CRF System Recruitment bemiddelt donkere kant van dwangmatig eten (2009)

OPMERKINGEN: CRF is een neurotransmitter / hormoon dat klassiek in verband wordt gebracht met onze stressreactie en het activeren van de bijnierschors. Verslavingsonderzoek heeft aangetoond dat het een belangrijke speler is bij het verwerven van verslavingen, terugval van verslaving en ontwenningsverschijnselen. Deze studie onderzocht de rol van CRF bij voedselverslaving en dwangmatig eten. Guss wat? Het heeft dezelfde rollen bij dwangmatig eten als bij drugsverslaving. Merk op dat de dieren niet zwaarlijvig waren, dus zwaarlijvigheid speelde geen rol. Meer bewijs dat gedragsverslavingen - inclusief porno - dezelfde mechanismen hebben als drugsverslaving.


VOLLEDIGE STUDIE: CRF System Recruitment bemiddelt de donkere kant van het dwangmatig eten

Proc Natl Acad Sci VS A. 2009 Nov 24; 106 (47): 20016-20020.

Online gepubliceerd 2009 Nov 9. doi:  10.1073 / pnas.0908789106

Dit artikel is geweest geciteerd door andere artikelen in PMC.

Ga naar:

Abstract

Een dieet om het lichaamsgewicht onder controle te houden, omvat cycli van onthouding van eetbaar voedsel dat dwangmatig eten kan bevorderen. De huidige studie toont aan dat ratten die zich terugtrokken van intermitterende toegang tot eetbaar voedsel, overeten van eetbaar voedsel vertonen bij hernieuwde toegang en een affectieve ontwennings-achtige toestand gekenmerkt door corticotropine-afgevende factor-1 (CRF).1) receptorantagonist-reversibel gedrag, waaronder hypofagie, motivationele tekorten om minder smakelijk voedsel te verkrijgen, en anxiogeenachtig gedrag. Onttrekking ging gepaard met verhoogde CRF-expressie en CRF1 elektrofysiologisch reactievermogen in de centrale kern van de amygdala. We stellen voor dat de werving van anti-beloning extrahypothalamic CRF-CRF1 Systemen tijdens het stoppen met eetbaar voedsel, analoog aan onthouding van misbruikte geneesmiddelen, kunnen een dwangmatige selectie van eetbare voedingsmiddelen bevorderen, ondermaats gezondere alternatieven en een negatieve emotionele toestand wanneer inname van smakelijk voedsel wordt voorkomen.

sleutelwoorden: eetstoornissen, obesitas, smakelijkheid, eetbare voedselafhankelijkheid, terugtrekken

Vormen van obesitas en eetstoornissen, vergelijkbaar met drugsverslaving, kunnen worden geconceptualiseerd als chronische relapsing-omstandigheden met afwisselende perioden van onthouding (dwz dieet om 'verboden' smakelijke voedingsmiddelen te vermijden) en terugval (dwangmatig, vaak oncontroleerbaar, eten van eetbare voedingsmiddelen) die doorgaan, ondanks negatieve gevolgen (1). Hoewel de positieve versterkende eigenschappen van smakelijke voedingsmiddelen bekend zijn (2, 3), werd minder aandacht besteed aan hun negatieve versterkende eigenschappen (4-6), namelijk de verhoogde kans op een gedragsreactie die wordt veroorzaakt door het verwijderen van een aversieve stimulus (bijv. inname van smakelijk voedsel om negatieve emotionele toestanden te verlichten). Intermitterende cycli van langdurig gebruik van drugs van misbruik kunnen geleidelijk leiden tot "affectieve afhankelijkheid", waargenomen als een behoefte aan hogere en / of meer regelmatige hoeveelheden van het medicijn om een ​​bepaald emotioneel instelpunt te behouden, evenals een negatieve emotionele toestand bij het stoppen van inname van geneesmiddelen (7, 8). Een dergelijke affectieve terugtrekking kan het gebruik in stand houden en terugval stimuleren via de negatieve versterkende eigenschappen van voortgaand en hervattend drugsgebruik, respectievelijk (7, 8).

Hersenstressystemen met extrahypothalamische corticotropine-afgevende factor (CRF) zijn vermoedelijk betrokken bij de overgang van drugsgebruik naar verslaving, waarbij inname van misbruikte geneesmiddelen steeds meer wordt gemotiveerd door deze negatieve, in plaats van positieve, versterkingsmechanismen. CRF speelt een motivationeel relevante rol bij ontwenningssyndromen voor elk belangrijk misbruikmiddel, waaronder alcohol, nicotine, cocaïne, opiaten, amfetaminen en tetrahydrocannabinol (7, 8). Naar analogie, werd verondersteld dat herhaalde cycli van intermitterende, uitgebreide toegang tot voedsel dat zeer smakelijk is, neuroadaptaties van het CRF-systeem induceert die vergelijkbaar zijn met die gezien in drugsafhankelijkheidsmodellen (4, 5, 9).

