BIOL 정신과. 저자 원고; PMC 2014 Jan 8에서 사용 가능합니다.
바이오 정신과. 2013년 1월 73일; 9(10.1016): 2012.11.027/j.biopsych.XNUMX.
온라인 2013 Jan 8 게시. doi : 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID : PMC3885159
NIHMSID : NIHMS537768
이 기사의 최종 편집본은 BIOL 정신과
해설보기“동물 모델은 중독에서 성공적으로 사용 된 약물이 과식 치료에 성공적 일 수 있다는 증거를 제공 할뿐만 아니라 식품 중독을 더 잘 이해할 수있는 길을 제시합니다."에 BIOL 정신과, e10 페이지의 11 권.
추상
배경
보상 중심의 먹이가 뇌에 약물과 같은 가소성을 생성할 수 있는지 여부를 조사하는 데 많은 관심이 있습니다. 시상하부 섭식 시스템을 조절하는 측좌핵(Acb) 껍질의 감마-아미노부티르산(GABA) 시스템은 섭식의 항상성 조절을 "강탈"하는 데 적합합니다. 그럼에도 불구하고, 이 시스템에서 섭식으로 인한 신경 적응이 발생하는지 여부는 알려져 있지 않습니다.
행동 양식
자유롭게 유지된 쥐의 별도 그룹은 매일 달콤한 지방 섭취, 포식자 스트레스 또는 d-암페타민(2 또는 10μg) 또는 μ-아편유사제 작용제 D-[Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-엔케팔린(DAMGO, 2.5μg), 이후 GABA의 Acb 껍질 내 주입으로 챌린지됨A 작용제, 무스시몰(10ng).
결과
가당 지방에 대한 노출은 강력하게 감작된 muscimol 유발 먹이입니다. 감작은 맛있는 먹이 요법을 중단한 후 1주 후에 나타났으나 2주 후에는 완화되었습니다. 단 지방에 노출된 쥐는 음식 부족에 대한 변화된 섭식 반응을 보이지 않았습니다. DAMGO(2.5μg)의 반복된 Acb 껍질 내 주입은 또한 Acb 껍질 내 muscimol 기반 공급을 민감하게 만들었습니다. 그러나 반복적인 Acb 쉘 내 d-암페타민 주입(2 또는 10μg)이나 혐오 자극(포식자 스트레스)에 대한 간헐적인 노출은 muscimol에 대한 민감성을 변경하지 않았습니다.
결론
맛있는 먹이는 Acb 껍질 GABA 반응의 과민성을 유발합니다. 이 효과에는 섭식으로 인한 오피오이드 펩타이드 방출이 포함될 수 있습니다. 고조된 각성, 혐오 경험 또는 증가된 카테콜아민 전달만으로는 효과를 나타내기에는 불충분하며, 배고픔을 유발하는 섭식 욕구로는 효과를 나타내기에는 불충분합니다.. 이러한 발견은 Acb 내에서 음식에 의해 유발되는 새로운 유형의 신경 적응을 보여줍니다. 음식 보상과 약물 보상 간의 교차 효과를 이해하기 위한 가능한 의미에 대해 논의합니다.
현재 비만 "전염병"의 주요 원인은 강력한 보상 특성을 통해 비항상성 섭식 행동을 유도하는 저렴하고 맛이 좋으며 에너지 밀도가 높은 식품의 유행이라고 가정됩니다.1-3). 이러한 음식은 중독과 관련된 동일한 핵심 경로에 관여하기 때문입니다(4-6), 이들 섭취가 남용 약물에 의해 생성된 것과 유사한 신경가소성 변화를 일으키는지 여부를 결정하는 데 상당한 관심이 있었습니다. 이와 관련하여 가장 주목을 받는 시스템은 도파민 및 오피오이드 시스템입니다. 측좌핵(Acb). 몇몇 그룹에서는 특히 설탕이나 지방이 풍부한 식품에 대해 맛있는 섭식에 반복적으로 노출되면 이러한 시스템 내에서 신경 전달 물질 역학, 수용체 민감도 및 유전자 발현이 크게 바뀌고 폭식과 같은 섭식 패턴 및 중독과 유사한 과정을 연상시키는 기타 행동 변화가 발생한다는 것을 보여주었습니다. (7-13).
