Neurale activeringspatronen die ten grondslag liggen aan de invloed van basolaterale amygdala op intra-accumbens opioïde-aangedreven consumptie versus eetlustig, vetrijk voedingsgedrag bij de rat (2015) - BINGE MECHANISM

Gedrag Neurosci. Auteur manuscript; beschikbaar in PMC 2015 Dec 1.

Gepubliceerd in definitief bewerkte vorm als:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

De definitieve bewerkte versie van dit artikel is beschikbaar op Gedrag Neurosci
 

Abstract

De huidige studie onderzocht de rol van de amygdala bij het bemiddelen van een uniek patroon van voedingsgedrag, aangedreven door intra-accumbens (Acb) opioïde activering bij de rat. Tijdelijke inactivatie van de basolaterale amygdala (BLA), via toediening van GABAA-agonist muscimol, voorkomt verhoogde consumptie na intra-Acb opioïde toediening van de selectieve μ-opioïde agonist D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO), maar verlaat de voedingswijze intact gedrag, vooral nadat het gebruik is beëindigd. Eén interpretatie is dat inactivatie van de BLA op selectieve wijze neurale activiteit blokkeert die ten grondslag ligt aan door DAMGO gestuurde consumptiegedrag (consumptie), maar niet aan appetitief (naderings) gedrag. De huidige experimenten maken gebruik van deze temporele dissociatie van consumptie- en benaderingsgedrag om de bijbehorende neurale activiteit te onderzoeken. Na intra-Acb-zoutoplossing of DAMGO-toediening, met of zonder BLA-muscimoltoediening, kregen ratten 2hr toegang tot een beperkte hoeveelheid vetrijke voeding. Direct na de voedselsessie werden ratten opgeofferd en werden hersenen getest op neurale activiteitspatronen in kritieke hersenregio's waarvan bekend is dat ze zowel het eetlustige als het consumerende voedingsgedrag reguleren. De resultaten tonen aan dat de intra-Acb DAMGO-toediening de c-Fos-activering verhoogde in orexine-neuronen binnen het peryonieke gebied van de hypothalamus en dat deze toename in activering wordt geblokkeerd door deactivering van BLA-muscimol. Intra-acb DAMGO-toediening verhoogde significant de c-Fos-activering in dopaminerge neuronen van het ventrale tegmentale gebied, vergeleken met zoutcontroles, en BLA-inactivatie had geen effect op deze toename. Globaal verschaffen deze gegevens onderliggende schakelingen die de selectieve invloed van de BLA op het aansturen van consumerend, maar niet appetiter, voedingsgedrag in een model van hedonistisch aangedreven voedingsgedrag kunnen mediëren.

sleutelwoorden: gemotiveerd gedrag, systeem- en circuitanalyse, laboratoriumgedrag (appetitief / aversief), diermodel, opioïde voedend neuraal activeringspatroon

Het gedistribueerde netwerk dat bijdraagt ​​aan intra-accumbens (Acb) opioïde gemedieerde voeding is uitgebreid onderzocht (; ; ; ), en de bijdragen van de basolaterale amygdala (BLA) zijn bijzonder interessant geweest. Tijdelijke deactivering van de BLA met de GABAA agonist muscimol voorkomt de robuuste toename van vetrijke inname na intra-Acb toediening van de selectieve μ-opioïde agonist D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO), maar BLA inactivatie heeft geen invloed op verhoogde voeding door acute toediening 24hr voedseldeprivatie (). Deze invloed van de BLA op specifiek het bemiddelen van een model van hedonische voeding werd verder gekarakteriseerd om aan te tonen dat BLA-inactivatie de toegenomen consumptie door intra-acb DAMGO veroorzaakte, maar verhoogde het gedrag van de voedingsaanpak intact, met name nadat de consumptie van het dieet was geëindigd. Hoewel een grondiger karakterisering en interpretatie van deze gegevens is verschaft door , BLA-inactivatie lijkt alleen de verbruiksfase van vetrijk voedingsgedrag te verstoren, maar niet de voedselbenaderingsfase die wordt aangedreven door opioïde activering van de Acb.

Historisch gezien zijn beloningsgedrag gecategoriseerd in een appetitive fase, die aanpakgedrag omvat dat betrokken is bij het zoeken naar belonende stimuli zoals voedsel, en de consummatory fase, die gedragingen zoals de consumptie van voedsel omvat (; ). Dit onderscheid is al tientallen jaren waargenomen en blijft populair vandaag de dag omdat theorieën over motivatie met betrekking tot voedsel en andere beloningen evolueren (; ; ; ; ). Pogingen om de fysiologie te definiëren die aan deze verschillende fasen van gemotiveerd gedrag ten grondslag ligt, omvatten modellen waarbij behandelingen de expressie van de ene fase hebben verstoord zonder de andere te beïnvloeden (; ; ; ). De huidige studie onderzoekt de onderliggende fysiologie van een uniek model van voedingsgedrag waarbij de consumerende en eetlustige fase werden gedissocieerd.

