Psikiatri Biol. Naskah penulis; tersedia dalam PMC 2014 Jan 8.
Psikiatri Biol. 2013 Mei 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Diterbitkan secara online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Versi editan terakhir penerbit untuk artikel ini tersedia di Psikiatri Biol
Lihat komentar “Model Hewan Memimpin untuk Memahami Lebih Lanjut Kecanduan Makanan serta Memberikan Bukti Bahwa Obat yang Digunakan dengan Sukses dalam Kecanduan dapat Berhasil dalam Mengobati Makan Berlebihan"di Psikiatri Biol, volume 10 di halaman e11.
Abstrak
Latar Belakang
Ada banyak minat dalam mengeksplorasi apakah pemberian makanan yang digerakkan oleh hadiah dapat menghasilkan plastisitas mirip obat di otak. Sistem gamma-aminobutyric acid (GABA) dalam cangkang nucleus accumbens (Acb), yang memodulasi sistem pemberian makan hipotalamus, ditempatkan dengan baik pada kontrol makan homeostatis “usurp”. Namun demikian, tidak diketahui apakah neuroadaptasi yang disebabkan makan terjadi dalam sistem ini.
metode
Kelompok-kelompok terpisah dari tikus yang dipelihara ad libitum terpapar serangan harian asupan lemak manis, stres predator, atau infus cangkang intra-Acb dari d-amphetamine (2 atau 10 μg) atau agonis opioid D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO, 2.5 μg), kemudian ditantang dengan infus cangkang intra-Acb dari GABAA agonis, muscimol (10 ng).
Hasil
Pajanan terhadap lemak manis pemberian makanan yang diinduksi muskimol yang peka secara kuat. Sensitisasi terjadi pada 1 minggu setelah penghentian rejimen pemberian makan yang enak tetapi telah berkurang pada minggu 2. Tikus yang terpapar lemak manis tidak menunjukkan respons makan yang berubah terhadap kekurangan makanan. Infus cangkang intra-Acb berulang dari DAMGO (2.5 μg) juga mensensitisasi pemberian cacing muscimol yang digerakkan oleh intra-Acb. Namun, baik infus intra-Acb shell d-amfetamin yang diulang (2 atau 10 μg) maupun paparan intermiten terhadap stimulus permusuhan (stres predator) mengubah sensitivitas terhadap muscimol.
Kesimpulan
Memberi makan yang enak menimbulkan hipersensitivitas respon Acb shell GABA; efek ini mungkin melibatkan pelepasan peptida opioid yang diinduksi makan. Gairah yang meningkat, pengalaman permusuhan, atau peningkatan penularan katekolamin saja tidak cukup untuk menghasilkan efek, dan dorongan makan yang digerakkan oleh kelaparan tidak cukup untuk mengungkapkan efeknya.. Temuan ini mengungkapkan jenis baru neuroadaptasi yang diinduksi makanan dalam Acb; kemungkinan implikasi untuk memahami efek crossover antara hadiah makanan dan hadiah narkoba dibahas.
Dihipotesiskan bahwa faktor utama yang berkontribusi terhadap obesitas "epidemi" saat ini adalah prevalensi makanan yang murah, sangat lezat, padat energi yang mendorong perilaku makan nonhomeostatik melalui sifat-sifat mereka yang sangat bermanfaat (1-3). Karena makanan ini melibatkan jalur sentral yang sama yang terlibat dalam kecanduan (4-6), telah ada minat yang cukup besar dalam menentukan apakah asupannya menimbulkan perubahan neuroplastik yang serupa dengan yang dihasilkan oleh penyalahgunaan obat. Sistem yang paling mendapat perhatian dalam hal ini adalah sistem dopamin dan opioid di AS nucleus accumbens (Acb). Beberapa kelompok telah menunjukkan bahwa paparan berulang pada makanan yang enak, terutama pada makanan yang diperkaya gula atau lemak, sangat mengubah dinamika neurotransmitter, sensitivitas reseptor, dan ekspresi gen dalam sistem ini dan menghasilkan pola makan seperti bingel dan perubahan perilaku yang mengingatkan pada proses seperti kecanduan (7-13).
