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (1, 7) = 23.5, p <.005), de a BLA kezelésnek nincs fő hatása (F (1, 7) = 1.4, p >, 05), és nincs Acb × BLA kezelési interakció (F (1, 7) =, 056, p > .05).
kísérlet 2
A BLA inaktiváció hatása az Acb DAMGO beadása által vezérelt magas zsírtartalmú viselkedési szokásokra és neurális aktivációs mintákra.
A kábítószer-kezelési hozzárendelést ellensúlyozta az 6 magas zsírbeviteli szintjeth az alapvonal napja. Ezek a beviteli szintek a következők voltak: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.
Fogyasztás
Ahogy látható 2a, az élelmiszerfogyasztási adatokon végzett ANOVA az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (3, 24) = 26.60, p <.001), de a BLA kezelésnek nincs hatása (F (3, 24) = 0.02, ns) vagy Acb × BLA kezelés interakciója (F (3, 24) = 0.61, ns).
Élelmiszer-tartály bejegyzések
Ahogy látható 2b, az ANOVA, amely a teljes táplálási munkamenet során a teljes tartálybejegyzések számán végzett, az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (3, 24) = 8.55, p <01), de a BLA kezelésnek nincs kezelési hatása (F (3, 24) = 1.68, ns) vagy Acb × BLA kezelés interakciója (F (3, 24) = 0.39, ns).
Élelmiszer-tartály belépési ideje
Ahogy látható 2c, az ANOVA, amely a teljes táplálási munkamenet során az összes tartálybejegyzés teljes időtartamára kiterjed, az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (3, 24) = 12.45, p = .001), de nincs BLA kezelés hatása (F (3, 24) = .62, ns) vagy Acb × BLA kezelés interakciója (F (3, 24) = 0.07, ns).
Mozdonyaktivitás
Ahogy látható 2d, az ANOVA, amely a teljes lokomotoros aktivitáson keresztül történt az etetés során, az Acb kezelés jelentős hatását fedezte fel (F (3, 24) = 12.93, p = .001), de nincs BLA kezelés hatása (F (3, 24) = .198, ns) vagy Acb × BLA kezelés interakciója (F (3, 24) = 0.61, ns).
Immunohisztokémia
Ventral Tegmental Area
Ahogy látható 3a, a VTA-ban c-Fos IR sejteken végzett ANOVA az Acb kezelés szignifikáns hatását mutatta ki (F (3, 24) =, 25.67 p <001), de a BLA kezelésnek nincs hatása (F (3, 24) = 1.13, ns) vagy a kezelések közötti kölcsönhatás (F (3, 24) = 2.80, ns). A c-Fos IR-t mutató TH-IR-sejtek százalékos arányán végzett ANOVA az Acb-kezelés hatását mutatta ki (F (3, 24) = 6.33, p <05), de a BLA-kezelés a TH- Azok az IR-sejtek, amelyek c-Fos IR-t mutatnak (F (3, 24) = 07, ns), a kezelések között nincs szignifikáns kölcsönhatás (F (3, 24) = 63, ns).
Perifornikus hipotalamusz
Ahogy látható 3begy, a PeF-ben (5b ábrán bemutatott régió) c-Fos IR-vel végzett ANOVA az Acb-kezelés jelentős hatását (F (3, 24) = 30.78) mutatta ki, p <001), BLA kezelés (F (3, 24) = 30.52, p <.001) és egy Acb × BLA kezelési interakció (F (3, 24) = 8.75, p <.01). A c-Fos IR-t mutató OrxA-IR-sejtek százalékos arányán végzett ANOVA az Acb-kezelés jelentős hatását mutatta ki (F (3, 24) = 55.85, p <001), BLA kezelés (F (3, 24) = 23.52, p <.001), és egy Acb × BLA kezelési interakció (F (3, 24) = 14.32, p <.001). Az 5a. És 5b. Ábrákon a post hoc elemzések azt mutatják, hogy a BLA inaktivációja jelentősen csökkenti az intra-Acb DAMGO által indukált c-Fos expressziót és csökkenti a c-Fos-t expresszáló orexin sejtek számát (p <.05).
