Valgant „nepageidaujamą maistą“ greitai ir ilgai išlieka NAc CP-AMPA receptorių; Poveikis sustiprintam užuominos sukeltam motyvavimui ir maisto priklausomybei (2016)

Neuropsychopharmacology. 2016 m. liepos 7 d. doi: 10.1038/npp.2016.111.

Oginskis MF1, Goforthas PB1, Nobile CW1, Lopez-Santiago L1, „Ferrario CR“1.

Abstraktus

Norą valgyti įtakoja aplinkoje esantys dirgikliai, susiję su maistu (maisto ženklai). Nutukę žmonės jautriau reaguoja į maisto užuominas, praneša apie stipresnį potraukį ir suvartoja didesnes porcijas po to, kai susiduria su maistu. Nucleus accumbens (NAc) tarpininkauja užuominų sukeltoms motyvacinėms reakcijoms, o NAc aktyvacija, kurią sukelia maisto užuominos, yra stipresnė žmonėms, kurie yra linkę į nutukimą. Tai paskatino idėją, kad NAc funkcijos pokyčiai, panašūs į tuos, kurie sukelia priklausomybę nuo narkotikų, gali prisidėti prie nutukimo, ypač nutukimui jautriems asmenims.

Motyvacinius atsakus iš dalies lemia NAc AMPA receptorių (AMPAR) perdavimas, o naujausi darbai rodo, kad nutukimui jautrių žiurkių motyvacija sustiprėja po „šveitiško maisto“ dietos vartojimo. Todėl čia mes nustatėme, ar NAc AMPAR raiška ir funkcija padidina „šlamšto maisto“ dietą nutukimui jautriose ir atspariose populiacijose, naudojant tiek perimtus, tiek selektyviai veistus jautrumo modelius. Be to, kokaino sukeltas lokomotorinis aktyvumas buvo naudojamas kaip bendras mezolimbinės funkcijos „nuskaitymas“ pavartojus „šlamšto maisto“. Mes nustatėme jautrų lokomotorinį atsaką į kokainą žiurkėms, kurios priaugo svorio laikydamosi „šveiko maisto“ dietos, o tai atitinka didesnį mezolimbinių grandinių reakciją nutukimui jautriose grupėse.

Be to, valgant greitą maistą, NAc kalcio pralaidumo AMPAR (CP-AMPAR) funkcija padidėjo tik nutukimui jautrioms žiurkėms. Šis padidėjimas įvyko greitai, išliko kelias savaites po to, kai nustojo vartoti greitą maistą, ir prieš nutukimo atsiradimą.

Į šiuos duomenis atsižvelgiama atsižvelgiant į sustiprintą nutukimui jautrių žiurkių motyvaciją ir striatalinę funkciją bei NAc CP-AMPAR vaidmenį stiprinant motyvaciją ir priklausomybę.

PMID: 27383008

DOI: 10.1038 / npp.2016.111

Įvadas

Nors potraukį valgyti reguliuoja alkis, sotumas ir energijos poreikis, jiems taip pat didelę įtaką daro aplinkos dirgikliai, susiję su maistu (maisto ženklai). Pavyzdžiui, nenutukusiems žmonėms maisto potraukis padidina potraukį maistui ir suvartojamo maisto kiekį (Fedoroff et al, 1997; Soussignan et al, 2012). Nutukę žmonės yra jautresni šioms motyvuojančioms maisto užuominų savybėms, praneša apie stipresnį užuominų sukeltą potraukį maistui ir suvartoja didesnes porcijas po maisto užuominų poveikio (Rogersas ir Hillas, 1989 m; Yokum et al, 2011). Šie elgsenos panašumai tarp maisto ir narkotikų sukelto potraukio lėmė sampratą, kad „priklausomybė nuo maisto“, kurią sukelia daug cukraus ir riebalų turinčio maisto vartojimas, gali prisidėti prie nutukimo epidemijos.Carr et al, 2011; Epstein ir Shaham, 2010; Kenny, 2011; Rogersas ir Hillas, 1989 m; Volkow et al, 2013).

Įrodymai, daugiausia gauti iš tyrimų su žmonėmis, rodo, kad nutukusių asmenų potraukis maistui yra susijęs su nucleus accumbens (NAc) funkcijos pokyčiais – regiono, kuris jau seniai žinomas kaip tarpininkas skatinant gauti maisto ir vaistų atlygį, bet kuris vis labiau susijęs su nutukimu. . Pavyzdžiui, žmogaus fMRT tyrimai rodo, kad NAc aktyvacija, kurią sukelia maisto signalai, yra stipresnė nutukusiems žmonėms.Stice et al, 2012; Volkow et al, 2013; Mažas, 2009 m). Be to, padidėjęs NAc atsakas į maisto signalus prognozuoja būsimą svorio padidėjimą ir sunkumus numesti svorio žmonėms (Demo et al, 2012; Murdaugh et al, 2012). Žiurkių dietos sukeltas nutukimas padidina motyvacinį atsaką į maisto požymius, ypač nutukimui jautriose populiacijose (rudas et al, 2015; Robinson et al, 2015). Kartu šie duomenys rodo, kad riebių, saldžių maisto produktų vartojimas sukelia NAc funkcijos neuroadaptacijas, kurios gali sustiprinti motyvacinius procesus.

Ir žiurkių, ir žmonių jautrumas nutukimui gali turėti svarbų vaidmenį skanaus, daug kalorijų turinčio „šlamiško maisto“ poveikiui nervų funkcijoms ir elgesiui.Albukerkė et al, 2015; Geigeris et al, 2008; Robinson et al, 2015; Stice ir Dagheris, 2010 m). Nors sunku nustatyti jautrumo žmonėms vaidmenį, tyrimai su žiurkėmis parodė, kad dietos sukelti mezolimbinių sistemų ir motyvacijos pokyčiai yra ryškesni nutukimui jautriems žmonėms. prieš –atsparios žiurkės (Geigeris et al, 2008; Vollbrechtas et al, 2016; Robinson et al, 2015; Endis et al, 2015; Oginskis et al, 2016). Taigi naujausi duomenys rodo, kad „šlamšto maisto“ vartojimas gali sukelti ryškių jautrių nervų sistemos pakitimų. vs atsparios populiacijos.

AMPA tipo glutamato receptoriai (AMPAR) yra pagrindinis NAc sužadinimo šaltinis, o maisto užuominų gebėjimas paskatinti maisto ieškojimą iš dalies priklauso nuo AMPAR aktyvavimo NAc šerdyje.Di Ciano et al, 2001). Be to, saldaus, riebaus maisto vartojimas ir nutukimas gali pakeisti sužadinimo perdavimą NAc (Tukey et al, 2013; rudas et al, 2015). Be to, neseniai atliktas mūsų ir kitų laboratorijų darbas parodė, kad nutukimui jautriose populiacijose sustiprėja užuominų sukelta motyvacija (Robinson et al, 2015; rudas et al, 2015). Dabartinio tyrimo tikslas buvo nustatyti, kaip nutukimui jautrių ir atsparių žiurkių greito maisto vartojimas paveikia AMPAR ekspresiją ir perdavimą NAc šerdyje, nes NAc AMPAR tarpininkavo narkotikų ieškojimui, bet nebuvo ištirtas dietos sukeltose srityse. nutukimo modeliai. Be to, kokaino sukeltas lokomotorinis aktyvumas buvo naudojamas kaip bendras mezolimbinės funkcijos „nuskaitymas“, nes padidėjęs mezolimbinių grandinių jautrumas padidina motyvacinį maisto užuominų poveikį.Wyvell ir Berridge, 2000, 2001).

Buvo naudojami du vienas kitą papildantys graužikų modeliai, siekiant nustatyti jautrumo „šlamšto maisto“ sukeltiems pokyčiams NAc AMPAR. Pirma, perveistos Sprague-Dawley žiurkės, kurioms buvo duotas „šlamštas maistas“, buvo identifikuotos kaip „gainančios“ ir „negainančios“ (kaip ir Robinson et al, 2015), po to buvo išmatuoti elgesio ir nervų skirtumai. Nors šis modelis yra informatyvus, norint nustatyti jautrias populiacijas, reikia paskatinti svorio padidėjimą ir manipuliuoti dieta. Taigi mes taip pat ištyrėme greito maisto poveikį žiurkėms, selektyviai veisiamoms dėl jų polinkio ar atsparumo dietos sukeltam nutukimui.Būstui et al, 1997; Vollbrechtas et al, 2015, 2016).

