Dopamīna D2 receptoriem, kas ir atkarīgi, piemēram, atalgojuma disfunkcija un kompulsīva ēšana aptaukošanās žurkām (2010)

Komentārs: Šis pētījums parāda, ka, piešķirot dzīvniekam neierobežotu piekļuvi, spēcīgs dabiskais stiprinātājs (ļoti stimulējoša pārtika) var izraisīt D2 receptoru samazināšanos. Šis samazinājums bija vērojams gandrīz visām žurkām, un tas notika diezgan ātri. Kad tika izņemts “ļoti garšīgs” ēdiens, žurkas atteicās ēst normālu gaļu. Žurkas turpināja iedzert (kad vien varēja), neraugoties uz elektrisko triecienu apvienošanu ar “ļoti patīkamo” pārtikas patēriņu.

• Pilns pētījums

Nat Neurosci. 2010 maijs; 13(5): 635-641. Publicēts tiešsaistē 2010 March 28. doi:  10.1038 / nn.2519

Anotācija

Mēs atklājām, ka aptaukošanās attīstība tika saistīta ar progresējošu deficīta rašanos neironu atlīdzības reakcijās. Līdzīgas izmaiņas kokaīna vai heroīna izraisītajā atalgojuma homeostāzē tiek uzskatītas par būtiskām, lai uzsāktu pāreju no gadījuma rakstura līdz kompulsīvai narkotiku lietošanai. Līdz ar to aptaukošanās, bet ne liesās žurkas konstatējām kompulsīvi līdzīgu barošanas uzvedību, ko mēra kā garšīgu pārtikas patēriņu, kas bija izturīgs pret traucējumiem, ko izraisīja atbaidošs kondicionēts stimuls. Striatāla dopamīna D2 receptori (D2R) tika samazināti aptaukošanās žurkām, kā ziņots cilvēkiem, kas ir atkarīgi no narkotikām. Turklāt lēcu izraisītais striatāla D2R zudums strauji paātrināja atkarību izraisošu atalgojuma deficītu attīstību un kompulsīvu līdzīgu ēdienu meklēšanu žurkām ar plašāku piekļuvi garšīgiem, augstvērtīgiem pārtikas produktiem. Šie dati liecina, ka garšīgas pārtikas pārmērīga lietošana izraisa atkarību izraisošas neuroadaptīvas reakcijas smadzeņu atalgojuma shēmās un veicina kompulsīvas ēšanas attīstību. Tādēļ aptaukošanās un narkomānijas pamatā var būt kopīgi hedoniski mehānismi.

Ievads

Ēdināšanu ietekmē prieks un atalgojums, un atalgojuma saņemšana par pārtiku var spēcīgi motivēt patēriņu1, 2. Tomēr hedoniskie mehānismi, kas veicina aptaukošanos, joprojām ir slikti izprasti. Hiperfāģiskiem cilvēkiem ar iedzimtu leptīna deficītu, reaģējot uz ēdiena attēliem, aktivitāte muguras un vēdera striatumā, kas ir smadzeņu atalgojuma ķēžu pamatkomponenti, ievērojami palielinās3, un leptīna aizstājterapija vājina gan striatālo aktivitāti, gan pašreģistrēto pārtikas “patiku ”3 . Tas liek domāt, ka striatums ir svarīgs barošanas uzvedības hedoniskajos aspektos. Nesen tika parādīts, ka striatuma aktivizēšana, reaģējot uz ļoti garšīgu ēdienu, cilvēkiem ar aptaukošanos ir neasa, salīdzinot ar liesām kontrolēm4. Turklāt muguras striatuma hipofunkcija un ilgtermiņa svara pieaugums ir visizteiktākais indivīdiem ar DRD2 – ANKK1 gēna lokusa TaqIA alēli, kā rezultātā samazinās striatāla D2R ekspresija un ir pierādīts, ka indivīdi tiek pakļauti atkarības no vielām4, 5 Šie un līdzīgi novērojumi ir noveduši pie priekšlikuma, ka atalgojuma apstrādes deficīts var būt svarīgs riska faktors aptaukošanās attīstībai un ka aptaukošanās cilvēki var piespiedu kārtā lietot patīkamu pārtiku, lai kompensētu atlīdzības paaugstinātu jutību6. Īpaši nav skaidrs, vai atalgojuma apstrādes deficīts ir konstitutīvs un pirms aptaukošanās, vai pārmērīgs garšīgas pārtikas patēriņš var izraisīt atlīdzības disfunkciju un tādējādi veicināt uztura izraisītu aptaukošanos.

Aptaukošanās un aptaukošanās indivīdu raksturīga iezīme ir tā, ka viņi turpina pārēsties, neskatoties uz labi zināmām negatīvām veselības un sociālajām sekām. Patiešām, daudzi liekā svara indivīdi pauž vēlmi ierobežot savu pārtikas patēriņu, tomēr cīnās, lai kontrolētu to uzņemšanu un atkārtoti patērētu ārpus enerģijas prasībām7, 8. Barošanas uzvedības attīstība, kas ir nejutīga pret negatīvu iznākumu, ir analoga narkotiku atkarības uzvedībai, kas novērota cilvēku narkomāniem, kas līdzīgi negatīvi ietekmē negatīvās sekas9. Šeit mēs pētījām paplašinātās piekļuves garšas bagātīgas diētas ietekmi uz smadzeņu atlīdzības sistēmu jutīgumu žurkām. Mēs arī pētījām saikni starp uztura izraisītu hedonisku disregulāciju un kompulsīvu pārtikas meklēšanu. Visbeidzot, mēs pētījām striatāla D2R lomu šajās atkarības uzvedības reakcijās.

Atkarība līdzīga atlīdzības deficīts aptaukošanās žurkām

Lai pārbaudītu ierobežotas vai pagarinātas piekļuves garšīgas diētas ar augstu tauku saturu ietekmi, mēs sagatavojām Wistar žurku tēviņus (300–350 g) ar bipolāru stimulējošu elektrodu sānu hipotalāmā un apmācījām tos 10–14 dienas diskrētā izmēģinājumā. smadzeņu stimulācijas atlīdzības (BSR) procedūra līdz brīdim, kad tika noteikti stabili atalgojuma sliekšņi4. BSR procedūrā žurkas enerģiski reaģē, lai iegūtu atalgojošu elektrisko pašstimulāciju caur iekšējo stimulējošo elektrodu, ar minimālu stimulācijas intensitāti, kas uztur pašstimulācijas uzvedību, sauc par atlīdzības slieksni10. Tā kā atalgojuma sliekšņi bāzes apstākļos ilgstoši paliek nemainīgi un nemainīgi, šī procedūra nodrošina jūtīgu smadzeņu atalgojuma sistēmu atsaucības mērījumu. Pēc stabilu BSR sliekšņu noteikšanas (kas definēti kā sliekšņu <10% variācijas trīs secīgās sesijās), mēs sadalījām žurkas trim grupām, kurām starp grupām nebija atšķirību vidējā ķermeņa svara vai atlīdzības sliekšņos. Trīm grupām tika piešķirta atšķirīga piekļuve “kafejnīcas stila” diētai, kas sastāv no patīkama enerģētiski blīva ēdiena, kas viegli pieejams lietošanai pārtikā (sk. Tiešsaistes metodes). Žurkām 0 stundas (tikai žurkas tikai žurkām; n = 9), 1 h (ierobežotas piekļuves žurkām; n = 11) vai 18–23 stundas (paplašinātas piekļuves žurkām; n = 11) piekļuve uzturam dienā 40 dienas pēc kārtas. Kā zināms, ka kafetērijas diētas žurkām izraisa uztura izraisītu aptaukošanos11. Visām žurkām bija arī ad libitum pieeja standarta laboratorijas chow, visā garumā reģistrējot atlīdzības sliekšņus, svara pieaugumu un uzņemto kaloriju daudzumu.

