Mismunandi hringrás undirliggjandi matarverðlauna og neysluáhrifa ghrelin: dópamínvirk VTA-accumbens vörpun miðlar áhrif ghrelin á matarverðlaun en ekki fæðuinntöku (2013)

Highlights

• •

• Intra-VTA ghrelin tengist accumbal D1 og D2 viðtaka.

• •

• Matursvipting eykur matsverðlaun hegðun með accumbal D1 og D2 viðtökum.

• •

• Inntaka matvæla er óbreytt vegna ófullnægjandi D1 og D2 meðferðar.

• •

• Mælikvarðahegðun og einföld inntaka eru stjórnað af mismunandi hringrásum.

• •

• NAc dópamín gegnir mikilvægu hlutverki í matvælaframleiðslu en ekki í mataræði.

Abstract

Offita hefur náð alþjóðlegum faraldurshlutföllum og skapar brýn þörf á að skilja leiðir sem liggja að baki mikilli og ómeðhöndlaða fæðu. Ghrelin, eina þekkta blóðmyndandi hormónið í blóðrásinni, eykur hæfilega hegðun matvæla. The taugafræðilega hringrás sem tengir ghrelin við mesolimbic verðlaunakerfið og aukið matarframhæð hegðun er enn óljóst.

Hér er kannað hvort VTA-NAc dópamínvirka merkjameðferð er krafist fyrir áhrif ghrelins á matvælaframleiðslu og inntöku. Í samlagning, við kanna möguleika á innrænu ghrelin verkun á VTA-NAc dópamín taugafrumum. D1-líkur eða D2 viðtakablokki var sprautað inn í NAc í samsettri meðferð með ghrelin örvum í VTA til að kanna hvort þessi blokkun dregur úr ghrelin-framkölluð matvælaframkomu. VTA inndælingar af ghrelíni jukust veruleg aukning á mataráhrifum / launahæfni, sem mældur er með súkrósa-framkölluð stigvaxandi virkni og inntaka. Formeðferð með annaðhvort D1-líkan eða D2 viðtaka mótlyf í NAc, lokað algerlega áhrifin af ghrelin og skilur eftir inntöku. Við komumst einnig að því að þessi hringrás gæti hugsanlega haft áhrif á áhrif óhóflega losaðra ghrelins þar sem bæði mótefni minnkað fasta (ríkið með mikla blóðþéttni ghrelins) hækkaðs súkrósa-áhugasamlegrar hegðunar en ekki chow hyperphagia.

Taka saman gögnin okkar bera kennsl á VTA við NAc dópamínvirka útsetningu ásamt D1-eins og D2 viðtökum í NAc, sem nauðsynlegir þættir í ghrelin-móttækilegu brautunum sem stjórna móttökutengdum hegðun. Athyglisvert er að niðurstöður benda til þess að matvælaframleiðsla og einföld inntaka chow sé stjórnað af mismunandi hringrásum, þar sem NAc dópamín gegnir mikilvægu hlutverki í matvælaframleiðslu en ekki í mataræði.

2.1. Leiðbeiningar um vinnuskilyrði

Aðgerðartilraunir til aðgerðanna áttu sér stað í aðgerðaklefum hjá rottum (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, Bandaríkjunum). Þjálfunaraðferðin sem notuð var við aðgerð á aðgerð var aðlöguð frá fyrri rannsóknum (la Fleur o.fl., 2007 og Hansson o.fl., 2012). Til að auðvelda skurðþjálfun fyrir súkrósa urðu allar rottur fyrir vægri fæðuhömlun þar sem upphafleg líkamsþyngd þeirra lækkaði smám saman í 90% á viku tímabili. Áður en þeim var komið fyrir í aðgerðarkössunum voru rottur útsettar fyrir súkrósakögglum (45 mg af súkrósakögglum; prófaðu Diet, Richmond, IN, Bandaríkjunum) í búri umhverfisins að minnsta kosti í tvö skipti. Næst lærðu rottur að þrýsta á súkrósaköggla undir föstu hlutfalli FR1 áætlun, með 2 lotum / dag. Í FR1 leiddi einn þrýstingur á virka lyftistöngina til afhendingar einnar súkrósakúlu. Allar FR lotur stóðu í 30 mínútur eða þar til rotturnar græddu 50 kögglar, hvort sem gerðist fyrst. Flestar rottur náðu 50 kögglum á hverja lotu viðmiðun eftir 5-7 daga. Þrýst var á óvirka lyftistöngina en hafði engar forritaðar afleiðingar. FR1 áætlunartímum var fylgt eftir af FR3 og FR5 (þ.e. 3 og 5 pressur á hverja pillu í sömu röð). FR5 áætluninni var fylgt eftir með áætluninni um framsækið hlutfall (PR) þar sem kostnaður við umbun var smám saman aukinn fyrir hverja eftirfarandi verðlaun, til að ákvarða hversu mikla vinnu rottan er tilbúin að leggja í að fá verðlaunin. Svörunarkrafan jókst í samræmi við eftirfarandi jöfnu: svörunarhlutfall = (5e (0.2 × innrennslisnúmer)) - 5 í eftirfarandi röð: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. PR-lotunni lauk þegar rottunni hafði ekki tekist að vinna sér inn verðlaun innan 60 mín. Svörun var talin stöðug þegar fjöldi matarköggla sem aflað var á hverri lotu var ekki munur á meira en 15% í þrjár lotur í röð. Í flestum tilfellum varð svörun stöðug innan 5 funda. Þær rottur sem náðu ekki tilskilnum forsendum á þeim tíma voru þjálfaðar í viðbótarlotum. PR prófið var framkvæmt á 1 fundi á dag. Rottur voru síðan fluttar í búr heima í 1 klst. Mælingu á inntöku chow. Í lok þjálfunar og fyrir skurðaðgerðir og prófanir höfðu rottur ad libitum Aðgangur að eðlilegu chow.