Į puslapio viršų

medžiagos ir metodai

Tematika

Žiurkės buvo laikomos poromis pagal atvirkštinį šviesos ir tamsos grafiką (12/12) su laisva prieiga prie maisto ir vandens, o eksperimento pradžioje buvo 60–70 dienų amžiaus. Sprague-Dawley žiurkių patinai buvo įsigyti iš Harlan. Nutukimui linkusios ir atsparios žiurkės buvo auginamos namuose. Šias linijas iš pradžių įkūrė Būstui et al (1997); veisėjai buvo įsigyti iš Taconic. Įtraukus išvestas žiurkes, galima palyginti su platesne esama literatūra, o selektyviai veisiamos žiurkės leidžia atskirti pokyčius dėl nutukimo. vs dietos manipuliavimas. Svoris buvo matuojamas 1-2 kartus per savaitę. Visas procedūras patvirtino UM gyvūnų naudojimo ir priežiūros komitetas.

Nevalgomo maisto dieta ir nutukimui jautrių ir atsparių veislinių žiurkių identifikavimas

„Šveikas maistas“ yra košė iš: „Ruffles“ originalių bulvių traškučių (40 g), „Chips Ahoy“ originalių šokoladinių sausainių (130 g), „Jif“ sklandžiai žemės riešutų sviesto (130 g), „Nesquik“ miltelių pavidalo šokolado kvapiosios medžiagos (130 g), miltelių. Lab Diet 5001 (200 g; % kalorijų: 19.6 % riebalų, 14 % baltymų, 58 % angliavandenių; 4.5 kcal/g) ir vandens (180 ml) sumaišius virtuviniame kombainā. Dietos sudėtis pagrįsta ankstesniais tyrimais, nustatančiais subpopuliacijas (Būstui et al, 1997; Robinson et al, 2015). KNutukimui jautrioms (Junk-Food-Gainer) ir nutukimui atsparioms (Junk-Food-Non-Gainer) grupėms nustatyti buvo naudojamas grupavimas, pagrįstas svorio padidėjimu po 1 mėnesio greito maisto vartojimo. Šis statistinis metodas suteikia nešališką atskyrimą, kuris gali būti vienodai taikomas visuose tyrimuose (MacQueenas, 1967 m). Be to, mes nustatėme, kad tai yra optimalus laikas patikimai identifikuoti subpopuliacijas (Robinson et al, 2015; Oginskis et al, 2016; neskelbti pastebėjimai).

Kokaino sukeltas judėjimas

Lokomotorinis aktyvumas buvo matuojamas kamerose (41 cm × 25.4, 20.3 cm × 40, 1 cm), turinčiose fotoelementų pluoštus. Žiurkės buvo patalpintos į kameras 1 minučių pripratimo laikotarpiui prieš sušvirkščiant fiziologinio tirpalo (15 ml / kg, ip), o po XNUMX valandos kokaino (XNUMX mg / kg, ip). Ši dozė buvo parinkta remiantis ankstesniais dozės ir atsako tyrimais (Oginskis et al, 2016; „Ferrario“ et al, 2005).

Paviršius vs Intraląstelinė baltymų ekspresija

Audiniai iš NAc (šerdis / apvalkalas) ir nugaros vidurinis striatumas (DMS) buvo surinkti ir apdoroti naudojant nustatytą BS3 kryžminio susiejimo metodai (Boudreau et al, 2012), kuris leidžia aptikti ląstelės paviršių vs intraląstelinio baltymo ekspresija. Buvo įtraukti DMS mėginiai, siekiant nustatyti, ar skirtumai buvo selektyvūs NAc. Kiekvienos žiurkės audinys buvo izoliuotas, susmulkintas (McIllwain smulkintuvas; 400 μm griežinėliai; Sent Luisas, MO) ir inkubuojamas aCSF, kuriame yra 2 mM BS.3 (30 min., 4 °C). Kryžminis ryšys buvo nutrauktas glicinu (100 mM; 10 min.), griežinėliai homogenizuoti lizės buferyje (400 μl; mM: 25 HEPES; 500 NaCl, 2 EDTA, 1 DTT, 1 fenilmetilsulfonilfluoridas, 20 NaF1 100 proteazės). inhibitorių kokteilių rinkinys I (Calbiochem, San Diego, CA) ir 0.1% Nonidet P-40 [v/v]; pH 7.4) ir laikomas –80 °C temperatūroje. Baltymų koncentracija buvo nustatyta BCA tyrimu. Matyti Boudreau et al (2012), kad gautumėte išsamią metodinę informaciją.

BS3 Kryžminiai mėginiai buvo kaitinami Laemmli mėginio apdorojimo buferyje su 5% β-merkaptoetanoliu (70 °C, 10 min.), įkraunami (20 μg baltymų) ir elektroforezuojami ant 4–15% Bis-Tris gradiento gelių redukuojančiomis sąlygomis. Baltymai buvo perkelti ant PVDF membranų (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ). Membranos buvo nuplaunamos, užblokuotos (1 val., RT, 5 % (m/t) neriebiu sausu pienu TBS-Tween 20 (TBS-T; 0.05 % Tween 20, v/v)) ir inkubuojamos per naktį (4 °C). ) su pirminiais antikūnais (1:1000 TBS) prieš GluA1 (Thermo Scientific; PA1-37776) arba GluA2 (NeuroMab, UCDavis/NIH: 75-002). Membranos buvo plaunamos TBS-T, inkubuojamos su HRP konjuguotu antriniu (Invitrogen, Carlsbad, CA; 1 h, RT), plaunamos ir panardintos į chemiliuminescenciją aptinkantį substratą (GE Healthcare, Piscataway, NJ). Vaizdai buvo gauti filme, o bendram baltymui nustatyti buvo naudojamas Ponceau S (Sigma-Aldrich). Dominančios juostos buvo kiekybiškai įvertintos naudojant vaizdą J (NIH).

Elektrofiziologija

BS3 Aukščiau aprašyta kryžminio susiejimo procedūra suteikia informacijos apie atskirų AMPAR subvienetų paviršiaus ekspresiją (sinapsinę ir papildomą sinapsinę), o elektrofiziologiniai duomenys suteikia informacijos apie funkcinius sinaptinius AMPAR (tetramerus). Vidutinių spygliuočių neuronų (MSN) NAc šerdyje įrašai buvo atlikti po nesveiko maisto eksploatacijos tarp veislių ir selektyviai veisiamoms žiurkėms. Prieš ruošiant gabalėlius, žiurkės buvo anestezuotos chloro hidratu (400 mg/kg, ip), smegenys greitai pašalintos ir patalpintos į ledo šaltą, prisotintą deguonimi (95 % O).2-5% CO2) aCSF, turintis (mM): 125 NaCl, 25 NaHCO3, 12.5 gliukozės, 1.25 NaH2PO4, 3.5 KCl, 1 L-askorbo rūgštis, 0.5 CaCl2, 3 MgCl2ir 305 mOsm, pH 7.4. Koroniniai griežinėliai (300 μm), kuriuose yra NAc, buvo pagaminti naudojant vibracinį mikrotomą (Leica Biosystems, Buffalo Grove, IL, JAV) ir leista pailsėti deguonimi prisotintame aCSF (40 min.). Norint įrašyti aCSF (2 ml/min.), CaCl2 buvo padidintas iki 2.5 mM ir MgCl2 buvo sumažintas iki 1 mM. Pleistrų pipetės buvo ištrauktos iš 1.5 mm borosilikatinio stiklo kapiliarų (WPI, Sarasota, FL; 3–7 MΩ atsparumas) ir užpildytos tirpalu, kuriame (mM): 140 CsCl, 10 HEPES, 2 MgCl2, 5 Na+-ATP, 0.6 Na+-GTP, 2 QX314, pH 7.3 ir 285 mOsm. Įrašai buvo atlikti esant pikrotoksinui (50 μM). Iššaukti EPSC (eEPSC) buvo sukelti vietine stimuliacija (0.05, 0.30–0.3, 20 mA kvadratiniai impulsai, 300, 15 ms, tiekiami kas 0.30 s), naudojant bipolinį elektrodą, įdėtą ~ 70 μm į šoną nuo įrašytų neuronų. Buvo naudojamas minimalus srovės kiekis, reikalingas sinapsiniam atsakui su <200% amplitudės kintamumu sukelti. Jei reikėjo > XNUMX mA, neuronas buvo išmestas. AMPAR tarpininkaujantys eEPSC buvo užregistruoti esant –XNUMX mV prieš ir po selektyvaus CP-AMPAR antagonisto naspm (XNUMX μM; kaip Conrad et al, 2008; „Ferrario“ et al, 2011).

 

Statistika

Dviuodegiai t-testai, vienpusiai arba dvipusiai kartotinių matavimų ANOVA, Sidak's post-hoc buvo naudojami daugkartiniai palyginimo testai ir planuojami nutukimui jautrių ir atsparių grupių palyginimai (Prism 6, GraphPad, San Diego, CA).

