A ghrelin táplálék-jutalmának és bevitelének alapjául szolgáló divergens áramkörök: a dopaminerg VTA-accumbens vetület közvetíti a ghrelin hatását az élelmiszer-jutalomra, de nem az élelmiszer-bevitelre (2013)

Neuropharmacology. 2013 okt. 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 június 14.

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


Főbb

  • Az intra-VTA ghrelin elnyeli a D1 és D2 receptorokat

  • Az élelmiszerhiány a D1 és D2 receptorok révén növeli az élelmiszer-jutalom viselkedését

  • Az élelmiszer-bevitel nem befolyásolja a D1 és a D2 manipulációkat.

  • Az élelmiszer-jutalom viselkedését és az egyszerű chow-bevitelet az eltérő áramkör szabályozza.

  • A NAc dopamin fontos szerepet játszik az élelmiszer-jutalomban, de nem az élelmiszer-bevitelben.


Absztrakt

Az elhízás elérte a globális járványméreteket, és sürgősen meg kell érteni a túlzott és ellenőrizetlen táplálékfelvétel mechanizmusait. A Ghrelin, az egyetlen ismert keringő orexigén hormon, erősen növeli az élelmiszer-jutalom viselkedését. A neurokémiai áramkör, amely összeköti a ghrelint a mesolimbikus jutalomrendszerrel és a megnövekedett élelmiszer-jutalom viselkedéssel, továbbra is tisztázatlan.

Itt vizsgáljuk meg, hogy a VTA-NAc dopaminerg jelzés szükséges-e a ghrelin hatására az élelmiszer-jutalom és a bevitel tekintetében. Emellett megvizsgáljuk az endogén ghrelin lehetőségét a VTA-NAc dopamin neuronokra. D1-szerű vagy D2 receptor antagonistát injektáltunk a NA-ba a ghrelin mikroinjekcióval együtt a VTA-ba, hogy megvizsgáljuk, hogy ez a blokád gyengíti-e a ghrelin által kiváltott élelmiszer-jutalom viselkedését. A ghrelin VTA injekciói szignifikánsan megnövelték az élelmiszer-motiváció / jutalom viselkedését, a szacharóz által indukált progresszív arányú operáns kondicionálás és a chow bevitel alapján. A DcNUMX-szerű vagy D1 receptor antagonistával történő előkezelés a NAc-be teljesen gátolta a ghrelin jutalmi hatását, így a chow bevitel sértetlen maradt. Azt is megállapítottuk, hogy ez az áramkör potenciálisan releváns az endogén módon felszabaduló ghrelin hatására, mivel mindkét antagonisták csökkentették az éhgyomorra (a magas keringő ghrelinszinteket) megnövekedett szacharóz-motivált viselkedést, de nem a chow hyperphagia.

Az adatok összességében azonosítják a VTA-t a NAc dopaminerg előrejelzéseihez, valamint a D1-szerű és D2 receptorokhoz az NAc-ben, mint az élelmiszer-jutalom viselkedését szabályozó ghrelin reagáló áramkörök lényeges elemeit. Érdekes eredmények is arra utalnak, hogy az élelmiszer-jutalom viselkedését és a chow egyszerű bevitelét az eltérő áramkör szabályozza, ahol a NAc dopamin fontos szerepet játszik az élelmiszer-jutalomban, de nem az élelmiszer-bevitelben.

Kulcsszavak

  • A ghrelin;
  • Élelmiszer-motiváció;
  • Táplálékbevitel;
  • Túlevés;
  • Üzemeltető kondicionálása;
  • A dopamin;
  • D1;
  • D2

1. Bevezetés

A keringő hormon ghrelin és a neurális áramkörök, amelyeken keresztül működnek, jól vizsgáltak az elhízás és az étvágy-szabályozás összefüggésében (Skibicka és Dickson, 2011), melyet a betegség terápiás lehetőségei is motiválnak (Cardona Cano és mtsai, 2012). A Ghrelin egyedülálló a keringő bél peptidek között, mivel növeli az étkezési bevételt (Wren és mtsai., 2000, Inui, 2001, Shintani és mtsai, 2001 és a Kojima és Kangawa, 2002) a központi idegrendszeri hatás, amelyet közvetített receptorok közvetítenek, GHS-R1A (Salome et al., 2009 és a Skibicka et al., 2011) különösen a „homeosztatikus táplálkozásban” részt vevő agyi területeken (azaz az energiahiányhoz kapcsolódó etetés), a hipotalamusz és az agykövekkel (Melis et al., 2002, Faulconbridge és mtsai., 2003 és a Olszewski et al., 2003). A közelmúltban azonban a ghrelin szerepe e homeosztatikus régiókon kívülre került. A GHS-R1A szintén jelen van a mezolimbikus jutalomrendszer kulcscsomópontjaiban, olyan területeken, mint a ventralis tegmentális terület (VTA) és a nucleus accumbens (NAc) (Zigman és mtsai., 2006 és a Skibicka et al., 2011) az ösztönző motivált magatartásban részt vevő területek, amelyek szintén kapcsolódtak a „hedonikus táplálkozáshoz” (azaz a táplálékfelvételhez, ami a jutalmazó tulajdonságokhoz kapcsolódik). A Ghrelin képes mindkét helyszínen táplálékfelvételt vezetni, és ez a hatás valószínűleg az élelmiszerek ösztönző és motiváló jutalmi értékének növelésére irányuló tevékenységével függ össze.Naleid et al., 2005, Abizaid et al., 2006 és a Skibicka et al., 2011). Tehát teljesen telített patkányokban vagy egerekben a perifériásan vagy centrálisan alkalmazott ghrelin (beleértve közvetlenül a VTA-t is) fokozott táplálékfelvételhez és az élelmiszer-jutalom viselkedéséhez is vezet (Naleid et al., 2005, Perello és mtsai, 2010, Skibicka et al., 2011 és a Skibicka és mtsai, 2012b) például a cukor-jutalom fokozatos megnyomása a progresszív arányú operáns ütemezésben. Ez a cselekvés a ghrelin feltörekvő szerepét tükrözi a mesolimbikus jutalmazási rendszeren belül, hogy növelje a jutalom viselkedését nemcsak az étel, hanem az alkoholfogyasztás és a visszaélésszerű gyógyszerek esetében is.Dickson és mtsai., 2011). Fontos, hogy ez a ghrelin hatása az élelmiszer-motivációra túlzottan jól érzi a telítettségi jeleket, mivel a ghrelin élelmiszer-jutalom viselkedést vált ki a telített állatokban olyan szintre, amely összehasonlítható az élelmiszer-rászoruló patkányokban. Továbbá, az a tény, hogy a ghrelin jel blokkolása nem csak szisztematikusan, hanem szelektíven is a VTA-ban (Skibicka et al., 2011), az élelmiszer-jutalom viselkedésének erős elnyomását eredményezi, amely hangsúlyozza a ghrelin jel fontosságát és szükségességét az élelmiszer-jutalomban.

