Perekrutan sistem CRF memediasi sisi gelap dari makan kompulsif (2009)

Proc Natl Acad Sci USA. 2009 November 24; 106 (47): 20016 – 20020.

Diterbitkan secara online 2009 Nov 9. doi: 10.1073 / pnas.0908789106

PMCID: PMC2785284

Pietro Cottone,^a,^b,^c,^d,^1,² Valentina Sabino,^a,^b,^c,^d,¹ Marisa Roberto,^a,^c,^d Michal Bajo,^e Lara Pockros,^a Jennifer B. Frihauf,^a,^c,^d,^f Eva M. Fekete,^a,^c,^d Luca Steardo,^g Kenner C. Rice,^h Dimitri E. Grigoriadis,ⁱ Bruno Conti,^d,^e George F. Koob,^a,^c dan Eric P. Zorrilla^a,^c,^d,²

Abstrak

Diet untuk mengendalikan berat badan melibatkan siklus perampasan dari makanan yang enak yang dapat mendorong makan kompulsif. Penelitian ini menunjukkan bahwa tikus yang ditarik dari akses intermiten ke makanan yang enak menunjukkan makan berlebih dari makanan yang enak saat akses baru dan keadaan seperti penarikan yang afektif yang ditandai dengan faktor pelepas kortikotropin-1 (CRF₁) perilaku reseptor antagonis-reversibel, termasuk hipofagia, defisit motivasi untuk mendapatkan makanan yang kurang enak, dan perilaku yang mirip ansiogenik. Penarikan disertai dengan peningkatan ekspresi CRF dan CRF₁ responsif elektrofisiologis dalam inti sentral amigdala. Kami mengusulkan perekrutan CRF-CRF anti-hadiah ekstrahipothalamik₁ sistem selama penarikan dari makanan yang enak, analog dengan pantang dari obat-obatan yang disalahgunakan, dapat mempromosikan pemilihan makanan enak yang kompulsif, kurang makan alternatif yang lebih sehat, dan keadaan emosi negatif ketika asupan makanan enak dicegah.

Kata kunci: gangguan makan, obesitas, enak, ketergantungan makanan enak, penarikan

Bentuk obesitas dan gangguan makan, mirip dengan kecanduan narkoba, dapat dikonseptualisasikan sebagai kondisi kambuhan kronis dengan periode pantang bergantian (yaitu, diet untuk menghindari makanan yang enak "dilarang") dan kambuh (yaitu, makan makanan tinggi yang kompulsif, sering tidak terkendali, tinggi). makanan enak) yang berlanjut meskipun ada konsekuensi negatif (1). Meskipun sifat penguat positif dari makanan enak diketahui dengan baik (2, 3), kurang perhatian diberikan pada sifat penguat negatifnya (4-6), yaitu peningkatan kemungkinan respons perilaku yang dihasilkan oleh penghilangan stimulus permusuhan (misalnya, asupan makanan yang enak untuk meredakan keadaan emosi negatif). Siklus penggunaan narkoba yang terus-menerus secara intermiten dapat secara progresif mengarah pada “ketergantungan afektif,” diamati sebagai kebutuhan akan jumlah obat yang lebih tinggi dan / atau lebih teratur untuk mempertahankan titik setel emosional yang diberikan serta keadaan emosi negatif setelah penghentian. asupan obat (7, 8). Penarikan afektif tersebut dapat mempertahankan penggunaan dan memotivasi kambuh melalui sifat penguat negatif dari melanjutkan dan melanjutkan penggunaan narkoba, masing-masing (7, 8).

Sistem stres otak corticotropin-releasing factor (CRF) Extrahypothalamic diduga terlibat dalam transisi dari penggunaan narkoba menjadi ketergantungan, di mana asupan obat yang disalahgunakan menjadi semakin termotivasi oleh mekanisme penguatan yang negatif daripada positif. CRF memainkan peran yang relevan secara motivasi dalam penarikan sindrom untuk setiap penyalahgunaan obat utama, termasuk alkohol, nikotin, kokain, opiat, amfetamin, dan tetrahydrocannabinol (7, 8). Dengan analogi, siklus berulang intermiten, akses yang diperluas ke makanan yang sangat enak dihipotesiskan untuk menginduksi neuroadaptasi sistem CRF yang serupa dengan yang terlihat dalam model ketergantungan obat (4, 5, 9).