Dorsomedialis hypothalamus
Ahogy látható Táblázat 1, a DMH-ban elvégzett c-Fos IR-sejtek számára elvégzett ANOVA az intra-Acb kezelés szignifikáns hatását mutatta ki (F (3, 24) = 20.19, p <001), de az intra-BLA kezelés hatását nem ( F (3, 24) = 1.63, ns) vagy Acb × BLA kezelés interakciója (F (3, 24) = 0.05, ns). A c-Fos IR-t mutató OrxA-IR-sejtek százalékos arányán végzett ANOVA az Acb-kezelés szignifikáns hatását mutatta ki (F (3, 24) = 13.39, p <001), BLA-kezelés (F (3, 24) = 5.85, p <05), de nincs Acb × BLA kezelési interakció (F (3, 24) = 89, p = 36).
Oldalsó hipotalamusz
Ahogy látható Táblázat 1Az LH-ban elvégzett c-Fos IR-sejtek számára végzett ANOVA nem mutatta ki az Acb ((F (3,24) = .11, ns) vagy a BLA-kezelés ((F (3, 24 = 6.82, p <)) hatását. .05) és nincs interakció (F (3,24) = .26, ns) .A c-Fos IR-t mutató OrxA-IR-sejtek százalékos arányán végzett ANOVA nem mutatta ki az Acb-kezelés szignifikáns hatását (F (3, 24 ) = .64, ns), BLA kezelés (F (3, 24) = .08, ns) vagy a kezelések kölcsönhatása (F (3, 24) = .77, ns.)
Megbeszélés
Az ad libitum magas zsírtartalmú feltételek mellett a BLA inaktiváció csökkentette az Acb-DAMGO által termelt magas zsírtartalmat, miközben a túlzott élelmiszer-garat megközelítés viselkedését érintetlenül hagyta, megerősítve az előző jelentést (Will és munkatársai, 2009). A második kísérlet ugyanezeket a jelenségeket vizsgálta, de korlátozottan magas zsírtartalmú étrend-hozzáférési feltételek mellett, lehetővé téve az összes kezelt csoportnak, csak az Acb-DAMGO-val kezelt csoportot, hogy elérje a telítettséget (azaz olyan mennyiséget fogyasztott, amelyet az ad. A BLA inaktiválással vagy anélkül végzett, Acb-Acb sóoldattal kezelt állatok hasonló mennyiségű magas zsírtartalmú étrendet fogyasztottak, és hasonló megközelítési magatartást mutattak, ahogyan azt előre jeleztük. A két különös érdeklődésre számot tartó csoport, azok, akik az Acb-DAMGO-t BLA inaktiválással vagy anélkül kapták, majdnem az összes 1hr tesztfolyamat első 30 percében rendelkezésre álló magas zsírtartalmú étrendet fogyasztották, és az étvágygerjesztés azonos mintáit mutatták (pl. az élelmiszer-tartály belépési ideje, az élelmiszer-tartály belépési időtartama) a végleges 2 min. Az Acb-DbGO-kezelés a BLA inaktiválástól függetlenül eltúlozta mind az élelmiszer-tartály megközelítési magatartásának számát, mind az időtartamát, összehasonlítva mindkét Acb-szal kezelt sóoldattal kezelt csoporttal, mint korábban bejelentették.Will és munkatársai, 2009). Fontos, hogy az 1 kísérletben és korábban (Will és munkatársai, 2004, 2009), az Acb-ben lévő DAMGO kezelés BLA inaktiválás nélkül, a fogyasztás szintjét legalább kétszerese a korlátozott hozzáférési feltételek mellett biztosított mennyiségnek. Ezért a patkányok neurális aktivitási mintázatai, amelyek BLA-inaktiválást nem kaptak az Acb-ből származó DAMGO-kezelésben, egyaránt tükröznie kell a megközelítés és a fogyaszt további élelmiszerek a rendelkezésre álló mennyiségen túl. Ezzel ellentétben az Acb-on-DAMGO-kezelésben részesülő patkányok neurális aktivitási mintázata a BLA inaktiválásával megnövekedett motivációnak kell megközelítés az élelmiszer, de csökkentett motiváció fogyaszt további táplálék, összehasonlítva az Acb-DAMGO-val kezelt patkányokkal BLA inaktiválás nélkül. Ez nemcsak a tervezés alapja, hanem az aktuális adatok értelmezése szempontjából is kritikus. A rendelkezésre álló étrend szintjét nemcsak a korlátozott tartományon belüli fogyasztási szintek megválasztására választották ki, hanem azt is, hogy minden kezelési csoportban a patkányok csak DAMGO-csoport kivételével elérjék vagy közelítették a telítettséget (az 1 és az előző kísérletek alapján) megállapítások Will és munkatársai, 2009).