2.2. Lyf

Acylated rottughrelin (Tocris, Bristol, UK) var gefið í VTA í skammtinum 1.0 μg með gervi heila- og mænuvökva (aCSF) sem burðarefni (og viðmið). 1.0 μg skammtur af ghrelin hefur áður verið sýnt fram á að auka skurðaðgerð sem bregst við sykri og framkalla svörun við krabbameinsvaldandi áhrif þegar það er afhent í VTA (Naleid o.fl., 2005 og Skibicka o.fl., 2011). D1-eins viðtaka mótlyfinu, SCH-23390, var gefið NAc í skammtinum 0.3 μg (Tocris), með aCSF sem burðarefni (stjórn). Í rannsókninni á matarleysi var skammturinn aukinn í 0.5 μg vegna skorts á áhrifum upphaflega 0.3 μg skammtsins. SCH-23390 er öflugur og sértækur andstæðingur D1-eins og dópamínviðtaka með> 1000-falt sækni fyrir D1-eins og D2-eins og dópamínviðtaka (Barnett o.fl., 1986). Það hefur svipaða sækni fyrir D1 og D5 viðtaka (Barnett o.fl., 1992) þess vegna munum við í gegnum rannsóknina vísa til getu þess til að hindra D1-eins viðtaka, hugtak sem nær yfir bæði D1 og D5 viðtaka. Upphaflegur 0.3 μg skammtur af SCH-23390 var valinn miðað við (Grimm o.fl., 2011). Sýnt var að þessi skammtur sem var sprautaður í skel NAc var árangursríkur til að draga úr handfangi sem ýtt var á fyrir vísbendingu sem áður var parað við afhendingu súkrósalausnar án þess að hafa áhrif á frammistöðu við óvirka lyftistöngina. Dópamín D2 viðtakablokkarinn, eticloprid hydrochloride (Tocris), var gefinn NAc með aCSF sem burðarefni (stjórn). Upphafsskammtur etiklopríðs sem valinn var (1.0 μg) byggðist á (Laviolette o.fl., 2008) en var aukið í 1.5 μg í matarskortarannsókninni. Öll lyf voru afhent í 0.5 μl rúmmáli aCSF.

2.3. Tilraunaverkefni

Allar rottur fengu inndælingar NAc og VTA snemma í ljóshringnum, með seinni inndælingunni á 10 mínútum áður en aðgerðapróf hófust. Öll skilyrði voru aðskilin að lágmarki í 48 klst. Og keyrð á mótvægis hátt, þannig að hver rotta fékk öll fjögur skilyrði: fyrsta burðarefni eða dópamínviðtakablokk við NAc og síðan, 10 mín síðar, burðarefni eða ghrelin í VTA. Fyrir hverja rottu var miðað við tvíhliða VTA og NAc. Upplýsingar um hverja tilraun eru einnig sýndar í 1. mynd.

2.3.1. Áhrif D1-eins og viðtaka blokkunar á ghrelin-framkölluð matvælaverðlaun og inntaka í kúgun

Svör voru skoðuð eftir markvissa VTA og NAcn = 12–14) lyfjagjöf eftir fjögur skilyrði sem hér segir: 1) samanburðarástand (burðarlausnir við NAc og VTA), 2) NAc burðarefni + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA burðarefni, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg ghrelin. Prófun var gerð í mettaðri stöðu (eftir dimmt hringrásartímabil fóðrunar). Á tilraunadögum var rottum skilað í búr heima hjá sér eftir 120 mín. Aðgerðarprófun og inntaka chow mældist á 1 klst í umhverfi heimabúrsins (eins og í áætlun 1, 1. mynd). Þessi tímapunktur samsvarar þriðja klukkustundinni eftir inndælingu með VTA ghrelin, þar sem búast má við því að ónæmissvörun haldi áfram, byggt á fyrri rannsóknum sem rannsaka tímastillandi verkun ghrelins, gefið miðlægt eða útlimum ( Wren o.fl., 2000 og Faulconbridge o.fl., 2003) og fyrri rannsóknir okkar sem nýttu svipaða tilraunaverkefni.

2.3.2. Áhrif D2 viðtaka blokkunar á ghrelin-framkölluð matvælaverðlaun og inntaka í kúgun

Svör voru skoðuð eftir markvissa VTA og NAcn = 7) lyfjagjöf við fjögur skilyrði sem hér segir: 1) stjórnunarástand (burðarlausnir við NAc og VTA), 2) NAc burðarefni + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc 1 μg eticloprid hýdróklóríð + VTA burðarefni, 4) NAc 1 μg etiklopríð hýdróklóríð + VTA 1.0 μg ghrelin. Prófanir voru gerðar í mettaðri stöðu (eftir dimmt hringrásartímabil fóðrunar). Rottum var skilað heim til búra sinna eftir 120 mín. Aðgerðapróf og mældist inntaka chow á 1 klst í umhverfi heimabúrsins (eins og í áætlun 1, 1. mynd) þar sem ghrelin miðlað orexigenic áhrif eru ennþá til staðar eftir seinkaða staðsetningu chow köggla (eftir 2 klst.).