Hasil

Akses yang terputus-putus dan diperpanjang ke makanan yang enak semakin mengarah pada kurang makan makanan yang kurang disukai ketika makanan yang enak tidak tersedia dan terlalu banyak makan makanan yang enak saat akses baru (10-12). Untuk menguji hipotesis itu CRF₁ sistem memediasi adaptasi makan ini, tikus Wistar jantan (n = 20) diberikan diet chow ad libitum (Chow / Chow) setiap hari setiap minggu atau diberikan chow ad libitum selama 5 hari (fase C) diikuti oleh makanan bergula yang sangat enak untuk hari 2 (fase P) (fase Chow / Palatable) ) (Lihat Fig. S1 untuk jadwal diet dan Fig. S2 untuk efek dari jadwal diet pada asupan makanan dan berat badan). Setelah siklus diet 7 minggu, tikus menerima CRF non-peptida₁ antagonis reseptor R121919 (0, 5, 10, dan 20 mg / kg, sc) dalam desain Latin-square (13). Perawatan diberikan 1 h sebelum beralih dari diet yang enak ke chow atau dari chow ke diet yang enak. R121919 dosis-tergantung mengurangi asupan diet yang enak dan meningkatkan asupan makanan chow pada tikus Chow / Palatable (Fase Diet × Jadwal Diet × Dosis Obat: F_3,54 = 7.25, P <0.001), tanpa mengubah asupan makanan kontrol. R121919 menurunkan asupan makanan yang sangat enak setelah akses baru ke makanan yang enak (fase P) (Ara. 1A). Dalam tes independen, CRF₁ antagonis reseptor meningkatkan asupan chow yang kurang enak pada tikus Chow / Palatable yang ditarik dari diet yang enak (fase C) (Ara. 1B). Dengan demikian, dengan menumpulkan chow hypophagia dan makan berlebih dari makanan yang enak, R121919 melemahkan amplitudo dari siklus asupan (perbedaan antara asupan selama fase P pertama yang enak dan penarikan pertama ke chow fase C: Jadwal Diet × Dosis Obat: F_3,54 = 7.25, P <0.001) (Ara. 1C). Mendukung perekrutan progresif CRF-CRF₁ sistem dengan riwayat diet, bukan oleh efek diet akut, R121919 tidak mengurangi asupan makanan yang enak setelah satu kali paparan diet atau meningkatkan asupan chow selama penarikan pertama dari makanan enak (Fig. S3).

Efek dari CRF₁ antagonis reseptor R121919 (−1 h pretreatment, 0, 5, 10, dan 20 mg / kg, sc) pada asupan makanan kumulatif 3-h dalam (A) Fase (setelah akses baru ke makanan yang enak), (B) Fase C (saat tikus telah ditarik dari langit ...

Mundur dari intermiten, akses yang lebih luas ke makanan yang enak juga dapat meningkatkan perilaku seperti kecemasan (11). Untuk menguji hipotesis itu CRF₁ reseptor terlibat dalam tanda-tanda perilaku emosional negatif yang mengikuti penarikan dari makanan yang enak, tikus diberikan R121919 (0, 20 mg / kg, sc, 1-h pretreatment) dan diuji dalam desain antar-subyek dalam maze plus yang ditinggikan (14), 5 – 9 h setelah beralih dari diet yang enak ke chow. Tikus Chow / Palatable yang dirawat di kendaraan menunjukkan waktu lengan yang lebih sedikit dibandingkan dengan kontrol yang diberi makan, yang mencerminkan efek seperti ansiogenik, selama penarikan dari siklus diet 7 minggu (Ara. 2A), efek yang belum terlihat setelah hanya dua siklus penarikan (Fig. S4). Pretreatment dengan R121919 (20 mg / kg, dosis yang dimodulasi baik makan berlebih maupun makan yang kurang enak) memblokir penurunan eksplorasi lengan terbuka oleh tikus Chow / Palatable pada dosis yang tidak mengubah perilaku labirin plus dalam kontrol chow ( Jadwal Diet × Dosis: F_1,43 = 7.25, P <0.02; Ara. 2A Kiri). Administrasi R121919 tidak mengubah aktivitas umum yang diukur sebagai entri lengan tertutup. Oleh karena itu, R121919 memblokir peningkatan perilaku seperti kecemasan yang terkait dengan penarikan dari intermiten, akses yang diperpanjang ke makanan yang enak, tanpa mengubah perilaku kontrol, menunjukkan perekrutan CRF₁ sistem.

Ara. 2.

Efek dari CRF₁ antagonis reseptor R121919 (−1 h pretreatment, 0, 20 mg / kg, sc) pada peningkatan perilaku plus-maze (n = 47) dan rasio progresif merespons makanan yang kurang enak (n = 17) pada tikus Wistar jantan yang ditarik dari makanan yang enak ...

Penarikan dari intermiten, akses yang diperluas ke makanan yang enak juga dapat menyebabkan defisit motivasi untuk mendapatkan diet yang kurang disukai, indeks potensial perilaku seperti hypohedonic (10). Secara analog, menanggapi penguat gustatory yang kurang disukai di bawah jadwal progresif rasio penguatan sebelumnya telah digunakan untuk mengindeks defisit motivasi yang terlihat selama penarikan obat (15). Untuk menentukan keterlibatan CRF₁ reseptor, kami menguji efek R121919 pada kinerja tikus diet-siklus untuk mendapatkan chow kurang disukai mereka di bawah jadwal rasio progresif. Mengonfirmasi temuan sebelumnya (10), tikus Chow / Palatable yang dirawat dengan kendaraan menunjukkan berkurangnya motivasi untuk bekerja untuk mendapatkan chow yang kurang enak, yang dicerminkan oleh penurunan breakpoint dan penurunan total respons yang dipancarkan dibandingkan dengan tikus Chow / Chow (10) (Fig. S5). R121919 pretreatment (20 mg / kg, dosis efektif dalam meningkatkan chow hypophagia, mengurangi hyperphagia makanan yang enak dan mengurangi perilaku mirip anxiogenik) secara selektif menumpulkan defisit dalam kinerja rasio progresif pada tikus yang bersepeda dengan dosis yang tidak efektif dalam kontrol chow (breakpoint: Jadwal Diet × Obat: F_1,15 = 8.17, P <0.02; tanggapan total: Jadwal Diet × Obat: F_1,15 = 9.14, P <0.01; Ara. 2B, kiri). Terhadap interpretasi alternatif bahwa R121919 memfasilitasi kinerja pada tikus Chow / Palatable dengan mengurangi kekenyangan postestive, R121919 memblokir defisit dalam menanggapi sedini 5 min ke dalam sesi (Jadwal Diet × Obat: F_1,15 = 2.55, P <0.05) (Ara. 2Terang). Karena itu, CRF₁ antagonis reseptor menumpulkan defisit motivasi dalam progresif-rasio menanggapi penguat gustatory yang kurang disukai yang terlihat pada hewan yang ditarik dari intermiten, memperluas akses ke makanan yang sangat enak.