식욕 행동의 신경 조절에 있어 또 다른 주요 역할은 Acb에 국한된 감마-아미노부티르산(GABA) 시스템입니다. GABA 작용제를 사용한 Acb 껍질 뉴런의 급성 억제는 포만감이 있는 쥐에서 대규모 섭식 반응을 유도합니다. 이 효과는 뇌의 어느 곳에서나 유발되는 약물 유발 과다증의 가장 극적인 증후군 중 하나입니다.n (14-19). 이러한 과다증은 부분적으로 에너지 균형 조절에 관여하는 펩타이드로 코딩된 시상하부 시스템의 동원으로 인해 발생합니다.20-22). 더욱이, 전방 Acb 껍질은 쾌락 미각 반응성의 GABA 유도 촉진을 지원하는 것으로 알려진 유일한 종뇌 부위입니다.23). 따라서 Acb 껍질은 정서적/동기적 우발성에 따라 하류 에너지 균형 시스템을 조절하는 전뇌 네트워크의 필수 노드로 제안되었습니다. (24-26). 따라서 이러한 특성을 가진 네트워크 노드는 맛있는 섭식으로 인한 신경가소성의 중요한 위치를 나타낼 수 있습니다. 그러나 놀랍게도 Acb 쉘 GABA 시스템은 이와 관련하여 연구되지 않았습니다.
이 연구에서 우리의 목표는 보상 중심의 비항상성 섭식에 대한 반복적인 경험이 Acb 껍질 GABA 시스템에서 신경 적응을 일으키는지 여부를 평가하는 것이었습니다. 우리는 간헐적으로 달콤한 지방을 섭취하는 적당한 요법이 GABA의 직접적인 자극에 의해 유발되는 섭식 반응을 강력하게 민감하게 한다는 것을 발견했습니다.A Acb 껍질의 수용체. 우리는 국소 Acb 껍질 내 아편작용성 및 도파민 작용성 메커니즘의 가능한 참여에 중점을 두고 이 효과의 근간이 되는 행동 및 약리학적 메커니즘을 조사했습니다.
방법 및 재료
주제
도착 시 체중이 300~325g인 수컷 Sprague-Dawley 쥐(Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin)를 빛과 온도가 유지되는 환경에서 음식과 물을 자유롭게 섭취할 수 있는(나중에 설명되는 특정 실험 제외) 투명 우리에 쌍으로 사육했습니다. - 통제되는 동식물 사육장. 그들은 12시간의 명암 주기(오전 7시에 불이 켜짐)로 유지되었습니다. 모든 시설과 절차는 미국 국립 보건원의 동물 사용 및 관리에 관한 지침을 준수했으며 위스콘신 대학교 동물 관리 및 사용 위원회의 감독 및 승인을 받았습니다.
수술 및 배치 확인
Acb 쉘(23게이지)을 겨냥한 양측 스테인리스강 가이드 캐뉼러를 표준 정위 절차에 따라 이식했습니다[자세한 내용은 Baldo 및 Kelley(27)]. 주입 부위의 좌표(브레그마로부터 밀리미터 단위)는 +3.2(전후)였습니다. +1.0(측측 내측); 두개골 표면(배쪽)에서 −5.2. 막힘을 방지하기 위해 캐뉼라에 와이어 스타일렛을 배치했고, 쥐는 테스트 전 최대 7일 동안 회복되었습니다. 각 실험이 끝나면 광학 현미경으로 Nissl로 염색된 뇌 절편을 관찰하여 캐뉼라 위치를 결정했습니다(자세한 내용은 다음을 참조하세요). 보충 1). 캐뉼라 배치가 잘못된 쥐는 통계 분석에서 제외되었습니다. 이 섹션에 제공된 그룹 크기는 잘못된 배치가 있는 피험자를 생략한 후의 최종 그룹 크기를 나타냅니다.
약물 및 미세주입
스테인레스 스틸 주입기(30게이지)를 낮추어 가이드 캐뉼러 끝을 2.5mm 지나 확장했습니다. 마이크로드라이브 펌프를 사용하여 양측 압력 주입을 수행했습니다. 약물은 분당 32μL의 속도로 주입되었습니다. 총 주입 기간은 93초였으며, 그 결과 측면당 총 주입량이 5μL가 되었습니다. 주입 후, 탐침을 교체하기 전에 주입액이 확산될 수 있도록 주입기를 1분 동안 제자리에 두었습니다. Muscimol, D-[Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-엔케팔린(DAMGO) 및 d-암페타민(AMPH)을 모두 9% 멸균 식염수에 용해시켰습니다.