Svars ievērojami palielinājās žurkām ar paplašinātu piekļuvi kafejnīcas diētai, salīdzinot ar grupām, kurās ir tikai chow-vai ierobežotas piekļuves grupas (1a attēls). Svars arī palielinājās ierobežotas piekļuves žurkām, salīdzinot ar žurkām tikai ar čau, bet šī ietekme nesasniedza statistisko nozīmīgumu. Aptaukošanās attīstība paplašinātas piekļuves žurkām bija cieši saistīta ar smadzeņu atalgojuma funkcijas pasliktināšanos, kas atspoguļojas pakāpeniski paaugstinājās BJR sliekšņi (1b attēls). Tā kā starp trijām grupām (Papildu zīm. 1) netika novērotas atšķirības BSR atbildes latentumā, uzvedības rādītāju deficīts nevar ņemt vērā šo novērojumu. Līdzīgi smadzeņu atalgojuma deficīta trūkumi tika ziņoti žurkām ar pagarinātu, bet neierobežotu piekļuvi intravenozai kokaīnai vai heroīna pašpārvaldei12, 13, 14. Līdz ar to plašāka piekļuve garšvielām ar augstu tauku saturu var izraisīt atkarību līdzīgu deficītu smadzeņu atalgojuma funkcijā, kas tiek uzskatīts par svarīgu motivācijas avotu, kas var novest pie pārēšanās un veicināt aptaukošanos1, 6.

1 attēls: svara pieaugums un atalgojuma disfunkcija žurkām ar paplašinātu piekļuvi kafejnīcu uzturs.

(a) vidējais (± sem) svara pieaugums tikai chow, ierobežotas piekļuves un pagarinātas piekļuves žurkām (piekļuve × dienas mijiedarbība: F39,702 = 7.9, P <0.0001; * P <0.05, salīdzinot ar tikai chow grupu post hoc tests). b) vidējās (± sem) procentuālās izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējiem atalgojuma sliekšņiem (piekļuve × laika mijiedarbība: F78,1092 = 1.7, P <0.0005; * P <0.05, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests).

Kad mēs detalizēti pārbaudījām barošanas uzvedību (2. Att.), Mēs konstatējām, ka kopējais ikdienas kaloriju patēriņš bija līdzīgs tikai žurkām un ierobežotas piekļuves žurkām (2a attēls, d). Turpretim kopējā kaloriju uzņemšana žurkām ar paplašinātu piekļuvi bija gandrīz divreiz lielāka nekā ierobežotas piekļuves un tikai čau-žurkām (2a attēls, d). Kaut arī ierobežotas piekļuves un čau-tikai žurkas saglabāja aptuveni tādu pašu ikdienas kaloriju daudzumu (2a, d), ierobežotas piekļuves žurkas ieguva tikai ~ 33% no ikdienas kalorijām no čau (2b attēls, d), norādot, ka viņi attīstīja iedzimtu barošanas uzvedību un patērēja ~ 66% no ikdienas kaloriju patēriņa 1 h piekļuves sesijas laikā diet15 kafejnīcai (2d. att.). Paplašinātās piekļuves žurkas ieguva tikai nelielu daļu (~ 5%) no kopējā kaloriju patēriņa no govs (2b attēls); viņi gandrīz pilnībā iztērēja kafejnīcas diētu (2d. att.). Uzturvērtības maiņa ierobežotas un paplašinātas piekļuves grupās atspoguļojās arī izteiktajā tauku uzņemšanas pieaugumā, salīdzinot ar tikai žurkām, kurām bija tikai čau (2c attēls un 2. Papildinājums). Saskaņā ar iepriekšējiem ziņojumiem16 bija tendence, ka kafejnīcu uztura patēriņš laika gaitā samazinās paplašinātās piekļuves žurkām. Tas var atspoguļot tolerances attīstību attiecībā uz pārtikas produktu, kas laika gaitā ir daļa no kafejnīcas uztura, garšu. Neskatoties uz to, kafetērijas diēta salīdzinājumā ar standarta govīm šajās žurkās bija konsekventi augsta (papildinājums 3). Šie dati pierāda, ka paplašināta, bet ne ierobežota piekļuve garšīgi augsti taukiem saturošam diētam izraisa atkarību, piemēram, atalgojuma deficītu, pārēšanās un homeostatiskā enerģijas bilances zudumu. Turpretim ierobežota piekļuve garšīgajai pārtikai rada līdzīgus patēriņa modeļus, bet neizraisa homeostatisko enerģijas līdzsvaru un smadzeņu atlīdzības funkciju. Tomēr ir iespējams, ka ierobežota piekļuve kafejnīcas diētai vairāk nekā 40 dienas pēc kārtas izraisītu ievērojamu svara pieaugumu un smadzeņu atalgojuma funkcijas pārtraukšanu.

2 attēls: Patēriņa paraugi žurkām, kam ir plašāka piekļuve kafejnīcas diētai.

a) vidējā (± sem) dienas kaloriju daudzums tikai žurku, ierobežotas piekļuves un paplašinātas piekļuves žurkām (piekļuve: F1,324 100.6 = 0.0001, P <18,324; laiks: F7.8 0.0001 = 18,324, P <4.6; piekļuve × laika mijiedarbība: F0.0001, 0.05 = 2,504, P <349.1; * P <0.0001, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests). b) vidējā dienas kaloriju uzņemšana (± sem) no gaļas (piekļuve: F18,504 = 5.9, P <0.0001; laiks: F36,504 = 3.52, P <0.0001; piekļuve × laika mijiedarbība: F0.05 = 2,486, P <118.7; * P <0.0001, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests). c) vidējā dienas kaloriju uzņemšana (± sem) no taukiem (piekļuve: F18,486 8.8 = 0.0001, P <36,486; laiks: F6.2 0.0001 = 0.05, P <40; piekļuve × laika mijiedarbība: F2,54 25.0 = 0.0001, P <2,54; * P <1235.2, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests). d) vidējā (± sem) kopējo kaloriju patēriņa un tikai no gaļas patērēto kaloriju salīdzinājums visā piekļuves 0.0001 dienu periodā (piekļuve: F2,54 = 485.7, P <0.0001; kaloriju avots: F0.001 = 0.001, P <XNUMX; piekļuve × mijiedarbība ar kaloriju avotiem: FXNUMX = XNUMX, P <XNUMX; *** P <XNUMX salīdzinājumā ar kopējo kaloriju daudzumu tikai chow-chow grupā, ### P <XNUMX salīdzinājumā ar kopējo kaloriju daudzumu žurku grupa, post hoc tests).

Pēc 40 dienām žurkām vairs nebija atļauts piekļūt garšīgai diētai, bet tām joprojām bija ad libitum pieeja standarta laboratorijas chow. Šajā piespiedu atturēšanās periodā mēs katru dienu novērtējām atlīdzības sliekšņus un chow patēriņu. Atalgojuma sliekšņa paaugstināšanās saglabājās vismaz 2 nedēļas pagarinātas piekļuves žurkām, kad tām vairs nebija piekļuves garšīgai diētai (3.a attēls). Tas kontrastē ar samērā īslaicīgu (~ 48 h) atalgojuma funkcijas deficītu, par kuru ziņots žurkām, kuras atturas no pašievada kokaīna13. Šajā atturēšanās periodā bija arī ievērojams kaloriju patēriņa samazinājums (3.b attēls) un pakāpeniska ķermeņa svara samazināšanās (3.c attēls) žurkām ar ilgstošu piekļuvi un mazākā mērā ierobežotas pieejamības žurkām. iepriekšējie ziņojumi11, 15. Pēc 14 d atturēšanās žurkas tika nogalinātas un elektrodu izvietojums tika noteikts, krāsojot krezilvioletā krāsā (3. att.).

3 attēls: Pastāvīga atalgojuma disfunkcija un hipofagija abstinences laikā žurkām ar plašāku piekļuvi kafejnīcu uzturam.

a) vidējās procentuālās izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējo atalgojuma slieksni (± sem) atturēšanās laikā no garšīgas diētas ar augstu tauku saturu (piekļuve: F2,112 = 3.7, P <0.05; laiks: F4,112 = 2.3, P> 0.05; * P <0.05, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests). b) vidējais kaloriju daudzums (± sem) pēdējā dienā ar piekļuvi diētai ar augstu tauku saturu (sākotnējais rādītājs) un 14 dienu atturēšanās laikā, kad bija pieejama tikai standarta gaļa (piekļuve: F2,168 = 41.7, P <0.0001 ; laiks: F6,168 = 65.6, P <0.0001; piekļuve × laika mijiedarbība: F12,168 = 38.3, P <0.0001; * P <0.05, salīdzinot ar tikai chow grupu, post hoc tests). (c) Vidējā ķermeņa svara (± sem) izmaiņas, salīdzinot ar ķermeņa svaru pēdējā dienā, kad piekļuva diētai ar augstu tauku saturu (sākotnējais rādītājs), un 14 dienu atturēšanās laikā, kad bija pieejams tikai standarta gaļa (piekļuve: F1,126, 37.2 = 0.0001, P <7,126; laiks: F3.1 = 0.01, P <7,126; piekļuve × laika mijiedarbība: F40.9 = 0.0001, P <0.05; * P <XNUMX, salīdzinot tikai ar tikai chow grupu, post hoc tests). d) BSR stimulējošo elektrodu atrašanās histoloģiskā rekonstrukcija žokļu tikai (trijstūri), ierobežotas piekļuves (kvadrāti) un paplašinātas piekļuves (apļi) žurkām sānu hipotalāmā.