Az Acb-DbGO-kezelés jelentősen megnövelte a VTA c-Fos IR-t a dopaminerg neuronokban a sóoldat-kezeléshez képest, és a BLA-n belüli muszimol-adagolás nem befolyásolta ezt a növekedést. A korábbi kutatások arra utalnak, hogy a c-Fos IR növekedése a VTA-ban és különösen a VTA dopamin (DA) neuronokban központi szerepet játszik a jutalomban, a motivációban és a kábítószer-függőségben (Park & Carr, 1998; Zhang & Kelley, 2000; Cason és munkatársai, 2010). A dopamin antagonisták beadása az Acb blokkokba az étvágygerjesztő magatartás viselkedésében még nem befolyásolja az éhség által kiváltott chow fogyasztást (Baldo és munkatársai, 2002) vagy Acb-DAMGO zsírfogyasztása (Will és munkatársai, 2006). A dopamin agonistákon belüli Acb-beadás fokozza a progresszív arányt az élelmiszerre gyakorolt hatásra, de nincs hatással a szabad táplálásra (Zhang és munkatársai, 2003). Ezek az adatok és mások azt sugallják, hogy az Acb DAMGO-ban, mind a BLA inaktivációval, mind anélkül alkalmazott mindkét kezelési csoportban megfigyelt túlzott étvágyérzékelési magatartást a VTA dopaminerg neuronok fokozott aktivitása közvetíti.
A PeF orexin-A neuronális aktivitás mintázata megfelel a szokásos módon megfigyelt fogyasztási mintáknak az ad lib hozzáférési feltételek mellett az azonos kezelések hatásai szerint.Will és mtsai: 2009, 2004), az Acb-n belüli DAMGO-kezelés magasabb fogyasztást eredményez, mint bármely más kezelés. Azt is megállapítottuk, hogy az Acb-ben lévő DAMGO növelte a DMH c-Fos aktivitását a BLA kezelésétől függetlenül, de csak a DAMGO-n belül önmagában növelte a c-Fos-t expresszáló orexin neuronok arányát a kontrollokhoz képest. Annak ellenére, hogy szerepet játszik a DAMGO által indukáltZhang & Kelley, 2000; Will és munkatársai, 2003), A DAMGO azonban nem növelte szignifikánsan az LH c-Fos aktivitását Zhang és Kelley (2000) nem tette lehetővé az állatok telítettségét.