입맛에 맞는 수유 요법
쥐는 30일 연속으로 하루에 5번의 11분 세션(오전 및 오후 세션)에 노출되었습니다. 이 세션은 흘린 음식을 쉽게 수집할 수 있도록 철망 바닥이 있는 것을 제외하고 홈 케이지와 동일한 플렉시글라스 테스트 케이지에서 진행되었습니다. 아침 세션(오전 00:11~30:XNUMX) 동안 쥐에게 달콤한 지방(실험 그룹; n = 14) 또는 표준 차우(대조군; n = 14) 자유롭게 식사할 수 있도록 허용했습니다. 가당 지방은 99200% 자당으로 구성된 쇼트닝으로 구성된 Teklad 실험 식단(TD 10)이며 에너지 밀도는 6.2kcal/g입니다(자세한 내용은 참조). 보충 1). 두 그룹 모두 물을 사용할 수 있었습니다. 그런 다음 그들은 음식과 물을 자유롭게 이용할 수 있는 우리로 돌아왔습니다. 오후 세션(오후 3시~00시 3분)에는 쥐를 다시 테스트 케이지에 넣었지만 두 그룹 모두 표준 음식(및 물)을 제공했습니다. 따라서 실험군의 쥐는 테스트 환경에서 맛있는 음식과 표준 음식을 모두 경험했습니다. 이는 실험의 두 번째 단계에서 먹이가 사용되었기 때문에 실험 그룹이 테스트 케이지에서 먹이를 받는 데 적응하기 위해 수행되었습니다(아래 "테스트 환경에서 저용량 Muscimol 챌린지" 참조). 테스트 케이지에서의 섭취량은 매일 기록되었습니다. 표준 먹이(Teklad 설치류 실험실 식단)와 물은 우리에서 항상 이용 가능했습니다.
스트레스 요인 노출 요법
이 조작은 실험 그룹(n = 11) 아침 세션에서 맛있는 음식 대신 혐오적인 자극(포식자 스트레스)을 받았습니다. 각 쥐를 흰족제비(쥐의 자연 포식자)의 집 우리 안에 7분 동안 두었던 보호 금속 격자 우리(8인치 × 9인치 × 5인치)에 매일 두었습니다. 보호용 우리를 통해 동물들은 서로 보고 듣고 냄새를 맡을 수 있었지만 신체적 접촉은 금지되었습니다. 이러한 노출 수준은 혈장 코르티코스테론 수준을 크게 높이고 흰족제비 노출이 종료된 후 최소 30분 동안 지속되는 각성 및 경계심을 높이는 것으로 알려져 있습니다.28,29). 대조군 쥐(n = 10)을 동일한 작은 보호 케이지에 넣고 새로운, 그러나 중립적인(즉, 흰족제비가 없는) 방으로 옮겼습니다. 5분간 흰족제비 또는 중립 노출 후, 실험 쥐와 대조 쥐를 작은 우리에서 꺼내어 즉시 흰족제비 방이나 중립 방과 다른 테스트실에 있는 표준 플렉시글라스 테스트 케이지(자세한 내용은 "맛있는 먹이 요법" 참조)에 넣었습니다. , 30분 세션(오전 11시~00시 11분)입니다. 음식(표준 쥐 먹이)과 물은 자유롭게 이용 가능했습니다. 이 세션이 끝난 후 모든 쥐를 집으로 되돌려 보냈습니다. 입맛에 맞는 먹이 일정을 더 모방하기 위해 모든 쥐를 아침 우리와 동일한 테스트 케이지에서 매일 두 번째 30분 세션(오후 30시~3시 00분)에 노출시켰으나 흰족제비(또는 중립) 노출은 없었습니다. . 이번에도 오후 세션에는 음식과 물이 무료로 제공되었습니다. 테스트가 완료되면 쥐를 집 우리로 돌려보냈습니다.
반복적인 AMPH 요법
이 조작은 실험 그룹의 쥐가 매일 아침 세션 동안 맛있는 음식 대신 AMPH의 매일 Acb 껍질 내 주입을 받았다는 점을 제외하고는 5일간의 맛있는 먹이주기 일정을 모방했습니다. AMPH(2 또는 10μg, n = 각 용량당 11) 또는 식염수(n = 20)은 아침 세션(오전 11시~00시 11분)을 위해 쥐를 테스트 케이지에 넣기 직전에 제공되었습니다. 이 기간 동안 표준 쥐 먹이와 물을 자유롭게 이용할 수 있었고 섭취량을 기록했습니다. AMPH로 유발된 과잉행동은 치료에 대해 전혀 모르는 실험자가 30가지 행동(우리를 가로지르는 것, 양육하는 것, 직접 냄새를 맡는 것, 몸단장하는 것)의 발생 횟수를 20초 안에 기록하는 시간 샘플링 행동 관찰 절차를 사용하여 모니터링했습니다. 각 쥐에 대해 5분마다 시간 상자를 만듭니다. 포식자 스트레스 실험의 쥐를 2μg AMPH 그룹에 재사용했습니다.
모든 쥐는 약물 주입 없이 표준 음식과 물이 있는 테스트 케이지(오후 3시~00시 3분)에 매일 두 번째 노출을 받았습니다. 테스트가 완료되면 쥐를 집 우리로 돌려보냈습니다.