2.3.3. Áhrif D1-eins og D2 viðtaka blokkunar (aðskilin eða í sameiningu) við inntöku Ghrelin-inntöku einu sér

Til að staðfesta að niðurstöður sem fengust við inntöku chow í fyrri tilraunum voru ekki ruglaðar við fyrri útsetningu fyrir súkrósa í aðgerðinni eða 2 klst seinkun, í sérstakri rannsókn, könnuðum við áhrif NAc afhendingar tveir dópamínviðtakablokkar einir sér eða í samsetningu á VTA ghrelin framkölluðum 2 og 3 klst fæðuinntöku í mettuðum rottum (n = 10–11; eins og í áætlun 2, 1. mynd). Í þessu tilfelli voru rotturnar ekki útsettar fyrir aðgerðaskilyrðingarhugmyndinni fyrir mælingu á chow. Þannig var fæðuinntaka mæld eftir markvissan VTA og NAc lyfjagjöf eftir fjóra skilyrði sem hér segir: 1) stjórnunarástand (burðarlausnir við NAc og VTA), 2) NAc burðarefni + VTA 1.0 μg ghrelin, 3) NAc dópamínviðtakablokk + VTA burðarefni, 4) NAc dópamínviðtaka mótlyf + VTA 1.0 μg ghrelin. Fyrst könnuðum við dópamínviðtakablokkarnir tveir aðskildir þannig að við aðstæður 3 og 4 fékk annar hópur rottna 0.3 μg SCH-23390 og hinn hópurinn fékk 1 μg etiklopríð hýdróklóríð. Eftir bata í 3 daga var um það bil helmingur rottanna úr hverjum hópi prófaður að nýju, að þessu sinni með blöndu af tveimur mótmælum við aðstæður 3 og 4. Í hverri af þessum 3 tilraunum var mótvægis hönnun notuð á milli meðferða, eins og áður (allar rottur fengu öll skilyrði í hverri tilraun fyrir samanburð einstaklinga á áhrifum). Staðan á kanylunum var staðfest eftir dauða eins og áður. Gögnin sem sýnd eru innihalda aðeins rottur með inndælingu sem staðfest hefur verið að nái VTA og NAc.

2.3.4. Áhrif D1-eins og D2 viðtaka blokkunar á matarskorti af völdum matvælaverðlauna og inntaka

Dópamín viðtaka mótlyf voru prófuð í 2 mismunandi tilraunum. Í fyrstu tilrauninni voru athuganir skoðuð eftir markvissa NAc (n = 20) afhending annaðhvort farartækisins eða D1-eins viðtaka mótlyfsins (0.5 μg SCH-23390). Prófun var gerð á föstu ástandi (eftir að matur hefur verið takmarkaður meðan á dimmu hringrásartímabilinu stendur). Í seinni tilrauninni voru svör skoðuð eftir markvissum NAc (n = 7) afhending annaðhvort ökutækis eða 1.5 μg NAc etiklopríð hýdróklóríð. Prófun var gerð á föstu ástandi (eftir að matur hefur verið takmarkaður meðan á dimmu hringrásartímabilinu stendur, eins og sýnt er í áætlun 3, 1. mynd).

2.3.5. Matarskortur af völdum breytinga á dopamín tengdar gen tjáningu í NAc

Matarskortur-ekin breyting á genþrýstingi af helstu völdum dópamín tengdar genum [dópamínviðtaka D1A, D2, D3, D5, katekól-O-metýltransferasi (COMT) og mónóamínoxíðasi A (MAO)] voru mæld í NAc.

2.3.6. RNA einangrun og mRNA tjáningu

Heilinn var fjarlægður hratt og NAc var krufið með heila fylki, frosið í fljótandi köfnunarefni og geymt við -80 ° C til að ákvarða mRNA tjáningu síðar. Einstök heilasýni voru einsleit í Qiazol (Qiagen, Hilden, Þýskalandi) með því að nota vefjalýser (Qiagen). Heildar RNA var dregið út með því að nota RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) með viðbótar DNAse meðferð (Qiagen). Gæði og magn RNA voru metin með litrófsmælingum (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, Bandaríkjunum). Fyrir cDNA nýmyndun var notuð iScript cDNA nýmyndunarbúnaður (BioRad). Rauntíma RT PCR var framkvæmd með TaqMan^® rannsaka og grunnur fyrir markgen sem valin eru úr netskrá (Applied Biosystems). Gildi tjáningar erfða voru reiknuð út frá C_t aðferð ( Livak og Schmittgen, 2001), þar sem ad libitum fed hópur var tilnefndur kvörðunartækið. Glýseraldehýð-3-fosfat dehýdrógenasi (GAPDH) var notað sem viðmiðunargildi.

2.3.7. tölfræðigreining

Allar atferlisbreytur voru greindar með endurteknum greiningum á afbrigði (ANOVA) og síðan post hoc Tukey HSD próf eftir því sem við á eða nemanda t próf þar sem aðeins tveir skilyrði voru borin saman. Allar tölfræðilegar greiningar voru gerðar með GraphPad hugbúnaðinum. Mismunur var talinn mikilvægur á p <0.05.

3. Niðurstöður

3.1. Áhrif D1-eins viðtaka blokkunar (NAc) á VTA ghrelin-framkölluð matvælaverðlaun og inntaka

Til að ákvarða hvort virkni við D1-svipuðum viðtökum er nauðsynleg fyrir VTA-ghrelin-valdið aukningu á matarframvindu hegðunar, var áhrif formeðferðar við D1-svipað mótlyf (SCH-23390) á ghrelin-örvandi aðgerð sem svaraði súkrósa prófað. Eftirfarandi Tukey próf eftir eina leið ANOVA (F_(3,33) = 11.1, p <0.0005; F_(3,33) = 3.7, p <0.01; F_(3,39) = 3.6, p <0.05 fyrir umbun, virkan lyftistöng og chow í sömu röð) leiddu í ljós veruleg áhrif ghrelin til að auka áunnin verðlaun (p <0.0005; 3. myndA), fjöldi virkra lyftistykkja (p <0.05; 3. myndB), og kúga inntaka (p <0.05; 3. myndC). Breytingar á umbreytingarhæfileikum, verðlaunin sem fengin voru og virkir lyftistöng voru greinilega læst með SCH-23390 formeðferð ( 3. myndA, B). Virkni við óvirka lyftarann ​​var minniháttar og var ekki marktækur munur á milli mismunandi meðferðarhópa ( 3. myndB) sem bendir til þess að meðferð skapi ekki ótilgreindar, ómarkmiðaðar breytingar á virkni. Chow hyperphagia sem kom fram eftir að ghrelin var örvað í VTA var ekki breytt með SCH-23390 formeðferð ( 3. myndC). Þessar upplýsingar sýna fram á að dópamín og D1-eins viðtakar í NAc skelinni eru niðurstreymi ghrelin og eru nauðsynlegir fyrir VTA sem gefið er ghrelin til að hafa áhrif þess á hegðun matarverðlauna. Þeir eru þó ekki nauðsynlegir fyrir getu ghrelin til að auka chow inntöku. NAc meðferð með SCH-23390 hafði engin áhrif í sjálfu sér á annaðhvort operant svara fyrir mat eða chow inntaka ( 3. mynd).