A Ghrelin-akció a VTA szintjén elegendő az élelmiszer-bevitel és a motivált viselkedés, a GHS-R1A-n keresztüli jelzést igénylő hatások irányításához.Abizaid et al., 2006 és a Skibicka et al., 2011). Meglepő módon a ghrelin jutalom-elősegítő akcióinak áramköre a VTA-ban nagyrészt megoldatlan. A VTA-n belül a ghrelin bekapcsolja az opioid, az NPY és a GABAerg jelátvitelt (Abizaid et al., 2006 és a Skibicka és mtsai, 2012a). Mindazonáltal a VTA dopamin neuronok, amelyeket korábban kimutattak ghrelin receptorok expresszálására (Abizaid et al., 2006) lehet a ghrelin élelmiszer-jutalomra gyakorolt ​​hatásainak végső VTA-célja. Ízletes / jutalmazó ételek bekapcsolják a VTA dopamin neuronjait és a dopamin szignált bizonyos központi idegrendszeri területeken, például az NAc-ben, ezáltal serkentve az étel jutalom viselkedését (Hernandez és Hoebel, 1988 és a Joseph és Hodges, 1990). Meg kell azonban jegyezni, hogy bár a dopamin felszabadulás erősen kapcsolódik az élelmiszer motivált viselkedéséhez, az alapvető táplálkozásra is szükség van olyan egerekként, amelyek nem képesek a dopamin szintetizálására éhezésből (Cannon és mtsai., 2004). A ghrelin és a dopamin közötti funkcionális összefüggésre utal a ghrelin VTA dopamin neuron aktivitására gyakorolt ​​hatása, valamint az a tény is, hogy intakt VTA dopaminerg idegsejtekre van szükség a ghrelin élelmiszer-jutalomra gyakorolt ​​hatásához (Abizaid et al., 2006 és a Weinberg és mtsai., 2011). Azonban a VTA dopamin neuronok számos helyszínre vetülnek ki, és továbbra is teljesen felderítetlen, hogy a ghrelin VTA által vezérelt hatásai miatt az NAc-ben szükséges dopamin jelátvitel szükséges-e az élelmiszer-motivált viselkedésre. Továbbá a ghrelin részt vesz a táplálékfelvételtől vagy a motivációtól eltérő viselkedések szabályozásában, nevezetesen az újdonság-keresést illetően, amelyek szintén kapcsolódnak a dopamin felszabadulásához a NAc-ben (Bardo és mtsai., 1996 és a Hansson és mtsai., 2012).

A jelen tanulmányban azt a hipotézist vizsgáltuk, hogy a ghrelin hatása a táplálék motivált viselkedésre és / vagy a VTA szintjére gyakorolt ​​táplálékfelvételre dopamin receptor jelzést igényel a NAc-ben. Ebből a célból a VTA ghrelin által indukált táplálékfelvételt és az élelmiszer-motivált viselkedést a szacharóz paradigmának progresszív arányú emelőnyomásával értékelték, valamint egyidejűleg az NAc dopamin jelátviteli blokádját. Külön tanulmányokban teszteltük a dopamin 1 (D1), mint a receptorok és a dopamin 2 receptorok (D2) egyéni hozzájárulását. Továbbá annak érdekében, hogy feltárjuk az endogén ghrelin hozzájárulását a NAc dopamin jeléhez, meghatároztuk, hogy ezek a dopamin receptorok szerepet játszanak-e az éhezés által táplált élelmiszer-jutalmazási magatartásban. Végül az endogénen megnövekedett ghrelin molekuláris következményeinek értékeléséhez a NAc dopamin jelátvitelében meghatároztuk az éhség / táplálékhiány hatását az NAc dopamin receptorok és enzimek mRNS expressziójára.

2. Anyagok és metódusok

Állatok: Felnőtt hím Sprague-Dawley patkányokat (200–250 g, Charles River, Németország) 12 órás világos / sötét ciklusban (fény 6-kor világít) rendszeresen chow-t és vizet kaptunk. ad libitum otthonukban. Minden állatkísérletet etikai engedéllyel és a Göteborgi Egyetem Intézményi Állatgondozási és Használati Bizottságának irányelveivel összhangban végeztek.

Sebészet: A viselkedési vizsgálatokban szereplő összes patkányt egy vezető kanülbe ültették be (26-os nyomtávú; Plastics One, Roanoke, VA), a VTA-t és az NAc-héjat megcélozva a későbbi egyoldalú, ipsilaterális injekciókhoz. Ketamin érzéstelenítést alkalmaztak. A kanüleket 1.5 mm-rel a célhely fölé helyeztük, és a mikro-injekciókhoz egy injektort használtunk, amely 1.5 mm-re húzódott a vezető kanülektől. A VTA megcélzásához a következő koordinátákat választották Skibicka és mtsai. (2011): ± 0.75 a középvonaltól, 5.7 mm a bregma mögött és 6.5 mm hasi a koponya felszínétől, 8.0 mm ventrális és koponyáig tartó injektorral. Az NAc héjhoz a következő koordinátákat használtuk (módosítva: Quarta és mtsai. (2009): ± 0.75 a középvonaltól, 1.7 mm a bregma elől és 6.0 mm a hastól a koponyáig, az injektorral 7.5 mm ventrális irányban). A kanülöket fogászati ​​akrilcementtel és ékszerész csavarokkal rögzítették a koponyához, és obturátorral zárták le, a korábban leírtak szerint (Skibicka et al., 2009). Valamennyi patkányban mind a VTA, mind az NAc mikroinjekciós helyét post mortem módon ellenőriztük india-tinta mikroinjekciójával ugyanazon mikroinjekciós térfogaton (0.5 μl), amelyet a vizsgálat során használtunk. Csak a megfelelő elhelyezésű (2. ábra) szerepelnek az adatelemzésben.

  • Teljes méretű kép (48 K)
  • 1. ábra.  

    A különböző kísérleti terveket ábrázoló diagramok. Az 1 ütemezést használtuk az adatok megjelenítéséhez Ábrák. 3 és a 4. Az 2 ütemezést használtuk az adatok megjelenítéséhez 5. ábra és ütemezzük az 3-ot a megjelenített adatokhoz Ábrák. 6 és a 7. A szürke szürke dobozok a mérések összegyűjtésének idejét jelentik.

  • Teljes méretű kép (77 K)
  • 2. ábra.  

    Reprezentatív NAc (A) és VTA (B) injekció helye (a kör jelöli). A jobb oldali panel a koronális patkány agyi metszetet mutatja, a VTA vagy NAc héjba (NAcS) mikroinjektált india-tintával a vizsgálatban használt 0.5 μl térfogaton. A bal oldali panel egy megfelelő patkányagy atlasz metszetet mutat, 2.16 mm-rel elöl a bregma előtt az NAc esetében, és 5.64 mm-rel a bregma mögött a VTA-nál; Aq, vízvezeték; cc, corpus collosum; CPu, caudate és putamen; LV, laterális kamra; NAcC, NAc mag; SN, substantia nigra.