Resultaten

Intermitterende, uitgebreide toegang tot smakelijke voeding leidt geleidelijk tot ondervoeding van diëten met minder voorkeur wanneer smakelijke voeding niet beschikbaar is en tot overeten van smakelijk voedsel bij hernieuwde toegang (10-12). Om de hypothese te testen dat CRF1 systemen bemiddelen deze voedingsaanpassingen, mannelijke Wistar-ratten (n = 20) kregen elke week een chow-dieet ad libitum (Chow / Chow) of kregen chow ad libitum voor 5-dagen (C-fase), gevolgd door een zeer smakelijk, suikerachtig dieet voor 2-dagen (P-fase) (Chow / Palatable ) (zien Fig. S1 voor voedingsschema en Fig. S2 voor effecten van dieetschema op voedselinname en lichaamsgewicht). Na 7 weken dieetcycli ontvingen ratten de niet-peptide CRF1 receptorantagonist R121919 (0, 5, 10 en 20 mg / kg, sc) in een Latijns-vierkant ontwerp (13). Behandelingen kregen 1 h voordat schakelaars van smakelijke voeding naar chow of van voer naar eetbaar dieet gingen. R121919 verminderde dosis smakelijke dieetinname en verhoogde voeropname bij Chow / palatum ratten (Dieetfase × Dieetschema × Dosis drugs: F3,54 = 7.25, P <0.001), zonder de inname van voerbediening te veranderen. R121919 verminderde de inname van het zeer smakelijke dieet bij hernieuwde toegang tot het smakelijke voedsel (P-fase) (Fig 1A). In onafhankelijke tests, de CRF1 receptorantagonist verhoogde inname van de minder smakelijke voeding bij Chow / palatable ratten teruggetrokken uit het eetbare dieet (C-fase) (Fig 1B). Door zowel chow-hypofagie af te stampen als door te veel eten van smakelijk voedsel, verzwakte R121919 de amplitude van de inname van de inname (het verschil tussen de inname tijdens de eerste eetbare P-fase en de eerste opname in de C-fase van het voer: dieetschema × medicatiedosis: F3,54 = 7.25, P <0.001) (Fig 1C). Ondersteuning van een progressieve werving van CRF-CRF1 systemen door de geschiedenis van het dieet, in plaats van door een acuut dieeteffect, verminderde R121919 de eetbare voedselinname niet na een enkele blootstelling aan het dieet of verhoogde de inname van voer tijdens een eerste ontwenningsverschijning van smakelijke voeding (Fig. S3).

Fig. 1. 

Effecten van de CRF1 receptor antagonist R121919 (-1 h voorbehandeling, 0, 5, 10 en 20 mg / kg, sc) op cumulatieve 3-h voedselinname in (A) P-fase (bij hernieuwde toegang tot het smakelijke voedsel), (B) C-fase (wanneer ratten waren teruggetrokken uit het eetbare ...

Intrekking van intermitterende, uitgebreide toegang tot smakelijk voedsel kan ook angstgevoelig gedrag verhogen (11). Om de hypothese te testen dat CRF1 receptoren zijn betrokken bij de negatieve emotionele gedragstekens die volgen op onthouding van eetbaar voedsel, ratten kregen R121919 (0, 20 mg / kg, sc, 1-h-voorbehandeling) en werden getest in een between-subjects-ontwerp in het verhoogde plus-doolhof (14), 5-9 h na overschakelen van smakelijk dieet naar chow. Met het voer behandelde Chow / palatum ratten vertoonden minder open armtijd dan chow-fed controles, wat een anxiogeenachtig effect weerspiegelt, tijdens het stoppen met 7 weken dieetcycli (Fig 2A), een effect dat nog niet is waargenomen na slechts twee opnamecycli (Fig. S4). Voorbehandeling met R121919 (20 mg / kg, de dosis die zowel overmatig eten van smakelijk voedsel als het ondereinden van voer) moduleerde, blokkeerde de afname in onderzoek met open armen door Chow / palatable ratten met een dosis die het gedrag van het plus-doolhof in voercontroles niet veranderde ( Dieetschema × Dosering: F1,43 = 7.25, P <0.02; Fig 2Een linker). R121919-administratie veranderde de algemene activiteit niet, gemeten als ingesloten arminvoer. Daarom blokkeerde R121919 het toegenomen angstgevoelige gedrag dat gepaard gaat met terugtrekking uit intermitterende, uitgebreide toegang tot eetbare voedingsmiddelen, zonder het gedrag van de controles te veranderen, wat wijst op de aanwerving van CRF1 systemen.