테스트 환경에서의 저용량 Muscimol 챌린지
감미 지방, 포식자 스트레스 또는 반복적인 AMPH 조작에 5일 동안 노출된 후, 쥐는 테스트 환경에서 식염수 및 무스시몰(측면당 10ng/5μL)을 사용하여 양측 Acb 내 껍질 자극을 받았습니다. 1일째(즉, 각각의 5일 치료 조작을 중단한 후 3일째) 모든 쥐에게 식염수를 투여하고, 00일째에는 Acb 내 껍질 무스시몰을 투여했습니다. 매일, 쥐는 익숙한 오후 세션(오후 3시~30시 XNUMX분)을 위해 테스트 케이지에 배치되기 직전에 Acb 껍질 내 주입을 받았습니다. 이 날에는 오전 세션이 열리지 않았습니다. 음식(표준 차우)과 물은 자유롭게 이용 가능했습니다. 섭취량을 측정하고, 테스트가 완료되면 쥐를 집 우리로 돌려보냈습니다. 실험의 이 단계에서는 차우가 사용되었습니다. 모든 그룹이 이전에 테스트 환경에서 차우를 받았기 때문에 음식 참신함에 대한 혼란을 제거했기 때문입니다. 더욱이, 음식 섭취의 기본 수준이 낮았기 때문에, muscimol에 의해 유발된 과다증에 대한 천장 효과가 발생할 가능성이 적었습니다.
맛있는 먹이 요법에 노출된 쥐의 하위 집합(n = 10 가당 지방, n = 10명의 먹이 대조군)은 가당 지방 노출 프로토콜이 종료된 후 7일 동안 추가로 식염수와 무스시몰 주입을 받았고 그 사이에는 가당 지방 노출이 없었습니다. 세 번째 식염수/무스시몰 주입 순서는 프로토콜 종료 후 14일에 이 쥐들에게 주어졌으며, 다시 한번 중간 감미 지방 노출 없이 이루어졌습니다.
식염수와 무스시몰 주입의 순서는 균형을 이루지 않았으므로(즉, 식염수가 항상 먼저 옴) 이전 muscimol의 해석적 혼란 없이 식염수 투여일에 가능한 상황이나 신호에 의해 유발된 조건부 섭식 반응을 감지할 수 있었습니다. 도전. 또한 10μg AMPH 그룹의 경우 50일차에 추가 muscimol 챌린지(8ng)가 제공되었습니다.
테스트 환경에서의 식량 부족 문제
쥐에게 앞서 설명한 대로 5일 동안 입맛에 맞는 먹이 요법을 실시했습니다.n = 가당 지방 그룹의 경우 10, n = 차우 대조군의 경우 11). 3일째 되는 날, 모든 동물은 식염수 주입을 받았고 익숙한 오후 세션(오후 00시~3시 30분)에 표준 음식과 물을 사용하여 테스트를 받았습니다. 오전 세션은 제공되지 않았습니다. 다음으로, 모든 쥐는 테스트 18시간 전(즉, 식염수 챌린지 당일 저녁)에 우리에서 음식을 제거하는 음식 박탈 챌린지를 받았습니다. 다음 날, 음식이 부족한 이들 쥐에게 Acb 내부 식염수 주입을 실시하고 오전 세션 없이 오후 테스트 시간에 테스트 케이지(표준 음식과 물이 있는 상태)에 배치했습니다. 섭취량을 측정하고, 테스트가 완료되면 쥐를 집 우리로 돌려보냈습니다.
DAMGO/Muscimol 교차감작화
우리는 이 실험에서 약간 다른 디자인을 사용했습니다. 왜냐하면 2.5μg DAMGO가 쥐의 첫 번째 약물 노출 시 진정 작용을 일으키기 때문입니다. 이 진정 작용은 약 30~45분 안에 약화됩니다(그 후 쥐는 ~90분 동안 먹기 시작합니다). 따라서 우리는 오후 세션 없이 매일 2시간짜리 단일 세션을 사용했습니다. 임의로 유지관리된 쥐에게 멸균된 9% 식염수(XNUMX일 XNUMX회, 격일로 XNUMX회 주입)를 Acb 내부에 XNUMX회 주입했습니다.n = 7) 또는 DAMGO(측면당 2.5μg/.5μL; n = 6). 주입 후, 쥐를 즉시 표준 음식과 물에 접근할 수 있는 2시간(오전 11시~오후 00시) 동안 테스트 케이지에 넣었습니다. 마지막 반복 치료 후 1시간이 지난 후, 피험자들은 멸균 식염수를 Acb 껍질 내부에 주입받았고, 표준 음식과 물이 담긴 테스트 케이지에 00시간 동안 두었습니다. 이틀 후, 이들에게 무스시몰(2ng/10μL)을 투여하고, 주입 직후 표준 사료와 물과 함께 5시간 동안 테스트 케이지에 다시 배치했습니다. 각 테스트일에 섭취량을 기록하고, 테스트 세션이 끝난 후 쥐를 즉시 집으로 돌려보냈습니다.