Untuk menguji hipotesis bahwa penarikan dari makanan yang enak mungkin mengaktifkan sistem CRF extrahypothalamic terkait stres, kadar CRF mRNA dan peptida dalam inti pusat amigdala masing-masing diukur dengan PCR dan RIA kuantitatif waktu nyata. Tikus diberi diet-siklus selama 7 minggu atau diberi makan chow terus menerus. Setelah anestesi dan pemenggalan kepala, pukulan otak dari nukleus sentral amigdala dikumpulkan selama penarikan dari dan setelah memperbarui akses ke diet yang enak. Penarikan makanan yang enak pada tikus Chow / Palatable menginduksi peningkatan lima kali lipat dalam ekspresi CRF mRNA di inti pusat amygdala dibandingkan dengan tikus Chow / Chow (Ara. 3A). Sebaliknya, CRF mRNA kembali ke level seperti kontrol dengan akses baru ke makanan yang enak (F_2,19 = 6.97, P <0.01). Ekspresi CRF mRNA di inti pusat amigdala tidak berubah ketika tikus Chow / Palatable hanya bersiklus sekali (Chow / Chow vs Chow / Palatable: 5.5 ± 2.2 vs 6.3 ± 1.7 ns), mendukung perekrutan CRF- CRF₁ sistem dengan riwayat diet, bukan oleh efek akut dari diet. Selain itu, ekspresi mRNA CRF tidak berubah pada nucleus accumbens, prefrontal cortex atau insular cortex, mendukung spesifisitas regional dari temuan (Fig. S6). Menariknya, tidak ada perubahan signifikan dalam ekspresi CRF mRNA yang diamati pada nukleus paraventrikular hipotalamus atau dalam sirkulasi kortikosteron pada titik waktu penarikan yang sama pada tikus Chow / Palatable (Buah ara. S6 dan S7), mengemukakan hipotesis bahwa perubahan dalam amygdalar, daripada hipotalamus, sistem stres CRF kurang lebih mensubjekkan adaptasi perilaku. Selain itu, immunoreaktivitas peptida CRF dalam nukleus sentral amigdala hewan yang ditarik dari diet yang enak adalah 70% lebih tinggi daripada pada hewan yang diberi makan chow, tetapi kembali ke tingkat kontrol yang diberi makan dengan akses ke diet yang enak (F_2,24 = 4.01, P <0.01) (Ara. 3B). Dengan demikian, menarik makanan yang enak mengaktifkan sistem peptida CRF yang berhubungan dengan stres di inti pusat amigdala, analog dengan temuan dalam model penarikan obat dan etanol (7, 8). Karena akses baru ke makanan yang enak mengurangi aktivasi sistem CRF extrahypothalamic di inti pusat amigdala, di mana aktivasi CRF terkait dengan kecemasan (16), hasil ini juga menunjukkan bahwa makanan yang enak mungkin mendapatkan sifat penguat negatif dengan menghilangkan konsekuensi afektif negatif dari pantang (17).

Ara. 3.

Efek dari pergantian diet yang enak pada (A) CRF mRNA dan (B) Ekspresi peptida CRF dalam nukleus sentral amigdala. Tikus (n = 45) didaur-diet selama 7 minggu, dan nukleus sentral dari amigdala pun dikumpulkan. Baik CRF mRNA dan peptida ...

Untuk menguji hipotesis bahwa tikus yang ditarik dari makanan yang enak mungkin menunjukkan peningkatan sensitivitas terhadap CRF₁ modulasi antagonis dari γ-aminobutyric acid (GABA) pensinyalan di inti pusat amygdala, yang terjadi selama penarikan etanol (18), kami meneliti efek R121919 pada transmisi GABAergic dari nukleus sentral dari neuron amigdala dalam persiapan irisan. Tikus Wistar jantan (n = 14) didaur-diet selama 7 minggu dan dikorbankan setelah beralih ke chow yang kurang enak. Transmisi basal GABAergik dalam nukleus sentral sinaps amigdala tidak berbeda dalam kaitannya dengan riwayat diet (n = Sel 23) di semua intensitas stimulus yang digunakan untuk membangkitkan potensi postsinaptik penghambat GABA (IPSP). Namun, superfusi 20 min dengan R121919 (1 μM) menginduksi pengurangan yang lebih besar pada GABA yang ditimbulkan._A-IPSP di nukleus sentral neuron amigdala tikus Chow / Palatable (M ± SEM: 30 ± 6%, n = Sel 9) dibandingkan kontrol chow-fed (M ± SEM: 12 ± 6%, P <0.05, n = Sel 11) (Ara. 4). Setelah periode pencucian min 30, IPSP dari kedua kelompok kembali ke level yang serupa dengan baseline. Oleh karena itu, konsisten dengan aktivitas berlebih dari amigdala CRF-CRF₁ sistem dan efek yang terlihat selama penarikan etanol (18), tikus diet-siklus menunjukkan peningkatan sensitivitas terhadap efek penghambatan CRF₁ antagonis reseptor pada nukleus sentral dari transmisi GABAergik amigdala.