Fig. 2. 

Effecten van de CRF1 receptor antagonist R121919 (-1 h voorbehandeling, 0, 20 mg / kg, sc) op verhoogd plus-doolhofgedrag (n = 47) en een progressieve ratio die reageert op het minder smakelijke voedsel (n = 17) bij mannelijke Wistar-ratten die uit smakelijk voedsel werden getrokken ...

Intrekking van intermitterende, uitgebreide toegang tot eetbare voedingsmiddelen kan ook leiden tot motivationele tekortkomingen om diëten met minder voorkeur te verkrijgen, een potentiële index van hypohedonisch-achtig gedrag (10). Op analoge wijze is het reageren op minder geprefereerde smaakversterkers onder progressieve-ratio schema's van versterking eerder gebruikt voor het indexeren van de motivatietekorten die werden waargenomen tijdens het stoppen van het medicijn (15). Om de betrokkenheid van CRF te bepalen1 receptoren, hebben we de effecten van R121919 op de prestatie van door voedsel gefietste ratten getest om hun minder gewenste voer te verkrijgen volgens een schema met een progressieve verhouding. Bevestiging van eerdere bevindingen (10), met het voer behandelde Chow / Palatable ratten vertoonden een verminderde motivatie om te werken om de minder smakelijke chow te verkrijgen, weerspiegeld door een verlaagd breekpunt en verminderde totale respons die werd geëtaleerd vergeleken met Chow / Chow-ratten (10) (Fig. S5). R121919-voorbehandeling (20 mg / kg, de dosis die effectief is bij het verhogen van chow-hypofagie, het verminderen van eetbare voedselhyperphagie en het verminderen van anxiogeenachtig gedrag) selecteerde de tekorten in de progressieve ratio-prestatie bij ratten in dieetcycli selectief met een dosis die niet effectief was in de controles van het voer. (breekpunt: schema voor dieet × medicijn: F1,15 = 8.17, P <0.02; totale reacties: Dieetschema × Medicijn: F1,15 = 9.14, P <0.01; Fig 2B, links). Tegen de alternatieve interpretatie dat R121919 de prestaties in Chow / Palatable-ratten vergemakkelijkte door het verlagen van de postingestive-verzadiging, blokkeerde R121919 de tekorten in het reageren al in 5 min. In de sessie (Diet Schedule × Drug: F1,15 = 2.55, P <0.05) (Fig 2B Rechts). Daarom is de CRF1 receptorantagonist stompte de motivationele tekorten in een progressieve ratio die reageerde op minder geprefereerde smaakversterkers die wordt waargenomen bij dieren die zijn teruggetrokken uit intermitterende, uitgebreide toegang tot zeer smakelijk voedsel.

Om de hypothese te testen dat onttrekking uit smakelijke voeding het stress-gerelateerde extrahypothalamische CRF-systeem zou kunnen activeren, werden niveaus van CRF-mRNA en peptide in de centrale kern van de amygdala respectievelijk gemeten met behulp van kwantitatieve real-time PCR en RIA. Ratten werden voor 7-weken in een dieet gefietst of continu gevoerd met voer. Na anesthesie en onthoofding werden hersenstoten uit de centrale kern van de amygdala verzameld tijdens terugtrekking uit en na hernieuwde toegang tot het smakelijke dieet. Het opnemen van smakelijk voedsel bij ratten met een goed gevoel vertoonde een vijfvoudige toename van de CRF-mRNA-expressie in de centrale kern van de amygdala vergeleken met Chow / Chow-ratten (Fig 3A). Omgekeerd keerde CRF-mRNA terug naar controleachtige niveaus met hernieuwde toegang tot smakelijk voedsel (F2,19 = 6.97, P <0.01). CRF-mRNA-expressie in de centrale kern van de amygdala veranderde niet wanneer Chow / Smakelijke ratten slechts één keer werden gefietst (Chow / Chow vs. Chow / Smakelijk: 5.5 ± 2.2 vs. 6.3 ± 1.7 ns), wat een progressieve rekrutering van CRF- CRF1 systemen door de voedingsgeschiedenis, eerder dan door een acuut effect van het dieet. Bovendien veranderde de mRNA-expressie van CRF niet in de nucleus accumbens, prefrontale cortex of insulaire cortex, en ondersteunde het de regionale specificiteit van de bevindingen (Fig. S6). Interessant genoeg werden geen significante veranderingen in CRF-mRNA-expressie waargenomen in de paraventriculaire kern van de hypothalamus of in circulerend corticosteron op hetzelfde tijdstip van intrekking in Chow / palatable ratten (Fig. S6 en S7), wat de hypothese suggereert dat veranderingen in amygdalaire, in plaats van hypothalamische, CRF-stress-systemen de gedragsaanpassingen in de buurt waren. Bovendien was de immunoreactiviteit van het CRF-peptide in de centrale kern van de amygdala van dieren die uit het eetbare dieet werden gehaald, 70% hoger dan in voer dat voer gaf, maar keerde terug naar controleniveaus voor het voeren van chow met toegang tot het eetbare dieet (F2,24 = 4.01, P <0.01) (Fig 3B). Aldus activeerde het intrekken van smakelijk voedsel het stress-gerelateerde CRF-peptidesysteem in de centrale kern van de amygdala, analoog aan bevindingen in modellen van geneesmiddel- en ethanolonttrekking (7, 8). Omdat hernieuwde toegang tot smakelijke voeding de extrahypothalamische activatie van het CRF-systeem in de centrale kern van de amygdala verlaagde, waarbij CRF-activatie gekoppeld is aan angst (16), suggereren de huidige resultaten ook dat smakelijk voedsel negatieve versterkende eigenschappen zou kunnen verkrijgen door negatieve affectieve gevolgen van onthouding te verlichten (17).