Pemain kunci lain dalam kontrol saraf perilaku nafsu makan adalah sistem asam gamma-aminobutyric (GABA) yang terlokalisasi Acb. Penghambatan akut neuron cangkang Acb dengan agonis GABA memunculkan respons makan masif pada tikus yang kenyang; efek ini menempati peringkat di antara sindrom yang paling dramatis dari hiperfagia yang diinduksi obat yang ditimbulkan dari mana pun di braiN (14-19). Hyperphagia ini sebagian berasal dari perekrutan sistem hipotalamus berkode peptida yang terlibat dalam regulasi keseimbangan energi (20-22). Lebih lanjut, cangkang Acb anterior adalah satu-satunya situs telencephalic yang diketahui mendukung fasilitasi yang diinduksi GABA dari reaktivitas rasa hedonis (23). Oleh karena itu, Acb shell telah diusulkan sebagai simpul penting dalam jaringan otak depan yang memodulasi sistem keseimbangan energi hilir sejalan dengan kontingensi afektif / motivasi. (24-26). Node jaringan dengan sifat-sifat ini karena itu dapat mewakili lokus penting untuk neuroplastisitas yang diinduksi pemberian makan yang enak; Namun, yang mengejutkan, sistem GABA shell Acb belum dipelajari dalam hal ini.
Tujuan kami dalam penelitian ini adalah untuk menilai apakah pengalaman berulang dengan pemberian makan yang didorong oleh penghargaan, nonhomeostatic menimbulkan neuroadaptations dalam sistem GABA cangkang Acb. Kami menemukan bahwa rejimen sederhana dari asupan lemak manis intermiten sangat memengaruhi respons makan yang ditimbulkan oleh stimulasi langsung GABA.A reseptor di shell Acb. Kami menyelidiki mekanisme perilaku dan farmakologis yang mendasari efek ini, dengan penekanan pada kemungkinan keterlibatan lokal mekanisme intra-Acb shell opiatergic dan dopaminergik.
Metode dan Bahan
Subjek
Tikus Sprague-Dawley jantan (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) dengan berat 300 hingga 325 g pada saat kedatangan ditempatkan berpasangan dalam kandang yang jelas dengan akses ad libitum ke makanan dan air (kecuali untuk eksperimen tertentu seperti yang dijelaskan kemudian) dalam cahaya dan suhu vivarium yang dikendalikan. Mereka dipelihara di bawah siklus terang / gelap 12-h (lampu menyala di 7: 00 AM). Semua fasilitas dan prosedur telah sesuai dengan pedoman mengenai penggunaan dan perawatan hewan dari US National Institutes of Health dan diawasi dan disetujui oleh Institutional Animal Care and Use Committee dari University of Wisconsin.
Verifikasi Bedah dan Penempatan
Kanula pemandu stainless steel bilateral yang ditujukan untuk cangkang Acb (pengukur 23) ditanamkan sesuai dengan prosedur stereotoksik standar [untuk perincian, lihat Baldo dan Kelley (27)]. Koordinat situs infus (dalam milimeter dari bregma) adalah + 3.2 (anteroposterior); + 1.0 (lateromedial); −5.2 dari permukaan tengkorak (dorsoventral). Kawat stylet ditempatkan di kanula untuk mencegah penyumbatan, dan tikus pulih hingga 7 hari sebelum pengujian. Pada akhir setiap percobaan, penempatan kanula ditentukan dengan melihat bagian otak Nissl di bawah mikroskop cahaya (untuk rincian lebih lanjut, lihat Suplemen 1). Tikus dengan penempatan kanula yang salah dijatuhkan dari analisis statistik; ukuran grup yang diberikan pada bagian ini mewakili ukuran grup akhir setelah subjek dengan penempatan yang salah dihilangkan.
Obat dan Infus Mikro
Injektor baja stainless (pengukur 30) diturunkan untuk memperpanjang 2.5 mm melewati ujung kanula pemandu. Suntikan tekanan bilateral dibuat menggunakan pompa microdrive. Obat-obatan diinfuskan dengan laju .32 μL per menit. Total durasi infus adalah 93 dtk, menghasilkan volume total infus .5 μL per sisi. Setelah infus, injektor dibiarkan di tempat selama 1 min untuk memungkinkan difusi injeksi sebelum penggantian stylet. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO), dan d-amphetamine (AMPH) semuanya dilarutkan dalam. Saline steril 9%.