2.1. Üzemeltető kondicionálási eljárás

Az operáns kondicionálási kísérleteket patkány operáns kondicionáló kamrákban végeztük (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, USA). Az operáns kondicionáláshoz alkalmazott képzési eljárást a korábbi tanulmányok alapján (la Fleur et al., 2007 és a Hansson és mtsai., 2012). A szacharóz operáns kiképzésének megkönnyítése érdekében az összes patkányt enyhe táplálékkorlátozásnak vetették alá, amelynek során kezdeti testtömegüket egy hét alatt fokozatosan 90% -ra csökkentették. Az operáns dobozokba helyezés előtt a patkányokat legalább két alkalommal otthoni ketrec környezetben szacharóz-pelleteknek (45 mg szacharóz-pelletek; teszt Diet, Richmond, IN, USA) tették ki. Ezután a patkányok megtanulták rögzíteni a szacharóz-pelletek nyomását fix arányú FR1 ütemterv szerint, napi 2 alkalommal. Az FR1-ben az aktív kar egyetlen megnyomása egy szacharóz-pellet szállítását eredményezte. Minden FR ülés 30 percig tartott, vagy addig, amíg a patkányok 50 pelletet szereztek, attól függően, hogy melyik következik be először. A legtöbb patkány az ülésenkénti 50 pellet kritériumot 5-7 nap múlva érte el. Az inaktív kart megnyomták, de programozott következményei nem voltak. Az FR1 ütemezési munkameneteket FR3 és FR5 követte (azaz 3 és 5 prés pelletenként). Az FR5 ütemtervet követte a progresszív arány (PR) ütemezése, amelynek során a jutalom költségeit fokozatosan növelték minden egyes következő jutalom esetében, annak meghatározása érdekében, hogy a patkány mennyi munkát hajlandó elvégezni a jutalom megszerzésében. A válaszigény a következő egyenlet szerint nőtt: válaszarány = (5e (0.2 × infúziós szám)) - 5 a következő sorozatokon keresztül: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145., 178., 219., 268., 328. A PR munkamenet akkor ért véget, amikor a patkány 60 percen belül nem szerzett jutalmat. A válaszadás akkor tekinthető stabilnak, amikor a munkamenetenként megkeresett étkezési pelletek száma három egymást követő ülésen nem különbözött 15% -nál nagyobb mértékben. A legtöbb esetben a válasz 5 munkameneten belül stabilizálódott. Azokat a patkányokat, amelyek ennyi idő alatt nem érték el az előírt kritériumokat, további foglalkozásokon képezték ki. A PR tesztet naponta 1 munkameneten végeztük. A patkányokat ezt követően 1 óra chow bevitel mérésére otthoni ketreceikbe helyezték. A kiképzés végén, a műtét és a vizsgálat előtt patkányoknak volt ad libitum hozzáférés a normál chow-hoz.

2.2. Kábítószer

Acilezett patkány ghrelint (Tocris, Bristol, Egyesült Királyság) adtunk a VTA-nak 1.0 μg dózisban, mesterséges cerebrospinalis folyadékkal (aCSF) vivőanyagként (és kontrollként). Korábban kimutatták, hogy az 1.0 μg ghrelin növeli az operáns válaszát a cukorra és orexigén választ vált ki, amikor a VTA-ba szállítják (Naleid et al., 2005 és a Skibicka et al., 2011). A D1-szerű receptor antagonistát, az SCH-23390-et az NAc-nek 0.3 μg (Tocris) dózisban adtuk be, vivőanyagként az aCSF-t (kontroll). Az élelmiszer-nélkülözési vizsgálat során az adagot 0.5 μg-ra emelték az eredeti 0.3 μg-os dózis hatásának hiánya miatt. Az SCH-23390 a D1-szerű dopamin-receptorok hatékony és szelektív antagonistája,> 1000-szer nagyobb affinitással a D1-szerű és a D2-szerű dopamin receptorok iránt (Barnett és mtsai., 1986). Hasonló affinitást mutat a D1 és D5 receptorokhoz (Barnett és mtsai., 1992), ezért a vizsgálat során utalni fogunk arra, hogy képes blokkolni a D1-szerű receptorokat, ez a kifejezés magában foglalja mind a D1, mind a D5 receptorokat. Az SCH-0.3 kezdeti 23390 μg-os adagját a (Grimm et al., 2011). Ez az NAc héjába injektált dózis bebizonyosodott, hogy hatékonyan csökkenti a kar nyomását egy korábban a szacharóz oldat leadásához párosított jelzéshez anélkül, hogy befolyásolná az inaktív kar teljesítményét. A dopamin D2 receptor antagonistát, az etikloprid-hidrokloridot (Tocris) adtuk az NAc-nek hordozóanyagként aCSF-vel (kontroll). A választott etikloprid kezdeti dózisa (1.0 μg) a (Laviolette és mtsai, 2008), de az élelmiszer-nélkülözési vizsgálatban 1.5 μg-ra növelték. Az összes gyógyszert 0.5 μl térfogatú aCSF-ben szállítottuk.

2.3. Kísérleti terv

Valamennyi patkány NAc és VTA irányított injekciókat kapott a fényciklus elején, a második injekciót 10 perccel az operáns teszt megkezdése előtt. Valamennyi körülményt legalább 48 órával elválasztottunk, és kiegyensúlyozott módon futtattuk úgy, hogy mindegyik patkány mind a négy állapotot megkapta: először a vivőanyagot vagy a dopamin receptor antagonistát vezették be az NAc-be, majd 10 perccel később vivőanyagot vagy ghrelint a VTA-ba. Minden patkány esetében az ipsilaterális VTA-t és NAc-t céloztuk meg. Az egyes kísérletek részleteit a 1. ábra.

2.3.1. A D1-szerű receptor blokád hatása a ghrelin által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

A válaszokat célzott VTA és NAc után vizsgáltuk (n = 12–14) gyógyszerbeadás négy feltétel után, az alábbiak szerint: 1) kontrollfeltétel (vivőanyag-oldatok az NAc és VTA-hoz), 2) NAc vivőanyag + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA vivőanyag, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg ghrelin. A tesztet telített állapotban (a táplálkozás sötét ciklusának időszaka után) végeztük. Kísérleti napokon a patkányokat 120 perces operáns vizsgálat után visszatették háziketreceikbe, és a háziketrec-környezetben 1 óra alatt mértük a chow bevitelét (az 1. ábra). Ez az időpont a VTA ghrelin injekció beadását követő harmadik órának felel meg, amelynek során az orexigén válasz várhatóan folytatódik, a korábbi vizsgálatok alapján, amelyek a ghrelin időbeli hatását vizsgálják központilag vagy perifériásan ( Wren és mtsai., 2000 és a Faulconbridge és mtsai., 2003) és korábbi tanulmányaink, amelyek hasonló kísérleti beállítást alkalmaztak.

2.3.2. A D2 receptor blokád hatása a ghrelin által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

A válaszokat célzott VTA és NAc után vizsgáltuk (n = 7) gyógyszerbeadás négy körülmények között, az alábbiak szerint: 1) kontrollfeltétel (vivőanyag-oldatok az NAc és VTA-hoz), 2) NAc vivőanyag + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 1 μg etikloprid-hidroklorid + VTA vivőanyag, 4) NAc 1 μg etikloprid-hidroklorid + VTA 1.0 μg ghrelin. A tesztet telített állapotban (a táplálkozás sötét ciklusának időszaka után) végeztük. A patkányokat 120 perces operánsvizsgálat után visszahozták háziketrecükbe, és a háziketrec-környezetben 1 óra alatt megmérték a chow bevitelét (az 1. ütemezés szerint). 1. ábra), mivel a chell-pelletek késleltetett elhelyezése után (2 óra múlva) továbbra is fennáll a ghrelin által közvetített orexigén hatás.

2.3.3. A D1-szerű és a D2 receptor blokád (külön-külön vagy kombinálva) hatásai egyedül a ghrelin-indukált chow bevitelre

Annak megerősítésére, hogy az előző kísérletekben a chow bevitelével kapcsolatban elért eredményeket nem zavarta meg az operáns paradigmában a szacharóznak való előzetes kitettség vagy a 2 órás késleltetés, külön tanulmányban megvizsgáltuk a két dopaminreceptor antagonista önmagában vagy kombinációban a VTA ghrelin által indukált 2 és 3 órás táplálékfelvétel mellett telített patkányokban (n = 10–11; mint a 2. ütemtervben, 1. ábra). Ebben az esetben a patkányokat a tehénmérés előtt nem tették ki az operáns kondicionáló paradigmának. Így a táplálékfelvételt megcélozták a célzott VTA és NAc gyógyszer bejuttatása után négy körülmény után, az alábbiak szerint: 1) kontrollfeltétel (vivőanyag-oldatok az NAc és VTA-hoz), 2) NAc vivőanyag + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc dopamin receptor antagonista + VTA vivőanyag, 4) NAc dopamin receptor antagonista + VTA 1.0 μg ghrelin. Először külön vizsgáltuk a két dopamin receptor antagonistát úgy, hogy a 3. és 4. körülmények között az egyik patkánycsoport 0.3 μg SCH-23390-et, a másik csoport pedig 1 μg etikloprid-hidrokloridot kapott. 3 napos gyógyulás után az egyes csoportokból származó patkányok körülbelül felét újból teszteltük, ezúttal a két antagonista kombinációjával a 3. és a 4. körülmények között. Mindhárom kísérletben a kezelések között kiegyensúlyozott kialakítást alkalmaztunk, mint korábban. patkányok minden körülményt megkaptak minden kísérletben a hatás alanyainak összehasonlítása céljából). A kanülek helyzetét post mortemben ellenőrizték, mint korábban. A bemutatott adatok csak azokat a patkányokat tartalmazzák, amelyeknél az injekció elhelyezése megerősítette a VTA és NAc elérését.