A hipotalamusz régóta tekinthető az energia homeosztázis autonóm szabályozási központjának; beleértve a takarmányozási szabályozást, a felkeltést és a jutalmat (Kalra és munkatársai, 1999, Harris & Aston-Jones, 2006). Az orexin-A és a melanin-koncentráló hormon (MCH) orexigén peptideket expresszáló neuronokról ismert, hogy sűrűn lakják a hipotalamusz oldalsó területeit (Date és munkatársai, 1999) különösen a perifornikai területet. A magas zsírtartalmú étrend fogyasztása, amelyet központilag beadott orexin-A hajtott \ tYamanaka és munkatársai, 2000) blokkolja az opioid antagonista naloxon előzetes beadása (Clegg és munkatársai, 2002), ami az opioid és az orexin peptidek kölcsönhatását sugallja az ízletes ételfogyasztás közvetítésében. Az intra-VTA orexin-A beadása szintén dopamin neuronokat gerjeszt (Borgland et al., 2006). Az orexin-jelzés blokkolása a VTA-ban csökkenti a DAMGO által indukált magas zsírtartalmú étrend-táplálást (Zheng és munkatársai, 2007), mégis, hogy mennyire ez az étvágycsökkentés csökkentése, ami hozzájárulhat a megnövekedett fogyasztáshoz, nem ismert. Ezért a jelenlegi megállapítás, miszerint a BLA inaktiváció nem befolyásolta az Acb-DAMGO-t követő megnövekedett VTA dopaminerg aktivitást a PeF orexin aktivitás csökkentése ellenére, növeli mind a táplálkozási magatartás, mind az étkezési magatartás fázisainak viselkedési jellemzésének fontosságát. Ezen túlmenően ezek az adatok tesztelhető hipotéziseket szolgáltatnak a PeF orexin és a VTA dopaminerg moduláció hatásának vizsgálatára az opioid által vezérelt megközelítésre és a táplálkozás fogyasztási fázisaira.
A jelenlegi vizsgálat korlátozott étrend-hozzáférést (azaz a rendelkezésre álló grammokat) használt a különböző gyógyszeres kezelések utáni differenciált fogyasztási szintek befolyásolására. A vizsgálat csak egyetlen étrendre korlátozta a vizsgálatát; ennélfogva fennáll annak a lehetősége, hogy az egyéb ízletes diéták opioid által vezérelt táplálását hasonló módon lehet szabályozni. A magas zsírtartalmú étrend megválasztását a kapcsolódó hálózat korábbi jellemzői alapján határozták meg, amelyek az Acb-DAMGO magas zsírtartalmú táplálékának alapjául szolgálnak.Will és munkatársai, 2003; Baldo és munkatársai, 2013 felülvizsgálatra), különösen a BLA szerepe (Will és munkatársai, 2004, 2009). Nem ismeretes, hogy a jelen eredmények specifikusak-e a magas zsírtartalmú étrendre, vagy hogy ezek egy alternatív étrend alkalmazásával is megfigyelhetők-e. Érdekes, hogy egy közelmúltbeli tanulmány megállapította, hogy még a nagyon ízletes diéták között is jelentős különbség van a c-fos aktivációs mintákban a mezokortikolimbikus kör kulcsfontosságú táplálkozási szabályozó régióiban (Dela Cruz és munkatársai, 2015). A jövőbeni vizsgálatokra azért van szükség, hogy megállapítsák, hogy a jelenlegi eredmények specifikusak-e a magas zsírtartalmú étrendekre.
Összefoglalva, ezek az adatok betekintést nyújtanak ahhoz, hogy a BLA hogyan reagál az Acb opioid aktiválására, hogy kifejezetten a fogyasztást, de nem a megközelítési viselkedést vezesse, ami egy magas zsírtartalmú étrendhez kapcsolódik. Az adatok arra utalnak, hogy az Acb-DbGO által vezérelt fogyasztási magatartás az orexin-A neuronok fokozott aktivitása lehet a PeF-ben, míg a megnövekedett élelmiszer-megközelítési magatartás úgy tűnik, hogy a fokozott VTA dopaminerg aktivitással függ össze, és a BLA aktiválása csak a megfigyeléshez szükséges. a fogyasztási fázis. Ezek az adatok két jól elkülöníthető táplálkozási viselkedés jobb megértését szolgálják egy jól jellemzett táplálási modellben. Ez a kutatás kiterjeszti tudásunkat az ízületi táplálkozás szempontjából kritikus neurális áramkörökről, és az elhízás és az élelmiszer-függőség viselkedésében szerepet játszó maladaptív táplálkozási szokások megértéséhez vezet.