Rejimen Pemberian Makanan yang Palatable
Tikus dihadapkan pada dua sesi 30-min (sesi pagi dan sore) per hari selama 5 hari berturut-turut. Sesi ini berlangsung di kandang pengujian Plexiglas yang identik dengan kandang rumah, kecuali dengan lantai kawat untuk memudahkan pengumpulan tumpahan makanan. Selama sesi pagi (11: 00 – 11: 30 AM), tikus ditawari lemak manis (kelompok eksperimen; n = 14) atau chow standar (grup kontrol; n = 14) dan diizinkan untuk makan secara bebas. Lemak manis adalah diet eksperimental Teklad (TD 99200) yang terdiri dari pemendekan dengan 10% sukrosa, dengan kepadatan energi 6.2 kkal / g (untuk rincian lebih lanjut, lihat Suplemen 1). Air tersedia untuk kedua kelompok. Mereka kemudian dikembalikan ke kandang rumah mereka, dengan makanan dan air tersedia secara bebas. Pada sesi sore (3: 00-3: 30 PM), tikus ditempatkan lagi di kandang pengujian, tetapi kedua kelompok diberi chow standar (dan air). Dengan demikian, tikus dalam kelompok eksperimen mengalami makanan enak dan makanan standar di lingkungan pengujian. Ini dilakukan untuk menyesuaikan kelompok eksperimen untuk menerima chow di kandang pengujian, karena chow digunakan pada fase kedua percobaan (lihat “Tantangan Muscimol Dosis Rendah di Lingkungan Pengujian,” di bawah). Asupan dalam kandang pengujian dicatat setiap hari. Chow standar (diet laboratorium tikus Teklad) dan air tersedia setiap saat di kandang rumah.
Regimen Paparan Stressor
Manipulasi ini meniru jadwal makan enak 5-hari, kecuali bahwa tikus dalam kelompok eksperimen (n = 11) menerima stimulus permusuhan (stres predator), bukannya makanan yang enak, pada sesi pagi hari. Setiap tikus ditempatkan setiap hari ke dalam kandang logam pelindung (7 in × 8 in × 9 in) yang ditempatkan untuk 5 min di dalam kandang kandang ferret (predator alami tikus). Kandang pelindung memungkinkan hewan untuk melihat, mendengar, dan mencium satu sama lain tetapi melarang kontak fisik. Tingkat paparan ini diketahui secara signifikan meningkatkan kadar kortikosteron plasma dan meningkatkan gairah dan kewaspadaan yang berlangsung selama setidaknya 30 menit di luar penghentian paparan ferret (28,29). Kontrol tikus (n = 10) ditempatkan ke dalam kandang pelindung kecil yang identik dan dipindahkan ke ruang novel, tetapi netral (yaitu, tidak ada musang). Setelah ferret 5-min atau paparan netral, tikus percobaan dan kontrol dikeluarkan dari kandang kecil dan segera ditempatkan di kandang pengujian Plexiglas standar (lihat “Regimen Pemberian Makanan yang Dapat Diternak” untuk perincian) di ruang pengujian yang berbeda dari ruang ferret atau netral. , untuk sesi 30-min (11: 00 – 11: 30 AM). Makanan (tikus standar chow) dan air tersedia secara bebas. Semua tikus dikembalikan ke kandangnya setelah sesi ini. Untuk lebih meniru jadwal makan yang enak, semua tikus kemudian diekspos pada sesi harian 30-min kedua (3: 00-3: 30 PM) di kandang pengujian yang sama dengan kandang pagi mereka, tetapi tanpa paparan ferret (atau netral) . Sekali lagi, makanan dan air tersedia secara bebas untuk sesi sore ini. Tikus dikembalikan ke kandangnya setelah selesai pengujian.
Regimen AMPH berulang
Manipulasi ini menirukan jadwal makan enak 5-hari, kecuali bahwa tikus dalam kelompok eksperimen menerima infus AMPH harian intra-Acb, bukan makanan enak, untuk sesi pagi harian mereka. Infus shell Intra-Acb dari AMPH (2 atau 10 μg, n = 11 untuk setiap dosis) atau saline (n = 20) diberikan segera sebelum tikus dimasukkan ke dalam kandang pengujian untuk sesi pagi mereka (11: 00 – 11: 30 AM). Chow dan air tikus standar tersedia secara bebas selama waktu ini, dan asupan dicatat. Hiperaktif yang diinduksi AMPH dipantau oleh seorang eksperimen yang buta terhadap pengobatan, menggunakan prosedur observasi perilaku pengambilan sampel waktu di mana jumlah kemunculan dari empat perilaku (lintas kandang, pemeliharaan, pengendalian terarah, dan perawatan) dicatat dalam 20-dtk. tempat sampah setiap 5 mnt untuk setiap tikus. Tikus dari percobaan stres predator digunakan kembali untuk kelompok AMN 2-μg.