 
Į puslapio viršų  

rezultatai

Eksperimentuokite 1

Sprague Dawley žiurkėms buvo duodamas greitas maistas, taikant metodą, kuris veda prie nutukimo kai kurioms žiurkėms (Junk-Food Gainers), bet ne kitų (Junk-Food Non-Gainers); Robinson et al, 2015; Oginskis et al, 2016). Tada išmatavome atsaką į vieną kokaino injekciją (bendras mezolimbinės funkcijos rodmuo), paviršių vs AMPAR subvienetų intracelulinė ekspresija ir AMPAR tarpininkaujantis perdavimas NAc šerdyje, naudojant visos ląstelės pleistro užspaudimo metodus šiose dviejose populiacijose.

 
Didesnis kokaino sukeltas judėjimas „Junk-Food-Gainers“.

 

Kaip ir tikėtasi, kai kurios žiurkės, duodamos šlamšto, priaugo daug svorio (Junk-Food-Gainers, N=6), o kiti to nedarė (Šlamštas-Maistas-Negaunantieji, N= 4; 1a pav; dvipusė RM ANOVA: pagrindinis grupės poveikis: F(1,9)= 11.85, p=0.007; grupės × laiko sąveika: F(18,162)= 6.85, p<0.001). Šios žiurkės turėjo prieigą prie greito maisto 5 mėnesius, kad būtų galima maksimaliai atskirti grupes. Tada jie buvo grąžinti į standartinį laboratorinį maistą (Lab Diet 5001: 4 kcal/g; 4.5% riebalų, 23% baltymų, 48.7% angliavandenių; kalorijų kiekis procentais) 2 savaičių nepageidaujamo maisto trūkumo laikotarpiui, kad būtų įvertinti skirtumai, kurie išlieka ir po to. nepageidaujamo maisto pašalinimas. Kitoms žiurkėms buvo sušvirkšta viena kokaino injekcija ir buvo stebimas lokomotorinis aktyvumas; to tikslas buvo gauti bendrą mezolimbinės funkcijos rodmenį. Atsakas į kokainą buvo didesnis „Junk-Food-Gainers“. vs Šlamšto maisto negaunantieji (1b pav; dvipusė RM ANOVA: grupės × laiko sąveika: F(21,168)= 2.31, p=0.0018; Sidako testas, *p<0.05). Be to, nors „Junk-Food-Gainers“ parodė žymiai stipresnį lokomotorinį atsaką į kokainą nei fiziologinį tirpalą (dviejų krypčių RM ANOVA, laikas × injekcijos sąveika: F(6,30)= 2.39, p<0.05), „Šlamštas-Maistas-Negainers“ to nepadarė. Judėjimas pripratimo metu ir po fiziologinio tirpalo grupėse nesiskyrė (1b pav įdėklas), atitinka ankstesnes ataskaitas (Oginskis et al, 2016; Robinson et al, 2015).

 
1 pav.

1 pav. - Deja, negalime pateikti prieinamo alternatyvaus teksto. Jei jums reikia pagalbos norint pasiekti šį vaizdą, prašome susisiekti su help@nature.com arba autoriu

GluA1, bet ne GluA2, paviršiaus ekspresija yra didesnė nepageidaujamo maisto gamintojams nei negaunantiesiems. a) Nerealus maistas labai priauga jautrių žiurkių pogrupio svorio. (b) Šlamšto maisto valgymas, po kurio atsiranda nepageidaujamo maisto trūkumas, yra susijęs su įjautrintu atsaku į kokainą nepageidaujamo maisto gamintojams (JF-G), palyginti su nepageidaujamu maistu (JF-N). Įdėklas rodo judėjimą pripratimo metu ir po fiziologinio tirpalo injekcijos. c ) reprezentatyvus GluA1 ekspresijos blotas susietuose NAc mėginiuose. (d, e) GluA1, bet ne GluA2, paviršiaus ekspresija yra didesnė „Junk-Food-Gainers“, palyginti su „Junk-Food-Non-Gainers“, po nesveiko maisto trūkumo, o tai rodo, kad yra CP-AMPAR. Visi duomenys rodomi kaip vidurkis±SEM; *p

Pilnas skaičius ir legenda (132K)Atsisiųsti „Power Point“ skaidrę (365 KB)

 

 

GluA1, bet ne GluA2, NAc paviršiaus ekspresija yra didesnė „Junk-Food-Gainers“

 

Toliau mes ištyrėme AMPAR subvienetų paviršiaus ir tarpląstelinio baltymo ekspresiją „Junk-Food-Gainers“ ir „Junk-Food-Non-Gainers“. Dauguma NAc esančių AMPAR yra GluA1/GluA2, turintys kai kuriuos GluA2/3 AMPAR, ir nedaugelis CP-AMPAR, kuriuose nėra GluA2 (~10 %; Reimersas et al, 2011; Scheyer et al, 2014). Taigi mes sutelkėme dėmesį į GluA1 ir GluA2 ekspresijos lygius, nes tai gerai parodo šių skirtingų AMPAR populiacijų pokyčius. Paviršinio ir tarpląstelinio GluA1 ir GluA2 baltymų gausa buvo išmatuota praėjus 1 savaitei po kokaino sukelto lokomotorinio aktyvumo tyrimo.1c–e pav). Ankstesni tyrimai parodė, kad viena kokaino injekcija šiuo metu nekeičia AMPAR (Boudreau ir Wolf, 2005; „Ferrario“ et al, 2010; Kourrich et al, 2007), leidžiančius mums interpretuoti AMPAR skirtumus, susijusius su mityba (taip pat žr. toliau). GluA1 NAc paviršiaus ekspresija buvo didesnė „Junk-Food-Gainers“. vs Šlamšto maisto negaunantieji (1d pav; t8= 2.7, p=0.03). Priešingai, NAc GluA2 ekspresija grupėse nesiskyrė (1e pav). Be to, GluA1 ir GluA2 ekspresija tų pačių žiurkių DMS buvo panaši tarp grupių (duomenys nerodomi), o tai rodo, kad AMPAR ekspresijos pokyčiai vyksta selektyviai NAc. NAc GluA1 paviršiaus ekspresijos padidėjimas nesant paviršiaus GluA2 pokyčių rodo, kad yra CP-AMPAR (GluA1/1 arba GluA1/3 turinčių receptorių). Tačiau tai turi būti patvirtinta elektrofiziologiniais metodais. Todėl po nepageidaujamo maisto poveikio atlikome visos ląstelės pleistro gnybtų įrašus, kad nustatytume, ar nepadidėja CP-AMPAR indėlis į sinapsinį perdavimą „Junk-Food-Gainers“ NAc.

 
CP-AMPAR tarpininkaujantis perdavimas padidinamas „Junk-Food-Gainers“.

 

Atliekant elektrofiziologinius eksperimentus, atskirai žiurkių grupei 3 mėnesius buvo duodamas nesveikas maistas, o įrašai buvo padaryti po 3 savaičių nesveiko maisto trūkumo. Ši procedūra buvo pasirinkta siekiant sumažinti narvų perpildymą dėl svorio padidėjimo ir ištirti santykinai ilgalaikį nepageidaujamo maisto poveikį. Šioje kohortoje visos greito maisto žiurkės buvo „priaugusios“ ir priaugo net daugiau svorio nei 1 kohortos nepageidaujamo maisto priaugusios žiurkės (priauga per 3 mėnesius: 1 grupė, 106.2±9.7 g; 2 kohorta, ~132±5.4 g) . Todėl buvo lyginami čiau (N=5 ląstelės, 3 žiurkės) ir „Junk-Food-Gainer“ grupės (N=10 ląstelių, 7 žiurkės). Norėdami įvertinti CP-AMPAR indėlį į bendrą AMPAR sukeltą sinapsinį perdavimą, naudojome selektyvų CP-AMPAR antagonistą naspm (200 μM). Naspm sukėlė nedidelį eEPSC amplitudės sumažėjimą Chow maitinamoje kontrolėje (2a pav; Dvipusė ANOVA: pagrindinis naspm poveikis, F(1,13)= 19.14, p= 0.0008), atitinka ankstesnes ataskaitas, kad CP-AMPAR sudaro 5–10 % bazinio AMPAR tarpininkaujamo eEPSC (pvz., Scheyer et al, 2014). Tačiau nepageidaujamo maisto grupėje naspm žymiai sumažėjo (2b pav; t13= 1.8; p=0.046). Šie duomenys rodo, kad CP-AMPAR yra padidėjęs „Junk-Food-Gainers“, palyginti su žiurkėmis, maitinamomis čiaudu. Be to, kadangi elektrofiziologijai naudojamai grupei kokainas nebuvo skiriamas, šie duomenys aiškiai rodo, kad ankstesnio eksperimento biocheminiai pokyčiai atspindėjo greito maisto poveikį, o ne vienintelį kokaino poveikį.

 
2 pav.