De huidige experimenten onderzochten de neurale patronen van activiteit die ten grondslag liggen aan het appetitieve en consumerende voedende gedrag dat wordt aangedreven door intra-Acb DAMGO. Ten eerste, de eerste bevinding () werd gerepliceerd om het uitgangspunt te bepalen voor het tweede experiment, inclusief de noodzaak om een ​​goede hoeveelheid beperkte voeding te bepalen in het tweede onderzoek. In het tweede experiment, na elk van de vier verschillende medicamenteuze behandelingstoestanden, kregen alle proefpersonen toegang tot een beperkte hoeveelheid vetrijke voeding, waarbij elke behandelingsgroep, behalve de met DAMGO behandelde groep, verzadiging bereikte (dwz hoeveelheden waargenomen onder lib-voorwaarden van Experiment 1). Direct na de 2hr-voersessie werden de ratten opgeofferd om de neurale activiteitspatronen te vangen die geassocieerd waren met de weergegeven gedragspatronen. Eerdere gegevens toonden aan dat het gehele verbruik en voedselhopperaanpakgedrag plaatsvindt binnen de eerste 30 min van de testsessie na alle behandelingen, terwijl intra-acb DAMGO, met of zonder BLA-inactivatie, robuuste niveaus van voedselaanpakgedrag produceert tijdens de laatste 90 min. van de 2hr-testsessie (). Daarom neurale activiteit geassocieerd met de motivatie om nadering en consumeren moet worden weergegeven bij ratten die intra-Acb DAMGO-behandeling ondergaan zonder BLA-inactivatie. In tegenstelling hiermee moeten neurale activiteitspatronen bij ratten die intra-Acb DAMGO-behandeling met BLA-inactivatie ondergaan dezelfde motivatie weerspiegelen als nadering, maar weerspiegelt verminderde motivatie voor consumeren.

Neurale activiteit werd onderzocht in hersenregio's waarvan bekend is dat ze het aanstekelijke en consumerende gedrag van belang mediëren, waaronder het ventrale tegmentale gebied (VTA), dorsale mediale hypothalamus (DMH), perifornische gebied van de hypothalamus (PeF) en laterale hypothalamus (LH) (; ; ). Intra-acb DAMGO-toediening verhoogt de c-Fos-expressie in perifornische hypothalamische neuronen en deze expressie vereist een signalering binnen de VTA (). Gezamenlijk suggereren deze en andere gegevens dat dit model van eetbaarheid-geïnduceerde voeding door Acb u-opioïde receptor activering PeF-orexine neuronen kan recruteren en orexinesignalering binnen de VTA kan versterken die op zijn beurt DA efflux naar de Acb en mPFC kan moduleren, waardoor voedingsgedrag wordt aangestuurd (). Het effect van BLA-activering die nodig is om een ​​toename van intra-acb DAMGO-vetrijk gebruik te observeren, maar geen vetrijk benaderingsgedrag, zal worden onderzocht.

Methoden

Ratten

Zesendertig volwassen mannelijke Sprague-Dawley-ratten (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN) met een gewicht van 300-400 g, werden gehuisvest in paren in plexiglas kooien in een geconditioneerde koloniekamer bij een temperatuur van 22 ° C. De ratten werden gehouden op een 12-uur licht-donkercyclus en alle experimenten werden uitgevoerd tijdens de lichte fase (0700 -1900) tussen de uren van 1200 en 1500. Tenzij anders vermeld, hadden ratten vóór en tijdens het experiment vrije toegang tot laboratoriumvoer en drinkwater. Groepen bevatten 6-8-ratten. Alle experimentele procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met protocollen goedgekeurd door de University of Missouri Institutional Animal Care and Use Committee.

Chirurgie

Ratten werden geanesthetiseerd met een mengsel van ketamine en xylazine (respectievelijk 90 mg / kg en 9 mg / kg; Sigma, St. Louis, MO), en 2-sets van roestvrijstalen geleidingscanules (23-maat, 10 mm) waren sterotaxisch gericht bilateraal boven de rand van de Acb-kern en laterale schaal en BLA en bevestigd aan de schedel met roestvrijstalen schroeven en lichtuithardende hars (Dental Supply van New England, Boston). Na de operatie werden draadstijlen in de leidcanules geplaatst om occlusie te voorkomen. Coördinaten voor de beoogde sites zijn als volgt: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (DV-coördinaat geeft plaatsing van 12.5mm-injectienaald weer die 2.5mm ventrale van de canule verlengt).

Apparaat

Gedragsbeoordeling van het voeren vond plaats in een kamer apart van de koloniekamer in acht plexiglas (30.5 cm × 24.1 cm × 21.0 cm) voedingskamers (Med Associates, St. Albans, VT). Ratten hadden toegang tot water ad libitum en ongeveer 35g van eet smakelijk dieet behalve waar opgemerkt. Voerkamers waren uitgerust met vier infrarood-bewegingsactiviteitstralen met 6 cm uit elkaar over de lengte van de kamer en 4.3 cm boven de vloer. Een geautomatiseerde weegschaal voor de voedselcontainer bewaakte het voedselverbruik. Een extra infrarode straal die de ingang van de voedselhopper overspant, bepaalde het aantal en de duur van elke hoofdingang in het hoppergebied. De voedselhopper en waterfles bevonden zich aan dezelfde kant (tegenovergestelde hoeken) van een kamerwand en een verwijderbare afvallade bevond zich onder de vloer van de bar. De metingen omvatten de locomotorische activiteit (aantal horizontale bundelbreuken), de duur van de hopperingang (gemiddelde duur van de balkbreuk bij de ingang van de hopper), hopperinvoeren (aantal balkbreuken bij de ingang van de hopper) en verbruikte hoeveelheid ( gram verbruikt dieet). Testperioden bestonden uit gedragscontrole in de voedingskamers door een computer met med-pc-software (Med Associates versie IV, St. Albans, VT).

Procedure

Medicijn micro-injectie

D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO; Research Biochemicals, Natick, MA) en muscimol (Sigma, St. Louis, MO) werden beide opgelost in steriele 0.9% zoutoplossing. De vehikelcontrole was altijd steriel 0.9% zoutoplossing. Infusies werden toegediend met een microdrive-pomp (Harvard Apparatus, South Natick, MA), verbonden door middel van polyethyleenbuizen (PE-10), terwijl ratten voorzichtig in de hand werden gehouden. Er werden 33-gauge 12.5-mm-injectoren gebruikt, die 2.5 mm voorbij het uiteinde van de geleidcanules uitstrekken. De injectiesnelheid was 0.32 μl / min voor de Acb en 0.16 μl / min voor de BLA, waarbij de totale duur van de infusie 93 s was, resulterend in respectievelijk 0.5-μl en 0.25-μl volumes. Een extra minuut was toegestaan ​​voor diffusie.