Köszönetnyilvánítás
A szerzők szeretnék tudomásul venni, hogy a DA024829 támogatását az Országos Kábítószer-visszaélési Intézet MJW-nek támogatja.
Referenciák
- Badiani A, Leone P, Noel MB, Stewart J. Ventral tegmental terület opioid mechanizmusok és a lenyűgöző viselkedés modulálása. Agykutatás. 1995; 670 (2): 264-276. [PubMed]
- Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. A szelektív dopamin D1 vagy D2 receptor blokád hatása a nukleáris accumbens alrégiókban a lenyűgöző viselkedésre és a kapcsolódó motoros aktivitásra. Behav Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1 – 2): 165 – 177. [PubMed]
- Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. A neurofarmakológiai és a neuroanatómiai szubsztrátok táplálkozási viselkedését alátámasztó különböző funkciók által feltárt motivációs elvek. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985 – 1998. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Ball GF, Balthazart J. Mennyire hasznos a szexuális viselkedés neuroendokrin kontrolljának megértésében az étvágy és a fogyasztás megkülönböztetése? Horm Behav. 2008 Feb; 53 (2): 307 – 311. szerzői válasz 315-8. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Berridge KC. A viselkedési idegtudomány motivációs koncepciói. Physiol Behav. 2004 Apr., 81 (2): 179 – 209. Felülvizsgálat. [PubMed]
- Berridge KC. „Kedvelt” és „étkezési jutalom”: agyi szubsztrátok és szerepek az étkezési rendellenességekben. Élettan és viselkedés. 2009; 97 (5): 537–550. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Az orexin / hypocretin szerepe a jutalomkeresésben és a függőségben: az elhízás következményei. Fiziológia és viselkedés. 2010; 100 (5): 419-428. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Seeley RJ. Az orexin-A által kiváltott étkezés, de nem melanin-koncentráló hormon, az opioid-közvetítés. Endokrinológia. 2002; 143 (8): 2995-3000. [PubMed]
- Craig W. Étvágyak és aversions mint az ösztönök összetevői. Biológiai közlemény. 1918; 34: 91-107. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexinek, orexigén hipotalamikus peptidek kölcsönhatásba lépnek az autonóm, neuroendokrin és neuroregulációs rendszerekkel. Proc Natl Acad Sci USA. 1999; 96 (2): 748-753. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Dela Cruz JA, koksz T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. c-Fos indukciója a mesotelencephalikus dopamin út projekciós célpontjaiban és a dorsalis striatumban a cukor és zsír orális bevétele után patkányokban. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9 – 19. [PubMed]
- Mezők HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. A ventrális tegmentális terület neuronjai tanult étvágytalanságban és pozitív megerősítésben. Az idegtudomány éves felülvizsgálata. 2007; 30: 289-316. [PubMed]
- Hanlon EC, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. A GABAerg, az opioid vagy a dopaminerg stimuláció által okozott táplálékfelvétel vagy az élelmiszer-kereső viselkedés növekedése: éhség? Pszichofarmakológia (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241 – 247. [PubMed]
- Harris GC, Aston-Jones G. Arousal és jutalom: egy dichotómia az orexin függvényben. A neurológiai tudomány trendjei. 2006; 29 (10): 571-577. [PubMed]
- Ikemoto S, Panksepp J. Az étvágygerjesztő és a fogyasztói válaszok közötti különbségek a jutalmakra vonatkozó agyterületek farmakológiai manipulációival. Behav Neurosci. 1996 Apr., 110 (2): 331 – 345. [PubMed]
- Jager G, Witkamp RF. Az endokannabinoid rendszer és az étvágy: az élelmiszer-jutalom szempontjából releváns. Nutr Res Rev. 2014 június 2; 27 (1): 172 – 185. [PubMed]
- Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. A hipotalamikus hálózat dinamikájának vizualizálása az étvágygerjesztő és fogyasztó viselkedésekre. Sejt. 2015 Jan 29, 160 (3): 516 – 527. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. A testtömeg hypothalamikus szabályozásában az étvágy-szabályozó útvonalak kölcsönhatása. Endokrin felülvizsgálatok. 1999; 20 (1): 68-110. [PubMed]
- Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Kortikostriatusi-hipotalamikus áramkör és az élelmiszer-motiváció: az energia, a cselekvés és a jutalom integrálása. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773 – 795. [PubMed]
- Lorenz K. Az összehasonlító módszer a veleszületett viselkedési minták tanulmányozására. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950; 4: 221-268.