통계 분석
실험 조작(식이, 약물 치료, 스트레스)과 각 대조군 간의 차이를 평가하기 위해 계획된 비교를 통한 분산(치료 × 일수 또는 치료 이력 × 약물 투여)에 대한 XNUMX요인 분석을 사용했습니다. 알파는 다음으로 설정되었습니다. p < .05. 분석은 StatView 소프트웨어(SAS Institute, Cary, North Carolina)를 사용하여 수행되었습니다.
결과
간헐적인 단 지방 섭취는 Intra-Acb Shell Muscimol에 의해 유발되는 섭식 반응을 민감하게 합니다.
5일간의 간헐적 접근 프로토콜을 통해 아침 수유 세션에서 달콤한 지방 섭취량이 증가했습니다.F(4,52) = 13.3; p <.0001; 그림 1A]. 4.9일째 평균 가당 지방 섭취량은 30.4g으로 1.8kcal에 해당하는 반면, 대조군의 평균 음식 섭취량은 5kcal였습니다. 중요한 것은 XNUMX일 프로토콜 기간 동안 가당 지방 그룹과 식단 그룹 사이에 체중의 전반적인 차이가 없었다는 것입니다.F(1,26) = .3; 중요하지 않음(ns)], 체중에 대한 다이어트 × 일일 상호 작용 없음 [F(4,104) = 1.2; ns]. 따라서 실험군의 쥐는 집에서 자유롭게 섭취하는 음식 섭취를 줄임으로써 증가된 칼로리 섭취를 보상하는 것으로 나타났습니다(즉, 달콤한 지방 노출의 짧은 에피소드는 비만과 같은 효과를 일으키지 않았습니다). 두 그룹 모두에 차우가 제공되는 오후 세션에서는 그룹 간 섭취량 차이가 없었고 식이요법 × 하루 상호작용도 없었습니다(Fs = .2–1.3; ns). 따라서 아침에 가당 지방 노출은 오후 음식 섭취 세션에서 나타나는 낮은 수유 속도에 영향을 미치지 않았습니다.
이 간헐적 접근 프로토콜이 완료되면 모든 쥐에게 생리식염수와 무스시몰(10ng)을 Acb 껍질 내 주입하여 챌린지했습니다. 달콤한 지방에 노출된 쥐는 음식에 노출된 대조군에 비해 식염수에 대한 먹이 반응의 변화를 나타내지 않았습니다. 그러나 그들은 muscimol로 유발된 음식 섭취(식이 요법 × 약물 상호 작용)에 대해 강력하고 매우 중요한 민감성을 보여주었습니다.F(1,26) = 13.6, p = .001; 그림 2 구체적인 비교를 위해]. 물 섭취량은 영향을 받지 않았습니다. 에 표시된 바와 같이 그림 2, muscimol 민감성은 가당 지방 처방 후 7일 후에도 여전히 존재했습니다.F(1,18) = 9.3; p = .007]; 그러나 노출 후 14일이 지나면 민감 반응이 감소했습니다.F(1,14) = 1.6; ns]. 마지막으로, 달콤한 지방 요법에 노출된 쥐는 음식에 노출된 쥐와 비교하여 18시간 동안 음식을 박탈하는 도전에 대해 증가된 섭식 반응을 보이지 않았습니다.F(1,19) = .004, ns; 그림 2].
Acb 껍질에서 μ-오피오이드 수용체와 GABA 수용체 자극 사이의 교차 민감화
도시 된 바와 같이 그림 3, 내부 Acb 쉘 DAMGO는 "반복 DAMGO" 단계의 4일 주입일마다 강력한 과다증을 일으켰습니다.F(1,11) = 62.3; p < .0001]. 이러한 반복 치료 후에 우리는 쥐에게 식염수와 muscimol을 투여했습니다. 이러한 과제에 대해 분산 분석을 통해 만성 치료 병력의 강력한 주요 효과가 나타났습니다.F(1,11) = 7.8; p = .018] 및 약물 도전 [F(1,11) = 12.1; p = .005], 상호작용 없음 [F(1,11) = 1.4; ns]. 그럼에도 불구하고, 각각의 도전 주사에 대해 DAMGO와 식염수 그룹 사이의 계획된 비교는 식염수를 미리 처리한 쥐와 비교하여 DAMGO를 처리한 쥐에서 Acb 내부 껍질 muscimol 공격에 대한 반응으로 음식 섭취량이 상당히 높았다는 것을 보여주었습니다.p < .05) 그러나 식염수 도전에 대한 반응은 그룹 간에 차이가 없었습니다.