Ara. 4.

Efek dari CRF₁ antagonis reseptor R121919 pada GABA_A-IPSP di inti pusat amigdala setelah riwayat akses diet yang enak pada tikus Wistar jantan (n = 14) ditarik dari akses makanan yang enak. (A) R121919 menurun secara signifikan ...

Diskusi

Hasil kolektif memberikan bukti fungsional bahwa sejarah intermiten, akses yang diperpanjang ke makanan yang enak mengarah ke progresif, motivasi yang relevan dengan neuroadaptasi dalam stres ekstrahypothalamic terkait CRF-CRF₁ sistem. Secara khusus, CRF selektif₁ antagonis reseptor R121919 secara berbeda dan selektif memengaruhi pemberian makan pada tikus yang menjalani siklus diet, meningkatkan asupan chow secara teratur, dan mengurangi asupan makanan yang sangat enak saat akses baru. CRF₁ antagonis reseptor juga secara selektif memblokir peningkatan perilaku seperti kecemasan dan defisit motivasi dalam menanggapi chow yang kurang disukai yang terlihat selama penarikan dari diet yang enak. Dengan menarik akses ke diet yang enak meningkatkan gen CRF dan ekspresi peptida di inti pusat amigdala, efek yang dihilangkan dengan akses baru. Selain itu, tikus diet-siklus menunjukkan peningkatan sensitivitas terhadap efek penghambatan CRF₁ antagonis reseptor pada transmisi GABAergik di nukleus sentral amigdala, lebih lanjut menunjukkan overaktivasi amygdala CRF-CRF₁ sistem. Terlalu banyak makan makanan enak saat akses baru dapat terjadi akibat peningkatan aktivasi sistem CRF dari periode penarikan yang baru saja selesai, dilihat sebagai peningkatan ekspresi CRF dan sensitivitas elektrofisiologis terhadap CRF₁ blokade reseptor di inti pusat amigdala. CRF₁ Pretreatment antagonis sebelum akses makanan yang enak ditafsirkan untuk menentang CRF-CRF yang awalnya masih ada₁ overaktivasi sistem penarikan. Kursus singkat makanan enak makan berlebihan yang terlihat pada hewan yang tidak diobati (10) dapat mencerminkan perjalanan waktu dimana ekspresi, pelepasan, dan efek peptida CRF menjadi normal setelah akses ke makanan yang enak didapat kembali, seperti yang terlihat dalam penelitian ini. Dengan demikian, sesekali makan diet yang enak dapat menyebabkan perubahan allostatik dalam sistem hadiah otak dengan perekrutan anti-hadiah CRF-CRF₁ sistem di inti pusat amigdala.

Hasil ini memiliki implikasi tidak hanya untuk makan kompulsif, tetapi juga untuk motivasi secara umum. Aktivasi berulang dari sistem hedonis menimbulkan proses seperti lawan di otak (yaitu, perekrutan CRF₁ sirkuit) yang berbeda dari hilangnya fungsi sederhana dalam sistem pemancar hadiah. Neuroadaptations antar sistem (19) juga terjadi selama masa transisi ke ketergantungan pada semua obat utama penyalahgunaan (7, 8). Generalisasi terhadap rangsangan non-obat dalam penelitian ini menunjukkan bahwa proses motivasi dapat menjadi terganggu pada individu yang mengalami kontras berulang dalam intensitas rangsangan hedonis dari waktu ke waktu (20). Secara adaptif, proses tersebut dapat mengubah perilaku pencarian dan konsumsi makanan ke arah makanan padat energi dan bernilai tinggi, sementara merendahkan upaya untuk mendapatkan lebih sedikit makanan kaya energi, hadiah rendah (atau non-makanan), sebuah adaptasi yang secara evolusioner berguna jika ada. biaya untuk mencari makan (misalnya, paparan predator, waktu terbatas dan sumber energi). Namun, dalam lingkungan saat ini, proses yang sama dapat mendorong asupan makanan yang meningkatkan obesitas dengan mengorbankan alternatif yang kurang enak, tetapi mungkin lebih bergizi.

Dengan demikian, perubahan mirip kecanduan CRF₁ sistem dapat membantu mengemudi (i) asupan makanan lezat yang padat energi, (ii) kurang konsumsi alternatif yang lebih sehat, dan (iii) keadaan emosi negatif terkait yang terjadi ketika akses ke makanan yang enak dicegah (4, 5, 10-12, 17). Diterjemahkan ke kondisi manusia, aktivasi sistem CRF dapat mempromosikan kekambuhan makan pada obesitas dan gangguan makan terkait serta sekuel motivasi negatif lainnya dari pantangan siklik dari makanan yang enak.

Bahan dan Metode

Subjek.