Semua tikus menerima paparan harian kedua ke kandang pengujian (3: 00 – 3: 30 PM) dengan hadir chow dan air standar tetapi tanpa infus obat. Tikus dikembalikan ke kandangnya setelah selesai pengujian.
Tantangan Muscimol Dosis Rendah di Lingkungan Pengujian
Setelah 5 hari terkena lemak manis, stres predator, atau manipulasi AMPH berulang, tikus menerima tantangan shell intra-Acb bilateral dengan saline dan muscimol (10 ng / .5 μL per sisi) di lingkungan pengujian. Saline diberikan kepada semua tikus pada hari keenam (yaitu, 1 hari setelah penghentian masing-masing manipulasi pengobatan 5-hari mereka), dan muscimol shell intra-Acb pada hari ketujuh. Pada masing-masing hari ini, tikus menerima infus cangkang intra-Acb mereka segera sebelum penempatan di kandang pengujian untuk sesi sore mereka yang biasa (3: 00-3: 30 PM). Tidak ada sesi pagi yang diberikan pada hari-hari ini. Makanan (chow standar) dan air tersedia secara bebas. Asupan diukur, dan tikus dikembalikan ke kandangnya setelah pengujian selesai. Chow digunakan untuk fase percobaan ini karena semua kelompok sebelumnya telah menerima chow di lingkungan pengujian, sehingga menghilangkan kekacauan kebaruan makanan. Selain itu, karena kadar awal asupan chow rendah, ada sedikit peluang untuk menghadapi efek plafon untuk hiperphagia yang diinduksi muskol.
Sebagian tikus yang terpajan pada rejimen pemberian makanan yang enak (n = 10 lemak manis, n = Kontrol 10 chow) menerima infus salin dan muscimol tambahan 7 hari setelah berakhirnya protokol paparan lemak-manis tanpa paparan lemak-manis di antaranya. Urutan infus salin / muscimol ketiga diberikan kepada tikus-tikus ini 14 hari setelah akhir protokol, lagi-lagi tanpa paparan lemak-manis sementara.
Perhatikan bahwa urutan infus salin dan muscimol tidak diimbangi (yaitu, salin selalu didahulukan), sehingga setiap konteks yang memungkinkan atau respons pemberian makanan yang diinduksi isyarat dapat dideteksi pada hari saline-tantangan tanpa kebingungan interpretasi dari muscimol sebelumnya. tantangan. Juga perhatikan juga bahwa untuk kelompok AMN 10-μg, tantangan muscimol tambahan (50 ng) diberikan pada Hari 8.
Tantangan Kurang Makanan di Lingkungan Pengujian
Tikus menjadi sasaran rejimen makan enak selama 5 hari seperti yang dijelaskan sebelumnya (n = 10 untuk kelompok lemak-manis, n = 11 untuk grup kontrol chow). Pada hari keenam, semua hewan menerima infus saline dan diuji dalam sesi siang mereka yang biasa (3: 00-3: 30 PM) dengan chow dan air standar tersedia. Tidak ada sesi pagi yang diberikan. Selanjutnya, semua tikus menerima tantangan kekurangan makanan di mana makanan dikeluarkan dari kandang 18 jam sebelum pengujian (yaitu, pada malam hari tantangan saline). Pada hari berikutnya, tikus-tikus yang kekurangan makanan ini diberikan infus cangkang salin intra-Acb dan ditempatkan di kandang pengujian (dengan chow standar dan air hadir) pada waktu pengujian sore, tanpa sesi pagi. Asupan diukur, dan tikus dikembalikan ke kandangnya setelah pengujian selesai.
DAMGO / Muscimol Cross-Sensitization
Kami menggunakan desain yang sedikit berbeda untuk percobaan ini, karena 2.5-μg DAMGO menyebabkan sedasi pada paparan obat pertama tikus; sedasi ini mereda sekitar 30 hingga 45 min (saat itu tikus mulai makan selama ~ 90 min). Oleh karena itu, kami menggunakan sesi harian 2 selama satu jam tanpa sesi sore. Tikus yang dipelihara dengan ad libitum diberikan empat infus shell intra-Acb (satu infus per hari, setiap hari) dari kedua salin .9% steril (n = 7) atau DAMGO (2.5 μg / .5 μL per sisi; n = 6). Setelah infus, tikus segera ditempatkan di kandang pengujian untuk 2 h (11: 00 AM-1: 00 PM) dengan akses ke chow dan air standar. Empat puluh delapan jam setelah perawatan terakhir yang diulang, subjek menerima infus shell intra-Acb dari saline steril dan ditempatkan di kandang pengujian selama 2 jam dengan chow dan air standar. Dua hari kemudian, mereka ditantang dengan muscimol (10 ng / .5 μL), lagi ditempatkan segera setelah infus ke dalam kandang pengujian selama 2 jam dengan chow dan air standar. Pada setiap hari pengujian, asupan dicatat, dan tikus dikembalikan ke kandangnya segera setelah akhir sesi pengujian.