Design

experiment 1

Gebruikmakend van een ontwerp van een binnen de proefpersonen ontvingen alle groepen ratten elk van vier medicijnbehandelingscombinaties op vier afzonderlijke behandelingsdagen in een tegengebalanceerde volgorde. Alle gedragstesten voor beide experimenten begonnen 1-week na operaties in de monitoringruimten van Med-Associates voor voedselinname. Ratten kregen toegang tot het dieet in deze kamers voor 2hr dagelijks gedurende 6 opeenvolgende dagen. Op de 5th dag werd een 10-mm-injector geplaatst en op zijn plaats gelaten voor 2 min, zonder dat er volume werd geïnjecteerd. Op de 6th dag werd een 12.5-mm-injector geïnsereerd en werd een zoutoplossing toegediend voor 93 s. Op elke testdag werd muscimol (20 ng / 0.25 μl / bilaterale kant) of zoutoplossing toegediend in de BLA, onmiddellijk gevolgd door DAMGO (0.25 mg / 0.5 μl / bilaterale kant) of zoutoplossing in de Acb, wat resulteerde in vier mogelijke behandelingen combinaties. De 2hr-testsessie begon onmiddellijk na de laatste injectie en ratten kregen ad libitum toegang tot een vetrijk dieet. Er was ten minste 1-dag tussen behandelingsdagen.

experiment 2

Vier groepen ratten, gebruikmakende van een between-subjects-ontwerp, waarbij elk twee bilaterale canules heeft gericht op de Acb en BLA. Ratten kregen toegang tot het dieet in deze kamers voor 2hr dagelijks gedurende 6 opeenvolgende dagen en injectieprocedures waren identiek aan Experiment 1, maar elke rat zou alleen 1 van de 4-combinaties voor mogelijke medicamenteuze behandelingen ontvangen. De consumptie van een vetrijk dieet op de 6-dag van de basislijnbehandeling werd gebruikt om de toewijzing van de medicamenteuze behandeling tegen te gaan, om te zorgen voor vergelijkbare basisinnamecontroleopnamepatronen. Op de 8th dag kregen dieren 1 van 4 mogelijke medicamenteuze behandelingen en toegang tot 8g van smakelijke voeding voor 2hr.

Histologische controle van de plaatsing van de canule

Direct na de 2hr-voersessie werden dieren uit de voederkamers verwijderd, diep verdoofd met ketamine en xylazine (90 mg / kg en 9 mg / kg) en transcardiaal geperfuseerd. De hersenen werden verwijderd en overnacht ondergedompeld in formaline (10%) bij 4 ° C en vervolgens cryobeschermd door over te brengen naar een sucrose-oplossing (20%) bij 4 ° C. Bevroren seriële secties (50 μm) werden verzameld door de gehele omvang van de injectieplaats, gemonteerd op gegelatineerde objectglaasjes en tegengekleurd met cresylviolet. Cannulaplaatsingsprofielen werden vervolgens op nauwkeurigheid geanalyseerd en gegevens van ratten met misplaatste canules werden niet in de analyses opgenomen.

immunohistochemie

De hersenen werden gesneden in 40 μm dikte en opgeslagen in 0.1M fosfaatbufferoplossing (PB, pH 7.4) bij 4 ° C. Het vrij zwevende immunofluorescerende kleuringsprotocol was als volgt: coupes werden gewassen (3 x 10 min.) In PBS. Niet-specifieke bindingsplaatsen werden geblokkeerd met behulp van een blokkerende oplossing [een mengsel 10% normaal geitenserum (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) en 0.3% Triton X-100 (Sigma) in PBS)] voor 2 uur. Vervolgens werden de secties overnacht geïncubeerd in een cocktailmengsel dat konijnen-anti-c-Fos-antilichaam (1: 5000; Calbiochem) en kip-anti-tyrosinehydroxylase (VTA) of muizen-anti-orexine-A (hypothalamus) bevatte. Secties werden gewassen (4 x 30 min.) In PBS met 0.05% Tween-20 (PBST). Vervolgens werden secties geïncubeerd gedurende 2 uur in een blokkeerbuffer, met een cocktail van secundaire antilichamen: Alexa Fluor 555 geit Anti-konijn IgG en Alexa Fluor 488 geit Anti-kip IgG (Invitrogen). Alle secundaire antilichamen werden gebruikt in de aanbevolen concentratie van 1: 500. Secties werden gewassen (4 x 30 min) in PBST en PB (2 x 10 min). Secties werden gemonteerd op super-frost-objectglaasjes (VWR International, VS) en men liet ze drogen bij kamertemperatuur terwijl ze werden beschermd tegen licht. Met behulp van ProLong Anti-fade montagekit (Invitrogen) werden de plakjes afgedekt en opgeslagen bij 4 ° C. Alle incubaties werden bij kamertemperatuur uitgevoerd, behalve die van de primaire antilichamen die bij 4 ° C werden geïncubeerd. Om te controleren op variatie in de immunohistochemische reactie reageerde weefsel van de verschillende behandelingsgroepen samen. Bovendien was kleuring afwezig in controle-experimenten met weglating van de primaire antilichamen.