3.2. Áhrif D2 blokkunar (NAc) á VTA ghrelin hvatt matvælaverðlaun og inntaka

Til að ákvarða hvort virkni við D2 er nauðsynleg til að tjá VTA ghrelin-örvaða hækkun á matvælauppgjöri, var áhrif formeðferðar með sértækum D2 blokkum (etýklóríð hýdróklóríð) á hækkun á súkrósavirkni sem kom fram með ghrelini. Ein leið ANOVA sýndi veruleg áhrif lyfjameðferðar (F_(3,18) = 9.5, p <0.0005; F_(3,18) = 8.1, p <0.001; F_(3,39) = 3.8, p <0.05 fyrir umbun, virka lyftistöng og chow í sömu röð). Tukey próf eftir hoc benti til verulegrar aukningar á umbununum sem aflað var (p <0.01; 4. myndA) og virkir lyftistöngar (p <0.01; 4. myndB) eftir meðferð með ghrelini sem voru læst með formeðferð með etýprópíðum. Virkni við óvirka lyftarann ​​var minniháttar og var ekki marktækur munur á milli mismunandi meðferðarhópa ( 4. myndB). Öfugt við ónæmisviðbrögðin, breytti meðferð með etýprópíðum ekki breytingu á inntöku ghrelins í inntöku kúbu (p <0.05; 4. myndC). Í þessari samsetningarrannsókn var samspilið staðfest með tvíhliða ANOVA milli formeðferðar × ghrelin í verðlaun sem unnið var: F_(1,24) = 4.8, p <0.05; virkur lyftistöng ýtir: F_(1,24) = 4.7, p <0.05 en ekki inntöku chow. Þannig er hægt að nota D2 viðtaka af ghrelin til að framkalla breytingar á umbunartengdri hegðun en ekki neyslu chow.

3.3. Áhrif D1-eins og / eða D2 viðtaka blokkunar (NAc) á VTA ghrelin-framkallað inntöku

Til að leita frekari staðfestingar á skorti á áhrifum dópamín mótlyfanna tveggja á fóðrun kæfunnar, endurteknum við rannsóknina, að þessu sinni hjá rottum sem aldrei verða fyrir aðgerðarskilyrðingarhugmyndinni. Þessi fullgildingarrannsókn var útvíkkuð til að taka til þriðju prófsins þar sem við könnuðum áhrif samhliða afhendingu D1-eins og D2 viðtakablokka til NAc á VTA ghrelin-knúna fæðuinntöku. Chow inntaka jókst marktækt með VTA ghrelin eftir 2 klst. Eftir inndælingu (aðra leið ANOVA: F_(3,30) = 6.4, p <0.005 og F_(3,27) = 9.0, p <0.0005 fyrir D1 og D2 viðtakarannsóknina í sömu röð) og þetta hafði ekki áhrif á formeðferð annaðhvort með D1-eins ( 5. myndA) eða D2 viðtaka mótlyfið ( 5. myndB). Í lokaprófinu, þar sem könnuð voru samanlögð áhrif tveggja dópamínviðtakablokka, gátum við ekki greint marktæk áhrif VTA ghrelin fyrr en á 3 klst. Tímapunkti, sem endurspeglar kannski áhrif þreföldu parenchymal inndælingarinnar sem þarf í þessari rannsókn. Ein leið ANOVA gaf til kynna veruleg áhrif meðferðar (F_(3,30) = 9.6, p <0.0005). Fæðuneysla eftir afhendingu ghrelin í VTA náði þýðingu á 3 klst. Tímapunkti, en þetta var aftur ekki bælt með samhliða notkun dópamínviðtakablokka á NAc ( 5. myndC). Athugaðu að samsetta beitingu bæði dópamínviðtaka mótlyfja við NAc hafði engin áhrif í sjálfu sér á mataræði.

3.4. Áhrif D1-eins og D2 viðtaka blokkunar á matarskorti af völdum matvælaverðlauna og inntaka

Skortur á mat hækkar bæði viðbragðsaðila og 1 klst. rottur ýttu á virka lyftistöngina næstum tvöfalt meira þegar þær voru svangar og þrisvar til sex sinnum meira chow við 1 klst mælipunktinn (bera saman ástand ökutækis í Fig. 3 og 4). Hömlun á D1-svipuðum viðtökum í NAc-skelinni minnkaði verulega hækkun matvælahækkunar í matvælaframleiðslu þegar hún var metin sem lækkun á fæðuuppgjöri sem fengin var (p <0.01; 6. myndA) og lækkun á virkum lyftistöngum (p <0.01; 6. myndB). Þessi meðhöndlun hafði engin marktæk áhrif á matarskortskemmdir 6. myndC). Innrennsli D2 mótlyfja í NAc skelið dregur verulega úr fækkun matvæla sem veldur skertri hækkun í matvælaframleiðslu þegar hún er metin sem lækkun á fæðuuppgjöri sem aflað er (p <0.01; 7. myndA). Jafnvel þó að hver rotta minnkaði virkan lyftistöng eftir að D2 blokkunin var tekin í NAc, leiddi áhrifin framp = 0.08; 7. myndB) líklega vegna mikils breytileika í upphafsþrýstingi á handfangi (staðalvilla = 86 fyrir ökutæki og 41 fyrir lyfjameðferð, svið virkrar handfangsþrýstings á ökutæki frá 57 til 707 þrýstingum). Fjarlæging hæstu rottunnar úr gagnasafninu leiðir til p = 0.001. Sérstaklega var rottan sem var fjarlægð sýndi 707 þrýsting á ökutæki og aðeins 303 á lyf og studdi þannig heildar niðurstöðuna. Hvorugur dópamínviðtakablokkurinn breytti lyftistönginni sem ýtti á óvirka lyftistöngina. Chow inntöku var ekki breytt með D2 hindrun í NAc ( 7. myndC).