Analisis Statistik
Analisis dua faktor varians (pengobatan × hari, atau riwayat pengobatan × tantangan obat, yang sesuai) dengan perbandingan yang direncanakan digunakan untuk menilai perbedaan antara manipulasi eksperimental (diet, perawatan obat, stres) dan masing-masing kontrol. Alpha diatur pada p <.05. Analisis dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak StatView (SAS Institute, Cary, North Carolina).
Hasil
Serangan Intermittent dari Asupan Lemak Peka Sensitisasi Respons Makan Disebabkan oleh Intra-Acb Shell Muscimol
Asupan lemak manis di sesi makan pagi meningkat selama protokol akses intermiten 5-hari [[F(4,52) = 13.3; p <.0001; Gambar 1A] Pada hari kelima, asupan lemak rata-rata adalah 4.9 g, setara dengan 30.4 kkal, dibandingkan dengan asupan rata-rata 1.8 kcal chow pada kelompok kontrol. Yang penting, tidak ada perbedaan keseluruhan dalam berat badan antara kelompok lemak-manis dan chow selama protokol 5-hari [F(1,26) = .3; tidak signifikan (ns)], dan tidak ada interaksi diet × hari pada berat badan [F(4,104) = 1.2; ns]. Oleh karena itu, tikus dalam kelompok eksperimen muncul untuk mengimbangi peningkatan asupan kalori, kemungkinan dengan mengurangi asupan ad libitum chow mereka di kandang rumah (yaitu, episode singkat paparan lemak manis tidak menimbulkan efek seperti obesitas). Untuk sesi sore, di mana kedua kelompok ditawarkan chow, tidak ada perbedaan antara kelompok dalam asupan dan tidak ada interaksi diet × hari (Fs = .2 – 1.3; ns). Oleh karena itu, paparan lemak dengan pemanis di pagi hari tidak memengaruhi rendahnya tingkat pemberian makan yang terlihat pada sesi konsumsi chow sore.
Setelah menyelesaikan protokol akses-intermiten ini semua tikus ditantang dengan infus cangkang salin dan muscimol (10 ng) intra-Acb. Tikus yang terpapar lemak manis tidak menunjukkan respons makan yang berubah terhadap tantangan salin dibandingkan dengan kontrol yang terpajan chow. Namun, mereka memang menunjukkan kepekaan yang kuat dan sangat signifikan terhadap asupan makanan yang diinduksi muskol (interaksi diet × obat [F(1,26) = 13.6, hal = .001; Gambar 2 untuk perbandingan spesifik]. Asupan air tidak terpengaruh. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2, sensitisasi muscimol masih ada 7 hari setelah rejimen manis-lemak [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 hari setelah paparan, bagaimanapun, respons peka telah berkurang [F(1,14) = 1.6; ns]. Terakhir, tikus yang terpajan dengan rejimen lemak-manis tidak menunjukkan respons pemberian makanan tambahan terhadap tantangan kekurangan makanan selama 18 dibandingkan dengan rekan-rekan mereka yang terpajan chow [F(1,19) = 004, ns; Gambar 2].
Sensitisasi Lintas Antara Reseptor μ-Opioid dan Stimulasi Reseptor GABA di Shell Acb
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, intra-Acb shell DAMGO menghasilkan hyperphagia yang kuat pada setiap hari injeksi 4 dari fase “repeat DAMGO” [F(1,11) = 62.3; p <.0001]. Setelah perawatan berulang ini, kami menantang tikus dengan saline dan muscimol; untuk tantangan ini, analisis varian menghasilkan efek utama yang kuat dari riwayat pengobatan kronis [F(1,11) = 7.8; p = .018] dan tantangan narkoba [F(1,11) = 12.1; p = .005], tetapi tidak ada interaksi [F(1,11) = 1.4; ns]. Namun demikian, perbandingan yang direncanakan antara DAMGO dan kelompok saline untuk masing-masing suntikan tantangan mengungkapkan bahwa asupan makanan dalam menanggapi tantangan muscimol shell intra-Acb secara signifikan lebih tinggi pada tikus yang diobati DAMGO dibandingkan dengan tikus yang diberi perlakuan saline (p <.05) tetapi respon terhadap saline challenge tidak berbeda di antara kelompok.