Gedrag Statistische analyse

Voor experiment 1 werden alle voedingsmaatregelen voor de totale 2-uur-sessie en tussen de verschillende behandelingscondities geanalyseerd met een twee-factor binnen-subject ANOVA (behandeling met acb-behandeling X Amygdala), waarbij de niveaus voor elke factor voertuig of geneesmiddel zijn . Voor experiment 2 werden alle voedingsmaatregelen geanalyseerd met een twee-factor tussen-subject ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), waarbij de niveaus voor elke factor voertuig of geneesmiddel waren.

Telprocedures, beeldvorming en statistische analyse

Voor de kwantitatieve beoordeling van immunoreactiviteitsuitdrukking in de hypothalamus (inclusief de laterale hypothalamus, perifornia gebied, dorsomediale hypothalamus) en VTA, werden drie anatomisch parallelle weefselplakjes van elk halfrond (6 totaal per regio) geanalyseerd en gemiddeld. Alle afbeeldingen werden gegenereerd met 4 × of 10 × -objectief met een confocale microscoop met behulp van de beeldverwerkingssoftware Slidebook 4.3 (Intelligent Imaging Innovations, Denver, CO). Afhankelijk van het specifieke gebied werd de fluorescente immuunreactiviteit binnen een 40μm-plak afgebeeld voor ofwel alleen c-Fos, c-Fos / TH, of c-Fos / OrexinA-gelabelde kanalen, gescheiden met een exclusieve drempelset. Beelden werden vervolgens op een volledig scherm weergegeven met behulp van java-gebaseerde gratis software voor het publieke domein ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, VS), als een programma voor beeldverwerking en -analyse dat het mogelijk maakte om elk individueel neuron en positieve kleuring voor elk kanaal te labelen. geteld op een blind-to-treatment manier. Neuronen werden geclassificeerd als alleen c-Fos, alleen peptide, of dubbel-gemerkt in overeenstemming met de aanwezigheid van het bovengenoemde antilichaamreactieproduct van de achtergrond in de celkern.

Alle gebieden werden aangewezen en in kaart gebracht met behulp van The Rat Brain Atlas (Paxinos & Watson, 1998). Ventraal tegmentaal gebied en tyrosinehydroxylase; geselecteerde secties waren tussen -5.2 en -5.5 mm anterieur aan bregma. Op elk niveau werd het gebied dat tyrosinehydroxylase (TH-IR) -cellen en c-Fos-IR bevatte geteld in beide hemisferen. Hypothalamus en Orexin-A; geselecteerde secties waren tussen -2.8 en -3.3 mm anterieur aan bregma. Het hypothalamusgebied (tussen -2.8 en -3.3 mm) dat orexine-A-positieve cellen bleek te bevatten, werd verdeeld in drie regio's van mediaal naar lateraal. Alle cellen binnenin, ventraal en dorsaal van de fornix werden opgenomen in het middelste gebied gelabeld als perifornisch (PeF). Orexine-A-gelabelde cellen lateraal van dit gebied werden opgenomen in de laterale hypothalamus (LH), en die mediaal van de fornix bevonden zich in de mediale groep (DMH), die overlapt met de dorsomediale hypothalamus. Neuronen werden in beide hersenhelften geteld.

Resultaten

Alle behandelingseffecten worden vermeld onder verwijzing naar de locatie (s) van toediening van geneesmiddelen of vehikels (dwz intra-Acb DAMGO). Omdat alle ratten ook toegang kregen tot een beperkt vetrijk dieet en deze consumeerden, zijn alle veranderingen in het bijbehorende voedingsgedrag (Exp 1 en 2) en neurale activeringspatronen (Exp 2) noodzakelijkerwijs het gecombineerde effect van elk geneesmiddel behandeling en het eetpatroon.

Voedingsgedrag

experiment 1

Invloed van BLA-inactivatie op vetrijk voedingsgedrag, aangedreven door intra-Acb DAMGO-toediening.

Consumptie

Zoals getoond in Fig. 1a, een ANOVA uitgevoerd op de gegevens van de voedselconsumptie onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (1, 7) = 13.9, p <01), BLA-behandeling (F (1, 7) = 8.6, p <.05), en Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (1, 7) = 8.9, p <.05). Post-hoc analyse toonde aan dat behandeling met intra-Acb DAMGO + intra-BLA zoutoplossing leidde tot significant hogere consumptieniveaus (p <.05) vergeleken met beide controlebehandelingen (intra-Acb zoutoplossing + intra-BLA zoutoplossing; intra-Acb zoutoplossing + intra-BLA muscimol), en intra-BLA muscimolbehandeling blokkeerde deze toename (p <.05).

Figuur 1 

Gedragsonderzoek: A) Hoeveelheid vetrijk dieet verbruikt (ad libitum toegang), B) totale ingangstijd van de voedselhopper, C) totaal aantal trechterinvoerpunten en aantal locomotieven (dwz horizontale bundelonderbreking). 4-behandelingen werden toegediend in ...
Ingangsduur voedselhopper

Zoals getoond in Fig. 1b, een ANOVA uitgevoerd op de invoerduurgegevens van de voedselhopper onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (1, 7) = 36.3, p <001), BLA-behandeling (F (1, 7) = 12.1, p <.05), en Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (1, 7) = 16.5, p <.005). Post-hoc analyse toonde aan dat intra-Acb DAMGO + intra-BLA muscimol-behandeling leidde tot een significant langere duur van de totale invoer van de voedselhopper in vergelijking met alle andere behandelingen (p <.001), zonder dat er andere behandelingen significant van elkaar verschillen.

Voedsel hopper ingangen

Zoals getoond in Fig. 1c, een ANOVA uitgevoerd op de invoergegevens van de voedselhopper onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (1, 7) = 10.6, p <.05), terwijl BLA-behandeling significantie benaderde (F (1, 7) = 3.89, p = .08), en Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (1, 7) = 7.9, p <.05). Post-hoc analyse toonde aan dat intra-Acb DAMGO + intra-BLA muscimol-behandeling leidde tot significant meer voedselhopperinvoer in vergelijking met alle andere behandelingen (p <.05), zonder dat er andere behandelingen significant van elkaar verschillen.