반복적이고 간헐적인 스트레스 노출 또는 Acb 껍질 내 AMPH 주입 후 Muscimol 과민증의 부재
포식자 노출과 반복적인 AMPH 처리가 muscimol에 대한 후속 반응에 미치는 영향을 테스트하기 위해 두 가지 실험이 수행되었습니다. 첫째, 쥐는 5일간 간헐적인 포식자 노출 요법을 받은 후 Acb 내부 식염수 및 무스시몰(10ng) 공격을 받았습니다. 에 표시된 바와 같이 그림 4, 스트레스 요인 노출의 이력은 후속 muscimol 도전에 대한 섭식 반응을 변경하지 않았습니다.F(1,19) = 1.1, ns]. 다음으로, 동일한 쥐에게 5일간 매일 Acb 껍질 내 AMPH 주입(2μg) 요법을 실시했습니다. 예상한 대로 AMPH는 식염수 처리된 쥐와 비교하여 케이지 건너기, 양육, 직접 냄새 맡기 및 손질(방법 및 재료 참조)의 "복합 활동 점수"에 반영된 강력한 운동 활성화를 생성했습니다.F(1,22) = 53.9; p <.0001; 그림 5A], 이는 복용량이 분명히 행동적으로 활성화되었음을 나타냅니다. 그러나 급성 AMPH 치료는 섭취 행동을 바꾸지 않았습니다[치료 × 일일 상호 작용: F(4,76) = .5, ns; 데이터는 표시되지 않음]. 실험의 반복된 AMPH 또는 식염수 처리 단계가 완료된 후 모든 쥐에게 Acb 내부 식염수 및 무스시몰을 투여했습니다. AMPH는 muscimol에 의한 섭식에 대한 민감성을 크게 변화시키지 않았습니다.그림 5B). 전처리×처리 효과가 유의미하게 나타났습니다[F(1,19) = 3.6; p = .02]; 그러나 계획된 비교를 통해 이러한 상호 작용은 주로 AMPH 그룹에서 식염수 대 muscimol 문제에 대한 반응의 피험자 내 차이가 크기 때문인 것으로 나타났습니다.p = .0009). 그러나 muscimol 챌린지에 대한 반응에서는 식염수 그룹과 AMPH 그룹 사이에 유의미한 차이가 없었습니다.p = .11).
muscimol 민감도에 대한 여러 AMPH 주입의 효과를 더 자세히 조사하기 위해(스트레스를 받은 쥐가 AMPH 실험에 재사용되었고 이전 스트레스 경험이 AMPH 반응을 수정했을 수 있다는 점을 고려하여) 별도의 순진한 쥐 그룹에서 두 번째 실험을 수행했습니다. 피험자들은 5일간 더 높은 AMPH 용량(10μg)의 Acb 껍질 내 주입 요법을 받은 후 식염수와 두 가지 용량의 무스시몰(10 및 50ng)을 사용한 Acb 내 껍질 주입 요법을 받았습니다. 다시 한번, 우리는 AMPH 주입에 대한 반응으로 강력한 급성 운동 활성화를 관찰했습니다.F(1,22) = 83.7; p <.0001; 그림 6], 그러나 수유에는 영향이 없습니다 [F(4,76) = 1.7, ns]. 이 쥐들에게 10ng 또는 50ng의 Acb 껍질 muscimol을 투여했을 때 민감한 섭식 반응을 보이지 않았습니다.F(2,38) = 1.4; ns]. 양성 대조군으로서 AMPH 그룹의 쥐는 5일간의 달콤한 지방 요법에 노출되었고(식염수 그룹의 쥐는 식단에 노출되었습니다); 그런 다음 모든 쥐에게 10ng muscimol의 Acb 껍질 내 주입을 시도했습니다. 우리는 달콤한 지방에 노출된 후 이들 쥐에서 민감한 머스시몰 섭식 반응을 관찰했습니다.F(1,19) =5.8; p =.027; 삽입, 그림 6], 반복적인 AMPH 주입 후 감작을 나타내지 못한 동일한 쥐가 단맛 지방 노출에 반응하여 muscimol 감작을 개발하고 발현할 수 있음을 입증합니다.