Tikus Wistar jantan (n = 155, 180 – 230 g, 45 hari) diperoleh dari Sungai Charles dan bertempat tunggal pada saat kedatangan di kandang plastik kawat (19 × 10.5 inci 8 inci) dalam 12 h: 12 h siklus cahaya terbalik (10 : 00 h mati), kelembaban- (60%) dan vivarium yang dikontrol suhu (22 ° C). Tikus memiliki akses ke hewan pengerat berbasis jagung [Harlan Teklad LM-485 Diet 7012: 65% (kkal) karbohidrat, 13% lemak, 21% protein, energi metabolik 341 cal / 100 g] dan air ad libitum untuk 1 minggu sebelum 85 minggu sebelum mulai dari eksperimen. Prosedur eksperimental dipatuhi Panduan Institut Kesehatan Nasional untuk Perawatan dan Penggunaan Hewan Laboratorium (NIH nomor Publikasi 23 – 1996, revisi XNUMX) dan "Prinsip-prinsip perawatan hewan laboratorium" (http://www.nap.edu/readingroom / bookslabrats) dan telah disetujui oleh Komite Perawatan dan Penggunaan Hewan Institusional The Scripps Research Institute.

Narkoba.

R121919 disintesis seperti yang dijelaskan dalam Chen et al. (21). R121919 adalah afinitas tinggi (K_i = 3.5 nM) CRF selektif₁ antagonis dengan sifat fisiokimia lebih unggul daripada banyak CRF lainnya₁ antagonis (misalnya, penurunan logP dan logD, peningkatan kelarutan air) (13). Untuk pengujian, R121919 pertama kali dilarutkan dalam 1 M HCl (10% dari volume akhir), kemudian diencerkan ke kendaraan akhir 20% (berat / volume) 2-hidroksipropil-β-siklodekstrin (Sigma-Aldrich), dititrasi kembali dengan titrasi NaOH hingga pH 4.5. Solusi R121919 diberikan sc (sc) dalam volume 2 mL / kg.

Alternatif Diet Ad Libitum.

Setelah aklimatisasi, tikus dibagi menjadi dua kelompok yang cocok untuk asupan makanan, berat badan, dan efisiensi pakan dari hari-hari 3-4 sebelumnya. Satu kelompok diberikan chow diet (“Chow”) ad libitum 7 hari per minggu (Chow / Chow), dan kelompok kedua diberikan chow ad libitum selama 5 hari setiap minggu diikuti oleh 2 hari akses libitum yang sangat lezat , rasa cokelat, diet sukrosa tinggi (“Palatable”; Chow / Palatable). Diet enak adalah nutrisi lengkap, rasa cokelat, sukrosa tinggi (50% kcal), diet berbasis AIN-76A yang sebanding dengan proporsi makronutrien dan kepadatan energi dengan chow diet [TestDiet; rasa coklat Formula 5TUL: 66.8% (kcal) karbohidrat, 12.7% lemak, 20.5% protein, energi yang dapat dimetabolisasi 3.48 kcal / g; diformulasikan sebagai pelet makanan presisi 45-mg untuk meningkatkan kesukaannya (22, 23)]. Untuk singkatnya, 5 hari pertama (hanya chow) dan 2 hari terakhir (chow atau enak menurut kelompok eksperimen) setiap minggu disebut dalam semua percobaan sebagai fase C dan P. Diet tidak pernah tersedia secara bersamaan. Diet chow adalah Harlan Teklad LM-485 Diet 7012 [65% (kcal) karbohidrat, 13% lemak, 21% protein, energi yang dapat dimetabolisasi 341 cal / 100 g] atau 5TUM diet yang diformulasikan sebagai 4-ke 5-g % (kkal) karbohidrat, 65.5% lemak, 10.4% protein, energi yang dapat dimetabolisme 24.1 cal / 330 g; TestDiet]. Mirip dengan studi sebelumnya, Harlan Teklad LM-100 chow digunakan dalam percobaan pemberian makan dan peningkatan labirin plus (11), sementara TestDiet 5TUM chow (10) digunakan dalam progresif-rasio, CRF mRNA, konten peptida CRF, RIA kortikosteron dan percobaan elektrofisiologi.

Seperti yang diterbitkan sebelumnya (10), preferensi diet relatif, dihitung sebagai persentase dari asupan harian (kkal) dari diet pertama sehubungan dengan diet kedua, adalah sebagai berikut: 5TUL Chocolate Diet (diet manis yang manis) vs Harlan LM-485 chow (M ± SEM preferensi 90.7 ± 3.6%) dan 5TUL Chocolate Diet (diet manis yang manis) vs 5TUM chow Diet (M ± preferensi SEM 91.2 ± 3.7%).

Labirin Plus Tinggi.

Tes plus-labirin tinggi dilakukan seperti yang dijelaskan dalam Cottone et al. (24). Tikus Chow / Palatable diberi diet-siklus selama setidaknya 7 minggu dan kemudian diberi perlakuan dengan kendaraan atau 20 mg / kg R121919 (−1 h, sc) dan diuji 5-9 h setelah beralih dari diet yang enak ke chow (P → fase C). Tikus kontrol Chow / Chow diuji secara bersamaan dalam desain antar-subyek (n = 47). Diet chow tersedia ad libitum sampai saat pengujian. Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

Jadwal Penguatan-Progresif-Rasio untuk Makanan.