Locomotorische activiteit

Zoals getoond in Fig. 1c, een ANOVA uitgevoerd op de invoergegevens van de voedselhopper onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (1, 7) = 23.5, p <.005), maar geen hoofdeffect van BLA-behandeling (F (1, 7) = 1.4, p > .05), en geen behandelingsinteractie met Acb × BLA (F (1, 7) = .056, p > .05).

experiment 2

Invloed van BLA-inactivatie op vetrijk voedingsgedrag en neurale activeringspatronen aangedreven door intra-Acb DAMGO-toediening.

De behandeling met medicijnen was gecompenseerd door inname van vetrijke innameniveaus van de 6th dag van baseline. Deze innameniveaus waren als volgt: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

Consumptie

Zoals getoond in Fig. 2a, een ANOVA uitgevoerd op de gegevens van de voedselconsumptie onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (3, 24) = 26.60, p <.001), maar geen effect van BLA-behandeling (F (3, 24) = 0.02, ns) of een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 0.61, ns).

Figuur 2 

Gedragsonderzoek: a) Hoeveelheid vetrijk dieet verbruikt (stippellijn geeft beperkte toegang van 8g weer); b) aantal invoeren van voedselhopper, c) totale ingangstijd van de voedselhopper, en d) locomotor activiteitentellingen (dwz horizontale straalonderbrekingen). 4-behandelingen ...
Voedsel hopper ingangen

Zoals getoond in Fig. 2b, een ANOVA uitgevoerd op het totale aantal hopperinvoeren gedurende de gehele voersessie onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (3, 24) = 8.55, p <01), maar geen behandelingseffect van BLA-behandeling (F (3, 24) = 1.68, ns) of een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 0.39, ns).

Ingangsduur voedselhopper

Zoals getoond in Fig. 2c, een ANOVA uitgevoerd op de totale duur van alle hopperinvoeren gedurende de gehele voersessie onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), maar geen effect van BLA-behandeling (F (3, 24) = .62, ns) of een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 0.07, ns).

Locomotorische activiteit

Zoals getoond in Fig. 2d, een ANOVA uitgevoerd op de totale locomotorische activiteit tijdens de voersessie onthulde een significant hoofdeffect van de behandeling met Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), maar geen effect van BLA-behandeling (F (3, 24) = .198, ns) of Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 0.61, ns).

immunohistochemie

Ventral Tegmental-gebied

Zoals getoond in Fig. 3a, een ANOVA uitgevoerd op c-Fos IR-cellen in de VTA onthulde een significant effect van Acb-behandeling (F (3, 24) =, 25.67 p <.001), maar geen effect van BLA-behandeling (F (3, 24) = 1.13, ns) of interactie tussen behandelingen (F (3, 24) = 2.80, ns). Een ANOVA uitgevoerd op percentage TH-IR-cellen die c-Fos IR laten zien, onthulde een effect van Acb-behandeling (F (3, 24) = 6.33, p <.05), maar geen effect van BLA-behandeling op het percentage TH- IR-cellen die c-Fos IR (F (3, 24) = .07, ns) en geen significante interactie tussen behandelingen (F (3, 24) = .63, ns) laten zien.

Figuur 3 

a) Aantal VTA-cellen dat c-Fos IR tot expressie brengt; b) Percentage VTA TH-IR-cellen dat c-Fos IR tot expressie brengt. c) Aantal cellen dat c-Fos-IR tot expressie brengt in het perifornische gebied van de hypothalamus (PeF) d) Percentage van PeF Orexin-A IR-cellen die c-Fos-IR tot expressie brengen. 4-behandelingen ...

Perifornische hypothalamus

Zoals getoond in Fig. 3b, een ANOVA uitgevoerd op c-Fos IR in de PeF (regio geanalyseerd weergegeven in Fig. 5b) onthulde een significant effect van de behandeling met Acb (F (3, 24) = 30.78, p <001), BLA-behandeling (F (3, 24) = 30.52, p <.001) en een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 8.75, p <.01). Een ANOVA uitgevoerd op het percentage OrxA-IR-cellen dat c-Fos IR vertoonde, onthulde een significant effect van Acb-behandeling (F (3, 24) = 55.85, p <001), BLA-behandeling (F (3, 24) = 23.52, p <.001), en een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 14.32, p <.001). In figuren 5a en 5b laten post-hocanalyses zien dat BLA-inactivatie de intra-Acb DAMGO-geïnduceerde c-Fos-expressie significant vermindert en het aantal orexinecellen vermindert die c-Fos (p <.05).

Dorsomediale hypothalamus

Zoals getoond in Tabel 1, een ANOVA uitgevoerd voor het aantal c-Fos IR-cellen in de DMH onthulde een significant effect van intra-Acb-behandeling (F (3, 24) = 20.19, p <.001), maar geen effect van intra-BLA-behandeling ( F (3, 24) = 1.63, ns) of een Acb × BLA-behandelingsinteractie (F (3, 24) = 0.05, ns). Een ANOVA uitgevoerd op het percentage OrxA-IR-cellen die c-Fos IR laten zien, onthulde een significant effect van Acb-behandeling (F (3, 24) = 13.39, p <.001), BLA-behandeling (F (3, 24) = 5.85, p <05), maar geen behandelingsinteractie met Acb x BLA (F (3, 24) = 89, p = 36).