2 pav. - Deja, negalime pateikti prieinamo alternatyvaus teksto. Jei jums reikia pagalbos norint pasiekti šį vaizdą, prašome susisiekti su help@nature.com arba autoriu

CP-AMPAR indėlis yra didesnis Junk-Food-Gainer vs šeriamos žiurkės po nesveiko maisto atėmimo. a) Normalizuota amplitudė prieš (BL) ir po CP-AMPAR antagonisto naspm (200 μM) panaudojimo vonioje. Įdėklas rodo eEPSC pavyzdžius prieš (juoda) ir po naspm (raudona). (b) Naspm sumažinimas yra didesnis „Junk-Food-Gainer“. vs šeriamos žiurkės. c ) visų eksperimentų visos ląstelės įrašų vieta. Tamsinta sritis rodo bendrą įrašų, padarytų NAc šerdyje, vietą. Įrašai nukrito maždaug nuo 2.04 iki 1.56 mm nuo Bregmos; figūra pritaikyta iš Paxinos ir Watson (2007). Visi duomenys rodomi kaip vidurkis±SEM; *p<0.05. Spalvotą šios figūros versiją rasite adresu Neuropsychopharmacology žurnalas internete.

Pilnas skaičius ir legenda (81K)Atsisiųsti „Power Point“ skaidrę (267 KB)

 

 

Eksperimentuokite 2

Aukščiau pateikti duomenys, gauti iš veislinių žiurkių, atitinka idėją, kad greitas maistas pirmiausia padidina CP-AMPAR nutukimui jautrioms žiurkėms. Tačiau šį skirtumą gali lemti nutukimo išsivystymas arba jau egzistuojantys jautrių žiurkių skirtumai. Siekdami išspręsti šias galimybes, atlikome panašius biocheminius ir elektrofiziologinius tyrimus su selektyviai veisiamomis nutukimui linkusiomis ir atspariomis žiurkėmis su nepageidaujamo maisto poveikiu ir be jo. Nes mes žinome a priori kurios žiurkės yra jautrios nutukimui, galime naudoti šį modelį, kad atskirtume esamus skirtumus vs greito maisto sukelti pokyčiai.

 
Bazinis GluA1 lygis yra panašus, tačiau greitas maistas padidina GluA1 ekspresiją žiurkėms, linkusioms į nutukimą

 

Pirma, mes ištyrėme NAc AMPAR ekspresiją nutukimui linkusiose ir atspariose žiurkėse, kurioms buvo suteiktas maistas arba greitas maistas. NAc audinys buvo surinktas ir susietas po 1 mėnesio nesveiko maisto, o po to 1 mėn. Čia buvo naudojamas trumpesnis greito maisto ekspozicija, siekiant padidinti eksperimentų pagrįstumą, nes selektyviai veisiamos į nutukimą linkusios žiurkės linkusios greičiau priaugti svorio nei išaugintos populiacijos. GluA1 ekspresija buvo panaši į nutukimą linkusioms ir atsparioms žiurkėms, kurioms buvo suteiktas maistas (3 pav, tvirti strypai; N= 6 / grupė), o tai rodo, kad pradinis GluA1 turinčių AMPAR lygis jautrioms žiurkėms yra panašus. Tai atitinka ankstesnius elektrofiziologinius rezultatus, rodančius, kad bazinis AMPAR perdavimas šioms žiurkėms yra panašus (Oginskis et al, 2016). Grupėse, kurios buvo šeriamos nepageidaujamu maistu, GluA1 ekspresijos gausa nuo paviršiaus iki tarpląstelinio (S/I) buvo didesnė nutukimui linkusioms, bet neatsparioms nutukimui žiurkėms, lyginant su kontrolinėmis žiurkėmis, maitinamomis maistu.3a pav: vienpusė ANOVA, F(3, 19)= 2.957, p=0.058; OP-čiau vs OP-JF, p<0.05; OP-JF N=5, ARBA-JF N=6). Šį S/I padidėjimą lėmė nedidelis GluA1 paviršiaus ekspresijos padidėjimas (3b pav) ir šiek tiek sumažėjęs tarpląstelinis GluA1 (3c pav). Vėlgi, GluA2 ekspresijos skirtumų nerasta (duomenys nerodomi). Čia gauti rezultatai atitinka pirmiau pateiktus biocheminius rezultatus, gautus iš veislinių žiurkių, ir rodo, kad AMPAR ekspresijos skirtumai nutukimą linkusiose žiurkėse yra greito maisto rezultatas, o ne dėl pagrindinių skirtumų tarp nutukimui linkusių ir atsparių grupių.

 
3 pav.

3 pav. - Deja, negalime pateikti prieinamo alternatyvaus teksto. Jei jums reikia pagalbos norint pasiekti šį vaizdą, prašome susisiekti su help@nature.com arba autoriu

Santykinis NAc GluA1 paviršiaus gausumas vs intracelulinė (S/I) baltymų ekspresija sustiprėja po greito maisto vartojimo ir netekimo tik nutukimui linkusioms žiurkėms. Tai įvyko dėl paviršiaus ir tarpląstelinių baltymų ekspresijos pokyčių. (a) paviršiaus ir tarpląstelinis santykis, (b) paviršius ir (c) tarpląstelinė GluA1 baltymo ekspresija nutukimui atsparioms (OR) ir nutukimui linkusioms (OP) žiurkėms, duodančioms maistą arba šlamštą. Visi duomenys rodomi kaip vidurkis±SEM; *p<0.05: OP-JF vs OP-čiau.

Pilnas skaičius ir legenda (82K)Atsisiųsti „Power Point“ skaidrę (278 KB)

 

 

Nesveikas maistas padidina NAc CP-AMPAR sukeltą perdavimą nutukimą linkusioms žiurkėms, nesant svorio ar greito maisto vartojimo skirtumų.

 

Toliau nustatėme, ar greito maisto vartojimo, kai nepriauga svorio, pakanka, kad sustiprintų NAc AMPAR. Atskirai selektyviai veisiamų žiurkių grupei 9–10 dienų buvo duodamas maistas arba greitas maistas (siekiant sumažinti nutukimo vystymąsi), po to 2 savaites buvo nevalgius greito maisto ir matuojamas CP-AMPAR tarpininkaujamas perdavimas, kaip aprašyta aukščiau. Naspm sumažino AMPAR sukeltą eEPSC amplitudę visose grupėse (4a pav; Dviejų krypčių RM ANOVA: pagrindinis naspm poveikis: F(1,20)= 22.5, p=0.0001; grupė × vaistų sąveika: F(3,20)= 4.29, p=0.02; OP-JF ir OR-JF: N=7 ląstelės, 5 žiurkės; OP-Chow: N=4 ląstelės, 3 žiurkės; ARBA-čiau N=5 ląstelės, 3 žiurkės). Tačiau naspm poveikis buvo žymiai didesnis žiurkėms, linkusioms į nutukimą, vartojusioms greitą maistą, palyginti su visomis kitomis grupėmis (4b pav: dvipusė RM ANOVA, grupės × laiko sąveika: F(18,114)= 2.87, p=0.0003; *p<0.05 OP-JF vs visos kitos grupės; 4c pav: vienpusė ANOVA, F(3,20)= 9.53, p=0.0004; OP-JF vs OR-JF ir OP-Chow vs OP-JF, p<0.01). Be to, naspm poveikis buvo panašus OP-Chow, OR-Chow ir OR-JF grupėse ir buvo panašus į tą, kuris buvo pastebėtas išaugintoms žiurkėms (aukščiau) ir su anksčiau praneštu baziniu CP-AMPAR perdavimu.Conrad et al, 2008; Scheyer et al, 2014). Be to, svorio padidėjimas, svoris įrašymo dieną ir suvartoto greito maisto kiekis buvo panašus tarp nutukimui linkusių ir atsparių grupių (4d ir e paveikslai). Taigi šie duomenys rodo, kad greito maisto vartojimas pirmiausia padidina CP-AMPAR žiurkėms, linkusioms į nutukimą, prieš pradedant skirtingą svorio padidėjimą.

4 pav.

4 pav. - Deja, negalime pateikti prieinamo alternatyvaus teksto. Jei jums reikia pagalbos norint pasiekti šį vaizdą, prašome susisiekti su help@nature.com arba autoriu

Vos 10 dienų greito maisto, po kurio seka 2 savaičių nesveiko maisto stygius, pakanka, kad žiurkės, linkusios į nutukimą, bet neatsparios nutukimui, padidėtų CP-AMPAR reguliavimas. Šis padidėjimas įvyko nesant maisto suvartojimo ir svorio padidėjimo skirtumų. a) Normalizuota amplitudė prieš ir po naspm (200 μM). Įdėklas: eEPSC pavyzdys iš žiurkių, šeriamų greitu maistu prieš (juoda) ir po naspm (raudona). b) eEPSC trukmė prieš ir po naspm taikymo. c) Nutukimui linkusių, bet neatsparių žiurkių naspm sumažėjimas padidėja po greito maisto. d) Svorio padidėjimas grupėse yra panašus. e) Nesveiko maisto vartojimas įvairiose grupėse yra panašus. Visi duomenys rodomi kaip vidurkis ± SEM. *p<0.05; ***p<0.001 OP-JF vs visos kitos grupės. Spalvotą šios figūros versiją rasite adresu Neuropsychopharmacology žurnalas internete.