2.3.4. A D1-szerű és a D2 receptor blokád hatása az élelmiszerhiány által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

A dopamin receptor antagonistákat 2 különböző kísérletekben teszteltük. Az első kísérletben a válaszokat a célzott NAc után vizsgáltuk (n = 20) vagy vivőanyag, vagy D1-szerű receptor antagonista (0.5 μg SCH-23390) bejuttatása. A teszteket éhgyomorra hajtották végre (miután az ételt korlátozták a sötét ciklus időtartamára). A második kísérletben a válaszokat megvizsgáltuk a célzott NAc után (n = 7) vivőanyag vagy 1.5 μg NAc etikloprid-hidroklorid leadása. A teszteket éhgyomorra hajtották végre (miután az ételt korlátozták a sötét ciklus időtartamára; amint azt a 3. ütemezés szemlélteti, 1. ábra).

2.3.5. Élelmiszerhiány által indukált változások a dopaminhoz kapcsolódó génexpresszióban a NAc-ben

Az élelmiszer-depriváció által vezérelt változásokat a kulcsfontosságú dopaminhoz kapcsolódó gének génexpressziójában [dopamin receptorok D1A, D2, D3, D5, katechol-O-metil-transzferáz (COMT) és monoamin-oxidáz A (MAO)] mérjük.

2.3.6. RNS izolálás és mRNS expresszió

Az agyakat gyorsan eltávolítottuk, és az NAc-t agyi mátrix segítségével boncoltuk, folyékony nitrogénben lefagyasztottuk és -80 ° C-on tároltuk az mRNS expressziójának későbbi meghatározásához. Az egyes agymintákat Qiazol-ban (Qiagen, Hilden, Németország) homogenizáltuk Tissue Lyser (Qiagen) alkalmazásával. A teljes RNS-t RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) alkalmazásával extraháltuk további DNS-kezeléssel (Qiagen). Az RNS minőségét és mennyiségét spektrofotometriás mérésekkel értékeltük (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, USA). A cDNS szintéziséhez iScript cDNS szintézis készletet (BioRad) használtunk. Valós idejű RT PCR-t TaqMan alkalmazásával végeztünk® szonda és primerkészletek az online katalógusból kiválasztott célgénekhez (Applied Biosystems). A génexpressziós értékeket a Ct módszer ( Livak és Schmittgen, 2001), hol a ad libitum a táplált csoportot a kalibrátornak nevezték. A referencia génként glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenázt (GAPDH) használtunk.

2.3.7. Statisztikai analízis

Az összes viselkedési paramétert ismételt mérési varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük, amelyet követett post hoc Tukey HSD teszt adott esetben vagy hallgató t tesztet, ahol csak két feltételt hasonlítottak össze. Minden statisztikai elemzést a GraphPad szoftverrel végeztünk. A különbségeket szignifikánsnak tekintették p <0.05.

3. Eredmények

3.1. A D1-szerű receptor blokád (NAc) hatása a VTA ghrelin által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

Annak megállapítására, hogy a D1-szerű receptorok aktivitása szükséges-e a VTA ghrelin által indukált élelmiszer-jutalomnövekedés növekedéséhez, tesztelték a D1-szerű antagonista (SCH-23390) előkezelésének hatását a szacharózra adott ghrelin által indukált operánra. Post hoc Tukey-teszt egyirányú ANOVA-val (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 a jutalmak, az aktív kar és a chow esetében) feltárta a ghrelin jelentős hatását a megszerzett jutalmak számának növelésére (p <0.0005; 3. ábraA), az aktív karnyomások száma (p <0.05; 3. ábraB) és a chow bevitel (p <0.05; 3. ábraC). A jutalom viselkedéshez kapcsolódó paramétereket, a jutalmazott jutalmat és az aktív karnyomást egyértelműen blokkolta az SCH-23390 előkezelés ( 3. ábraA, B). Az inaktív karon végzett tevékenység kisebb volt, és nem különbözött szignifikánsan a különböző kezelési csoportok között ( 3. ábraB) arra utal, hogy a kezelés nem hoz létre nem specifikus, nem célirányos tevékenységváltozásokat. A ghrelin után megfigyelt chow hyperphagia a VTA mikrobainjekcióját nem változtatta meg az SCH-23390 előkezelés ( 3. ábraC). Ezek az adatok azt mutatják, hogy a NAc-héj dopamin- és D1-szerű receptorai a ghrelin irányában vannak, és szükségesek ahhoz, hogy a VTA-val beadott ghrelin hatását gyakorolja az étel jutalom viselkedésére. Ezek azonban nem nélkülözhetetlenek ahhoz, hogy a ghrelin képes növelni a chow bevitelt. Az SCH-23390-gyel végzett NAc-kezelésnek nincs hatása önmagában mind az operáns válaszadásra, mind az élelmiszer- vagy 3. ábra).

  • Teljes méretű kép (37 K)
  • 3. ábra.  

    Az intra-NAc héj D1 receptor blokkolásának hatásai az intra-VTA ghrelin által kiváltott ételjutalom viselkedésre és a chow hyperphagia. Az előkezelés a D1-szerű receptor antagonistával, az SCH-23390-tel teljesen blokkolta a megszerzett szacharóz-jutalom (A) és az aktív karnyomások (fekete sávok) számának növekedését, miközben az inaktív kar (szürke sávok) aktivitása egyik kezelés sem érinti (B). Az intra-VTA ghrelin hyperphagia nem gyengült a D1 receptorok NAc héj szelektív blokkolásával (C). Az értékek jelentése: + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. A D2 blokád (NAc) hatása a VTA ghrelin által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

Annak megállapítására, hogy a D2-ek aktivitása szükséges-e a VTA ghrelin által indukált élelmiszer-jutalom-emelkedés kifejeződéséhez, megvizsgáltuk a szelektív D2-antagonistával (etikloprid-hidrokloriddal) végzett előkezelés hatását a szacharóz operáns viselkedésének ghrelin-indukált növekedésére. Az ANOVA egyik módja a gyógyszeres kezelés jelentős hatását bizonyította (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 jutalom esetén, aktív kar és chow). Az utólagos Tukey-teszt a megszerzett jutalmak jelentős növekedését jelezte (p <0.01; 4. ábraA) és aktív gombnyomások (p <0.01; 4. ábraB) ghrelin kezelés után, amelyet az etikloprid előkezeléssel blokkoltunk. Az inaktív karon végzett tevékenység kisebb volt, és nem különbözött szignifikánsan a különböző kezelési csoportok között ( 4. ábraB). Az operáns válaszadatokkal ellentétben az etikloprid előkezelés nem változtatta meg a ghrelin által kiváltott chow bevitel növekedését (p <0.05; 4. ábraC). Ebben a kombinációs vizsgálatban az interakciót kétirányú ANOVA-val erősítették meg az előkezelés × ghrelin között a megszerzett jutalomban: F(1,24) = 4.8, p <0.05; aktív kar megnyomja: F(1,24) = 4.7, p <0.05, de nem chow-bevitel. Így a ghrelin felhasználhatja a D2 receptorokat a jutalomhoz kapcsolódó viselkedés változásainak indukálására, a chow fogyasztás azonban nem.