Tabel 1 

Aantal cellen dat c-Fos-IR (totaal) tot expressie brengt in de laterale hypothalamus en dorsomediale hypothalamus en percentage van PeF Orexin-A IR-cellen die c-Fos-IR tot expressie brengen (% orexin-A). 4-behandelingen werden onmiddellijk toegediend, inclusief intra-Acb DAMGO of zoutoplossing (SAL) ...

Laterale hypothalamus

Zoals getoond in Tabel 1, een ANOVA uitgevoerd voor het aantal c-Fos IR-cellen in de LH onthulde geen effect van Acb ((F (3,24) = .11, ns) of BLA-behandeling ((F (3, 24 = 6.82, p < .05) en geen interactie (F (3,24) = .26, ns). Een ANOVA uitgevoerd op het percentage OrxA-IR-cellen die c-Fos IR laten zien, toonde geen significant effect van Acb-behandeling (F (3, 24) ) = .64, ns), BLA-behandeling (F (3, 24) = .08, ns), of een interactie van behandelingen (F (3, 24) = .77, ns.)

Discussie

Onder ad libitum toegangsvoorwaarden met hoog vetgehalte verminderde BLA-inactivatie de toegenomen vetopname door intra-Acb DAMGO, terwijl overdreven voedselhopperaanpak intact bleef, wat het vorige rapport bevestigde (). Het tweede experiment onderzocht deze zelfde verschijnselen, maar onder beperkte vetrijke toegangsvoorwaarden voor het dieet, waardoor alle behandelingsgroepen, met uitzondering van de intra-Acb DAMGO enige behandelde groep, verzadiging bereikten (dwz verbruiken verbruiken waargenomen onder ad lib omstandigheden in Exp. 1). Intra-acb-zoutoplossing-behandelde dieren, met of zonder BLA-inactivatie, verbruikten vergelijkbare niveaus van vetrijke voeding en vertoonden vergelijkbare niveaus van benaderingsgedrag, zoals voorspeld. De twee behandelingsgroepen van bijzonder belang, degenen die intra-Acb DAMGO met of zonder BLA-inactivatie ontvingen, verbruikten bijna het hele vetrijke dieet dat beschikbaar was in de eerste 30 min van de 2hr-testsessie en vertoonden identieke patronen van appetijtgedrag (dwz aantal van voedsel-hopper-ingangen, invoertijd van de voedselhopper) over de uiteindelijke 90 min, zoals voorspeld. Intra-acb DAMGO-behandelingen overdreven zowel het aantal als de duur van het gedrag van voedselhopperaanvallen ongeacht BLA-inactivatie, vergeleken met beide met intra-acb-zoutoplossing behandelde groepen zoals eerder gemeld (). Belangrijk, zoals waargenomen in experiment 1 en eerder (, ), intra-Acb DAMGO-behandeling, zonder BLA-inactivatie, leidt tot een consumptieniveau dat minstens het dubbele is van het bedrag dat wordt verstrekt onder de voorwaarde van beperkte toegang. Daarom moeten neurale activiteitspatronen bij ratten die intra-Acb DAMGO-behandeling zonder BLA-inactivatie ontvangen, zowel de motivatie tot nadering en consumeren extra voedsel dan wat beschikbaar was. In tegenstelling hiermee zouden neurale activiteitspatronen bij ratten die intra-Acb DAMGO-behandeling ondergaan, met de BLA geïnactiveerd, een verhoogde motivatie moeten weerspiegelen om nadering het eten, maar een verminderde motivatie voor consumeren extra voedsel, vergeleken met ratten behandeld met intra-Acb DAMGO zonder BLA-inactivatie. Dit is van cruciaal belang voor niet alleen de beweegredenen voor het ontwerp, maar ook voor de interpretatie van de huidige gegevens. Het beschikbare voedingsniveau werd niet alleen gekozen om het consumptieniveau binnen een beperkt bereik in groepen te houden, maar ook om ervoor te zorgen dat ratten in elke behandelgroep, behalve de groep alleen met DAMGO, verzadiging bereikten of bereikten (zoals bepaald door Experiment 1 en vorige bevindingen, zie ).

Intra-acb DAMGO toediening verhoogde significant VTA c-Fos IR in dopaminerge neuronen in vergelijking met zoutoplossing-controlebehandeling en toediening van intra-BLA muscimol had geen invloed op deze toename. Eerder onderzoek suggereert dat toename van c-Fos IR in de VTA en in het bijzonder VTA dopamine (DA) neuronen een centrale rol spelen bij beloning, motivatie en drugsverslaving (; ; ). Toediening van dopamine-antagonisten aan de Acb blokkeert het gedrag van eetlustgevoelens, maar heeft geen effect op door honger veroorzaakte consumptie van chow () of intra-Acb DAMGO-vetconsumptie (). Intra-acb toediening van dopamine-agonisten verhoogt de progressieve ratio voor een voedselversterker, maar heeft geen effect op de vrije voeding (). Deze en andere gegevens suggereren dat het overdreven eetlustopwekkende eetgedrag dat wordt waargenomen in beide behandelingsgroepen die intra-Acb DAMGO toegediend krijgen, met en zonder BLA-inactivatie, wordt gemedieerd door verhoogde activiteit in VTA dopaminerge neuronen.

Het patroon van PeF orexin-A neuronale activiteit komt overeen met de consumptiepatronen die doorgaans worden waargenomen na dezelfde behandeleffecten onder ad lib toegangsvoorwaarden (, ), met een intra-Acb DAMGO-behandeling die leidt tot een hogere consumptie dan enige andere behandeling. We vonden ook dat intra-Acb DAMGO de DMH c-Fos-activiteit verhoogde, ongeacht de BLA-behandeling, maar alleen intra-DAMGO alleen verhoogde de hoeveelheid orexine-neuronen die c-Fos tot expressie brachten in vergelijking met controles. Ondanks zijn rol in door DAMGO geïnduceerd voedingsgedrag (; ), Hoewel DAMGO de LH c-Fos-activiteit niet significant verhoogde liet dieren niet toe om verzadiging te bereiken.