3.5. Matarskortur af völdum breytinga á dopamín-tengdum genatjáningu í NAc

Kvöldi fastandi hafði veruleg áhrif á mRNA tjáningu nokkurra dópamín tengdar gena í NAc. Tjáningu mRNA dópamínsviðtaka D2 var marktækt minni meðan dópamínviðtaka D5 mRNA var hækkað. Dopamínviðtaka D1, D3, COMT og MAO mRNA voru ekki breytt með því að fasta á einni nóttu8. mynd). D1 og D2 viðtökur eru talin mestu dópamínviðtaka í heilanum, en D3 og D5 viðveru í miðtaugakerfi eru miklu meira takmörkuð. Við borðum því saman mRNA gildi í D5 viðtökum við D1 og komumst að 2%; svipað samband fannst fyrir D3 og D2 (gögn ekki sýnd). Þannig að við staðfestum að innan NAc er meirihluti dópamínviðtaka mRNA byggt upp á D1 og D2 viðtökunum, en D3 og D5 viðtaka tákna aðeins lítið brot af heildar dopamínviðtaka mRNA sem finnast í NAc.

4. Umræður

Helstu niðurstöður núverandi rannsóknar benda til þess að dópamínmerki í skel NAc sé nauðsynlegur miðill niðurstreymis um áhrif ghrelin á matarverðlaun. Niðurstöðurnar benda til þess að D1-eins og D2 viðtakar í skel NAc séu lykilþættir ghrelin-virkjaðra hringrásar og séu nauðsynlegir fyrir VTA-beitt ghrelin til að hafa áhrif þess á hegðun matarverðlauna. D1-eins og D2 viðtakamerki í NAc (skel) eru þó ekki nauðsynleg fyrir getu ghrelin til að auka neyslu chow. Þessar upplýsingar benda til fráviks í taugamarkmiðum fyrir ghrelin sem stjórna styrkingu matar miðað við fæðuinntöku. Að lokum benda niðurstöður okkar til þess að þessi hringrás taki einnig þátt í innrænu ghrelin þar sem, í hungurástandi, þegar ghrelinþéttni í blóðrás er hækkuð, er krafist dópamínmerkja í NAc fyrir aukna hegðun matarverðlauna.

Furðu, meðan ljóst er að ghrelin hefur áhrif á dópamínvirka kerfið (Abizaid o.fl., 2006, Jerlhag o.fl., 2007, Kawahara o.fl., 2009 og Weinberg o.fl., 2011), þetta er fyrsta rannsóknin sem sýnir fram á að áhrif ghrelins á matarverðlaun krefjast NAc dópamínviðtaka (í þessu tilfelli, D1-eins og D2 merki). Þetta kom fram sem mikilvæg spurning þar sem ný hormón eða taugapeptíð tengd matarlyst hefur nýlega verið sýnt fram á að hafa frekar óvænt samband við mesolimbic dópamínkerfið. Leptín, til dæmis, eins og ghrelin, hefur viðtaka á dópamín taugafrumum í VTA; flestar þessar leptínviðkvæmu dópamínvirku taugafrumur, en þó, stinga ekki út á striatum heldur ímynda amygdala (Hommel o.fl., 2006 og Leshan o.fl., 2010). Melanókortín, öflugt eyrnasuðandi taugapeptíð með viðtaka í VTA, í mótsögn við það sem hægt er að spá fyrir eiturverkandi lyfi, eykur reyndar dópamínvirk áhrif og dópamín losun í striatuminu, en greinilega dregur úr fæðuupptökuháttum (Torre og Celis, 1988, Lindblom o.fl., 2001 og Keila, 2005). Annað lag flókið er bætt við með upplýsingum sem benda til þess að dópamín losunaráhrif ghrelins virðist vera háð matvælum: NAc dópamínþéttni sem uppgötvast með örvun var aðeins aukið með útsetninguðum ghrelini hjá rottum sem fengu að borða eftir gjöf ghrelins (eins og við tilraunadæmin sem notuð voru í þessari rannsókn) og voru jafnvel bælaðir af ghrelíni í þeim sem neitað voru aðgang að matvælum (Kawahara o.fl., 2009), áhrif sem nýlega var sýnt fram á að koma í veg fyrir mismunun á ópíóíðum skilunarleiðum í VTAKawahara o.fl., 2013). Þessi tvö dæmi leggja áherslu á flækjuna í sambandi á milli fóðrunar peptíða, fæðuframboðs og dópamíns og draga fram mikilvægi rannsókna sem kanna gagnsemi áhrifa ghrelins á dópamínkerfið í hegðun matarverðlauna.