Striatāla D2Rs aptaukošanās žurkām: loma atalgojuma deficītā

Pēc tam mēs pārbaudījām hipotēzi, ka garšīgas kafejnīcas diētas pārtēriņš varētu samazināt striatal D2R blīvumu, veicinot atkarībai līdzīgas atlīdzības hiposensitivitātes attīstību. Jaunai tikai žurku, ierobežotas piekļuves un paplašinātas piekļuves žurku grupai bija atļauts piekļūt kafejnīcas diētai, līdz statistiski nozīmīgi pieauga žurku ķermeņa masas pieaugums, salīdzinot ar tikai chow grupu (P <0.05 ; 4.a attēls). D70R, kas, kā ziņots, stipri glikozilētā (~ 2 kDa) membrānai saistītās formas striatāla ekspresija bija zemāka pagarinātas piekļuves žurkām nekā ierobežotas piekļuves vai tikai chow žurkām (4.b attēls; sk. Tiešsaistes metodes). Kad mēs sadalījām žurkas katrā piekļuves grupā divās apakšgrupās, pamatojoties uz vidējo ķermeņa svara sadalījumu (vieglu vai smagu), mēs atradām skaidru apgrieztu sakarību starp ķermeņa svaru un striatāla D2R izteiksmi (4.a, c. Att.). Mēs nekonstatējām statistiski nozīmīgu D39R glikozilēto nenobriedušo (~ 51 kDa) un starpposma glikozilēto citoplazmas (~ 2 kDa) formu ekspresijas samazināšanos 4 (17. papildattēls) 2, kas norāda, ka, iespējams, striatāla DXNUMXR ekspresija pagarinātas piekļuves žurkām regulē ar transkripcijas mehānismiem.

4 attēls: Svara pieaugums ir apgriezti saistīts ar striatāla D2R līmeni.

(a) Tikai chow, ierobežotas piekļuves un paplašinātas piekļuves žurkas katrā piekļuves stāvoklī tika sadalītas divās grupās, pamatojoties uz ķermeņa masas vidējo sadalījumu: vieglas (L) vai smagas (H). (b) Viss striatālais komplekss tika savākts no visām žurkām, un katras grupas D2R līmenis tika noteikts, izmantojot Western blot. Ar membrānu saistītā D2R josla tika izšķirta pie 70 kDa, un olbaltumvielu ielādes kontrole ir parādīta zemāk (β-aktīns, 43 kDa). Pilna garuma imūnbloti ir parādīti 12. papildattēlā. (C) D2R relatīvos daudzumus tikai govju, ierobežotas piekļuves un paplašinātas piekļuves žurku striatumā kvantitatīvi noteica ar densitometriju (F2,6 = 5.2, P <0.05, galvenā piekļuves ietekme; * P <0.05 un ** P <0.01 salīdzinājumā ar tikai chow-L grupu).

Tālāk, lai pārbaudītu diētas izraisīto samazinājumu striatāla D2R funkcionālo nozīmi smadzeņu atlīdzības funkcijā, mēs izstrādājām un apstiprinājām lentivīrusu vektoru, lai nogādātu īsu matadata interferējošu RNS (shRNA), lai deaktivizētu D2R (Lenti-D2Rsh; 5 un papildu attēls 5). Ar Lenti-D2Rsh ārstētiem žurkām sāka paaugstināt atalgojuma sliekšņus gandrīz uzreiz pēc tam, kad tika atļauta paplašināta piekļuve kafejnīcu diētai, turpretī atalgojuma sliekšņi palika nemainīgi pagarinātās piekļuves žurkām, kas tika ārstētas ar tukšu lentivirusvīrusu (Lenti-kontrole) salīdzinoši īsā laika periodā. kafejnīcu uztura (14 d; 6a attēls). Atbildes latentuma rādītāji abās žurku grupās nemainījās, parādot, ka šis efekts nebija sekundārs uzdevumu izpildes deficītiem (papildinājums 6). Atlīdzības sliekšņi arī nemainījās žurkām, kas tika ārstētas ar Lenti-D2Rsh vai Lenti-kontroli, kam bija piekļuve chow tikai tajā pašā laika posmā (6b attēls).

Sliekšņi palika nemainīgi paaugstināti, kad 15 d bija abstinences laikā, kad visām žurkām bija pieejams tikai standarta čau (7 papildu attēls). Tāpēc striatāla D2R atrašana palielināja neaizsargātību pret uztura izraisītu atalgojuma hipofunkciju, bet nemainīja smadzeņu atalgojuma sistēmu sākotnējo aktivitāti.

5 attēls: stresa D2R ekspresijas Lentivirus-mediētā medija.

a) Striatālo zonu grafiskais attēlojums, kurās Lenti-D2Rsh tika pārspīlēts. Zaļie apļi kreisajā striatālajā puslodē apzīmē vietas, kurās vīrusu uzlējumi bija vērsti. Zaļā krāsošana labajā striatālā puslodē ir reprezentatīva imūnķīmijas krāsošana zaļai fluorescējošai olbaltumvielai (GFP) no Lenti-D2Rsh žurkas smadzenēm. (b) samazinātas D2R ekspresijas reprezentatīvs imūnblots Lenti-D2Rsh žurku striatumā. Pilna garuma imūnbloti ir parādīti 13. papildu attēlā. (C) Relatīvie D2R daudzumi Lenti-kontroles un Lenti-D2Rsh žurku striatumā, kvantificēti ar densitometriju (* P <0.05, salīdzinot ar Lenti-kontroles grupu, post hoc tests ). (d) Gliālo šūnu infekcija striatumā ar vektoru Lenti-D2Rsh netika atklāta. Zaļā krāsošana ir GFP no vīrusa; sarkans ir astrocītu marķiera glijas fibrilārs skābais proteīns (GFAP); šūnu kodolus izceļ ar DAPI krāsošanu zilā krāsā. Baltas bultiņas norāda uz lokālu gliozes laukumu, kas atrodas tikai vīrusa injekcijas vietā striatumā, nevis apkārtējos audos, kuros vīruss ir izkliedēts. Pat šajā apgabalā neviens no astrocītiem nav GFP pozitīvs. Dzeltenās bultiņas palielinātajā attēlā izceļ tipiskos GFP negatīvos astrocītus, kas tika atklāti. e) augsts neironu infekcijas līmenis striatumā ar Lenti-D2Rsh vektoru. Zaļā krāsošana ir GFP no vīrusa; sarkans ir neironu kodola marķieris NeuN; šūnu kodolus izceļ ar DAPI krāsošanu zilā krāsā. Dzeltenās bultiņas palielinātajā attēlā izceļ GFP pozitīvos un NeuN pozitīvos neironus striatumā. (f) ar vīrusu inficēta (GFP-pozitīva) neirona lielāku palielinājumu attēls Lenti-D2Rsh žurku striatumā, kas parāda vidēja muguras neironu tipiskās morfoloģiskās iezīmes.