Tidak adanya Muscimol Hypersensitivity Setelah Diulang, Paparan Stres Berselang atau Intra-Acb Shell Infus AMPH
Dua percobaan dilakukan untuk menguji efek paparan predator dan perawatan AMPH yang diulang pada respon selanjutnya terhadap muscimol. Pertama, tikus menjalani rejimen paparan predator terputus-putus 5-hari diikuti oleh saline cangkang intra-Acb dan muscimol (10 ng). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, riwayat paparan stres ini tidak mengubah respons makan terhadap tantangan muskol selanjutnya [F(1,19) = 1.1, ns]. Selanjutnya, tikus yang sama menjadi sasaran rejimen AMPH cangkang intra-Acb 5 setiap hari (2 μg). Seperti yang diharapkan, AMPH menghasilkan aktivasi motorik yang kuat sebagaimana tercermin dalam “skor aktivitas komposit” dari persilangan kandang, pemeliharaan, pengendusan diarahkan, dan perawatan (lihat Metode dan Bahan) dibandingkan dengan tikus yang diberi saline [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Gambar 5A], menunjukkan bahwa dosis jelas aktif secara perilaku. Namun, pengobatan AMPH akut tidak mengubah perilaku menelan [interaksi × pengobatan × hari: F(4,76) = .5, ns; data tidak ditampilkan]. Setelah menyelesaikan fase pengobatan AMPH- atau salin yang diulangi dari percobaan, semua tikus ditantang dengan saline cangkang intra-Acb dan muscimol. AMPH tidak secara signifikan mengubah sensitivitas terhadap pemberian makanan yang diinduksi muskol (Gambar 5B). Ada efek pengobatan sebelum pengobatan yang signifikan [F(1,19) = 3.6; p = .02]; Namun, perbandingan yang direncanakan mengungkapkan bahwa interaksi ini terutama disebabkan oleh perbedaan subyek yang besar dalam respon terhadap tantangan saline versus muscimol pada kelompok AMPH (p = .0009). Namun, tidak ada perbedaan yang signifikan antara kelompok saline dan AMPH dalam menanggapi tantangan muscimol (p = .11).
Untuk mengeksplorasi lebih lanjut efek beberapa infus AMPH pada sensitivitas muscimol (mengingat bahwa tikus yang stres digunakan kembali untuk percobaan AMPH dan pengalaman stres sebelumnya ini dapat mengubah respons AMPH mereka), percobaan kedua dilakukan dalam kelompok terpisah dari tikus naif di mana subyek menjalani rejimen infus cangkang intra-Acb 5-hari dengan dosis AMPH yang lebih tinggi (10 μg), diikuti oleh tantangan cangkang intra-Acb dengan salin dan dua dosis muscimol (10 dan 50 ng). Sekali lagi, kami mengamati aktivasi motorik akut yang kuat dalam menanggapi infus AMPH [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Gambar 6], tetapi tidak ada efek pada makan [F(4,76) = 1.7, ns]. Ketika tikus-tikus ini ditantang dengan 10-ng atau 50-ng muscimol intra-Acb, mereka gagal menunjukkan respons makan yang peka [F(2,38) = 1.4; ns]. Sebagai kontrol positif, tikus dalam kelompok AMPH kemudian terpajan pada rejimen manis-lemak 5-hari (dan tikus dalam kelompok saline ke rejimen chow); semua tikus kemudian ditantang dengan infus cangkang intra-Acb dari 10-ng muscimol. Kami mengamati respon pemberian muscimol peka pada tikus ini setelah paparan lemak-manis [F(1,19) = 5.8; p = .027; sisipan, Gambar 6], menunjukkan bahwa tikus yang sama yang gagal menunjukkan sensitisasi setelah infus AMPH berulang mampu mengembangkan dan mengekspresikan sensitisasi muskolol dalam menanggapi paparan lemak manis.
Penempatan kanula
Gambar 7 menunjukkan pemetaan skematis penempatan kanula dari semua percobaan dalam penelitian ini. Seperti dapat dilihat pada gambar, sebagian besar penempatan (95%) jatuh dalam setengah anterior dari cangkang Acb medial, termasuk sektor rostral jauh. Lima persen dari penempatan jatuh hanya ke titik tengah tingkat anteroposterior dari shell, dalam sektor yang menghasilkan respons selera tetapi rostral ke zona yang menghasilkan perilaku seperti pertahanan (18). Penempatan dalam zona ini diwakili secara merata dalam semua percobaan, dan tidak ada perbedaan sistematis dalam efek perilaku atau farmakologis karena variabilitas penempatan di sumbu anteroposterior.