Áhugaverður þáttur í niðurstöðum er andstæða áhrif NAc dópamínviðtaka blokkunar á mataráhrifum vs. fæðubótarefni. Sérstaklega staðfestum við skort á áhrifum bælingu á NAc dópamínsmerkingu á VTA ghrelin-völdum mataræði í 2 sjálfstæðum rannsóknum: í einum hugmyndafræði var mælingin á matarskammti tekin strax eftir aðgerðarsvörunarprófið (þar sem borða sykursýningar gætu hafa breyst í kjölfarið Chow inntaka) og hins vegar var aðeins maturinn mældur í dýrum án þess að áður hafi verið prófað. Að auki, í seinni tilrauninni var hægt að sýna að samhliða beitingu bæði dópamín viðtaka mótlyfja við NAc hafði engin áhrif á inntöku VTA ghrelin-inntöku, aukið stuðning við tilgátan að NAc dópamínmerki með D1-eins og D2 viðtaka er ekki krafist fyrir ghrelin hyperphagia. Samhliða því að mótefnarnir trufla VTA ghrelin-völdum matvæddum hegðun, benda þessar sameiginlegu niðurstöður til þess að mótefnavökvi sé frábrugðin VTA ghrelin, með einum grein sem stjórnar fæðu og öðrum matvælum. Það virðist sem ghrelin notar dópamín til að breyta mataráhrifum en ekki neyslu. Áður sýndi við að VTA ghrelin tengir taugapeptíð Y við VTA sértækt til að stjórna mataræði og ópíóíða á gagnstæða hátt (Skibicka o.fl., 2012a). Þannig er þegar til staðar fyrir afbrigði í hringrásinni sem Ghrelin stunda fyrir mataræði og matvælaörvandi hegðun.

Accumbal D1-eins og viðtökur hafa vel þekktu hlutverki í bæði lyfja- og matvælaöryggi með fjölda eldri sönnunargagna sem benda til þess að innan-NAc D1-líknandi innrennslislyf dregur úr markvissu hegðun gagnvart matvælum. Kerfisbundnar D1-eins viðtakablokkar draga úr ósjálfráða gjöf kókaíns, heróíns, nikótíns og áfengis með því að koma í veg fyrir eða mynda í samhengi [til dæmis (Weissenborn o.fl., 1996, Liu og Weiss, 2002, Bossert o.fl., 2007 og Liu o.fl., 2010)], þar sem lögð er áhersla á lykilhlutverk þessara viðtaka í umbunarkenndum ferlum. Núverandi gögn benda til þess að NAc D1-eins og viðtökur séu nauðsynleg þáttur í rafrásinni sem virkjaður er með VTA-virkni ghrelin. Stuðningsaðferðin hefur einnig sýnt fram á að útlæga beitingu þessa D1 mótefnavaka minnkar ghrelin-auka mótmæla viðurkenningu (Jacoby og Currie, 2011). Hins vegar er miðað við að útlæga beitingin miðar að öllum D1-tjáandi taugafrumum í heila og að íbúar utan NAc (til dæmis í hippocampus) geta haft stórt hlutverk í námi og minni, það er ekki ljóst hvort NAc íbúarnir skoðuðu hér stuðla að minni auka áhrif ghrelin.

D2 viðtökur virka oft í sambandi við D1; Þannig benda margir rannsóknir á hlutverk D2 viðtaka í þætti vinnsluvinnslu og verðlaunaðrar hegðunar. Hins vegar er athyglisvert að D1 og D2 viðtökur virka ekki alltaf á sama hátt og verðlaun virka. Í amygdala, til dæmis, hindrar blokkun á D1 viðtökum endurupptöku á cue-völdum kókaínsækni, en D2 blokkar geta í raun aukið þessa hegðun (Berglind o.fl., 2006). Þessi hagnýta dissociation getur einnig haft taugakrabbameinslega framlag, þar sem D2 viðtökur í NAc virðast þjóna frekar gagnstæða virkni hjá þeim sem eru í blóðþrýstingsfallinu. Þó að örvun D2 viðtaka getur aukið matvælaáhrif, sem gerir dýrið líklegri til að leggja áherslu á að fá mat, er örvun á D2 viðtökum greinilega eitrandiLeibowitz og Rossakis, 1979 og Nowend o.fl., 2001). Það leiðir af því að erfitt getur verið að túlka niðurstöður eftir útlæga beitingu D2-miðunarlyfja sem markhóp viðtakanna eru tengd við andstæða virkni. Þetta gæti verið ein af ástæðunum sem útskýra hvers vegna, í fyrri rannsókn, hafði utanaðkomandi inndæling með D2 mótlyfinu engin áhrif á svörun við ghrelin til súkrósa. Önnur möguleg skýring er sú að D2 er sjálfviðtaka á dopamínframleiðandi taugafrumum í efninu nigra og VTA, þar sem virkjun þess getur leitt til bælingar á dópamínvirkri virkni (Lacey o.fl., 1987). Þannig gætu D2-miðunarlyfjum, þegar það er gefið í útlæga inndælingu, hugsanlega fengið aðgang að þessum viðtakaþýðingum, en í rannsókninni voru aðeins NAc-skel D2 viðtaka miðuð. Einkum hindraði netvirkni kerfisbundins D1-eins viðtaka blokkunar viðbrögðin við súkrósa drekka í sömu hugmyndafræði (Overduin o.fl., 2012). Enn fremur virðist kerfisbundin inndæling D1 örva fyrir undir húð auka tilhneigingu fyrir viðkvæma mat, en kerfisbundin inndæling D2 örva minnkar það (Cooper og Al-Naser, 2006). Þannig virðist sem gögnin okkar sem benda til þess að bælandi áhrif D1 mótlyfja á ghrelin-völdum matvælum séu í takt við heildarnetið (bælandi) áhrif örvunar D1 viðtaka á launaðri virkni. Hins vegar fylgir nettóáhrif D2 viðtaka íbúa nánar með því sem vitað er um D2 viðtaka hjartalyfsins en gögnin sem hér eru birt fyrir NAc.