캐뉼라 배치
그림 7 이 연구의 모든 실험에서 캐뉼라 배치의 도식적 매핑을 보여줍니다. 그림에서 볼 수 있듯이 배치의 대부분(95%)은 먼 주둥이 부분을 포함하여 내측 Acb 껍질의 앞쪽 절반 내에 속했습니다. 배치의 XNUMX%는 식욕적인 반응을 생성하는 구역 내에서 껍질의 전후 범위의 중간점까지 꼬리 부분에 떨어졌지만 방어적인 행동을 생성하는 구역의 주둥이에 위치했습니다(18). 이 영역 내의 배치는 모든 실험에서 균등하게 나타 났으며 전후 축의 배치 가변성으로 인해 행동 또는 약리학 적 효과에 체계적인 차이가 없었습니다.
토론
이 연구에서 우리는 뇌에서 섭식으로 인한 적응의 새로운 유형을 보여줍니다. 간헐적인 단 지방 섭취는 Acb 껍질의 저용량 머스시몰 공격에 의해 유발된 섭식 효과를 강력하게 민감하게 만들었습니다. 감작 효과는 순진한 쥐에게 XNUMX배 더 높은 용량의 muscimol에 의해 생성된 효과와 거의 동일했습니다. 이러한 과민증은 간헐적인 가당 지방 노출과 관련된 일반화된 각성 또는 환경 다양화의 비특이적 결과인 것으로 보이지 않았습니다. 따라서 긍정적인 동기 부여 원자가(Acb 껍질 내부 AMPH)를 가진 자극에도 불구하고 매우 자극적인 자극(간헐적인 스트레스 요인 노출)에 반복적으로 노출됩니다.30-33), muscimol에 의한 섭식을 민감하게 하기에는 충분하지 않았습니다.. 대조적으로, 실험의 감작-유도 단계 동안 섭식을 유도한 내부 Acb 껍질 DAMGO 주입은 muscimol에 대한 강력한 교차 감작을 생성했습니다. 따라서 GABA 감작 유도에는 일반적인 각성의 향상 외에도 감미 지방 섭취와 μ-아편유사제 유발 음식 섭취의 공통 특성이 필요합니다. 이는 암시적으로 설탕이나 지방에 특정한 오감각 또는 후감각 특성이 무스시몰 감작의 발달에 의무적이지 않음을 보여줍니다. 대신, 일반적인 유도 메커니즘은 외인성 DAMGO 투여 또는 감미 지방 섭취에 의해 유발된 내인성 μ-오피오이드 펩타이드 방출에 의해 생성되는 Acb 껍질에서 반복되는 μ-오피오이드 신호일 수 있습니다.
이와 관련하여, Acb 수준에서 Acb 내부 μ-오피오이드 수용체의 자극은 오피오이드 민감화 및 후속 식염수 공격에 대한 조절된 섭식 반응을 생성하는 것으로 나타났습니다.34). 이러한 효과는 도파민과 무관합니다(35), 쾌락적 미각 반응성 향상과 같은 다른 Acb에 국한된 μ-아편유사제 매개 과정도 마찬가지입니다.30,36,37). 일반적인 의미에서, muscimol에 의한 섭식을 민감하게 만드는 반복적인 AMPH 주입의 실패는 이러한 발견과 일치합니다. 따라서 오피오이드-GABA 교차감작은 Acb에서 도파민 독립적인 신경적응의 한 유형을 나타낼 수 있습니다. 흥미롭게도 우리는 DAMGO 처리 쥐에서 식염수 투여에 대한 조건화된 섭식 반응을 관찰하지 못했습니다. 그러나 오피오이드 조절 섭식 효과의 유도는 가변적일 수 있으며 2012회 이상의 반복 치료가 필요할 수 있습니다(V. Bakshi, 개인 서신, XNUMX년 XNUMX월). 그럼에도 불구하고, 이러한 결과는 오피오이드-GABA 교차 감작의 발현에 조건화된 섭식 효과(적어도 식염수 투여로 드러날 수 있는 효과)가 필요하지 않음을 나타냅니다. 더욱이, 우리는 오후 차우 세션에서 또는 식염수 또는 배고픔 문제에 대한 반응으로 달콤한 지방에 노출된 쥐의 증가된 섭식 반응을 결코 관찰하지 않았으며, 이는 감작된 섭식 반응에 대한 유도 메커니즘에 어느 정도 특이성을 나타냅니다.