Jadwal progresif rasio penguatan untuk makanan dilakukan seperti yang dijelaskan dalam Cottone et al. (10). Hewan menerima ad libitum A / I chow (5 g pelet diekstrusi) di kandang rumah mereka selama percobaan kecuali ditentukan lain. Makanan penguat adalah pelet berpresisi 45-mg chow, identik dalam komposisi dengan diet kandang kandang diekstrusi. Sesi berakhir ketika subjek tidak menyelesaikan rasio untuk 14 min, dengan rasio selesai yang terakhir ditetapkan sebagai breakpoint. Tikus Chow / Palatable menjalani siklus diet selama setidaknya 7 minggu dan kemudian diobati dengan R121919 (−1 h, sc) pada saat sedang beralih dari diet yang enak ke chow (fase P → C). Tikus kontrol Chow / Chow diuji secara bersamaan dalam desain antar-subyek (n = 17). Dosis R121919 (0, 20 mg / kg berat badan, sc) diberikan dalam desain subyek yang diimbangi dalam dua siklus diet. Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

PCR Real-Time Kuantitatif.

Tikus (n = 20) menjalani diet-cycled selama 7 minggu, dibius, dan dipenggal selama dua kondisi diet (hari ke 5 dan 7 dari setiap siklus mingguan). Otak dengan cepat dikeluarkan dan diiris secara koronal dalam matriks otak, dan inti pusat amigdala, nukleus akumben, korteks insular, dan pukulan korteks prefrontal dikumpulkan pada tahap sedingin es. Total RNA disiapkan dari setiap pukulan otak menggunakan protokol standar untuk ekstraksi RNA dari jaringan hewan. Total RNA (1 μg) kemudian ditranskripsikan terbalik dengan adanya Oligo (dT) 20 sesuai instruksi pabrik. Reaksi kuantitatif RT-PCR dilakukan pada volume 20 μL menggunakan primer 0.5 μM dan 4 mM MgCl.₂. Hasil dianalisis dengan metode turunan kedua dan dinyatakan dalam unit sewenang-wenang, dinormalisasi ke tingkat ekspresi gen referensi, CypA. Semua reaksi RT-PCR untuk urutan tertentu dilakukan dalam menjalankan yang sama. Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

Ekstraksi Asam Peptida dan CRF RIA.

Tikus (n = 25) didaur-diet selama setidaknya 7 minggu, dibius, dan dipenggal selama dua kondisi diet (hari 5 dan 7 dari setiap siklus mingguan). Otak dengan cepat diangkat dan diiris secara koronal dalam matriks otak, dan nukleus sentral dari amigdala pun dikumpulkan pada tahap sedingin es. Ekstraksi asam peptida mengikuti prosedur yang sudah ditetapkan (25). Imunoreaktivitas seperti CRF jaringan dikuantifikasi dengan RIA fase padat yang sensitif dan spesifik yang diadaptasi dari Zorrilla et al. (26). Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

Kortikosteron RIA.

Tikus (n = 12) menjalani diet-cycled selama minimal 7 minggu, dan sampel darah ekor selama dua kondisi diet (hari ke 5 dan 7 dari setiap siklus mingguan). Kadar imunoreaktivitas seperti kortikosteron dalam plasma ditentukan dengan kit RIA yang tersedia secara komersial, menurut petunjuk pabrik (MP Biomedicals, Inc.) (26). Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

Studi Elektrofisiologi

Persiapan Iris.

Inti inti irisan amigdala disiapkan seperti yang dijelaskan sebelumnya (27, 28) dari tikus (n = 7 / kelompok) yang telah didaur-diet selama setidaknya 7 minggu, dibius, dan dipenggal 2-3 h setelah ditarik dari makanan yang enak. Otak-otak dengan cepat dihapus dan ditempatkan ke dalam cairan serebrospinal buatan (ACSF) dingin seperti es yang diberi gas 95% O₂ dan 5% CO₂. Irisan dipotong, diinkubasi dalam konfigurasi antarmuka selama sekitar 30 min, dan sepenuhnya terendam dan terus-menerus superfusi dengan aCSF yang diberi gas hangat. Obat ditambahkan ke aCSF dari larutan stok untuk mendapatkan konsentrasi yang diketahui di superfusate. Pada laju superfusi 2 – 4 mL / menit yang digunakan, konsentrasi obat mencapai 90% dari konsentrasi reservoir dalam 2 min.

Elektrofisiologi.

Kami merekam nukleus sentral dari neuron amigdala dengan mikropipet tajam menggunakan mode tegangan-atau arus-penjepit. Kami memegang sebagian besar neuron di dekat potensi membran istirahat mereka. Data diperoleh dengan preamplifier dan disimpan untuk dianalisis kemudian menggunakan perangkat lunak pClamp. GABA yang terisolasi secara farmakologis_A potensi postinaptik inhibisi yang dimediasi reseptor (GABA_A-IPSPs) ditimbulkan dengan menstimulasi secara lokal di dalam nukleus sentral amigdala melalui elektroda stimulasi bipolar sambil menggunakan superfuse blocker reseptor glutamat CNQX dan APV dan GABA_B blocker reseptor CGP 55845A. Untuk menentukan parameter respons untuk setiap sel, kami melakukan protokol input-output. Berbagai arus diterapkan, mulai dari ambang batas yang diperlukan untuk memperoleh IPSP hingga tegangan yang diperlukan untuk memperoleh amplitudo maksimum. Kami menormalkan tiga intensitas stimulus dengan langkah yang sama (ambang, setengah-maksimal, dan maksimal) sebagai 1-3 ×. Langkah-langkah hiperpolarisasi dan depolarisasi saat ini (kenaikan 200-pA, durasi 750-ms) juga diterapkan untuk menghasilkan kurva arus tegangan (VI). Kami mengukur amplitudo IPSP dan tanggapan VI yang ditimbulkan dengan menggunakan perangkat lunak Clampfit. Semua tindakan diambil sebelum superfusi dengan CRF selektif₁ antagonis reseptor R121919 (1 μM), selama superfusi (20 min), dan setelah pencucian (30 min). Untuk perincian lebih lanjut, lihat Teks SI.