6 attēls: Striatāla D2R aptumšošana palielina neaizsargātību pret atalgojuma traucējumiem žurkām ar paplašinātu piekļuvi kafejnīcas diētai.

a) vidējās (± sem) procentuālās izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējo atalgojuma slieksni Lenti-kontroles un Lenti-D2Rsh žurkām, kurām 14 dienas pēc kārtas bija pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai (vīruss: F1,156 = 5.9, P <0.05; laiks: F13,156 = 2.2, P <0.05; vīrusa × laika mijiedarbība: F13,156 = 2.2, P <0.05; # P <0.05, mijiedarbības efekts). b) vidējās (± sem) procentuālās izmaiņas salīdzinājumā ar sākotnējo atalgojuma slieksni Lenti-kontroles un Lenti-D2Rsh žurkām, kurām bija piekļuve tikai chow. (c) Žurku vidējā (± sem) kaloriju uzņemšana tikai 14 dienas ilgas chow laikā vai pagarināta piekļuve (piekļuve: F2,28 = 135.6, *** P <0.0001). d) vidējais (± sem) svara pieaugums tikai 14 dienu laikā tikai chow vai pagarinātas piekļuves laikā (piekļuve: F2,28 = 96.4, P <0.0001; *** P <0.001, piekļuves galvenā ietekme).

Mēs noskaidrojām, ka kaloriju patēriņš (6c. Att.) Un svara pieaugums (6d) bija līdzīgi Lenti-D2Rsh un atbilstošajās Lenti kontroles grupās, izmantojot tikai čaulas vai paplašinātas piekļuves nosacījumus (Papildu zīmējumi 8 un 9). Tādējādi striatāla D2R deaktivizācija neizmainīja ne priekšroku kafetērijas diētai, ne kopējo kaloriju patēriņu, kad garšīgs ēdiens bija brīvi pieejams patēriņam.

Kompulsīvas ēšanas aptaukošanās žurkām: striatāla D2R loma

Pēc tam mēs pārbaudījām hipotēzi, ka žurkām ar pagarinātu piekļuvi kafejnīcas diētai var parādīties piespiedu kārtā ēšana un ka striatālā D2R signāla deficīts var veicināt šo efektu. Jaunai tikai čau, ierobežotas pieejamības un paplašinātas piekļuves žurku grupai bija atļauts piekļūt kafejnīcas diētai ilgāk par 40 dienām, līdz pagarinātām žurkām notika statistiski nozīmīgs svara pieaugums (P <0.05, salīdzinot ar tikai žurku žurkām; dati nav parādīts). Pēc tam visām trim žurku grupām operanta kamerā 30–5 dienas dienā tika atļauta tikai 7 minūšu piekļuve kafejnīcas diētai, līdz tika sasniegta stabila uzņemšana (definēta kā dienas devas variācija <10%). Pēc tam pusei žurku katrā piekļuves stāvoklī tika pakļauta gaismai (nosacīts stimuls), kas savienots ar pēdu triecienu piegādi (sodīta grupa), bet pārējās žurkas katrā grupā tika pakļautas bižektora gaismai, ja nebija pēdu šoka (nesodīta grupa ). Pārbaudes dienā mēs pārbaudījām tikai mājienu gaismas iedarbības ietekmi uz patīkamu pārtikas patēriņu (7. attēls; sk. Tiešsaistes metodes). Mēs noskaidrojām, ka vidējā kaloriju uzņemšana 30 minūšu bāzes sesiju laikā bija lielāka tikai žurku un ierobežotas piekļuves žurkām nekā paplašinātas piekļuves žurkām (7.a, b att.). Tas liek domāt, ka tikai chow un ierobežotas piekļuves žurkas pārtrauca 30 minūtes ilgas piekļuves sesijas laikā garšīgo pārtiku, kas atspoguļojas faktā, ka šīs žurkas patērēja ~ 40–50% no ikdienas kaloriju daudzuma, parasti ~ 100 kCal, šo sesiju laikā (7.a, b att.). Turpretim pagarinātas piekļuves žurkas, šķiet, ir izturīgas pret šīs iedzeršanas līdzīgās barošanas uzvedības attīstību, iespējams, tāpēc, ka viņu vēsturē gandrīz neierobežota piekļuve garšīgam ēdienam> 40 dienas pēc kārtas ir izveidoti ēšanas modeļi, kurus mainīt ir salīdzinoši neelastīgi. Pārbaudes dienā mēs neuzskatījām statistiski nozīmīgu bioloģiskās gaismas atkārtojuma ietekmi uz pārtikas patēriņu nesodītām žurkām tikai no chow, ierobežotas piekļuves vai pagarinātas piekļuves grupām, salīdzinot ar uzņemšanu sākotnējā periodā (7.a attēls). Tāpēc vien ar cue gaismu nebija motivācijas. Sodītām žurkām šoka pārī savienotā gaisma ievērojami samazināja patīkamo barības daudzumu tikai žurku un ierobežotas piekļuves žurkām. Tomēr norādes gaisma neietekmēja garšīgas barības uzņemšanu pagarinātas piekļuves žurkām, kas parādīja, ka to patēriņš bija nejutīgs pret aversīvām vides norādēm, kas paredz nepatikšanas. Paplašinātās piekļuves žurkām sākotnējais enerģijas patēriņš bija mazāks nekā citās grupās. Tomēr, tā kā chow uzņemšana līdzīgos laika periodos bija daudz mazāka (7.d attēls), maz ticams, ka tas pārstāv "grīdas efektu", kas sajauc mūsu secinājumus. Kopā mūsu dati apstiprina domu, ka piespiedu tipa ēšanas paradumi paplašinātas piekļuves žurkām var parādīties līdzīgi kā piespiedu kokaīna lietošana žurkām, kurām anamnēzē ir paplašināta piekļuve narkotikām18.

7 attēls: Kompulsīvi reaģē uz garšīgu ēdienu.

a) Vidējais (± sem) garšīgā uztura patēriņš nesodītām žurkām 30 minūšu bāzes sesiju laikā un testa dienā, kad žurkas tika pakļautas neitrālam kondicionētam stimulam, kas iepriekš nebija savienots ar kaitīgu pēdu šoku (piekļuve: F2,20 = 5.2, P <0.05; # P <0.05, salīdzinot ar tikai žurku žurkām). (b) Vidējais (± sem) garšīgā uztura patēriņš sodītām žurkām 30 minūšu bāzes sesiju laikā un testa dienā, kad žurkas tika pakļautas kondicionētam stimulam, kas iepriekš bija savienots ar kaitīgu pēdas šoku (piekļuve: F2,21 = 3.9 , P <0.05; bižele: F1,21 = 8.6, P <0.01; piekļuves × signāla mijiedarbība: F2,21 = 4.7, P <0.05; * P <0.05, salīdzinot ar uzņemšanu sākotnējās sesijas laikā, #P <0.05 salīdzinājumā ar tikai čau žurkas). c) vidējais (± sem) garšīgā uztura patēriņš 30 minūšu sākotnējās sesijas laikā un testa dienā Lenti-control un Lenti-D2Rsh žurkām, kurām iepriekš bija tikai chow vai pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai (norāde: F1,26, 29.7 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <30, salīdzinot ar uzņemšanu sākotnējo sesiju laikā, post hoc tests). d) vidējais (± sem) chow patēriņš 2 min sākotnējās sesijas laikā un testa dienā Lenti-control un Lenti-D1,26Rsh žurkām, kurām iepriekš bija tikai chow vai paplašināta piekļuve kafejnīcas diētai (norāde: F44.9 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <XNUMX, salīdzinot ar uzņemšanu sākotnējo sesiju laikā, post hoc tests).