Pilnas skaičius ir legenda (158K)Atsisiųsti „Power Point“ skaidrę (416 KB)

 

 

Viena iš galimybių yra ta, kad greitas maistas padidina CP-AMPAR reguliavimą nutukimui atsparioms žiurkėms, tačiau šis poveikis išnyksta po 2 savaičių nesveiko maisto trūkumo. Siekiant išspręsti šią problemą, buvo užfiksuoti įrašai po 1 dienos nesveiko maisto trūkumo kitoje nutukimui linkusių ir atsparių žiurkių grupėje, kuriai buvo suteikta tokia pati nepageidaujamo maisto ekspozicija (9–10 dienų; OR-JF: N=7 ląstelės, 4 žiurkės; OP-JF: N=6 ląstelės, 3 žiurkės). Vėlgi, mes nustatėme, kad naspm poveikis buvo daug didesnis OP-JF grupėje (5a pav; dvipusis RM ANOVA: pagrindinis naspm poveikis: F(1,11)= 53.94, p<0.0001; grupės × naspm sąveika: F(1,11)= 13.75, p= 0.0035; 5b pav: pagrindinis naspm poveikis: F(7,77)= 13.39, p<0.0001; grupės × naspm sąveika: F(7,77)= 7.57, p<0.0001, po bandymo *p<0.05; 5c pav: nesuporuotas t-testas: p=0.001). Be to, naspm poveikio mastas OR-JF grupėje buvo panašus į chow kontrolę. Kartu šie duomenys rodo, kad greito maisto sukeltas CP-AMPAR padidėjimas nepasireiškia nutukimui atsparioms žiurkėms po ankstyvo ir vėlyvojo nepritekliaus laikotarpių. Be to, nutukimui linkusių ir atsparių žiurkių svorio padidėjimas ir maisto suvartojimas vėl buvo panašūs (5d ir e paveikslai). Taigi, nesveiko maisto sukeltas CP-AMPAR padidėjimas į nutukimą linkusiose žiurkėse nėra dėl svorio padidėjimo ar suvartoto greito maisto kiekio skirtumų. Galiausiai, pradinės eEPSC amplitudės skirtumų visose tirtose grupėse nenustatyta (5f pav vienpusės ANOVA bazinės amplitudės: F(7,44)= 1.993, p=0.09). Taigi pirmiau minėti naspm jautrumo skirtumai nėra susiję su pradinio atsako skirtumais. Neapdorotos visų duomenų amplitudės prieš ir po naspm rodomos 5f pav.

5 pav.

5 pav. - Deja, negalime pateikti prieinamo alternatyvaus teksto. Jei jums reikia pagalbos norint pasiekti šį vaizdą, prašome susisiekti su help@nature.com arba autoriu

Dėl šlamšto maisto sukeltas CP-AMPAR padidėjimas pastebimas jau po 1 dienos, kai žiurkių, linkusių nutukti, bet neatsparių nutukimui, nesveiko maisto trūkumo. a) Normalizuota amplitudė prieš (pradinė) ir po naspm (200 μM). Įdėklas: eEPSC pavyzdžiai iš žiurkių, šeriamų greitu maistu, prieš (juoda) ir po naspm (raudona). b) Laikas prieš ir po naspm panaudojimo. c) naspm sumažėja labiau, jei nutukimas yra linkęs vs nutukimui atsparios žiurkės, duodančios šlamštą maistą. d) Svorio padidėjimas grupėse yra panašus. e) Nesveiko maisto vartojimas įvairiose grupėse yra panašus. Visi duomenys rodomi kaip vidurkis ± SEM. * = p<0.05, **p<0.01. (f) Atskirų eEPSC amplitudių santrauka visuose tyrimuose (BL = pradinis lygis, N = + naspm; atviri simboliai = chow grupės, uždari simboliai = nesveiko maisto grupės, trikampiai = išaugintos žiurkės, apskritimai = nutukimui atsparios žiurkės ir kvadratai = į nutukimą linkusios žiurkės). Spalvotą šios figūros versiją rasite adresu Neuropsychopharmacology žurnalas internete.

Pilnas skaičius ir legenda (175K)Atsisiųsti „Power Point“ skaidrę (444 KB) 

Diskusija

Manoma, kad sustiprėjęs užuominų sukeltas noras valgyti ir mezolimbinės funkcijos pokyčiai prisideda prie žmonių nutukimo. Čia mes nustatėme, kad žiurkėms, kurios yra jautrios dietos sukeltam nutukimui, padidėja bendras mezolimbinių grandinių jautrumas. Be to, greitas maistas padidino NAc CP-AMPAR funkciją nutukimui jautrioms žiurkėms. Šis padidėjimas pasireiškė po 1, 14 arba 21 dienos, kai buvo nevalgius greito maisto, o tai rodo, kad CP-AMPAR reguliavimas vyksta greitai ir išlieka ilgai po to, kai nutrūksta greito maisto vartojimas. Be to, greito maisto poveikio trukmė neatitiko CP-AMPAR padidėjimo nutukimui jautriose žiurkėse. Galiausiai, šis padidėjęs reguliavimas lengviau pasireiškė nutukimui jautrioms žiurkėms ir buvo prieš nutukimo atsiradimą.

Didesnis nutukimui jautrių žiurkių mezolimbinių sistemų atsakas

Po nesveiko maisto trūkumo kokaino sukeltas judėjimas buvo didesnis nepageidaujamo maisto priaugantiems žmonėms nei negaunantiesiems, ty šlamštą gaunantys asmenys buvo jautresni, palyginti su negaunančiaisiais. Lokomotorinis jautrumas rodo mezolimbinių grandinių funkcijos pokyčius, kurie sustiprina paskatą gauti maisto ir vaistų atlygį (Robinson ir Berridge, 2008; Vezina, 2004; Vilkas ir Ferrario, 2010). Taigi čia nustatytas jautrus atsakas atitinka sustiprintą mezolimbinę funkciją ir padidėjusį motyvacinį atsaką, apie kurį anksčiau buvo pranešta nutukimui jautrioms žiurkėms (Robinson et al, 2015; rudas et al, 2015). Svarbu tai, kad kokaino sukelto judėjimo skirtumai nėra tikėtini dėl pasiekto kokaino kiekio skirtumų. Tiksliau, naudojant tą pačią dozę kaip ir dabartiniame tyrime, parodėme, kad kokaino koncentracija striatumoje yra panaši tarp nutukimui linkusių ir atsparių žiurkių, nepaisant svorio skirtumų (Vollbrechtas et al, 2016) ir kad nutukę vs Nutukusios žiurkės, kurios labai skiriasi savo svoriu, turi tokį patį lokomotorinį atsaką į kokainą prieš atsisakant greito maisto (Oginskis et al, 2016).

Jautrinimas „Junk-Food-Gainers“ gali atsirasti dėl skirtingo nepageidaujamo maisto poveikio nutukimui jautrių žiurkių mezolimbinėms sistemoms arba gali atspindėti jau egzistuojančius skirtumus. Atsižvelgiant į jau egzistuojančius skirtumus, selektyviai išveistos į nutukimą linkusios žiurkės yra jautresnės lokomotorinį poveikį skatinančiam kokaino poveikiui nei nutukimui atsparios žiurkės prieš bet kokias dietos manipuliacijas.Oginskis et al, 2016; Vollbrechtas et al, 2016). Be to, tiriant po sąlyčio su nesveikiu maistu, bet be nesveiko maisto trūkumo, amfetamino ir kokaino sukeltas judėjimas tarp nepageidaujamo maisto ir negaunančio maisto yra panašus, tačiau pagerėjo, palyginti su kontrolinėmis grupėmis, maitinamomis šeriant (Oginskis et al, 2016; Robinson et al, 2015). Kartu šie duomenys rodo, kad nutukimui jautrių žiurkių mezolimbinės sistemos yra jautrios prieš manipuliuojant dieta ir kad greito maisto vartojimas sukelia neuroadaptacijas, kurios gali dar labiau sustiprinti mezolimbinių sistemų reaktyvumą (žr. Oginskis et al, 2016; Vollbrechtas et al, 2016 tolesnei diskusijai).

Nepageidaujamas maistas selektyviai padidina NAc CP-AMPAR tarpininkaujantį perdavimą žiurkėms, linkusioms į nutukimą

Kai paviršiaus skirtumai vs Ištirta NAc AMPAR subvienetų intracelulinė ekspresija, mes nustatėme, kad nutukimui jautriose žiurkėse padidėjo GluA1, bet ne GluA2, paviršiaus ekspresija. Šis modelis buvo nustatytas tarp veislinių žiurkių, identifikuotų kaip „Junk-Food-Gainers“, ir selektyviai išvestoms žiurkėms, linkusioms į nutukimą, kurioms buvo suteikta nemokama prieiga prie greito maisto. Svarbu tai, kad kontrolinių grupių biocheminiai ir elektrofiziologiniai duomenys rodo, kad baziniai AMPAR ekspresijos ir funkcijos lygiai yra panašūs selektyviai veisiamose nutukimui linkusiose ir atspariose grupėse, atitinkančiose ankstesnius elektrofiziologinius duomenis (Oginskis et al, 2016). Taigi AMPAR subvieneto ekspresijos skirtumai greičiausiai atsiranda dėl manipuliavimo dieta, o ne dėl pagrindinių skirtumų tarp nutukimui jautrių ir atsparių grupių (taip pat žr. toliau).