  • Teljes méretű kép (39 K)
  • 4. ábra.  

    Az intra-NAc héj D2 receptor blokkolásának hatásai az intra-VTA ghrelin által kiváltott ételjutalom viselkedésre és a chow hyperphagia. Az előkezelés a D2 receptor antagonistával, az etikloprid-hidrokloriddal (ETC) eltörölte a megszerzett szacharóz-jutalom (A) és az aktív karnyomások (fekete sávok) ghrelin-indukálta növekedését, miközben az inaktív kar (szürke sávok) aktivitása nem volt bármelyik kezelés befolyásolja (B). Ezzel szemben az intra-VTA ghrelin hyperphagia nem gyengült a NA2 héj szelektív blokkolásával a DXNUMX receptorokon (C). Az értékek jelentése: + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. D1-szerű és / vagy D2 receptor blokád (NAc) hatása VTA ghrelin-indukált chow bevitelre

Annak érdekében, hogy a két dopamin antagonista hatását a csecsemőtáplálkozásra még jobban érvényesítsük, megismételtük a vizsgálatot, ezúttal olyan patkányokon, amelyek soha nem voltak kitéve az operáns kondicionáló paradigmának. Ezt az validációs vizsgálatot kiterjesztették egy harmadik teszttel, amelyben feltártuk a D1-szerű és D2-receptor antagonisták NAc-hez történő együttes bejuttatásának hatásait a VTA ghrelin-vezérelt táplálékfelvételre. Az injekció után 2 órával a VTA ghrelin jelentősen növelte a chow bevitelt (egyirányú ANOVA: F(3,30) = 6.4, p <0.005 és F(3,27) = 9.0, p <0.0005 a D1 és D2 receptor vizsgálatnál), és ezt nem befolyásolta sem a D1-szerű előkezelés ( 5. ábraA) vagy a D2 receptor antagonista ( 5. ábraB). Az utolsó tesztben, a két dopaminreceptor antagonista együttes hatásának feltárásával, a VTA ghrelin szignifikáns hatását a 3 órás időpontig nem tudtuk kimutatni, ami talán tükrözi a jelen tanulmányban szükséges hármas parenchimális injekció hatását. Az ANOVA egyik módja a kezelés jelentős hatását jelezte (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Az ételfogyasztás a VTA ghrelin leadása után a 3 órás időpontban elérte a jelentőséget, azonban ezt a dopaminreceptor-antagonisták NAc-vel történő együttes alkalmazásával ismét nem sikerült elnyomni ( 5. ábraC). Megjegyezzük, hogy a dopamin receptor antagonisták kombinált alkalmazása a NAc-nek nem volt hatással önmagában táplálékfelvétel.

  • Teljes méretű kép (48 K)
  • 5. ábra.  

    Az intra-NAc héj dopamin receptor blokkolásának hatása az intra-VTA ghrelin által kiváltott chow hyperphagia patkányokon, előzetes operáns kiképzés vagy szacharóz expozíció nélkül. Az injektálás után 2 órával mért VTA ghrelin által kiváltott hiperfágia nem volt elnyomva NAc-kezeléssel sem (A) D1-szerű receptor antagonistával, sem SCH-23390 (SCH), sem (B) D2-receptor antagonistával, etikloprid-hidrokloriddal ( STB). A (C) vizsgálatban a 3 órás időpontban mért ghrelin által kiváltott chow hyperphagia nem volt elnyomva mindkét antagonista NAc együttes alkalmazásával. Az értékek jelentése: + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. A D1-szerű és a D2 receptor blokád hatása az élelmiszerhiány által kiváltott élelmiszer-jutalomra és a chow bevitelre

Az ételhiány mind az operáns válaszadást, mind az 1 órás chow bevitelt növeli; patkányok éhesen majdnem kétszer annyit nyomtak az aktív kartól, és az 1 órás mérési ponton háromszor-hatszor több chow-t nyomtak Ábrák. 3 és a 4). A D1-szerű receptorok blokkolása az NAc-héjban jelentősen csökkentette az élelmiszer-elmaradást okozó táplálkozási jutalmak emelkedését, amikor azt a megszerzett élelmiszer-jutalmak csökkentéseként értékelték (p <0.01; 6. ábraA) és az aktív karnyomások csökkentése (p <0.01; 6. ábraB). Ez a kezelés nem gyakorolt ​​szignifikáns hatást a táplálékhiány-indukálta chow-bevitelre ( 6. ábraC). A D2-antagonista infúziója az NAc-héjba jelentősen csökkentette az élelmiszer-elmaradás által indukált emelkedést az élelmiszer-jutalmazási magatartásban, amikor azt a megszerzett élelmiszer-jutalmak csökkenésének értékelték (p <0.01; 7. ábraA). Annak ellenére, hogy minden patkány csökkentette az aktív kart a D2 blokkolása után a NAc-ben, a hatás trendet eredményezett (p = 0.08; 7. ábraB) valószínűleg a kar megnyomásának nagy alapváltozata miatt (standard hiba = 86 a járműnél és 41 a gyógyszeres állapotoknál, az aktív kar megnyomásának tartománya a járművön 57-707 prés). A legjobban reagáló patkány eltávolítása az adatkészletből azt eredményezi, hogy p = 0.001. Nevezetesen az eltávolított patkány 707 nyomást mutatott a hordozón, és csak 303 nyomást a gyógyszeren, ami szintén alátámasztja az általános következtetést. Egyik dopamin-receptor antagonista sem változtatta meg a kart az inaktív kar megnyomásakor. Az NAc-ben a D2 blokád nem változtatta meg a chow bevitelét ( 7. ábraC).

  • Teljes méretű kép (29 K)
  • 6. ábra.  

    Az intra-NAc héj D1 receptor blokkolásának hatása az élelmiszer-nélkülözés által kiváltott élelmiszer-jutalom viselkedés és a chow hyperphagia emelkedésére. Az előkezelés a D1 receptor antagonistával, az SCH-23390, enyhítette az élelmiszer nélkülözés okozta szacharóz jutalom növekedését (A) és az aktív kar megnyomásainak számát, miközben az inaktív kar aktivitását egyik kezelés sem befolyásolta (B) . A Chow hiperfágia nem gyengült a D1 receptorok NAc héj szelektív blokkolásával (C). Az értékek jelentése: + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Teljes méretű kép (30 K)
  • 7. ábra.  