Visbeidzot, mēs pārbaudījām ar sodu saistītā nosacītā stimula ietekmi uz barības uzņemšanu Lenti-control un Lenti-D2Rsh žurkām, kurām iepriekš bija bijusi pieeja tikai chow vai paplašināta piekļuve kafetērijas diētai (žurkas no 6. att.). Mēs noskaidrojām, ka sākotnējā garšīgā ēdiena uzņemšana 30 minūšu sākuma sesiju laikā bija vienādi augsta (~ 40 kCal) visās četrās grupās (7.c attēls). Turklāt kopējais ikdienas chow patēriņš (mājas būrī) bija līdzīgs visām četrām žurku grupām kondicionēšanas sesiju laikā un testa dienā (10. papildatt.). 14 dienu iepriekšēja piekļuve kafejnīcas diētai tāpēc nebija pietiekama, lai bloķētu ēšanas veidu, kas līdzīgs ēšanas veidam, līdzīgi tam, kāds novērots žurkām, kurām bija> 40 d pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai (7.a, b att.). Aversīvais norādes gaismas stimuls izjauca patīkamu barības uzņemšanu Lenti-control un Lenti-D2Rsh žurkām, kurām iepriekš bija piekļuve tikai chow (7.c attēls). Līdzīgi aversīvais nosacītais stimuls izjauca patīkamu barības uzņemšanu Lenti kontroles žurkām, kurām iepriekš 14 dienas bija pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai. Turpretī aversīvais nosacītais stimuls neietekmēja patīkamu pārtikas patēriņu žurkām Lenti-D2Rsh, kurām iepriekš bija 14 dienas pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai (7.c attēls). BSR sliekšņi šīm žurkām saglabājās ievērojami paaugstināti, reģistrējot tos 48 stundas pēc testa sesijas, savukārt pārējās trīs žurku grupās sliekšņi palika stabili un nemainīgi

(Papildu attēls 11). Lai pārbaudītu, vai Lenti-D2Rsh paplašinātās piekļuves žurku rezistence pret kondensēto stimulāciju izraisītu garšīgas pārtikas uzņemšanas nomākšanu nav sekundāra, ja tika novēroti klasiskās kondicionēšanas procesu traucējumi, mēs pārbaudījām, cik spēcīga ir stimulējoša stimulācija, lietojot mazāk garšīgas standarta čau. visas četras žurku grupas. Atšķirībā no garšīgas pārtikas patēriņa, mēs atklājām, ka visas četras žurku grupas 2 min bāzes sesiju laikā patērēja mazo čau (~ 30 kCal) (7d attēls) un ka čūskas uzņemšana tika pārtraukta visās četrās grupās pēc līdzīgs lielums, ja tiek pakļauts aversīviem kondicionētiem stimuliem (7d att.). Šie dati pierāda, ka striatāla D2R izzušana ievērojami paātrināja garšīgas pārtikas kompulsīvas līdzīgas ēšanas parādīšanos, bet tikai žurkām ar paplašinātu piekļuvi. Turklāt, tā kā kompulsīvā ēšana tika konstatēta tikai Lenti-D2Rsh žurkām, kurām bija paaugstināts BJR slieksnis, uztura izraisīta atlīdzības hipofunkcija var būt nepieciešams priekšnoteikums kompulsīvās pārtikas meklējumiem.

diskusija

Par svarīgu vides apdraudējuma faktoru obesity19 uzskata vieglu piekļuvi garšīgiem, augstvērtīgiem pārtikas produktiem. Mēs atklājām, ka paplašināta piekļuve ļoti garšīgai kafejnīcu stila diētai izraisīja pārēšanās un svara pieaugumu, kā arī pakāpeniski paaugstinot BJR sliekšņus žurkām. Šo ietekmi uz BJR sliekšņiem var izskaidrot ar pakāpenisku smadzeņu atalgojuma shēmu reakcijas mazināšanos, interpretāciju, kas atbilst faktam, ka pārtikas ierobežojums un svara zudums var palielināties20, bet akūta pārmērīga barošana var īslaicīgi samazināties21, reaģējot uz BJR žurkām. Šis atklājums ir darba paplašinājums, kas parāda, ka žurku akūtā pārmērīga barošana caur intragastrisku barošanas cauruli21, un kuņģa distilācija vai intravenoza glikagona infūzija, kas atdarina pēcprodukcijas sātīgumu22, 23, 24, samazina atbildes reakciju uz sānu hipotalāmu BSR un palielina nepatīkamas reakcijas uz stimulācija25. Iepriekšējais darbs arī parādīja, ka atkārtoti piespiežot žurkas caur intragastriskām caurulēm, līdz to svars ir palielinājies par ~ 200 g, līdzīgi samazinās atbildes reakcija uz BJR, kas turpinās, līdz ķermeņa svars ir normalizējies23. Tāpat kā šajos pētījumos ar žurkām, kaķiem reakcija uz sānu hipotalāmu BSR tika kavēta ar iepriekšēju barošanu ar satiation26, parādot, ka mijiedarbība starp smadzeņu atalgojuma funkciju un vielmaiņas stāvokli ir saglabājusies un līdz ar to ir iespējama arī cilvēkiem. Kafejnīcu stila diētu viegla pieejamība un to pārkaršana cilvēkiem tiek uzskatīta par nozīmīgu vides veicinātāju pašreizējā aptaukošanās epidēmijā Rietumu sabiedrībā19. Mūsu dati rāda, ka žurkas, kas patiešām pārdzīvo garšīgu kafejnīcu uzturu, kas līdzīga tai, ko patērē cilvēki, gūst atalgojuma hipofunkciju un ka šī ietekme kļūst arvien sliktāka, kad viņi iegūst lielāku svaru. Jāatzīmē, ka visiem žurkas ar atalgojuma sliekšņa paaugstinājumiem ≥20% bija BJR elektrodi, kas atrodas ~ 500 μm robežās no fornix dorsolaterāli. Ar atalgojumu saistīto neironu jutīgums šajā jomā tiek palielināts ar pārtikas ierobežojumiem tādā veidā, kas ir jutīgs pret tauku atvasināto hormonu leptīnu, un šis smadzeņu reģions tiek uzskatīts par svarīgu substrāta pārtikai reward27. Tāpēc smadzeņu ķēdes, kas regulē pārtikas hedoniku, tiek kavētas pēcdzemdību signāliem, kas paredz sāta sajūtu, kas atbilst nesen veiktajiem cilvēka attēlveidošanas pētījumiem, kas parāda, ka kuņģa distention28 un zarnu atvasināto postprandiju faktora peptīds YY3-36 (PYY) 29 modulē smadzeņu reģionu darbību. iesaistīti atalgojuma apstrādē. Turklāt atlīdzības sistēmas kavē arī pārmērīgs svara pieaugums. Nesenie ziņojumi liecina, ka cirkulējošais leptīns, kas ir galvenais enerģijas bilances regulators, var iekļūt smadzeņu audos un kavēt atalgojuma shēmu3, 27, 30, 31 darbību.

Žurku ar lieko svaru atalgojuma deficīts var atspoguļot smadzeņu atalgojuma ķēžu pamata jutīguma pretadaptīvu samazināšanos, lai pretotos to pārmērīgai stimulēšanai ar garšīgu pārtiku. Šāda diētas izraisīta atlīdzības hipofunkcija var veicināt aptaukošanās attīstību, palielinot motivāciju lietot augstas atalgojuma “obesogēnas” diētas, lai izvairītos vai atvieglotu šo negatīvās atlīdzības stāvokli6, 32. Tas varētu izskaidrot hipofāgiju, ko novērojām paplašinātas piekļuves gadījumā žurkām un mazākā mērā ierobežotas pieejamības žurkām, kad garšīgais ēdiens tika izņemts un bija pieejams tikai mazāk garšīgais chow. Šāds scenārijs saskan arī ar datiem no cilvēka smadzeņu attēlveidošanas pētījumiem, kuros striatuma neaktīva aktivācija, reaģējot uz ļoti garšīgu pārtiku, īpaši personām ar ģenētiskiem polimorfismiem, kas, domājams, samazina striatāla D2R ekspresiju, ir saistīta ar ilgtermiņa svara pieaugumu4. Nav skaidrs, vai šāda paaugstināta jutība pret aptaukošanos cilvēkiem izpaužas pirms aptaukošanās attīstības un ir saistīta tikai ar ģenētiskiem faktoriem (“atlīdzības deficīta sindroms”), vai pārēšanās var izraisīt traucējumus atalgojuma apstrādē. Mūsu dati rāda, ka paplašināta piekļuve garšīgai augstas enerģijas pārtikai un sekojoša pārēšanās var izraisīt jutīgumu, tāpēc tas var būt svarīgs hedoniskais mehānisms, kas veicina aptaukošanās attīstību. Līdzīga atlīdzības disfunkcija, nekā šeit ziņots par aptaukošanās žurkām, tiek atklāta arī žurkām, kurām anamnēzē ir bijusi plaša piekļuve intravenozai kokaīna vai heroīna pašpietiekamai ievadīšanai, bet ne tām, kurām anamnēzē ir ierobežota piekļuve12, 13, 14. Turklāt pāreja no Ir ierosināts, ka gadījuma rakstura piespiedu narkotiku meklēšana ir saistīta ar mēģinājumu mazināt atalgojuma samazināšanās pastāvīgo stāvokli, ko izraisa šī zāļu izraisītā atlīdzības disfunkcija12, 32, 33. Tādējādi mūsu dati norāda, ka aptaukošanās un narkomānija var būt kopīgi hedoniskie mehānismi.