Í þessari rannsókn voru bæði D1-líkur og D2 blokkar hindrar virkni hegðunar fyrir súkrósa eftir gjöf VTA ghrelins og eftir matarskorti sem bendir til þess að samvinnuaðgerð við báðar viðtökur í NAc sé nauðsynleg til að ghrelin geti haft áhrif. Þetta er skynsamlegt þegar miðað er við óstöðuga ástandið þar sem DOP-afleidd dópamínvirka skautanna losna dopamín í NAc skelinu samtímis virkjun allra aðgengilegra dópamínviðtaka. Þörfin fyrir samtímis virkjun bæði D1-eins og D2 viðtaka hefur þegar verið tilkynnt um aðra hegðun, þ.mt styrkingu (Ikemoto o.fl., 1997) og virkni hreyfingar (Plaznik o.fl., 1989) sem og taugabólga (Hvítur, 1987). Niðurstöðurnar í þessari rannsókn benda til þess að blokkun aðeins einn af tveimur dópamínvirkum viðtökum væri nægjanleg til að draga úr þessum hegðun, eins og blokkun af annarri af þessum viðtaka var nægjanleg til að draga úr ghrelín-ekið súkrósa-virkni. Aðferðin á bak við þessa samskipti er óljós. Sumir taugafrumur í NAc coexpress bæði D1 og D2 viðtaka. Ein möguleiki er að þátttaka heteródimers er krafist til að meta endurgjaldið. Tilkynnt var um myndun heteródimers af D1 og D2 viðtökunum nýlega og þessi tenging var sýnd til að stuðla að þunglyndishegðun (Pei o.fl., 2010). Engu að síður benda niðurstöður okkar til þess að D1 og D2 merki í NAc sé ekki óþarfi og hver viðtaka er nauðsynleg til að senda ghrelin áhrif á matvælaverðlauna þar sem einstaklingur blokkun var árangursríkur við að draga úr endurgjaldsvöruninni. Þar að auki, þar sem einstök blokkun hefur ekki áhrif á gfrelínhöfuðflagnafæð, höfum við sérstaklega metið hvort D1 og D2 merki væru óþarfi fyrir inntöku, þar sem samtímis blokkun af báðum væri þörf til að koma í veg fyrir svörunina. Þetta var hins vegar ekki raunin þar sem ofvirkni ghrelins hafði ekki áhrif á samtímis blokkun D1 og D2 viðtaka í NAc. Þannig ein eða sér eru NAc skel D1 og D2 viðtaka merki ekki nýtt af ghrelin til að auka inntöku kúga.

Hér var miðað við D1-eins og D2 viðtaka í skel NAc. Hlutverk skel og kjarna NAc virðist vera dissociable að einhverju leyti sérstaklega með kjarna undirliggjandi breytinga á sjálfstýringu lyfja sem tengist stakri hvata og skelurinn er meiri áhrifamikill í samhengis háð lyfjagjöf sjálfstýringar (Bossert o.fl., 2007). Þessi hagnýta dissociation er studd af taugakrabbameinsfræðilegum tengingum, þar sem kjarninn fær meira inntak frá amygdala og skelurinn er þéttari innervated af hippocampus (Groenewegen o.fl., 1999 og Floresco o.fl., 2001). Rottur mun einnig sjálfboða samsetningu D1 og D2 viðtakaörva aðeins í skel NAc og ekki í kjarnanum (Ikemoto o.fl., 1997), sem gefur til kynna að samvinnuverkefni þeirra á umbun sé fyrst og fremst tengd skeljasvæðinu sem er miðuð hér.

Í þessari rannsókn rannsökuðum við sérstaklega, áhrif bælingu á NAc dópamínsmerkjum á mataræði og matvæddum hegðun sem knúin er af VTA-beittum ghrelíni. Það skal þó tekið fram að ghrelin getur einnig dregið á brjósti með því að virkja afferðarleið til VTA. Til dæmis hefur verið sýnt fram á að ghrelin hefur aukið matvælaörðugleika með því að virkja orexín taugafrumur í hliðarhimnubólgu (Perello o.fl., 2010), óexínvirka frumuhópur sem hefur áhrif á VTA og örvar dópamín losun (Narita o.fl., 2006). Þó að rannsóknin með taugakrabbameini og taugafræðilegu lyfjameðferð greinir sérstaklega VTA-NAc ferlinu, þá er það í sjálfu sér að ghrelín, sem losnar í blóðrásinni, örvar líklega VTA eins og heilbrigður eins og önnur heila kjarn sem tjá ghrelin viðtaka með hreinum vísbendingum um VTA. Svona, í lífeðlisfræðilegum aðstæðum, er áhrif ghrelins dreift yfir mörgum stöðum í heila sem líklega eru á tónleikum. Hugmyndin um hormón eða taugapeptíð sem virkar á mörgum dreifðum stöðum í heila sem það getur leitt til svipaðrar niðurstöðu, til dæmis breyting á fæðu, er ekki nýtt og hefur þegar verið lagt til og metið fyrir leptín og melanókortínGrill, 2006, Leinninger o.fl., 2009, Skibicka og Grill, 2009 og Faulconbridge og Hayes, 2011).

Maturskortur tengist miklu magni ghrelins í blóðrás. Við aðstæður við matarskortur er matvælaframleiðsla framkallað dópamín losun í NAc (Kawahara o.fl., 2013). Það leiðir af því að næringarástand getur einnig haft áhrif á dópamínmerki í NAc, áhrif matarskorts á mRNA tjáningu dópamínsviðtaka (D1-eins og viðtaka (D1, D5) og D2-eins viðtaka (D2, D3)) og dópamín niðurbrot ensím (MAO, COMT) metið í þessari rannsókn. Þó að matarskortur hafi ekki áhrif á mRNA tjáningu einhvers af dopamín degrading ensímum mæld, sáum við mismunadreifingu D5 vs D2 viðtaka. Tjáning D5 viðtaka var aukin um tæplega 30% meðan D2 viðtaka mRNA var minnkað um u.þ.b. 20%. Í samræmi við þetta frávik hefur verið sýnt fram á að D1-viðtaka hafi verið beinlínis beitt samtímis notkun D2-eins og D2 viðtakaörvunarlyfja, en að uppbygga D1 viðtaka í efninu nigra (og með svipaða þróun í NAc) (Subramaniam o.fl., 1992). Athyglisvert er að áhrif áhrifa matarskorts á NAc dópamínviðtaka tjá saman við gögnin okkar sem sýna hlutverk D1-eins (þar með talið D5) og D2 viðtaka í föstum völdum hvötum fyrir mat.