    Az intra-NAc héj D2 receptor blokkolásának hatása az élelmiszer-nélkülözés okozta élelmiszer-jutalom viselkedés és a chow hiperphágia emelkedésére. Az előkezelés a D2 receptor antagonistával, az etikloprid-hidrokloriddal (ETC) csökkentette az élelmiszer-nélkülözés okozta szacharóz-jutalom növekedését (A), és hajlamos volt csökkenteni az aktív karnyomások számát (B). Az inaktív kar aktivitását egyik kezelés sem befolyásolta (B). A Chow hiperfágia nem gyengült a D2 receptorok NAc héj szelektív blokkolásával (C). Az értékek jelentése: + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Élelmiszerhiány által indukált változások a dopaminhoz kapcsolódó génexpresszióban a NAc-ben

Az éjszakai böjtölés jelentős hatást gyakorolt ​​számos dopaminhoz kapcsolódó gén expressziójára a NAc-ben. A D2 dopamin receptor mRNS expressziója szignifikánsan csökkent, míg a dopamin receptor D5 mRNS emelkedett. A D1, a D3, a COMT és a MAO mRNS-ek dopamin receptorát nem változtatták meg az éjszakai éhgyomorra (8. ábra). A D1 és a D2 receptorok az agyban a leggyakoribb dopamin receptornak tekinthetők, míg a D3 és a D5 jelenléte a központi idegrendszerben sokkal korlátozottabb. Ezért összehasonlítottuk az mRNS szinteket a D5 receptorok accumbensében D1-re, és 2% -ra érkeztünk; hasonló kapcsolatot találtunk a D3 és a D2 esetében (az adatokat nem mutatjuk be). Tehát itt megerősítjük, hogy a NAc-ben a dopamin receptor mRNS többsége a D1 és a D2 receptorokból áll, míg a D3 és a D5 receptorok a NAc-ben detektált teljes dopamin receptor mRNS-nek csak egy kis részét teszik ki.

  • Teljes méretű kép (21 K)
  • 8. ábra.  

    Az élelmiszer-korlátozás után detektált nukleusz accumbens dopamin szignalizációval kapcsolatos génexpresszió. Az értékek jelentése: + SE. *p <0.05.

4. Vita

A jelenlegi tanulmány főbb megállapításai azt mutatják, hogy az NAc héjában lévő dopamin jelátvitel a ghrelin élelmiszer-jutalomra gyakorolt ​​hatásainak szükséges közvetítője. Az eredmények azt mutatják, hogy az NAc héjában lévő D1-szerű és D2-receptorok a ghrelin-aktivált áramkör kulcsfontosságú elemei, és elengedhetetlenek ahhoz, hogy a VTA alkalmazott ghrelin hatással legyen az élelmiszer-jutalom viselkedésére. A D1-szerű és a D2-receptor jelátvitel az NAc-ben (héjban) azonban nem elengedhetetlen ahhoz, hogy a ghrelin képes növelni a chow-bevitelt. Ezek az adatok arra utalnak, hogy eltérnek a ghrelin idegi céljai, amelyek szabályozzák az élelmiszer-megerősítést és az élelmiszer-bevitelt. Végül megállapításaink azt mutatják, hogy ezt az áramkört az endogén ghrelin is bekapcsolja, mivel éhség állapotban, amikor a keringő ghrelin szint megemelkedik, a megnövekedett táplálék-viselkedéshez az NAc dopaminjelzése szükséges.

Meglepő módon, miközben egyértelmű, hogy a ghrelin hatással van a dopaminerg rendszerre (Abizaid et al., 2006, Jerlhag et al., 2007, Kawahara et al., 2009 és a Weinberg és mtsai., 2011), ez az első tanulmány annak bizonyítására, hogy a ghrelin hatása az élelmiszer-jutalomra NAc dopamin receptor szignalizációt igényel (ebben az esetben D1-szerű és D2 jelátvitelt). Ez fontos kérdésként merült fel, mivel az étvágyszabályozáshoz kapcsolódó egyéb hormonoknak vagy neuropeptideknek a közelmúltban bebizonyosodott, hogy meglehetősen váratlan kapcsolatban állnak a mezolimbikus dopaminrendszerrel. A leptinnek például a ghrelinhez hasonlóan receptorai vannak a VTA dopaminneuronjain; Ezen leptin-érzékeny dopaminerg neuronok többsége azonban nem a striatumra vetül, hanem beidegzi az amygdalát (Hommel és mtsai., 2006 és a Leshan és mtsai., 2010). A melanokortin, egy erős anorexigén neuropeptid a VTA receptorokkal szemben, ellentétben azzal, amit egy anorexiás szer esetében megjósolhat, valójában megnöveli a dopaminerg aktivitást és a dopamin felszabadulását a striatumban, miközben egyértelműen csökkenti az élelmiszer bevitelét (Torre és Celis, 1988, Lindblom et al., 2001 és a Kúp, 2005). Egy másik komplexitási réteget adnak az adatok, amelyek arra utalnak, hogy a ghrelin dopamin-felszabadító hatása függ az élelmiszer rendelkezésre állásától: a mikrodialízissel kimutatott NAc dopamin szinteket csak a perifériásan alkalmazott ghrelin növelte a patkányokban, akiket ghrelin beadása után megengedett. (mint a jelen vizsgálatban alkalmazott kísérleti körülmények között), és a ghrelin által is elnyomta azokat, akiket nem engedélyeztek az élelmiszerhez (Kawahara et al., 2009), a közelmúltban bebizonyosodott, hogy a VTA-ban differenciált opioid-jelátviteli \ tKawahara et al., 2013). Ez a két példa hangsúlyozza az etetési peptidek, az élelmiszer-hozzáférhetőség és a dopamin kapcsolatának összetettségét, és kiemeli azoknak a tanulmányoknak a fontosságát, amelyek feltárják a ghrelin dopamin-rendszerre gyakorolt ​​hatásainak hasznát az élelmiszer-jutalom viselkedésében.

Az eredmények érdekes aspektusa az NAc dopamin receptor blokád ellentétes hatása az élelmiszer-motivációra és az élelmiszer-bevitelre. Nevezetesen megerősítettük, hogy az 2 független vizsgálatokban a szuppresszált NAc dopamin-jelzés hatása nincs hatással a VTA ghrelin által indukált táplálékfelvételre: egy paradigmában az élelmiszer-bevitel mérése közvetlenül az operáns válaszvizsgálat után történt (amelynél a cukor jutalma megváltoztatta a későbbi chow bevitel), és a másikban csak az állatok bevitelét mértük előzetes operáns teszt nélkül. Továbbá, a második kísérletben megmutattuk, hogy mindkét dopamin receptor antagonistának az NAc-hez való együttes alkalmazása nem befolyásolta a VTA ghrelin által indukált táplálékfelvételt, növelve azt a hipotézist, hogy a NAc dopamin jelátvitel D1-szerű és D2 receptorokon keresztül történik nem szükséges a ghrelin hyperphagia esetében. Ezzel együtt azzal a ténnyel, hogy az antagonisták megszakítják a VTA ghrelin által indukált élelmiszer-motivált viselkedést, ezek a kollektív eredmények azt sugallják, hogy a VTA ghrelin alatti neuro-áramkör eltér, az egyik ág pedig az élelmiszer bevitelét és a másik élelmiszer motivációt / jutalmat szabályozza. Úgy tűnik, hogy a ghrelin a dopamint használja az élelmiszer-motiváció megváltoztatására, de nem a bevitelre. Korábban kimutattuk, hogy a VTA ghrelin a VTA neuropeptidjét szelektíven kapcsolja be az élelmiszerbevitel és az opioidok ellentétes szabályozására (Skibicka és mtsai, 2012a). Tehát már létezik elsőbbség a ghrelin által alkalmazott táplálékfelvétel és a táplálék-motivált viselkedés között.