Striatāla D2R ekspresijas pazemināšanās ir ievērojama neuroadaptīva reakcija uz garšīgas pārtikas pārmērīgu patēriņu. Patiešām, striatāla D2R blīvuma samazināšanās ir novērojama liekā svara indivīdiem4, 34 un rodents35, 36. Un otrādi, indivīdiem ar anoreksiju nervosa ir paaugstināts striatāla D2R37, un svara zudums aptaukošanās pacientiem pēc bariatriskās (kuņģa apvedceļa) operācijas ir saistīts ar paaugstinātu striatālu D2R blīvumu28. Gēnu polimorfisms, ko dēvē par TaqIA A1 alēli, izraisa samazinātu striatāla D2R blīvumu, un indivīdi, kas satur šo alēliju, ir pārmērīgi pārstāvēti aptaukošanās populācijās4. TaqIA alēle arī palielina neaizsargātību pret alkoholu, opioīdu un psihomotorisko stimulantu atkarību38. Tādēļ striatāla D2R blīvuma samazināšanās, kas rodas vai nu ar konstitutīviem ģenētiskiem faktoriem, vai kā pārēšanās dēļ, var veicināt aptaukošanās neirobioloģiskos mehānismus. Mēs noskaidrojām, ka 70 kDa D2R izoformas striatāla līmeņi, domājams, atspoguļo ar membrānu saistīto D2R, bija apgriezti saistīti ar ķermeņa masu žurkām tikai no ierobežotas piekļuves un paplašinātas piekļuves grupām (4. Att.). Striatāla D2R izpausme, kas visvairāk redzama dorsolaterālajā striatumā (5. Att.), Izraisīja BJR sliekšņa palielināšanos gandrīz uzreiz pēc kafejnīcas uztura. Tādēļ striatāla D2R ekspresijas samazināšanās strauji paātrināja atalgojuma hipofunkcijas rašanos žurkām ar plašāku piekļuvi ļoti garšīgiem ēdieniem, kas atbilst cilvēka smadzeņu attēlveidošanas datiem, kas norāda, ka striatāla D2R blīvuma deficīts veicina aptaukošanās hipotēku aptaukošanās pacientiem4.

Jāatzīmē arī trīs Lenti-D2Rsh žurku iezīmes. Pirmkārt, lai gan striatāla D2R deaktivizēšana kopā ar paplašinātu piekļuvi garšīgajai diētai izraisīja BJR sliekšņu paaugstināšanos, kaloriju patēriņa vai ķermeņa masas pieauguma atšķirības šajās žurkās nebija salīdzināmas ar kontroles žurkām. Tas varētu atspoguļot faktu, ka žurkām bija pieejams tikai 14 d pieeja kafejnīcu uzturs; ilgāki piekļuves periodi laika gaitā varētu izraisīt lielāku ķermeņa masas pieaugumu, līdzīgi kā lielāka jutība pret svara pieaugumu, kas novērots cilvēkiem ar deficītu striatāla D2R signalizācijā4. Tomēr priekšrocība, ka tikai 14 d ierobežo piekļuvi kafetērijas diētai, ir tā, ka vienīgās grupas, kurām bija paplašināta piekļuve, bija vienīgās grupas, kurām bija paaugstināts BJR slieksnis, un tas mums ļāva novērtēt atalgojuma hipotēkas potenciālo lomu kompulsīvās attīstības rezultātā. ēšanas (skatīt zemāk). Otrkārt, BJR sliekšņi palika nemainīgi un nemainīgi nolaupītās žurkas, kurām bija pieejams tikai čau. Tas norāda, ka samazināta striatāla D2R ekspresija vien nebija pietiekama, lai izraisītu atalgojuma hiposensitivitāti; tā vietā šķiet, ka tā mijiedarbojas ar garšīgu ēdienu pārmērīgu patēriņu, lai paātrinātu šī mazāka atalgojuma jutīguma stāvokļa rašanos. Tāpēc citas adaptīvas reakcijas smadzeņu atlīdzības shēmās var izraisīt jutīguma hiposensitivitāti žurkām ar paplašinātu piekļuvi kafejnīcas diētai. Paturot to prātā, mēs atzīmējam, ka D2R agonists bromokriptīns samazina cirkulējošos leptin39 līmeņus, un leptīns vismaz daļēji inhibē barošanu, inhibējot striatāla reģionus, kas kontrolē hedoniskas reakcijas uz food3, 30, 31. Tādējādi ir iespējams, ka striatāla D2R pazemināšana, reaģējot uz pieaugošo ķermeņa masu, palielina leptīna signalizāciju un tādējādi palielina šī adipokīna inhibējošo ietekmi uz smadzeņu atlīdzības sistēmām. Visbeidzot, mēs atzīmējam, ka mēs vēršamies pie mūsu virusu vīrusu vektoriem pret dorsolaterālo striatumu. Tas bija galvenokārt tehnisku iemeslu dēļ, jo kanulu sānu izvietojums vīrusu nogādāšanai striatumā ļāva mums arī iekļūt iekšējo hipotalāma stimulējošo elektrodu BJR sliekšņa noteikšanai. Tādējādi ir iespējams, ka D2R mērķauditorijas atrašana citās striatuma zonās, jo īpaši dorsomediālās un vēdera zonas (kodols un čaumalas), var būt paaugstinātas BJR robežvērtības pat tad, ja nav garšīgas diētas.

Dorsolaterālais striatums ir cieši saistīts ar stimula un reakcijas ieraduma tipa mācīšanos, kas atspoguļojas patērētāja uzvedības attīstībā, kas ir nejutīga pret devalvāciju, iepriekš barojot ar piesātinājumu vai savienojot pārī ar kaitīgiem stimuliem40. Pārliecinoties galvenokārt uz muguras sānu striatumu, mēs, iespējams, esam notriekuši D2R grupas, kas regulē žurku neaizsargātību pret piespiedu tipa ēšanas attīstību. Atbilstoši striatālo D2R lomai piespiedu uzvedībā, cilvēka DRD2 – ANKK1 gēna lokusa TaqIA alēle, kuras rezultāts ir zems striatāla D2R blīvums5, notrulina striatāla aktivāciju, reaģējot uz garšīgu pārtiku4 un paaugstina neaizsargātību pret aptaukošanos4, ir saistīts arī ar trūkumi mācībās, lai izvairītos no darbībām ar negatīvām sekām41. Uzvedības kavējošas kontroles zaudēšana, kurai var būt negatīvs iznākums, ir gan aptaukošanās, gan atkarības no narkotikām raksturīga iezīme, kurā patērētāja uzvedība saglabājas, neskatoties uz negatīvām sociālajām, veselības vai finansiālajām sekām. Kokaīna lietošana žurkām, kurām anamnēzē ir plaši lietotas zāles, var kļūt neelastīga un izturīga pret traucējumiem, ko rada aversīvs nosacīts stimuls, kas paredz negatīvu iznākumu (pēdu šoks) 18. Līdzīgi peles, kurām iepriekš bija pieejama garšīga diēta ar augstu tauku saturu, ilgāku laiku pavadīs nelabvēlīgā vidē (spilgti apgaismotā), lai iegūtu garšīgu pārtiku, nekā peles, kurām nebija pieredzes ar diētu42. Mēs atklājām, ka garšīgs pārtikas patēriņš žurkām ar ilgstošu piekļuvi kafejnīcas diētai bija līdzīgi nejutīgs pret pretēju nosacītu stimulu. Saskaņā ar striatālo D2R lomu šajā sakarā piespiedu tipa ēšana tika atrasta striatālās D2R nokrišanas žurkām, kurām iepriekš bija 14 dienas pagarināta piekļuve kafejnīcas diētai, bet ne kontroles grupās. Raugoties no neirosistēmas viedokļa, paplašināta piekļuve garšīgam ēdienam var izraisīt plastiskumu kortikostriatālajos ceļos, tādējādi padarot dzīvniekus neaizsargātākus pret kompulsīvi līdzīgas uzvedības attīstību, un striatālā D2R signāla deficīts uzlabo šo procesu. Patiešām, samazināts striata D2R blīvums indivīdiem ar aptaukošanos ir saistīts ar samazinātu metabolismu prefrontālās un orbitofrontālās garozas zonās43, kas kavē uzvedības kontroli44.