Diskusi
Dalam penelitian ini, kami menunjukkan jenis baru adaptasi yang disebabkan oleh makan di otak. Serangan konsumsi lemak manis yang intermiten sangat memengaruhi efek makan yang disebabkan oleh tantangan musimol dosis rendah dalam cangkang Acb; efek peka kira-kira setara dengan yang dihasilkan oleh lima kali lebih tinggi muscimol pada tikus naif. Hipersensitivitas ini tidak tampak sebagai konsekuensi spesifik dari rangsangan umum atau diversifikasi lingkungan yang terkait dengan paparan lemak-manis intermiten. Dengan demikian, paparan berulang terhadap rangsangan yang sangat membangkitkan (paparan stres intermiten), bahkan mereka dengan valensi motivasi positif (AMP shell intra-Acb) (30-33), tidak cukup untuk membuat peka pemberian makanan yang diinduksi muscimol. Sebaliknya, infus DAMGO intra-Acb shell, yang menimbulkan makan selama fase sensitisasi-induksi percobaan, menghasilkan sensitisasi silang yang kuat untuk muscimol. Oleh karena itu, sifat umum dari asupan lemak yang dimaniskan dan asupan chow yang digerakkan oleh opioid, selain dari peningkatan gairah umum, diperlukan untuk induksi sensitisasi GABA. Secara implisit ini menunjukkan bahwa sifat orosensori atau postif khusus untuk gula atau lemak tidak wajib untuk pengembangan sensitisasi muskol. Sebagai gantinya, mekanisme penginduksian yang umum dapat diulang pensinyalan μ-opioid dalam cangkang Acb, diproduksi baik dengan pemberian DAMGO eksogen atau pelepasan peptida opioid μ-opioid endogen yang diprovokasi oleh penggerusan lemak manis.
Dalam hal ini, telah ditunjukkan bahwa stimulasi reseptor μ-opioid intra-Acb pada tingkat Acb menghasilkan sensitisasi opioid dan respon pemberian makanan terkondisi untuk tantangan salin berikutnya (34). Efek ini tidak tergantung dopamin (35), seperti proses Acb-opioid-mediated lainnya, seperti peningkatan reaktifitas rasa hedonis (30,36,37). Secara umum, kegagalan infus AMPH yang diulang untuk membuat peka pemberian muscimol diinduksi setuju dengan temuan ini; dengan demikian, sensitisasi silang opioid-GABA dapat mewakili jenis neuroadaptasi independen dopamin dalam Acb. Menariknya, kami tidak mengamati respon makan terkondisi terhadap tantangan saline pada tikus yang diobati dengan DAMGO. Namun, perlu diketahui bahwa induksi efek makan yang dikondisikan opioid dapat bervariasi dan memerlukan lebih dari empat perawatan berulang (V. Bakshi, komunikasi pribadi, Juni 2012). Apapun, hasil ini menunjukkan bahwa efek makan terkondisi (setidaknya, satu mampu terungkap oleh tantangan saline) tidak diperlukan untuk ekspresi sensitisasi silang opioid-GABA. Selain itu, kami tidak pernah mengamati respons pemberian makanan tambahan pada tikus yang terpajan lemak-manis pada sesi chow sore, atau sebagai respons terhadap tantangan saline atau kelaparan, yang menunjukkan beberapa tingkat kekhususan dalam mekanisme memunculkan respons makan yang peka.