Kaip minėta aukščiau, dauguma NAc AMPAR yra GluA1/GluA2 arba GluA2/GluA3, o CP-AMPAR, kuriuose nėra GluA2, sudaro tik ~10 % AMPAR (Reimersas et al, 2011; Scheyer et al, 2014; taip pat žr Vilkas ir Tsengas, 2012 m peržiūrai). Taigi, GluA1 paviršiaus ekspresijos padidėjimas be GluA2 ekspresijos pokyčių po greito maisto vartojimo jautrioms žiurkėms rodė dietos sukeltą CP-AMPAR padidėjimą. Norėdami tiesiogiai išmatuoti CP-AMPAR tarpininkaujantį perdavimą, NAc šerdyje taikėme visos ląstelės pleistro užspaudimo metodus ir išmatavome jautrumo skirtumus selektyviam CP-AMPAR antagonistui naspm nepageidaujamo maisto ir šeriamų grupėse. Mes nustatėme, kad greito maisto vartojimas padidino nutukimui jautrių, bet neatsparių nutukimui žiurkių jautrumą naspm. Konkrečiai, CP-AMPAR prisidėjo prie ~ 10 % srovės šlamšto maisto negaunantiesiems ir šeriamų nutukimui linkusių ir atsparių žiurkių žiurkių, kaip ir ankstesnėse ataskaitose, tačiau buvo žymiai padidintas nepageidaujamo maisto ir negaunančių maisto produktų. į nutukimą linkusios žiurkės, veikiamos nepageidaujamo maisto. Įdomu tai, kad buvo nustatytas panašus CP-AMPAR padidėjimo mastas, nepaisant ekspozicijos trukmės (3 mėnesiai, 1 mėnuo arba 10 dienų). Be to, šis padidėjimas pasireiškė po 1, 14 arba 21 dienos, kai buvo nevalgius, o tai rodo, kad CP-AMPAR reguliavimas vyksta greitai ir išlieka ilgai po to, kai nutrūksta greito maisto vartojimas.

Toliau nustatėme, ar dėl šio ilgalaikio CP-AMPAR padidėjimo lėmė svorio padidėjimas, ar pats nepageidaujamo maisto valgymas. Šiam eksperimentui reikia naudoti selektyviai veisiamas žiurkes, nes dietos sukeltas svorio padidėjimas naudojamas jautrioms žiurkėms nustatyti. Nutukimui linkusioms ir atsparioms žiurkėms buvo duodama greito maisto vos 9–10 dienų prieš įrašant. Tai sukėlė panašų svorio padidėjimą ir greito maisto suvartojimą abiejose grupėse. Tačiau CP-AMPAR tarpininkaujantis perdavimas vis tiek žymiai padidėjo tik žiurkėms, linkusioms į nutukimą. Taigi greitas maistas lengviau padidino CP-AMPAR sukeltą perdavimą žiurkėms, linkusioms į nutukimą. Be to, tai, kad šis padidėjimas yra prieš nutukimo išsivystymą, rodo, kad šis nervinis pokytis gali lemti tolesnius elgesio skirtumus (taip pat žr. toliau). Žinoma, tai neatmeta galimybės, kad nutukimą gali lydėti papildomas plastiškumas.

Nors keliuose tyrimuose buvo ištirtas jautrumo vaidmuo, viename tyrime, kuriame buvo naudojamas sacharozės „potraukio“ modelio „inkubavimas“, nustatytas NAc AMPA/NMDA santykio sumažėjimas praėjus 21 dienai po paskutinės sacharozės savaiminio vartojimo sesijos.Countotte et al, 2014). Priešingai, atskiras tyrimas parodė, kad sacharozės suvartojimas iš karto (per 24 valandas), bet nežymiai padidino CP-AMPAR kiekį NAc.Tukey et al, 2013). Nors gali turėti įtakos keli procedūriniai skirtumai, vienas pastebimas skirtumas yra tas Countotte et al (2014) naudojo sagitalines sekcijas, kuriose daugiausia buvo stimuliuojami PFC įėjimai į NAc, o dabartinis tyrimas ir Tukey et al (2013) naudojami vainikiniai griežinėliai, kuriuose buvo stimuliuojamas glutamaterginių medžiagų mišinys. Tai kelia įdomią galimybę, kad CP-AMPAR reguliavimas gali apsiriboti skirtingais glutamaterginiais įėjimais į NAc (taip pat žr. Užuovėja et al, 2013; Ma et al, 2014). Tai turėtų būti sprendžiama būsimuose tyrimuose.

Mechanizmas (-iai), sukeliantis ilgalaikį NAc CP-AMPAR padidėjimą, yra menkai suprantamas. Tačiau neseniai mes nustatėme, kad vidinis MSN jaudrumas NAc šerdyje yra padidėjęs sergant nutukimu. vs atsparios žiurkės (Oginskis et al, 2016). Tai gali sumažinti į nutukimą linkusių asmenų plastiškumo indukcijos slenkstį. Pavyzdžiui, D1-dopamino receptorių aktyvinimas sustiprina AMPAR paviršiaus ekspresiją (vilkas et al, 2003) ir skanus maistas padidina NAc dopamino kiekį. Taigi greito maisto sukeltas dopamino padidėjimas gali prisidėti prie CP-AMPAR padidėjimo, nors vis dar neaišku, kas lemia selektyvų ilgalaikį CP-stiprinimą. vs ne CP-AMPAR.

Mūsų žiniomis, jokiais tyrimais nebuvo išnagrinėti AMPAR pokyčiai NAc apvalkale po dietos manipuliacijų, panašių į čia naudojamus. Tačiau vienas tyrimas parodė, kad riebi dieta nekeičia dendritinio stuburo tankio NAc apvalkale.Dingesas et al, 2016). Šerdis ir apvalkalas atlieka skirtingus vaidmenis ieškant maisto vs valgyti ir gauti skirtingų glutamaterginių medžiagų (Sesack ir Grace, 2010). Taigi ateityje reikėtų ištirti galimybę, kad poveikis šiuose subregionuose gali skirtis.

Kokia yra CP-AMPAR padidinimo funkcinė reikšmė?

Be įtakos vėlesniam plastiškumui (Cull-Candy et al, 2006), AMPAR tarpininkauja užuominų sukeltam maisto ieškojimui (Di Ciano et al, 2001) ir CP-AMPAR NAc šerdyje tarpininkauja sustiprintam užuominų sukeltam kokaino ieškojimui inkubuojant „potraukio“ modelį (Vilkas ir Tsengas, 2012 m; Vilkas, 2016). Neseniai nustatėme, kad nutukimui jautrios žiurkės pasižymi geresniu požiūriu, labiau skatina maisto ieškojimą (PIT) ir labiau sąlyginai sustiprina atsaką į maisto požymius po nesveiko maisto vartojimo (Robinson et al, 2015; ir neskelbti pastebėjimai). Šį elgesį iš dalies lemia glutamaterginis perdavimas NAc. Taigi mes spėliojame, kad NAc CP-AMPAR padidėjimas, kurį sukelia saldaus, riebaus maisto vartojimas, gali prisidėti prie geresnio užuominų sukelto maisto ieškojimo nutukimui jautriose populiacijose. Žinoma, šią hipotezę reikia patikrinti tiesiogiai, tačiau ji atitinka CP-AMPAR vaidmenį ieškant kokaino.

Yra keletas pastebimų skirtumų tarp maisto ir kokaino sukelto CP-AMPAR reguliavimo. Dėl kokaino sukelto NAc branduolio CP-AMPAR padidėjimo reikia ilgesnio intraveninio kokaino poveikio ir mažiausiai 3 savaičių nutraukimo.Vilkas ir Tsengas, 2012 m). Priešingai, čia nustatytas padidėjimas įvyko tik po 1 paros nesveiko maisto trūkumo ir tik 9–10 dienų nuo nepageidaujamo maisto poveikio. Greito maisto gebėjimas sukelti neatidėliotinus ir ilgalaikius CP-AMPAR pokyčius yra šiek tiek stebinantis, nes pasikartojantis ip kokainas ar amfetaminas arba ribota galimybė savarankiškai vartoti kokainą nepadidina CP-AMPAR. (Nelsonas et al, 2009; Vilkas ir Tsengas, 2012 m). Be to, greito maisto sukelto CP-AMPAR padidėjimo mastas yra panašus į padidėjimą, kuris nustatytas po ilgo kokaino vartojimo ir nutraukimo, o tai tarpininkauja suaktyvėjusiam kokaino ieškojimui (~ 40 % čia ir ~ 30 % po kokaino vartojimo nutraukimo). . Nors sunku atlikti tiesioginį palyginimą su kokainu, atrodo, kad greitas maistas gali lengviau sukelti CP-AMPAR reguliavimą nei kokainas ir (arba) gali sukelti šį padidėjimą skirtingais mechanizmais.