Konkrētāk, garšīgu ēdienu kompulsīvs patēriņš tika atklāts tikai žurkām, kas agrāk bija paplašinājušas piekļuvi kafejnīcas diētai, nevis kontroles žurkām, kas bija pagarinājušas piekļuvi kafejnīcas diētai tajā pašā laika periodā, kā arī žurkām, kuras bija izlaistas, un Piekļuve tikai chow-only. Galvenā atšķirība starp nolaupītām žurkām ar iepriekš paplašinātu piekļuvi un citām grupām bija to pastāvīgi paaugstinātais BJR slieksnis. Tas varētu atspoguļot atalgojuma hipofunkcijas vispārējo neirobioloģisko izcelsmi un kompulsīvo ēšanas parādīšanos, kas ir īslaicīgi sakārtotas, bet patstāvīgas parādības. Alternatīvi, uztura izraisīta atlīdzības hipofunkcija var kalpot par pamatu negatīvam pastiprinājumam, kas atvieglo kompulsīvu līdzīgu ēšanu14, 32, 33. Neatkarīgi no pamatā esošajiem mehānismiem, mūsu konstatējumi liecina, ka atkarību izraisoša kompulsīva reakcija uz garšīgiem ēdieniem var rasties aptaukošanās žurkām, un norāda, ka striatāla D2R signalizācijas deficīts palielina neaizsargātību pret šīs uzvedības attīstību.

Kopumā mēs atklājām, ka smadzeņu atalgojuma sistēmu pārmērīga stimulēšana, izmantojot pārmērīgu garšīgu, enerģiski blīvu pārtiku, rada dziļu atalgojuma hipotensitivitāti un kompulsīvu līdzīgu ēšanas attīstību. Šīs apgrūtinošas uzvedības reakcijas aptaukošanās žurkām, iespējams, rodas no diētas izraisīta deficīta striatāla D2R signalizācijā. Pārmērīga ļaunprātīgas lietošanas narkotiku lietošana līdzīgi samazina striatāla D2R blīvumu, izraisa dziļu atlīdzības hipofunkcijas stāvokli un izraisa kompulsīvu līdzīgu narkotiku lietošanas uzvedību. Tāpēc mūsu rezultāti atbalsta iepriekšējo darbu4, 19, 42, 45, 46, 47, norādot, ka aptaukošanās un atkarība no narkotikām var rasties no līdzīgām neuroadaptīvām reakcijām smadzeņu atlīdzības shēmās.

Metodes

Žurkas

Eksperimentu sākumā tika iegūtas tēviņu Wistar žurkas, kuru svars 300 – 350 g tika iegūts no Charles River. Pēc ierašanās žurkas tika izmitinātas individuāli pie pastāvīgas temperatūras 12-h gaišā un tumšā cikla laikā (iedegās pie 2200 h). Eksperimenta laikā žurām tika atļauts piekļūt standarta laboratorijas čau un ūdenim. Visas procedūras apstiprināja Scripps Florida institucionālā dzīvnieku aprūpes un lietošanas komiteja, un žurkas tika ārstētas saskaņā ar Nacionālo veselības iestāžu noteiktajām vadlīnijām attiecībā uz dzīvnieku kopšanas principiem.

Ķirurģiskās procedūras.

Žurkas, kas pagatavotas ar BSR stimulējošiem elektrodiem, vispirms tika anestēzētas, ieelpojot 1-3% izoflurānu skābeklī un novietojot stereotaksiskajā rāmī (Kopf). Bipolārie BJR elektrodi (11 mm garš) tika implantēti aizmugurējā sānu hipotalāmā (anteroposterior, −0.5 mm no bregmas; mediolateriāli, ± 1.7 mm no viduslīnijas; dorsoventrāls, 8.3 mm no dura; incisera josla tika noregulēta uz 5 mm virs starpsienas ) 47. Žurkas, kas saņēma vīrusu injekcijas, tika sagatavotas arī ar divpusēju vadlīniju kanāliem (23 gabarīts, 14 mm garš), kas novietotas virs striatuma (anteroposterior, 2.8 mm no bregmas; mediolateriāli, ± 3.1 mm no viduslīnijas; dorsoventrāls, -2.4 mm no dura) ar 48-mm stīpām. Četras nerūsējošā tērauda galvaskausa skrūves un zobu akrils turēja elektrodu un kanjonus vietā. Ķirurģiskais brūces tika ārstētas ar lokālu antibiotiku reizi 14 h pēc 12 d pēc operācijas. Žurkām tika atļauts 5 – 7 d atgūties no operācijas un pēc tam tika apmācītas BJR sliekšņa procedūrā.

BJR procedūra.

Žurkas tika apmācītas, lai reaģētu uz BSR stimulāciju saskaņā ar diskrēta izmēģinājuma strāvas sliekšņa procedūru, kas ir līdzīga citur10, 14. Īsumā, BSR pašreizējie līmeņi mainījās dilstošā un augošā secībā 5-μA pakāpēs. Katrā testēšanas sesijā tika prezentētas četras pārmaiņas dilstošā secībā. Katras sērijas slieksnis tika definēts kā viduspunkts starp divām kārtējām pašreizējām intensitātēm, par kurām žurkas atbildēja vismaz trīs no pieciem pētījumiem, un divām kārtējām pašreizējām intensitātēm, attiecībā uz kurām žurkām nebija atbildes trīs vai vairākos no pieciem izmēģinājumiem. Sesijas kopējais slieksnis tika definēts kā vidējais slieksnis četrām atsevišķām sērijām. Katra testa sesija bija aptuveni 30 min. Stabili BSR sliekšņi tika definēti kā ≤10% robežvērtību izmaiņas 5 secīgās dienās, parasti nosakot pēc apmācības 10 – 14 d. Atbildes latentums katrai testa sesijai tika definēts kā vidējais atbildes latentums visiem izmēģinājumiem, kuros notika pozitīva reakcija.

Vīrusu iepakojums un piegāde.

Īsa matadata RNS tika piegādāta un konstitutīvi izteikta, izmantojot pRNAT-U6.2 / Lenti vektoru sistēmu (GenScript). Vīrusu daļiņas tika sagatavotas saskaņā ar ražotāja protokolu. Īsumā, HEK 293FT šūnas tika transfektētas ar vektoru, kas satur shRNA ieliktni (5′-GGATCCCGCGCAGCAGTCGAGCTTTCTTCAAGAGAGAAAGCTCGACTGCTGCGCTTTTTTCCAACTCGAG-3 ′) vai tukšo vektoru, kā arī ViraPower Packaging 72 (hitr. Pēc tam supernatants tika savākts un koncentrēts ar ultracentrifugēšanu (24 76,755 g, Beckman Coulter SW 32 TI rotors, 90 minūtes, 4 ° C), un vīrusa titru noteica ar fluorescenci aktivētu šūnu šķirošanu saskaņā ar ražotāja norādījumiem. Vīruss tika sadalīts alikvotā daļā un līdz lietošanai tika uzglabāts gaismas aizsargātās kastēs -80 ° C temperatūrā.

Žurkas ar stabiliem BJR sliekšņiem saņēma divpusējas vīrusu injekcijas trijās vietās katras smadzeņu puslodes striatumā (2 μl vienā injekcijā, 1 μl min-1, 1 min starp injekcijām, kopā sešas injekcijas uz vienu žurkām). Žurkām tika atļauta vismaz 2 – 3 d atveseļošanās no intrastriatālām injekcijām pirms BSR sliekšņa novērtējuma atsākšanas. Ik pēc BSN sliekšņa novērtējuma turpinājās 33 d pēc vīrusu injekcijas, lai nodrošinātu maksimālu striatālu D2R deaktivāciju, pirms tika atļauta žurku piekļuve kafejnīcas diētai. Šo 2 d laikā starp Lenti kontroles un Lenti-D33Rsh žurkām nebija atšķirību starp BSR sliekšņiem (dati nav parādīti).

Imunoblotēšana.