Statistik.

Perbandingan kelompok menggunakan Student tuji (perbandingan dua kelompok) atau analisis varians (ANOVA) (setidaknya perbandingan tiga kelompok), yang terakhir ditafsirkan oleh analisis efek utama sederhana atau perbandingan Newman-Keuls setelah efek omnibus yang signifikan (P <0.05). Data dari eksperimen pemberian makan dianalisis dengan ANOVA campuran tiga arah dengan Jadwal Diet sebagai faktor antar subjek dan Dosis dan Fase Diet sebagai faktor dalam subjek. Data dari eksperimen plus-maze ditinggikan dianalisis dengan ANOVA dua arah dengan Jadwal Diet dan Dosis sebagai faktor antar subjek. Untuk jadwal rasio progresif percobaan penguatan, breakpoint dan respon total dianalisis dengan ANOVA campuran dua arah dengan Jadwal Diet sebagai faktor antara subjek dan Dosis sebagai faktor dalam subjek. Alur waktu untuk merespons selama 5 menit pertama dianalisis dengan ANOVA campuran tiga arah dengan Jadwal Diet sebagai faktor antara subjek dan Dosis dan Waktu sebagai faktor dalam subjek. Data dari studi elektrofisiologi dianalisis dengan ANOVA antar subjek atau ANOVA dalam subjek dengan pengukuran berulang, jika sesuai. Data dari kortikosteron RIA dianalisis dengan ANOVA campuran dua arah dengan Jadwal Diet sebagai faktor antar subjek dan Fase Diet sebagai faktor dalam subjek. Paket statistik yang digunakan adalah Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0, dan SPSS 11.5 (SPSS).

Materi tambahan

Informasi pendukung:

Klik di sini untuk melihat.

Ucapan Terima Kasih.

Kami berterima kasih kepada Mike Arends atas bantuan editorial, Mary Gichuhi atas bantuan administrasi, dan Bob Lintz, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz, dan Molly Brennan atas bantuan teknis. Karya ini didukung oleh Lembaga Nasional Diabetes dan Pencernaan dan Penyakit Ginjal, Hibah DK70118, DK26741, dan P30DK56336; Lembaga Nasional Hibah Penyalahgunaan NAPZA DA023680; Lembaga Nasional Penyalahgunaan Alkohol dan Hibah Alkoholisme AA016731 dan AA015566; Institut Nasional Gangguan Neurologis dan Stroke Grant IT32NS061847-01A2; Lembaga Nasional untuk Aging Grant AG028040; Hibah Lembaga Jantung, Paru-Paru dan Darah Nasional HL088083; Yayasan Medis Ellison; dan Pusat Penelitian Alkoholisme dan Ketergantungan Pearson. Sebagian dari pekerjaan ini didukung oleh Program Penelitian Intramural dari Institut Nasional Penyalahgunaan Narkoba dan Institut Nasional Penyalahgunaan Alkohol dan Alkoholisme. Ini adalah nomor naskah 19807 dari The Scripps Research Institute.

Catatan kaki

Penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

Artikel ini adalah Pengajuan Langsung PNAS.

Artikel ini berisi informasi pendukung online di www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.

Referensi

1. Volkow ND, Wise RA. Bagaimana kecanduan narkoba dapat membantu kita memahami obesitas? Nat Neurosci. 2005; 8: 555 – 560. [PubMed]

2. Corwin RL. Bingeing rats: Sebuah model perilaku berlebihan intermiten? Nafsu makan. 2006; 46: 11 – 15. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

3. Boggiano MM, dkk. Asupan makanan enak yang tinggi memprediksi makan berlebihan tidak tergantung pada kerentanan terhadap obesitas: Sebuah model binatang dari makan berlebihan tanpa lemak dan obesitas dengan dan tanpa makan berlebihan. Int J Obes. 2007; 31: 1357 – 1367. [PubMed]

4. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Bukti untuk kecanduan gula: Efek perilaku dan neurokimiawi dari asupan gula yang intermiten dan berlebihan. Neurosci Biobehav Rev. 2007; 32: 20 – 39. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

5. Teegarden SL, Bale TL. Penurunan preferensi makanan menghasilkan peningkatan emosionalitas dan risiko kekambuhan diet. Psikiatri Biol. 2007; 61: 1021 – 1029. [PubMed]

6. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Kontras negatif antisipatif yang tergantung opioid dan makan seperti pesta pada tikus dengan akses terbatas ke makanan yang sangat disukai. Neuropsikofarmakologi. 2008; 33: 524 – 535. [PubMed]