Mekanisme saraf yang mendasari perilaku makan yang ditimbulkan oleh muscimol dan manipulasi asam amino lainnya dalam cangkang Acb tampaknya merupakan gangguan keseimbangan stimulasi yang diperantarai AMPA dan penghambatan yang diperantarai GABA yang memberi sinyal ke neuron berduri sedang. Ketika efek bersihnya adalah pengurangan aktivitas neuron-neuron ini, baik oleh penghambatan yang dimediasi GABA atau dengan blokade reseptor glutamat tipe AMPA, hiperphagia yang kuat dipicu. (14,23,38,39). Oleh karena itu, penjelasan yang keliru untuk hasil kami adalah bahwa aktivasi berulang reseptor μ-opioid (dengan DAMGO yang diberikan secara eksogen atau dengan pelepasan peptida opioid endogen yang dihasilkan oleh penggerusan lemak-lemak) memberlakukan perubahan langsung pada GABAA sensitivitas reseptor per se, atau perubahan yang lebih umum dalam keseimbangan transmisi rangsang / penghambatan sehingga ambang batas untuk penghambatan yang dimediasi GABA lebih mudah untuk dicapai. Pengobatan agonis opioid berulang (morfin) menghasilkan efek tertentu dalam arah ini, seperti peningkatan regulasi GABAA situs pengikatan dan serapan klorida yang terstimulasi muskol dalam synaptosom (40), augmentasi GABAA Ekspresi δ-subunit dalam shell Acb (41), dan internalisasi subunit GluR1 dari reseptor AMPA di shell Acb (42). Salah satu dari mekanisme ini (atau kombinasinya) pada tingkat cangkang Acb dapat dibayangkan menghasilkan hipersensitivitas terhadap penghambatan saraf yang diinduksi muskol. Namun demikian, penjelasan lain dimungkinkan; misalnya, mungkin juga ada neuroadaptations di dalam simpul "output" dari jaringan melalui mana perilaku makan yang diperantarai Acb-shell diekspresikan (seperti hipotalamus lateral). Diperlukan studi tambahan untuk menguji kemungkinan ini.
Mengenai relevansi klinis dari temuan ini, kemungkinan yang menarik adalah bahwa GABA hipersensitivitas dalam cangkang Acb berkembang sebagai respons terhadap kontinjensi lingkungan yang memicu intermiten, peningkatan phasic pada pensinyalan opioid μ, seperti pengulangan “binges” pemberian makanan yang enak. SayaDalam konteks ini, perubahan GABA dapat mewakili mekanisme umpan-maju untuk perilaku nafsu makan lebih lanjut yang tidak diatur. Hasil kami mungkin juga memiliki implikasi untuk memahami efek "crossover" antara hadiah makanan dan penyalahgunaan obat-obatan tertentu. Satu kandidat yang jelas adalah alkohol (EtOH), yang efeknya dimodulasi oleh sistem μ-opioid dan GABA dalam Acb (43-45). Menariknya, beberapa penelitian telah melaporkan hubungan antara mengidam makanan, pesta makan, dan penggunaan alkohol patologis pada manusia (46,47). Dalam penelitian pada hewan, baik GABA atau blokade reseptor opioid dalam cangkang Acb mengurangi asupan EtOH [(48,49), tetapi lihat Stratford dan Wirtshafter (50)], dan, yang mengejutkan, EtOH dikelola sendiri langsung ke dalam shell Acb (51). Selain itu, studi tomografi emisi positron baru-baru ini mengungkapkan bahwa pensinyalan μ-opioid dalam Acb menyertai asupan minuman beralkohol yang dimaniskan (52). Pada tingkat seluler, telah ditunjukkan bahwa Acb shell-localized GABAA reseptor yang mengandung subunit modul memodulasi efek perilaku dari konsumsi EtOH dosis rendah (53); seperti yang disebutkan sebelumnya, ekspresi gen untuk subunit ini diregulasi dalam cangkang Acb oleh stimulasi reseptor opioid berulang (41). Oleh karena itu, ada kemungkinan bahwa pelepasan peptida μ-opioid oleh “makanan kecil” enak dalam konteks minum EtOH atau konsumsi minuman EtOH yang dimaniskan (seperti yang dipasarkan kepada peminum muda) dapat terlibat dengan cepat, neuroadaptasi bergantung opioid bergantung di sirkuit kode asam amino shell Acb. Hipotesis ini, meskipun spekulatif, mengarah ke prediksi yang dapat diuji mengenai konteks yang memungkinkan di mana kepekaan GABA dalam sirkuit hadiah otak dari individu yang rentan dapat memungkinkan makanan yang enak untuk berfungsi sebagai "obat gerbang" untuk eskalasi binges makanan dan asupan EtOH.
Materi tambahan
File Pelengkap
Ucapan Terima Kasih
Pekerjaan ini didukung oleh National Institutes of Health Grant No. DA 009311 dan MH 074723. Sebagian dari data ini disajikan dalam bentuk abstrak pada pertemuan 2009 Society for the Study of Ingestive Behavior conference di Portland, Oregon.
Catatan kaki
Para penulis melaporkan tidak ada kepentingan finansial biomedis atau potensi konflik kepentingan.
Materi tambahan dikutip dalam artikel ini tersedia secara online.
Referensi
;