Az Accumbal D1-szerű receptorok jól bevált szerepet játszanak mind a kábítószer-, mind az élelmiszer-megerősítésben, számos korábbi bizonyítékkal, amelyek arra utalnak, hogy a NAc D1-szerű, antagonista infúzió csökkenti a célorientált viselkedést az élelmiszerekkel szemben. A szisztémás D1-szerű receptor antagonisták csökkentik a kokain, a heroin, a nikotin és az alkohol cue- vagy kontextus által kiváltott önadagolását [például (Weissenborn és mtsai., 1996, Liu és Weiss, 2002, Bossert és mtsai., 2007 és a Liu és mtsai, 2010)], kiemelve e receptorok kulcsszerepét a jutalom-orientált folyamatokban. A jelen adatok azt mutatják, hogy a NAc D1-szerű receptorok a VTA-hatású ghrelin által aktivált áramkör lényeges eleme. A D1 antagonista perifériás alkalmazása szintén bizonyítottan csökkenti a ghrelin-fokozott objektumfelismerést (Jacoby és Currie, 2011). Figyelembe véve azonban, hogy a perifériás alkalmazás az összes D1 expresszáló neuronális populációt célozza az agyban, és hogy a NAc-n kívüli populációk (például a hippocampusban) jelentős szerepet játszhatnak a tanulásban és a memóriában, nem világos, hogy a vizsgált NAc populáció itt hozzájárul a ghrelin memóriafokozó hatásaihoz.

A D2 receptorok gyakran együttesen működnek a D1-el; így számos tanulmány a D2 receptorok szerepét jelzi a jutalomfeldolgozás és a jutalom-orientált viselkedés szempontjából. Figyelemre méltó azonban, hogy a D1 és a D2 receptorok nem mindig azonos módon járnak el. Az amygdala-ban például a D1 receptorok blokkolása gyengíti a cue-indukált kokainkeresést, míg a D2 antagonisták valóban fokozzák ezt a viselkedést (Berglind és mtsai., 2006). Ez a funkcionális disszociáció szintén neuroanatómiai hozzájárulással járhat, mivel a NAc D2 receptorai úgy tűnik, hogy eléggé ellentétes funkciót töltenek be a hipotalamuszéval szemben. Míg a D2 receptorok NAc stimulációjában az élelmiszer-motiváció növelhető, az állat nagyobb valószínűséggel erőfeszítést igényel az élelmiszer előállítására, a D2 receptorok hipotalamusz stimulációja egyértelműen anorexiás (Leibowitz és Rossakis, 1979 és a Nowend és mtsai., 2001). Ebből következik, hogy nehéz lehet értelmezni az eredményeket a D2-célzó gyógyszerek perifériás alkalmazása után, amelyeknél a cél receptor populációk az ellentétes funkcióhoz kapcsolódnak. Ez lehet az egyik oka annak, hogy egy korábbi vizsgálatban a D2 antagonista perifériás injekciója nem befolyásolta a ghrelin által kiváltott szacharózoldatra adott választ. Egy másik lehetséges magyarázat, hogy a D2 egy autoreceptor a dopamin-termelő neuronokon a materia nigra-ban és a VTA-ban, ahol aktiválása a dopaminerg aktivitás elnyomásához vezethet (Lacey és mtsai., 1987). Így, perifériás injekció beadása esetén a D2-célzású gyógyszerek potenciálisan hozzáférhetnek ehhez a receptor populációhoz, míg tanulmányunkban csak az NAc héj D2 receptorát céloztuk. Nevezetesen, a szisztémás D1-szerű receptor-blokád nettó hatása gátolta a szacharóz-italra adott válaszreakciót ugyanazon paradigmában (Overduin és mtsai, 2012). Továbbá úgy tűnik, hogy a D1 agonista szisztémás, szubkután injekciója fokozza az ízletes ételek előnyét, míg a D2 agonista szisztémás injekciója csökkenti azt (Cooper és Al-Naser, 2006). Úgy tűnik tehát, hogy a D1 antagonisták ghrelin által indukált élelmiszer-motivációra kifejtett szuppresszáló hatását mutató adatok összhangban vannak a D1 receptorok stimuláló funkciójával szembeni stimuláló hatásával. Ezzel ellentétben a D2 receptor populáció nettó hatása szorosabban követi azt, ami a hypothalamus D2 receptorokról ismert, mint az NAc számára bemutatott adatok.

A jelen vizsgálatban mind a D1-szerű, mind a D2 antagonisták képesek blokkolni a szacharóz működését a VTA ghrelin beadása után, és az élelmiszerhiány után, ami arra utal, hogy a ghrelin hatásának kifejtéséhez a NAc mindkét receptorán együttműködési tevékenységre van szükség. Ez akkor érthető, ha figyelembe vesszük az endogén helyzetet, amikor a VTA-ból származó dopaminerg terminálok a dopamint a NAc-héjban egyidejűleg aktiválják az összes hozzáférhető dopaminreceptor aktiválásával. A D1-szerű és a D2 receptorok egyidejű aktiválásának szükségességét már jelentették más viselkedések, beleértve a megerősítést is (Ikemoto és mtsai., 1997) és mozgásszervi aktivitás (Plaznik et al., 1989), valamint a neuronális tüzelést (Fehér, 1987). A jelen vizsgálat eredményei azt mutatják, hogy a két dopaminerg receptor közül csak az egyik blokkolása elegendő ahhoz, hogy ezeket a viselkedéseket csak úgy csökkentse, mint bármelyik receptor receptor blokkolása elegendő a ghrelin által vezérelt szacharóz operáns viselkedésének csökkentéséhez. A kölcsönhatás mechanizmusa nem világos. A NAc néhány neuronja együtt expresszál mind a D1, mind a D2 receptorokat. Az egyik lehetőség a heterodimerek bevonása szükséges a jutalom-válaszhoz, a heterodimerek kialakulását a D1 és a D2 receptorok közelmúltban jelentették, és ez a kapcsolás kimutatta, hogy hozzájárul a depresszióhoz hasonló viselkedéshez (Pei et al., 2010). Mindazonáltal eredményeink azt mutatják, hogy a D1 és a D2 jelek az NAc-ben nem redundánsak, és minden receptor szükséges ahhoz, hogy a ghrelin hatását az élelmiszer jutalomra továbbítsuk, mivel az egyedi blokád hatékonyan csökkentette a jutalom választ. Továbbá, mivel az egyéni blokád nem volt hatásos a ghrelin hiperfágia esetében, külön-külön értékeltük annak lehetőségét, hogy a D1 és a D2 jel redundáns-e a chow bevitelnél, azaz mindkettő egyidejű blokádja szükséges a válasz kiküszöböléséhez. Ez azonban nem volt így, mivel a ghrelin hyperphagia nem volt hatással a D1 és D2 receptorok egyidejű blokkolására a NAc-ben. Tehát egyedül vagy kombinálva a NAc héj D1 és D2 receptor jelátvitelt nem használja a ghrelin a chow bevitel növelésére.

Itt a D1-szerű és D2 receptorokat céloztuk az NAc héjában. Úgy tűnik, hogy a NAc héja és magja bizonyos mértékig elválasztható, különös tekintettel a diszkrét cue-hoz kötődő, a hatóanyag önadagolásában levő alapvető változásokra, és a héj befolyásosabb a kontextusfüggő drog önadagolásában (Bossert és mtsai., 2007). Ezt a funkcionális disszociációt a neuroanatómiai kapcsolatok támasztják alá, ahol a mag több bemenetet kap az amygdala-ból, és a héj sűrűbben behatolódik a hippocampusból (Groenewegen et al., 1999 és a Floresco és mtsai., 2001). A patkányok a D1 és a D2 receptor agonisták kombinációját csak az NAc héjában, és nem a magban adják be.Ikemoto és mtsai., 1997), jelezve, hogy a jutalmakkal kapcsolatos együttmőködési tevékenységük elsõsorban az itt megcélzott kagylóterülethez kapcsolódik.