De hypothalamus is lang beschouwd als een centrum voor autonome regulatie van energiehomeostase; inclusief voedingsregulatie, opwinding en beloning (, ). Van neuronen die de orexigenic peptides orexin-A en melanine-concentrating hormone (MCH) tot expressie brengen is bekend dat ze de laterale gebieden van de hypothalamus dicht bevolken (), met name het peryoni- sche gebied. De consumptie van een vetrijk dieet waarvan waargenomen werd dat het werd bestuurd door centraal toegediend orexin-A () wordt geblokkeerd door voorafgaande toediening van de opioïde antagonist naloxon (), wat duidt op een interactie van opioïde- en orexinepeptiden in het bemiddelen van een smakelijke voedselconsumptie. Intra-VTA orexine-A toediening stimuleert ook dopamine neuronen (Borgland et al., 2006). Het blokkeren van orexinesignalering in de VTA vermindert DAMGO-geïnduceerde voeding van een vetrijk dieet (), maar in hoeverre dit is door het verminderen van het appetijtgedrag dat kan bijdragen aan een hogere consumptie is onbekend. Daarom doet de huidige bevinding dat de verhoogde VTA-dopaminerge activiteit na intra-Acb DAMGO niet werd beïnvloed door BLA-inactivatie, ondanks de verlaging van de PeF-orexine-activiteit, het belang van gedragskarakterisering van zowel de appetitieve als de consumptieve fasen van het voedingsgedrag op. Bovendien bieden deze gegevens toetsbare hypotheses voor het onderzoeken van de invloed van PeF orexin en VTA dopaminerge modulatie op opioïde gestuurde aanpak en consumerende fasen van voeding.

De huidige studie gebruikte beperkte toegang tot het dieet (dat wil zeggen gram beschikbaar) om te controleren op de invloed van verschillende consumptieniveaus na verschillende medicamenteuze behandelingen. Het onderzoek beperkte zijn onderzoek tot een enkel dieet; daarom bestaat de mogelijkheid dat door opioïden aangestuurd eten van andere eetbare diëten op vergelijkbare wijze kan worden gereguleerd. De keuze voor een vetrijk dieet werd gedreven door de vroegere karakteriseringen van het geassocieerde netwerk waarvan bleek dat ze ten grondslag liggen aan intra-Acb DAMGO-vetrijke voeding (; ter beoordeling), met name de rol van de BLA (, ). Het is onbekend of de huidige bevindingen specifiek zijn voor vetrijke voeding, of dat ze ook zouden worden waargenomen met een alternatief dieet. Interessant is dat een recent onderzoek heeft aangetoond dat er zelfs tussen zeer smakelijke diëten een opvallend verschil is in c-fos-activeringspatronen in belangrijke regulerende gebieden voor voeding van het mesocorticolimbische circuit (). Toekomstige studies zullen nodig zijn om te bepalen of de huidige bevindingen specifiek zijn voor vetrijke diëten.

Samenvattend geven deze gegevens inzicht in hoe de BLA reageert op opioïde activering van de Acb om specifiek het verbruik te stimuleren, maar niet om gedrag te benaderen, geassocieerd met een vetrijk dieet. De gegevens suggereren dat het consumptiegedrag veroorzaakt door intra-Acb DAMGO mogelijk het gevolg is van verhoogde activiteit van orexin-A neuronen in de PeF, terwijl toegenomen voedselbenaderingsgedrag geassocieerd lijkt te zijn met verhoogde dopaminerge activiteit van VTA, waarbij BLA-activering alleen vereist is om te observeren de verbruiksfase. Deze gegevens verschaffen een beter begrip van twee dissocieerbare voedingsgedragingen binnen een goed gekarakteriseerd voedingsmodel. Dit onderzoek breidt onze kennis uit van het neurale circuit dat van cruciaal belang is voor de eetbaarheid van de eetlust en draagt ​​implicaties voor het begrijpen van de slecht aanpasbare voedingsgedragingen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van obesitas en voedselverslavingsgedrag.

​

Figuur 4 

Schematische lijntekeningen, aangepast van de atlas van Paxinos & Watson (1998), die coronale secties weergeven die geanalyseerde hersengebieden bevatten, geschetst in een blauw gebied (grijs gebied) en direct hieronder vergroot. Regio's: (A) ventrale tegmentale ruimte, VTA; (B) dorsomediaal ...

Danksagung

De auteurs willen de steun van subsidie ​​DA024829 van het National Institute of Drug Abuse aan MJW erkennen.

voetnoten

De auteurs verklaren geen belangenconflict.