- Nicola SM, Deadwyler SA. A nukleáris accumbens idegsejtek tüzelési sebessége dopamin-függő, és tükrözi a kokain-kereső viselkedés időzítését a patkányokban a megerősítés fokozatos arányú ütemezésével. J Neurosci. 2000 Jul 15, 20 (14): 5526 – 5537. [PubMed]
- Park TH, Carr KD. A Fos-szerű immunreaktivitás neuranatómiai mintái, amelyeket ízletes étel és étkezés párosított környezet indukál a fiziológiás sóoldatban és a naltrexonban kezelt patkányokban. Agykutatás. 1998; 805: 169-180. [PubMed]
- Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens a mu-opioidok szabályozzák a magas zsírtartalmú étrend bevitelét egy elosztott agyhálózat aktiválásával. J Neuroscience. 2003; 23 (7): 2882-2888. [PubMed]
- Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Az amygdala döntő fontosságú a zsír opioid-mediált étkezéshez. Neuroreport. 2004; 15 (12): 1857-1860. [PubMed]
- Will MJ, Pratt WE, Kelley AE. A ventrális striatum opioid stimulálása által indukált magas zsírtartalmú táplálkozás farmakológiai jellemzése. Physiol Behav. 2006 szeptember 30, 89 (2): 226 – 234. [PubMed]
- Will MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Az amygdala részvételének viselkedési jellemzése az intra-Accumbens opioid által vezérelt táplálkozási viselkedés közvetítésében. Viselkedési idegtudomány. 2009; 123 (4): 781-793. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
- Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Orexin által indukált táplálékfelvétel neuropeptid Y útvonalat tartalmaz. Agykutatás. 2000; 859 (2): 404-409. [PubMed]
- Zhang M, Kelley AE. A nagy zsírtartalmú élelmiszerek fokozott bevitele a striatális mu-opioid stimuláció után: mikroinjekciós térképezés és fos expresszió. Neuroscience. 2000; 99 (2): 267-277. [PubMed]
- Zhang M, Kelley AE. A szacharin-, só- és etanololdatok bevitelét növeli a mu opioid agonista infúziója az atomba. Pszichofarmakológia (Berl) 2002, 159 (4): 415 – 423. [PubMed]
- Zhang M, Balmadrid C, Kelley AE. Nucleus accumbens opioid, GABaergic és dopaminerg moduláció az ízletes élelmiszer-motivációban: kontrasztos hatások, amelyeket a patkányok progresszív arányának vizsgálata mutatott ki. Behav Neurosci. 2003 Apr., 117 (2): 202 – 211. [PubMed]
- Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. A ventrális tegmentális területen az oxxin jelátvitel szükséges ahhoz, hogy a mag-akumbens opioid stimulálása által kiváltott magas zsírtartalmú étvágyat alkalmazzuk. J Neuroscience. 2007; 27 (41): 11075-11108. [PubMed]