A jelen tanulmányban kifejezetten feltártuk, hogy az elnyomott NAc dopamin jelzés hatása a VTA által alkalmazott ghrelin által táplált táplálékfelvételre és az élelmiszer-motivált viselkedésre. Meg kell jegyeznünk azonban, hogy a ghrelin a táplálkozási viselkedést is befolyásolhatja azáltal, hogy az afferens útvonalakat aktiválja a VTA-hoz. Például kimutatták, hogy a ghrelin fokozza az élelmiszer-megerősített viselkedést az orexin neuronok aktiválásával az oldalsó hipotalamuszban (Perello és mtsai, 2010), egy orexinerg sejtcsoport, amely a VTA-ra tervez, és stimulálja a dopamin felszabadulását (Narita és mtsai., 2006). Miközben a neuroanatómia és a neurofarmakológia alkalmazásával végzett vizsgálatunk kifejezetten a VTA-NAc útvonalat hasítja, a endogén helyzetben a keringésben felszabaduló ghrelin valószínűleg stimulálja a VTA-t, mint a többi agymagot, amelyek a ghrelin-receptort expresszálnak a VTA-ra. Így a fiziológiai helyzetben a ghrelin hatása az agy számos helyén eloszlik, ami valószínűleg együttesen működik. Az agy számos elosztott helyére ható hormon vagy neuropeptid fogalma, amelyből hasonló eredményt hozhat létre, például az étkezés megváltozása, nem újszerű, és már javasolt és értékelik a leptin és a melanokortin (Grill, 2006, Leinninger és mtsai., 2009, Skibicka és Grill, 2009 és a Faulconbridge és Hayes, 2011).

Az élelmiszerhiány a keringő ghrelin magas szintjéhez kapcsolódik. Élelmiszerhiányos körülmények között az élelmiszer-kiszerelés dopamin felszabadulást vált ki a NAc-ben (Kawahara et al., 2013). Ebből következik, hogy a táplálkozási állapot befolyásolhatja a dopamin jelátvitelét a NAc-ben, az élelmiszerhiány hatását a dopamin receptorok mRNS expressziójára (D1-szerű receptorok (D1, D5) és D2-szerű receptorok (D2, D3)) és a dopamin lebomló jelen tanulmányban értékelt enzimek (MAO, COMT). Míg az élelmiszerhiány nem változtatta meg a mért dopamin lebontó enzimek mRNS expresszióját, a D5 és a D2 receptorok differenciált szabályozását láthatjuk. A D5 receptorok expresszióját közel 30% -kal növelte, míg a D2 receptor mRNS-t körülbelül 20% -kal csökkentették. Ezzel az eltéréssel összhangban korábban már kimutatták, hogy a D1-szerű és D2 receptor agonisták egyidejű alkalmazása szabályozza a D2 receptorokat, de a D1 receptorok felerősödését (és az NAc hasonló tendenciájával) (Subramaniam et al., 1992). Érdekes, hogy a táplálékhiány hatása a NAc dopamin receptor expressziójára összevet a mi adatainkkal, amelyek bizonyítják, hogy a D1-szerű (beleértve a D5) és a D2 receptorok szerepet játszanak az éhgyomorra indított motivációban.

Vizsgálatunk egyik meggyőződése, hogy az élelmiszerhiány növeli a keringő ghrelinszinteket, így a VTA-n kívül más ghrelin receptorok populációi is aktiválódhatnak. Így, míg az élelmiszerhiány endogén és fiziológiailag releváns módja a ghrelin növelésének, nem teszi lehetővé a szelektív VTA stimulációt. Ezért nem lehet kiküszöbölni azt a lehetőséget, hogy a NAc-ben észlelt dopaminreceptor-változások a VTA-n kívüli területeken a ghrelin aktivitás következményei, amelyek közvetett hatással vannak a NAc-re. Végül meg kell jegyeznünk, hogy adatkapcsolatunk a NAc dopamin receptor expressziójának változásaira szorult, de további kísérletekre lenne szükség a (ghrelin által stimulált) VTA-NAc dopaminerg kivetítés közvetítésének kimutatásához, és valóban, hogy felfedezzük a szerepét más utak és adórendszerek ilyen hatásai, mint például az oldalsó hipotalamusz (amint azt fentebb tárgyaltuk).

Mivel a neurobiológiai szubsztrátok nagy része mind a kábítószer-függőség, mind a rendezetlen táplálkozás szempontjából közös, lehetséges, hogy a jelen eredmények a D1-szerű és a D2 receptorok szerepét jelzik a ghrelin gyógyszer- és alkohol-erősítő hatásaiban (Dickson és mtsai., 2011). Mind az élelmiszer-, mind a kokain jutalom a dopamin felszabadulásához vezet a NAc-ben (Hernandez és Hoebel, 1988). A D1 vagy D2 receptorok blokádja csökkenti a visszaélés, az alkohol és a nikotin gyógyszereinek jutalmazási viselkedését. Mivel a ghrelin jelentős mértékben járult hozzá ezeknek az anyagoknak a beviteli vagy jutalmazási viselkedéséhez, előfordulhat, hogy valószínű, hogy az itt leírt ghrelin-VTA-dopamin-NAc áramkör releváns a jutalom viselkedésében, és nem kizárólag az élelmiszer számára. E gondolat előzetes támogatása olyan adatokból vonható le, amelyek bizonyítják, hogy az élelmiszerhiány visszaállíthatja a heroin keresést, amelyet a D1-szerű receptorok blokkolása blokkol (Tobin és mtsai., 2009).

Adataink új ismereteket nyújtanak az élelmiszer-jutalomhoz kapcsolt két kulcsfontosságú jelzőrendszer integrációjáról: a VTA által vezérelt áramkörökről, amelyek reagálnak az orexigén hormonra, a ghrelinre és az NAc dopaminra reagáló áramkörökre. Különösen azt mutatjuk be, hogy a ghrelin jól dokumentált, VTA-val összefüggő hatásai az élelmiszer-motivált viselkedésre D1 és D2 jelátvitelt igényelnek az NAc-ben. Adataink azt is jelzik, hogy a ghrelin VTA-vezérelt (D1 / D2-függő) hatása az élelmiszer-jutalomra eltérő áramköröket von maga után, amelyek fontosak az élelmiszer-bevitel szempontjából, mivel egyik antagonista sem befolyásolta a ghrelin által kiváltott táplálékfelvételt, amikor az NAc-be szállították. Végül éhes (egy éjszakán át éheztetett és ennélfogva hyperghrelinemikus) patkányokon végzett vizsgálatok az NAc D1 / D2 jelátvitelt vonják magukba az endogén ghrelin táplálék-motivált viselkedésre gyakorolt ​​hatásában. Tehát úgy tűnik, hogy az NAc-ben a dopamin szignalizációt zavaró mechanizmusok és terápiák relevánsak a jutalmazási rendszer ghrelin által közvetített hatásai szempontjából, ideértve azokat is, amelyek a takarmányozás ellenőrzéséhez, és így az elhízáshoz és annak kezeléséhez kapcsolódnak.

Közzétételi nyilatkozat

A szerzőknek semmit nem szabad nyilvánosságra hozniuk.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a Svéd Orvostudományi Kutatási Tanács (2011-3054 a KPS-hez és az 2012-1758-hoz a SLD-hez), Az Európai Bizottság hetedik kerete támogatások (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning és Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), a Svéd Stratégiai Kutatási Alapítvány a Sahlgrenska szív- és érrendszeri és metabolikus kutatási központjához (A305 – 188), és NovoNordisk Fonden. A finanszírozóknak nem volt szerepe a tanulmánytervezésben, az adatgyűjtésben és -elemzésben, a közzétételre és a kézirat elkészítésére.

Referenciák

  •  
  • Levelezési cím. Endokrinológiai Tanszék, Idegentudományi és Élettani Intézet, Göteborgi Egyetem Sahlgrenska Akadémiája, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Göteborg, Svédország. Tel .: +46 31 786 3818 (iroda); fax: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 A szerzők. Megjelent az Elsevier Kft.