Referenties

  1. Badiani A, Leone P, Noel MB, Stewart J. Ventral tegmental gebied opioïde mechanismen en modulatie van ingestief gedrag. Hersenenonderzoek. 1995, 670 (2) 264-276. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Effecten van selectieve dopamine D1- of D2-receptorblokkade in nucleus accumbens-subregio's op het ingenomen gedrag en de bijbehorende motoriek. Gedrag Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1-2): 165-177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Beginselen van motivatie onthuld door de diverse functies van neurofarmacologische en neuroanatomische substraten die ten grondslag liggen aan het voedingsgedrag. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985-1998. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  4. Ball GF, Balthazart J. Hoe nuttig is het smaakvolle en consumerende onderscheid voor ons begrip van de neuroendocriene controle van seksueel gedrag? Horm Behav. 2008 feb; 53 (2): 307-311. auteur antwoord 315-8. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  5. Berridge KC. Motivatieconcepten in gedragsneurowetenschappen. Physiol Behav. 2004 apr; 81 (2): 179-209. Beoordeling. [PubMed]
  6. Berridge KC. 'Liken' en 'willen' voedselbeloningen: hersensubstraten en rollen bij eetstoornissen. Fysiologie en gedrag. 2009; 97 (5): 537-550. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston- Jones G. De rol van orexin / hypocretine bij beloningzoekende en verslaving: implicaties voor obesitas. Fysiologie en gedrag. 2010, 100 (5) 419-428. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Seeley RJ. Eten opgewekt door orexin-A, maar niet melanine-concentrerend hormoon, wordt gemedieerd door opioïden. Endocrinology. 2002, 143 (8) 2995-3000. [PubMed]
  9. Craig W. Eetlust en afkeer als bestanddelen van instincten. Biologisch Bulletin. 1918, 34: 91-107. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  10. Datum Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexins, orexigenic hypothalamic peptides, interageren met autonome, neuroendocriene en neuroregulatorische systemen. Proc Natl Acad Sci USA. 1999, 96 (2) 748-753. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Coke T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. c-Fos inductie in mesotelencefale dopamine pathway projectiedoelen en dorsale striatum na orale inname van suikers en vetten bij ratten. Brain Res Bull. 2015 feb; 111: 9-19. [PubMed]
  12. Velden HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. Ventrale tegmentale gebied-neuronen in aangeleerd appetitief gedrag en positieve versterking. Jaaroverzicht van neurowetenschap. 2007, 30: 289-316. [PubMed]
  13. Hanlon EC, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. Verhoogde voedselinname of voedselzoekgedrag veroorzaakt door GABAergic, opioïde of dopaminerge stimulatie van de nucleus accumbens: is het honger? Psychopharmacology (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241-247. [PubMed]
  14. Harris GC, Aston-Jones G. Opwinding en beloning: een dichotomie in orexine-functie. Trends in neurowetenschap. 2006, 29 (10) 571-577. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Dissociaties tussen positieve en consumerende reacties door farmacologische manipulaties van voor de beloning relevante hersengebieden. Gedrag Neurosci. 1996 apr; 110 (2): 331-345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp RF. Het endocannabinoïdesysteem en de eetlust: relevantie voor voedselbeloning. Nutrition Res Rev. 2014 Jun 2; 27 (1): 172-185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Het visualiseren van de dynamiek van hypothalamische netwerken voor appetitief en consumerend gedrag. Cel. 2015 Jan 29; 160 (3): 516-527. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. Interactie van eetlustregulerende routes in de hypothalamische regulatie van het lichaamsgewicht. Endocriene beoordelingen. 1999, 20 (1) 68-110. [PubMed]
  19. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Corticostriatale-hypothalamische circuits en voedselmotivatie: integratie van energie, actie en beloning. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773-795. [PubMed]
  20. Lorenz K. De vergelijkende methode om aangeboren gedragspatronen te bestuderen. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950, 4: 221-268.
  21. Nicola SM, Deadwyler SA. De activeringssnelheid van nucleus accumbens neuronen is afhankelijk van dopamine en weerspiegelt de timing van het zoeken naar cocaïnegedrag bij ratten in een progressief verhoudingsschema van de wapening. J Neurosci. 2000 Jul 15; 20 (14): 5526-5537. [PubMed]
  22. Park TH, Carr KD. Neuranatomische patronen van Fos-achtige immunoreactiviteit geïnduceerd door een smakelijke maaltijd en maaltijd-gepaard omgeving in met zoutoplossing en naltrexon behandelde ratten. Hersenenonderzoek. 1998, 805: 169-180. [PubMed]
  23. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens mu-opioïden reguleren de inname van een vetrijk dieet via activering van een gedistribueerd hersennetwerk. J Neuroscience. 2003, 23 (7) 2882-2888. [PubMed]
  24. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. De amygdala is van cruciaal belang voor door opioïden veroorzaakte eetbuien van vet. NeuroReport. 2004, 15 (12) 1857-1860. [PubMed]
  25. Will MJ, Pratt WE, Kelley AE. Farmacologische karakterisatie van vetrijke voeding veroorzaakt door opioïde stimulatie van het ventrale striatum. Physiol Behav. 2006 sep 30; 89 (2): 226-234. [PubMed]
  26. Will MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Gedragskarakterisering van de betrokkenheid van amygdala bij het mediëren van intra-accumbens opioïdgestuurd voedingsgedrag. Gedrags-neurowetenschap. 2009, 123 (4) 781-793. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  27. Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Door Orexin geïnduceerde voedselinname omvat de neuropeptide Y-route. Hersenenonderzoek. 2000, 859 (2) 404-409. [PubMed]
  28. Zhang M, Kelley AE. Verbeterde inname van vetrijk voedsel na striatale mu-opioïde stimulatie: micro-injectie mapping en fos-expressie. Neuroscience. 2000, 99 (2) 267-277. [PubMed]
  29. Zhang M, Kelley AE. Inname van saccharine, zout en ethanoloplossingen wordt verhoogd door infusie van een mu-opioïde-agonist in de nucleus accumbens. Psychopharmacology (Berl) 2002; 159 (4): 415-423. [PubMed]
  30. Zhang M, Balmadrid C, Kelley AE. Nucleus accumbens opioïde, GABaergic en dopaminerge modulatie van eetbare voedselmotivatie: contrasterende effecten onthuld door een progressieve ratio-studie bij de rat. Gedrag Neurosci. 2003 apr; 117 (2): 202-211. [PubMed]
  31. Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Orexinesignalering in het ventrale tegmentale gebied is vereist voor vetarme eetlust die wordt veroorzaakt door opioïde stimulatie van de nucleus accumbens. J of Neuroscience. 2007, 27 (41) 11075-11108. [PubMed]