7. Koob GF. Peran sistem stres otak dalam kecanduan. Neuron. 2008; 59: 11 – 34. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

8. Koob GF, Le Moal M. Penyalahgunaan narkoba: Hedonis homeostatis disregulasi. Ilmu. 1997; 278: 52 – 58. [PubMed]

9. Ghitza UE, Gray SM, Epstein DH, Rice KC, Shaham Y. Obat ansiogenik yohimbine mengembalikan makanan yang enak dicari dalam model kambuh tikus: Peran reseptor CRF1. Neuropsikofarmakologi. 2006; 31: 2188 – 2196. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

10. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Akses makanan pilihan terputus-putus mengurangi khasiat penguat chow pada tikus. Am J Physiol. 2008; 295: R1066 – 1076. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

11. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Adaptasi konsumtif, terkait kecemasan dan metabolisme pada tikus betina dengan akses bergantian ke makanan pilihan. Psikoneuroendokrinologi. 2008; 34: 38 – 49. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

12. Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Pesta makan, pembatasan diri, dan peningkatan berat badan pada tikus Dengan akses terbatas ke makanan manis-lemak. Kegemukan. 2008; 16: 1998 – 2002. [PubMed]

13. Zorrilla EP, Koob GF. Potensi terapi antagonis CRF1 untuk kecemasan. Ahli Opin Investig Obat. 2004; 13: 799 – 828. [PubMed]

14. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Analisis etologis dan temporal perilaku seperti kecemasan: Model plus-labirin tinggi 20 tahun ke depan. Neurosci Biobehav Rev. 2005; 29: 1193 – 1205. [PubMed]

15. Markou A, dkk. Hewan model hasrat narkoba. Psikofarmakologi. 1993; 112: 163 – 182. [PubMed]

16. George O, dkk. Aktivasi sistem CRF-CRF1 memediasi peningkatan yang diinduksi oleh penarikan nikotin secara mandiri pada tikus yang tergantung pada nikotin. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104: 17198 – 17203. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

17. Wells AS, Baca NW, Laugharne JD, Ahluwalia NS. Perubahan suasana hati setelah beralih ke diet rendah lemak. Br J Nutr. 1998; 79: 23 – 30. [PubMed]

18. Cruz MT, dkk. Antagonis reseptor CRF1 memblokir pelepasan GABA yang diinduksi etanol dalam amigdala pusat secara in vitro dan in vivo. Klinik Alkohol Exp Res. 2008; 32: 6s1 P27A.

19. Koob GF, Bloom FE. Mekanisme seluler dan molekuler dari ketergantungan obat. Ilmu. 1988; 242: 715 – 723. [PubMed]

20. Flaherty CF, Grigson PS. Dari kontras ke penguatan: Peran kontingensi respons dalam kontras antisipatif. J Exp Psychol. 1988; 14: 165 – 176. [PubMed]

21. Chen C, dkk. Desain 2,5-dimethyl-3- (6-dimethyl-4-methylpyridin-3-yl) -7-dipropylaminopyrazolo [1, 5-a] pirimidin (NBI 30775 / R121919) dan serangkaian aktivitas-hubungan antara berbagai rangkaian antagonis reseptor faktor pelepas kortikotropin aktif secara oral. J Med Chem. 2004; 47: 4787 – 4798. [PubMed]

22. Cooper SJ, Francis RL. Efek pemberian chlordiazepoxide akut atau kronis pada parameter pemberian makan menggunakan dua tekstur makanan pada tikus. J Pharm Pharmacol. 1979; 31: 743 – 746. [PubMed]

23. Laboure H, Saux S, Nicolaidis S. Efek perubahan tekstur makanan pada parameter metabolisme: Pola makan jangka pendek dan jangka panjang dan berat badan. Am J Physiol. 2001; 280: R780 – R789. [PubMed]

24. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. FG 7142 secara khusus mengurangi ukuran makanan dan tingkat serta keteraturan pemberian makanan berkelanjutan pada tikus betina: Bukti bahwa agonis benzodiazepine terbalik mengurangi palatabilitas makanan. Neuropsikofarmakologi. 2007; 32: 1069 – 1081. [PubMed]

25. Lahmame A, Grigoriadis DE, De Souza EB, Armario A. Otak pelepas kortikotropin faktor imunoreaktivitas dan reseptor dalam lima strain tikus bawaan: Hubungan dengan perilaku berenang paksa. Res Otak. 1997; 750: 285 – 292. [PubMed]

26. Zorrilla EP, Valdez GR, Weiss F. Perubahan dalam tingkat imunoreaktivitas seperti CRF regional dan kortikosteron plasma selama penghentian obat yang berlarut-larut pada tikus dependen. Psikofarmakologi. 2001; 158: 374 – 381. [PubMed]

27. Roberto M, Madamba SG, Moore SD, Tallent MK, Siggins GR. Etanol meningkatkan penularan GABAergik di kedua tempat pra dan pasca sinaptik pada neuron amygdala pusat tikus. Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100: 2053 – 2058. [Artikel gratis PMC] [PubMed]

28. Roberto M, Madamba SG, Stouffer DG, Parsons LH, Siggins GR. Peningkatan pelepasan GABA di amigdala pusat tikus yang tergantung etanol. J Neurosci. 2004; 24: 10159 – 10166. [PubMed]