Ar AMPAR reguliavimas yra susijęs su sustiprintu kokaino sukeltu nutukimui jautrių žiurkių judėjimu?

Nors didesnis kokaino sukeltas nutukimui jautrių žiurkių judėjimas atitinka sustiprintą mezolimbinę funkciją, mažai tikėtina, kad tai būtų dėl AMPAR ekspresijos ar funkcijos pokyčių. Pirma, jautrumas kokaino sukeltam judėjimui yra padidintas selektyviai veisiamoms į nutukimą linkusioms žiurkėms, kai šių grupių AMPAR ekspresija ir funkcija nesiskiria.Oginskis et al, 2016; Vollbrechtas et al, 2016; dabartiniai rezultatai). Be to, ankstesni tyrimai parodė, kad pakartotinės kokaino injekcijos sukeltas lokomotorinis jautrinimas padidina AMPAR ekspresiją ir funkciją, tačiau šis pokytis tiesiogiai netarpininkauja lokomotorinio jautrinimo raiškai.„Ferrario“ et al, 2010). Atvirkščiai, patirties sukeltas NAc AMPAR raiškos ir funkcijos padidėjimas yra labiau susijęs su sustiprinta paskatų motyvacija (Wang et al, 2013; „Ferrario“ et al, 2010; Vilkas ir Ferrario, 2010).

Santrauka ir būsimos kryptys

Mes parodome, kad greito maisto valgymas lengviau padidina NAc CP-AMPAR ekspresiją ir funkciją nutukimui jautriose žiurkėse. Mes spėliojame, kad CP-AMPAR reguliavimas prisideda prie anksčiau pastebėto užuominų sukeltos motyvacijos padidėjimo nutukimui jautriose ir nutukusiose populiacijose (pvz., Robinson et al, 2015), nors ateityje turėtų būti atlikti tiesioginiai to bandymai. Atsižvelgiant į vykstančią diskusiją apie „priklausomybės nuo maisto“ indėlį į nutukimą (rudas et al, 2015; Carr et al, 2011; Epstein ir Shaham, 2010; Kenny, 2011; Volkow et al, 2013), bus svarbu nustatyti, kokiu mastu šie maisto sukelti striatalinės funkcijos pokyčiai gali būti normalių adaptacinių procesų dalis. vs netinkamai prisitaikantis, „panašus į priklausomybę“ elgesys.

Į puslapio viršų

Finansavimas ir atskleidimas

Kokainas buvo tiekiamas pagal NIDA narkotikų tiekimo programą. Šį darbą palaikė NIDDK R01DK106188 į CRF; MFO palaikė NIDA T32DA007268. Mokslinę paramą PBG teikė Mičigano diabeto tyrimų centras (NIH Grant P30 DK020572) ir Mičigano mitybos ir nutukimo tyrimų centras (P30 DK089503). Autoriai pareiškia, kad nėra interesų konflikto.