Acb 껍질의 muscimol 및 기타 아미노산 조작에 의해 발생하는 섭식 행동의 기본 신경 메커니즘은 중간 가시 뉴런에 대한 AMPA 매개 흥분성 및 GABA 매개 억제 신호 전달의 균형이 교란되는 것으로 보입니다. 순 효과가 GABA 매개 억제 또는 AMPA 유형 글루타메이트 수용체 차단에 의해 이러한 뉴런의 활동 감소이면 강력한 과식증이 유발됩니다. (14,23,38,39). 따라서 우리 결과에 대한 간결한 설명은 μ-오피오이드 수용체의 반복적인 활성화(외인성 DAMGO 투여 또는 감미료 섭취로 인한 내인성 오피오이드 펩타이드 방출에 의해)가 GABA의 직접적인 변화를 일으킨다는 것입니다.A 수용체 민감성 그 자체, 또는 GABA 매개 억제에 대한 역치를 더 쉽게 달성할 수 있도록 흥분성/억제성 전달 균형의 보다 일반적인 변화. 반복적인 아편유사제 작용제(모르핀) 치료는 GABA 상향 조절과 같은 이 방향으로 특정 효과를 나타냅니다.A 시냅토솜의 결합 부위와 muscimol에 의해 자극된 염화물 흡수(40), GABA의 증강A Acb 껍질의 δ-소단위 발현(41) 및 Acb 껍질에서 AMPA 수용체의 GluR1 하위 단위의 내부화(42). Acb 껍질 수준에서 이러한 메커니즘(또는 이들의 조합)은 아마도 muscimol에 의해 유발된 신경 억제에 대한 과민성을 생성할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 다른 설명이 가능합니다. 예를 들어, Acb 껍질 매개 섭식 행동이 표현되는 네트워크의 "출력" 노드(예: 측면 시상하부) 내에 신경적응이 있을 수도 있습니다. 이 가능성을 테스트하려면 추가 연구가 필요합니다.
이러한 발견의 임상적 관련성과 관련하여 흥미로운 가능성은 Acb 껍질의 GABA 과민성이 맛있는 먹이를 반복적으로 "폭식"하는 것과 같이 μ-아편유사제 신호의 간헐적이고 위상적인 상승을 유발하는 환경 우발 상황에 반응하여 발생한다는 것입니다.. 이러한 맥락에서 GABA 변화는 추가로 조절되지 않은 식욕 행동에 대한 피드포워드 메커니즘을 나타낼 수 있습니다. 우리의 결과는 또한 음식 보상과 특정 남용 약물 사이의 "교차" 효과를 이해하는 데 영향을 미칠 수 있습니다. 한 가지 확실한 후보는 알코올(EtOH)이며, 그 효과는 Acb의 μ-아편유사제와 GABA 시스템 모두에 의해 조절됩니다.43-45). 흥미롭게도 일부 연구에서는 인간의 음식 갈망, 폭식, 병리학적 알코올 사용 사이의 연관성을 보고했습니다.46,47). 동물 연구에서 Acb 껍질의 GABA 또는 오피오이드 수용체 차단은 EtOH 섭취를 감소시킵니다.48,49), Stratford 및 Wirtshafter(50)] 그리고 놀랍게도 EtOH는 Acb 껍질에 직접 자체적으로 투여됩니다(51). 더욱이, 최근 양전자 방출 단층 촬영 연구에서는 Acb의 μ-오피오이드 신호 전달이 달콤한 알코올 음료 섭취를 동반한다는 사실이 밝혀졌습니다.52). 세포 수준에서 Acb 껍질에 국한된 GABA가 발견되었습니다.A δ 하위 단위를 포함하는 수용체는 저용량 EtOH 소비의 행동 효과를 조절합니다.53); 이전에 언급한 바와 같이, 이 하위 단위에 대한 유전자의 발현은 반복적인 μ-오피오이드 수용체 자극에 의해 Acb 껍질에서 상향 조절됩니다.41). 따라서 EtOH 음주와 관련하여 맛있는 음식 "간식"에 의한 μ-오피오이드 펩타이드의 방출 또는 달콤한 EtOH 음료(예: 젊은 음주자에게 판매되는 음료)의 섭취가 빠르게 발전하는 오피오이드 의존성 신경 적응에 관여할 수 있습니다. Acb 껍질 아미노산으로 코딩된 회로에서. 이 가설은 추측에 불과하지만 취약한 개인의 뇌 보상 회로에서 GABA 감작이 맛있는 음식이 폭식과 EtOH 섭취 증가를 위한 "게이트웨이 약물" 역할을 할 수 있는 가능한 맥락에 대한 테스트 가능한 예측으로 이어집니다.
보충 자료
보충 파일
감사의
이 연구는 국립 보건원 보조금 번호 DA 009311 및 MH 074723의 지원을 받았습니다. 이 데이터의 하위 집합은 오레곤주 포틀랜드에서 열린 섭취 행동 연구 협회 회의의 2009년 회의에서 추상 형식으로 제시되었습니다.
각주
저자는 생물 의학적 금전적 이익이나 잠재적 이해 상충에 대해보고하지 않습니다.
보충 자료 이 기사에 인용된 내용은 온라인에서 확인할 수 있습니다.
참고자료
;