Ein ástæða þessarar rannsóknar er að matarskortur eykur blóðrásina í ghrelini svo að aðrir íbúar ghrelínviðtaka utan VTA geti verið virkjaðir. Þannig að matarskortur er innrætt og lífeðlisfræðilega viðeigandi leið til að auka ghrelín, en ekki leyfa sértækum VTA örvun. Við getum því ekki útilokað þann möguleika að dópamínviðtaka breytinganna sem finnast í NAc eru afleiðing af starfsemi ghrelins á svæðum utan VTA með óbein áhrif á NAc. Að lokum ber að hafa í huga að gögnin okkar, sem festa við breytingar á NAc dópamínviðtaka tjáningu en frekari tilraunir, yrðu nauðsynlegar til að sýna milliverkun (díhínamínvirkja) vítamínmyndun (ghrelin-örva) VTA-NAc í þessu skyni og reyndar að kanna hlutverk annarra leiða og sendiskerfa í þessu skyni, eins og hliðarhimnubólga (eins og fjallað er um hér að framan).

Þar sem margir neurobiological hvarfefni eru algengar bæði vegna fíkniefnaneyslu og truflaðs borða er mögulegt að núverandi niðurstöður séu til kynna hlutverk D1-eins og D2 viðtaka í lyfja- og alkóhólstyrkandi áhrifum ghrelins (Dickson o.fl., 2011). Bæði mat og kókaínverðlaun leiða til losunar dópamíns í NAc (Hernandez og Hoebel, 1988). Hömlun á D1 eða D2 viðtökum dregur úr launahæfni fyrir fíkniefni, áfengi og nikótín. Þar sem áður hefur verið greint frá töluvert framlagi ghrelins til inntöku eða umbreytingar hegðunar fyrir öll þessi efni, er frekar líklegt að ghrelin-VTA-dópamín-NAc rafrásirnir, sem lýst er hér, skiptir máli fyrir fjölda umbreytingarhegða en ekki eingöngu fyrir mat. Forkeppni stuðningur við þessa hugmynd er hægt að draga úr gögnum sem sýna fram á að matarskortur getur komið í veg fyrir heróín sem er hindrað af blokkun D1-eins og viðtakaTobin o.fl., 2009).

Gögnin okkar veita nýja þekkingu um samþættingu tveggja lykilmerkjakerfa sem tengjast matvælum: VTA-drifnar hringrásir sem eru móttækilegar fyrir orexigenic hormónið, ghrelin og NAc dópamínviðbragðsrásirnar. Sérstaklega sýnum við fram á að vel skjalfest VTA-tengd áhrif ghrelins á matarhvetjandi hegðun krefjast D1 og D2 merkja í NAc. Gögn okkar benda einnig til þess að VTA-drifin (D1 / D2-háð) áhrif ghrelin á matarverðlaun feli í sér mismunandi hringrás hjá þeim sem eru mikilvægir fyrir fæðuinntöku, þar sem hvorugur andstæðingur hafði áhrif á fæðuinntöku af völdum ghrelin þegar það var afhent NAc. Að lokum hafa rannsóknir á svöngum (á einni nóttu fastandi og þar af leiðandi, hyperghrelinemic) rottum með NAc D1 / D2 merki í áhrifum innræns ghrelin á matarhvetjandi hegðun. Þannig virðast aðferðir og meðferðir sem trufla dópamínmerki í NAc hafa þýðingu fyrir ghrelin-miðlað áhrif á umbunarkerfið, þar með talið þau sem tengjast stjórnun fóðrunar og þar af leiðandi offitu og meðferð þess.

Upplýsingaskýring

Höfundarnir hafa ekkert að birta.

Meðmæli

• Weissenborn o.fl., 1996
• R. Weissenborn, V. Deroche, GF Koob, F. Weiss
• Áhrif dópamínörvandi lyfja og mótefnavaka á kókaín-örvaðri virkni svara fyrir kókaín-tengdum hvati
• Psychopharmacology (Berl), 126 (1996), bls. 311-322
• Skoða skrá í Scopus

   | 

  Vitna í greinar (74)
•  
• Zigman o.fl., 2006
• JM Zigman, JE Jones, CE Lee, CB Saper, JK Elmquist
• Tjáning ghrelin viðtaka mRNA í rottum og músum heila
• J. Comp. Neurol., 494 (2006), bls. 528–548
• Skoða skrá í Scopus

  |

  Full Text með CrossRef

   | 

  Vitna í greinar (381)
• Wren o.fl., 2000
• AM Wren, CJ Small, HL Ward, KG Murphy, CL Dakin, S. Taheri, AR Kennedy, GH Roberts, DG Morgan, MA Ghatei, SR Bloom
• Hypogalín peptíðghrelín skáldsagnin örvar matarskammt og vöxtur vaxtarhormóns
• Endocrinology, 141 (2000), bls. 4325-4328
• Skoða skrá í Scopus

  |

  Full Text með CrossRef

   | 

  Vitna í greinar (1107)
• Hvítur, 1987
• FJ White
• D-1 dópamínviðtaka örvun gerir kleift að hindra kjarna accumbens taugafrumum með D-2 viðtaka örva
• Eur. J. Pharmacol., 135 (1987), bls. 101-105
• Grein

  |

   PDF (342 K)

  |

  Skoða skrá í Scopus

   | 

  Vitna í greinar (88)
•  
•  

•  
• Samsvarandi höfundur. Endocrinology Department, taugavísinda- og lífeðlisfræðistofnun, Sahlgrenska akademíunni við Gautaborgarháskóla, Medicinaregatan 11, Pósthólf 434, SE-405 30 Gautaborg, Svíþjóð. Sími: +46 31 786 3818 (skrifstofa); fax: +46 31 786 3512.