Į puslapio viršų

Nuorodos

  1. Albuquerque D, Stice E, Rodriguez-Lopez R, Manco L, Nobrega C (2015). Dabartinė žmogaus nutukimo genetikos apžvalga: nuo molekulinių mechanizmų iki evoliucinės perspektyvos. Mol Genet Genomics 290: 1190–1221. | Straipsnis |
  2. Boudreau AC, Milovanovic M, Conrad KL, Nelson C, Ferrario CR, Wolf ME (2012). Baltymų kryžminio ryšio tyrimas, skirtas glutamato receptorių subvienetų ląstelių paviršiaus ekspresijai graužikų smegenyse matuoti po in vivo gydymo būdai. Curr Protoc Neurosci 5 skyrius: 5.30.1–5.30.19 skyrius.
  3. Boudreau AC, Wolf ME (2005). Elgesio jautrinimas kokainui yra susijęs su padidėjusia AMPA receptoriaus paviršiaus ekspresija accumbens branduolyje. J Neurosci 25: 9144–9151. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  4. Brown RM, Kupchik YM, Spencer S, Garcia-Keller C, Spanswick DC, Lawrence AJ et al (2015). Į priklausomybę panašūs sinapsiniai sutrikimai dėl dietos sukelto nutukimo. Biol Psychiatry (e-pub prieš spausdinimą).
  5. Carr KA, Daniel TO, Lin H, Epstein LH (2011). Sustiprinimo patologija ir nutukimas. Curr Drug Abuse Rev 4: 190–196. | Straipsnis | PubMed |
  6. Conradas KL, Tseng KY, Uejima JL, Reimers JM, Heng LJ, Shaham Y et al (2008). GluR2 neturinčių AMPA receptorių susidarymas tarpininkauja kokaino troškimui inkubuoti. Gamta 454: 118–121. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  7. Counotte DS, Schiefer C, Shaham Y, O'Donnell P (2014). Nuo laiko priklausomas branduolio AMPA / NMDA santykio sumažėjimas ir sacharozės potraukio inkubacija paauglėms ir suaugusioms žiurkėms. Psychopharmacology 231: 1675–1684. | Straipsnis | PubMed | CAS |
  8. Cull-Candy S, Kelly L, Farrant M (2006). Ca2+ pralaidžių AMPA receptorių reguliavimas: sinapsinis plastiškumas ir ne tik. Curr Opin Neurobiol 16: 288-297. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  9. Demos KE, Heatherton TF, Kelley WM (2012). Individualūs branduolio sukaupto maisto ir seksualinių vaizdų skirtumai numato svorio padidėjimą ir seksualinį elgesį. J Neurosci 32: 5549–5552. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  10. Di Ciano P, kardinolas RN, Cowell RA, Little SJ, Everitt BJ (2001). Skirtingas NMDA, AMPA / kainato ir dopamino receptorių dalyvavimas branduolio accumbens šerdyje įgyjant ir atliekant pavlovišką požiūrį. J Neurosci 21: 9471–9477. | PubMed | ISI | CAS |
  11. Dingess PM, Darling RA, Kurt Dolence E, Culver BW, Brown TE (2016). Dieta, kurioje yra daug riebalų, sumažina dendritinį stuburo tankį medialinėje prefrontalinėje žievėje. „Brain Struct Funct“ (e-pub prieš spausdinimą).
  12. Epstein DH, Shaham Y (2010). Sūrio pyragus valgančios žiurkės ir priklausomybės nuo maisto klausimas. Nat Neurosci 13: 529–531. | Straipsnis | PubMed | ISI |
  13. Fedoroff IC, Polivy J, Herman CP (1997). Išankstinio maisto užuominų poveikis santūrių ir nevaržomų valgytojų valgymo elgesiui. Apetitas 28: 33–47. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  14. Ferrario CR, Gorny G, Crombag HS, Li Y, Kolb B, Robinson TE (2005). Neuroninis ir elgesio plastiškumas, susijęs su perėjimu nuo kontroliuojamo prie eskaluoto kokaino vartojimo. Biol Psychiatry 58: 751-759. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  15. Ferrario CR, Li X, Wang X, Reimers JM, Uejima JL, Wolf ME (2010). Glutamato receptorių perskirstymo vaidmuo lokomotoriniam jautrumui kokainui. Neuropsychopharmacology 35: 818–833. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  16. Ferrario CR, Loweth JA, Milovanovic M, Ford KA, Galinanes GL, Heng LJ et al (2011). AMPA receptorių subvienetų ir TARP pokyčiai žiurkės branduolyje, susiję su Ca (2) (+) pralaidžių AMPA receptorių susidarymu kokaino troškimo inkubacijos metu. Neurofarmakologija 61: 1141–1151. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  17. Geigeris BM, Behr GG, Frank LE, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotou EG et al (2008). Įrodymai dėl defektinės mezolimbinės dopamino egzocitozės žiurkėms, linkusioms į nutukimą. FASEB J 22: 2740–2746. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  18. Kenny PJ (2011). Įprasti ląsteliniai ir molekuliniai mechanizmai nutukimo ir priklausomybės nuo narkotikų srityje. Nat Rev Neurosci 12: 638–651. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  19. Kourrich S, Rothwell PE, Klug JR, Thomas MJ (2007). Kokaino patirtis kontroliuoja branduolio branduolio dvikryptį sinapsinį plastiškumą. J Neurosci 27: 7921–7928. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  20. Lee BR, Ma YY, Huang YH, Wang X, Otaka M, Ishikawa M et al (2013). Tyliųjų sinapsių brendimas migdolinio kūno projekcijoje prisideda prie kokaino potraukio inkubacijos. Nat Neurosci 16: 1644–1651. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  21. Levin BE, Dunn-Meynell AA, Balkan B, Keesey RE (1997). Selektyvus Sprague-Dawley žiurkių veisimas dėl dietos sukelto nutukimo ir atsparumo. Am J Physiol 273 (2 Pt 2): R725–R730. | PubMed | ISI | CAS |
  22. Ma YY, Lee BR, Wang X, Guo C, Liu L, Cui R et al (2014). Dvikryptis kokaino potraukio inkubacijos moduliavimas tyliu sinapsės pagrindu pertvarkant prefrontalinę žievę į accumbens projekcijas. Neuron 83: 1453–1467. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  23. MacQueenas JB. Kai kurie daugiamačių stebėjimų klasifikavimo ir analizės metodai. 5-ojo Berklio matematikos statistikos ir tikimybių simpoziumo medžiaga. University of California Press: Berkeley, CA, 1966, p. 281–297.
  24. Murdaugh DL, Cox JE, Cook EW 3rd, Weller RE (2012). fMRI reaktyvumas į kaloringų maisto produktų nuotraukas numato trumpalaikius ir ilgalaikius svorio metimo programos rezultatus. Neuroimage 59: 2709–2721. | Straipsnis | PubMed |
  25. Nelsonas CL, Milovanovic M, Wetter JB, Ford KA, Wolf ME (2009). Elgesio jautrinimas amfetaminui nėra lydimas glutamato receptorių paviršiaus ekspresijos pokyčių žiurkės branduolyje. J Neurochem 109: 35–51. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  26. Oginsky MF, Maust JD, Corthell JT, Ferrario CR (2016). Padidėjęs kokaino sukeltas lokomotorinis jautrumas ir vidinis NAc vidutinio spygliuočių neuronų jaudrumas suaugusiems, bet ne paauglių žiurkėms, jautrioms dietos sukeltam nutukimui. Psychopharmacology 233: 773–784. | Straipsnis | PubMed |
  27. Paxinos G, Watson CJThe Rat Brain in Stereotaxic Coordinates, 6th edn. Academic Press: Burlington, MA, JAV, 2007 m.
  28. Reimersas JM., Milovanovičius M., Vilkas ME (2011). AMPA receptorių subvienetų sudėties kiekybinė analizė su priklausomybe susijusiuose smegenų regionuose. Brain Res 1367: 223–233. | Straipsnis | PubMed | CAS |
  29. Robinson MJ, Burghardt PR, Patterson CM, Nobile CW, Akil H, Watson SJ et al (2015). Individualūs užuominų sukeltos motyvacijos ir striatalinių sistemų skirtumai žiurkėms, jautrioms dietos sukeltam nutukimui. Neuropsychopharmacology 40: 2113–2123. | Straipsnis | PubMed |
  30. Robinson TE, Berridge KC (2008). Apžvalga. Priklausomybės paskatų jautrinimo teorija: kai kurios dabartinės problemos. Philos Trans R Soc Lond Ser B Biol Sci 363: 3137–3146. | Straipsnis |
  31. Rogers PJ, Hill AJ (1989). Mitybos suvaržymo suskaidymas po vien maisto stimulų poveikio: santykio, alkio, seilėtekio ir suvartojamo maisto ryšiai. Addict Behav 14: 387–397. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  32. Scheyer AF, Wolf ME, Tseng KY (2014). Nuo baltymų sintezės priklausomas mechanizmas palaiko kalcio pralaidų AMPA receptorių perdavimą nucleus accumbens sinapsėse, kai nutraukiamas savarankiškas kokaino vartojimas. J Neurosci 34: 3095-3100. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  33. Sesack SR, Grace AA (2010). Kortiko-bazinių ganglijų atlygio tinklas: mikroschema. Neuropsichofarmakologija 35: 27–47. | Straipsnis | PubMed | ISI |
  34. Mažas DM (2009). Individualūs atlygio neurofiziologijos ir nutukimo epidemijos skirtumai. Int J Nutukimas 33: S44–S48. | Straipsnis |
  35. Soussignan R, Schaal B, Boulanger V, Gaillet M, Jiang T (2012). Orofacialinis reaktyvumas į maisto dirgiklių regėjimą ir kvapą. Numatytų pomėgių, susijusių su maisto atlygio užuominomis antsvorį turintiems vaikams, įrodymai. Apetitas 58: 508–516. | Straipsnis | PubMed | ISI |
  36. Stice E, Dagheris A (2010). Žmonių dopaminerginio atlygio genetinė variacija. Forum Nutr 63: 176–185. | PubMed |
  37. Stice E, Figlewicz DP, Gosnell BA, Levine AS, Pratt WE (2012). Smegenų atlygio grandinių indėlis į nutukimo epidemiją. Neurosci Biobehav Rev 37 (Pt A): 2047–2058. | Straipsnis | PubMed | ISI |
  38. Tukey DS, Ferreira JM, Antoine SO, D'Amour JA, Ninan I, Cabeza de Vaca S et al (2013). Sacharozės nurijimas sukelia greitą AMPA receptorių prekybą. J Neurosci 33: 6123-6132. | Straipsnis | PubMed |
  39. Valenza M, Steardo L, Cottone P, Sabino V (2015). Dietos sukeltas nutukimas ir dietai atsparios žiurkės: D-amfetamino naudingo ir anorektinio poveikio skirtumai. Psychopharmacology 232: 3215–3226. | Straipsnis | PubMed |
  40. Vezina P (2004). Vidurinių smegenų dopamino neuronų reaktyvumo jautrinimas ir psichomotorinius stimuliuojančių vaistų savarankiškas vartojimas. Neurosci Biobehav Rev 27: 827–839. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  41. Volkow ND, Wang GJ, Tomasi D, Baler RD (2013). Nutukimas ir priklausomybė: neurobiologiniai sutapimai. Obes Rev 14: 2–18. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  42. Vollbrecht PJ, Mabrouk OS, Nelson AD, Kennedy RT, Ferrario CR (2016). Jau esami nutukimą linkusių žiurkių striatalinių dopamino sistemų skirtumai ir dietos sukelti pokyčiai. Nutukimas 24: 670–677. | Straipsnis | PubMed | CAS |
  43. Vollbrecht PJ, Nobile CW, Chadderdon AM, Jutkiewicz EM, Ferrario CR (2015). Jau egzistuojantys maisto motyvacijos ir jautrumo kokaino sukeltam judėjimui skirtumai žiurkėms, linkusioms į nutukimą. Physiol Behav 152 (Pt A): 151–160. | Straipsnis | PubMed |
  44. Wang X, Cahill ME, Werner CT, Christoffel DJ, Golden SA, Xie Z et al (2013). Kalirin-7 tarpininkauja kokaino sukeltam AMPA receptoriui ir stuburo plastiškumui, todėl skatinamas jautrumas. J Neurosci 33: 11012–11022. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  45. Vilkas ME (2016). Sinapsiniai mechanizmai, kuriais grindžiamas nuolatinis kokaino troškimas. Nat Rev Neurosci 17: 351–365. | Straipsnis | PubMed |
  46. Wolf ME, Ferrario CR (2010). AMPA receptorių plastiškumas accumbens branduolyje po pakartotinio kokaino poveikio. Neurosci Biobehav Rev 35: 185–211. | Straipsnis | PubMed | ISI | CAS |
  47. Wolf ME, Mangiavacchi S, Sun X (2003). Mechanizmai, kuriais dopamino receptoriai gali paveikti sinapsinį plastiškumą. Ann NY Acad Sci 1003: 241–249. | Straipsnis | PubMed | CAS |
  48. Wolf ME, Tseng KY (2012). Kalcio pralaidūs AMPA receptoriai VTA ir branduolyje po kokaino poveikio: kada, kaip ir kodėl? Priekyje Mol Neurosci 5: 72. | Straipsnis | PubMed | CAS |
  49. Wyvel CL, Berridge KC (2000). Intra-accumbens amfetaminas padidina sąlyginį skatinamąjį atlygio dėl sacharozės svarbą: padidina atlygį „noriu“ be didesnio „mėgimo“ ar atsako sustiprinimo. J Neurosci 20: 8122-8130. | PubMed | ISI | CAS |
  50. Wyvel CL, Berridge KC (2001). Skatinamasis jautrumas dėl ankstesnio amfetamino poveikio: padidėjęs užuominos sukeltas „norėjimas“ gauti atlygį už sacharozę. J Neurosci 21: 7831–7840. | PubMed | ISI | CAS |
  51. Yokum S, Ng J, Stice E (2011). Dėmesys maisto vaizdams, susijusiems su padidėjusiu svoriu ir būsimu svorio padidėjimu: fMRI tyrimas. Nutukimas (Sidabrinis pavasaris) 19: 1775–1783. | Straipsnis | PubMed |