Žurkas tika nogalinātas aptuveni 1 h pēc to regulāri plānotās piekļuves kafejnīcu uzturam, un smadzenes tika ātri noņemtas. ~ 1 – 2 mm biezuma smadzeņu sekcijas tika sagatavotas, izmantojot korona smadzeņu matricu (1-mm šķēles intervālu; Plastics One) uz ledus bloka, un tika ņemti audu perforatori no muguras striatuma (bregma: ~ 2.2 līdz −0.26 mm). Striatāla audu perforatori tika ātri savākti, sasaldēti un uzglabāti –80 ° C temperatūrā līdz lietošanai. Atsevišķi paraugi tika atkausēti uz ledus un vienādi daudzums striatāla audu tika apkopoti, pamatojoties uz atkarības grupām, kas atkarīgas no svara, (7 – 10 žurkas vienā baseinā). Audi pirms homogenizācijas tika atkārtoti suspendēti 500 μl ledus aukstā RIPA buferī (Thermo Scientific), kas satur nātrija ortovanadātu, fosfatāzes kokteiļa inhibitorus 1 un 2 (Sigma-Aldrich), leupeptīnu un pepstatīnu. Audu lizāti tika vārīti 10 min parauga buferšķīdumā un ievietoti 4% –20% vai 10% Tris-glicīna SDS gels (Invitrogen). Olbaltumviela tika pārnesta uz nitrocelulozes membrānām, bloķēta 1 h pie ~ 23-25 ° C (5% beztauku sausā piena un 0.2% Tween-20 PBS, pH 7.4) un inkubēta primārajā antivielā naktī pie 4 ° C. Turpmāk norādītās primārās antivielas tika atšķaidītas ar bloku šķīdumu: D2R peles monoklonālais (Santa Cruz, 1: 100) vai β-aktīna peles monoklonālais (Santa Cruz, 1: 200). Pēc inkubācijas ar mārrutku peroksidāzes konjugētām sekundārajām antivielām (Amersham, 1: 2,000) tika pievienots ECL reaģents. D2DR (~ 70 kDa) 17, 49, nobriedušais membrānu veidojošais veids tika normalizēts ar proteīna ielādes kontroli (β-aktīns; 43 kDa) un kvantitatīvi noteikts ar densitometriju, izmantojot NIH Image J programmatūru.

Imūnķīmiskā analīze.

Žurkas anestezēja un transkardiāli perfūzēja ar 4% paraformaldehīdu PBS (pH 7.6). Smadzenes tika izņemtas, pēcfiksētas pa nakti un uzglabātas saharozē (30% šķīdums PBS, pH 7.4) vismaz 72 h. Saldētas audu sekcijas (30 μm biezums) tika savāktas no mikrotomas un bloķētas (3% BSA, 5% normāls kazu serums un 0.3% Triton X-100 PBS) 1 h pie ~ 23 – 25 ° C. Bloka šķīdumam pievienoja sekojošas primārās antivielas un inkubēja nakti 4 ° C temperatūrā: vistas poliklonāla GFP (Abcam, 1: 1,000); trušu monoklonāls GFAP (Millipore, 1: 1,000); peles monoklonāla uz NeuN (Millipore, 1: 1,000). Sekcijas tika inkubētas ar fluorescējošām krāsām konjugētām sekundārajām antivielām pie ~ 23-25 ° C: pretvistas-488 nm krāsviela (Jackson ImmunoResearch, 1: 1,000), anti-trušu – 594 nm krāsviela (Invitrogen, 1: 1,000 ) un anti-peles-594-nm krāsu (Invitrogen, 1: 1000). Sekcijas tika uzstādītas ar Vectashield montāžas materiālu, kas satur DAPI (Vector Labs) un pārklāja. Attēli tika uzņemti, izmantojot Olympus BX61 fluorescences mikroskopu (x 2 mērķis) vai Olympus konfokālo mikroskopu (x 10 un × 100 mērķi).

Barošanas procedūra.

Žurkas tika novietotas atsevišķi uz papīra pakaišiem (alfa spilventiņi; Shepherd Specialty Papers), lai nepieļautu, ka pārtikas produkti ir netīrumi ar vaļēju gultas materiālu. Kafetērijas uzturs sastāvēja no bekona, desas, siera kūka, mīklas kūka, matējuma un šokolādes, kas tika individuāli nosvērtas, pirms tās tika darītas pieejamas žurkām. Kafejnīcu uztura ēdieni tika piegādāti mazās metāla tvertnēs. Pēc ēdināšanas sesijas pabeigšanas atkal tika nosvērtas visas pārtikas preces, ieskaitot standarta laboratorijas čau. Kaloriju daudzums no dažādiem makroelementiem tika aprēķināts, izmantojot ražotāja sniegto uzturvērtības informāciju.

Cue izraisīta barošanas uzvedības apspiešana.

Barošanas procedūras notika skaņu slāpētās operantu kamerās, kas pēc izmēriem bija identiskas tām, kuras izmantoja BSR eksperimentos. Žurkas ievietoja operantu kamerā, un tām 30 minūtes bija piekļuve kafejnīcas diētai vai chow. Pārtikas produkti tika piegādāti mazās metāla tvertnēs. Visas barības vienības tika nosvērtas pirms un pēc barošanas sesijām, kas tika veiktas žurku normālā barošanas periodā. Chow patēriņš tika novērtēts, patērējot 45 mg chow granulas, kas pēc sastāva bija identiskas ar chow, kas tika nodrošināta žurku mājas sprostos. Žurkām pēc tam tika atļauta 30 minūšu piekļuve kafejnīcas diētai, līdz tika sasniegta stabila uzņemšana (definēta kā dienas devas variācija <10%), kam nepieciešama 5–7 dienas. Pēc patīkamās barības uzņemšanas stabilizēšanās šajā bāzes periodā žurkas katrā piekļuves stāvoklī tika iedalītas divās grupās: sodītas (tās, kuras saņēma pēdu šoku) un nesodītas (nesaņēma pēdu šoku). Žurkas pēc tam tika pakļautas četrām kondicionēšanas sesijām secīgās dienās tajā pašā operantu kamerā, kurā tām iepriekš bija pieejams garšīgs ēdiens. 30 minūšu kondicionēšanas sesiju laikā 10 minūtes tika aktivizēta signāla gaisma (kondicionēts stimuls), 10 minūtes tika izslēgts un pēc tam atkal ieslēgts 10 minūtes. Sodītās žurkas saņēma pēdu šoku tikai, parādot signālu gaismu (0.5 mA 1.0 s; 10 stimulācijas ar ~ 1 minūšu intervālu). Nesodītās žurkas tika uzrādītas ar signālu gaismu tādā pašā veidā, bet bez pēdu trieciena. Pārbaudes dienā, nākamajā dienā pēc pēdējās kondicionēšanas sesijas, žurkas sodītajās grupās saņēma intermitējošu pēdas šoku (kopā piecas stimulācijas), kas tika savienotas ar signāla gaismas aktivizēšanu 5 minūtes. Nesodītās žurkas atkal tika pakļautas bižektora gaismai, ja nebija pēdu šoka. Pēc 5 minūšu soda perioda visām žurkām tika atļauts piekļūt garšīgam ēdienam 30 minūšu laikā ar nosacītu stimulu, kas periodiski tika aktivizēts (10 min. Iedegta, 10 min. Izslēgta, 10 min. Iedegta).

Statistiskās analīzes.

Sākotnējās atlīdzības sliekšņi tika definēti kā vidējā sliekšņa vērtība 5 d pirms piekļuves kafejnīcas diētai katram subjektam. Atlīdzības sliekšņi tika izteikti kā procentuālās izmaiņas no bāzes sliekšņa vērtības. Dati par sākotnējo atalgojuma sliekšņa vērtību, svara pieaugumu, kaloriju patēriņu un kaloriju patēriņu no taukiem tika analizēti ar divfaktoru, atkārtotu mērījumu dispersijas analīzi, ar piekļuvi (tikai čau, ierobežota piekļuve vai paplašināta piekļuve), kaloriju avotu ( standarta čau vai kafetērijas diēta), vīruss (Lenti-control vai Lenti-D2Rsh) un bižele (pārī vai bez soda ar sodu) kā starp subjektu faktori un laiks kā subjektiem raksturīgais faktors. Ja nepieciešams, dispersijas analīzēs galvenās sekas tika analizētas pēc Bonferroni post hoc testiem. Visas statistiskās analīzes tika veiktas, izmantojot GraphPad Prism programmatūru.

Atsauces

Atsauces

Sarakste ar:

· Paul J Kenny ([e-pasts aizsargāts])