Fig. 3. 

Effecten van smakelijke dieetwisseling op (A) CRF mRNA en (B) CRF-peptide-expressie in de centrale kern van de amygdala. Ratten (n = 45) werden voor 7 weken op dieet gehouden en de centrale kern van de amygdala-stoten werd verzameld. Zowel CRF-mRNA als peptide ...

Om de hypothese te testen dat ratten die uit smakelijk voedsel worden gehaald een verhoogde gevoeligheid voor CRF kunnen vertonen1 antagonistmodulatie van y-aminoboterzuur (GABA) signalering in de centrale kern van de amygdala, die optreedt tijdens ethanolontwenning (18), onderzochten we het effect van R121919 op de GABAergische overdracht van de centrale kern van de amygdala-neuronen in een plakpreparaat. Mannelijke Wistar-ratten (n = 14) werden gedurende xNUMX weken op dieet gehouden en opgeofferd na overschakeling op het minder smakelijke voer. Basale GABAerge transmissie in de centrale nucleus van de amygdala-synapsen verschilde niet in relatie tot de voedingsgeschiedenis (n = 23-cellen) over alle stimulusintensiteiten gebruikt om GABA-remmende postsynaptische potentialen (IPSP) op te wekken. 20 min-superfusie met R121919 (1 μM) veroorzaakte echter een grotere afname in opgeroepen GABAA-IPP's in de centrale nucleus van de amygdala-neuronen van Chow / Palatable-ratten (M ± SEM: 30 ± 6%, n = 9-cellen) dan in die van chow-fed-controles (M ± SEM: 12 ± 6%, P <0.05, n = 11 cellen) (Fig 4). Na een 30 min-uitwasperiode keerden IPSP's van beide groepen terug naar vergelijkbare baseline-achtige niveaus. Daarom consistent met overactivering van de CRF-CRF met amygdala1 systeem en effecten waargenomen tijdens ethanolontwenning (18) vertoonden rietjes met dieetcycli een verhoogde gevoeligheid voor de remmende effecten van een CRF1 receptorantagonist op centrale kern van de GABAergische transmissie van amygdala.

Fig. 4. 

Effecten van de CRF1 receptorantagonist R121919 op GABAA-IPP's in de centrale kern van de amygdala na een geschiedenis van afwisselend eetbare toegang tot voeding bij mannelijke Wistar-ratten (n = 14) onttrokken aan smakelijke voedseltoegang. (A) R121919 aanzienlijk afgenomen ...

Discussie

De collectieve resultaten leveren functioneel bewijs dat een voorgeschiedenis van intermitterende, uitgebreide toegang tot smakelijke voeding leidt tot progressieve, motiveringsrelevante neuroadaptaties in stress-gerelateerde extrahypothalamische CRF-CRF1 systemen. Specifiek, de selectieve CRF1 receptorantagonist R121919 differentieels en selectief beïnvloed voederen in door voedsel gefietste ratten, verhoging van de reguliere voerinname en vermindering van de inname van zeer smakelijk voedsel bij hernieuwde toegang. De CRF1 receptor antagonist blokkeerde ook selectief het toegenomen angst-achtige gedrag en motivationele tekortkomingen in het reageren op minder gewenste chow die werden waargenomen tijdens terugtrekking uit het smakelijke dieet. Intrekking van de toegang tot het smakelijke dieet verhoogde CRF-gen en peptide-expressie in de centrale kern van de amygdala, effecten die werden geëlimineerd met hernieuwde toegang. Bovendien vertoonden door voedsel gefietste ratten een verhoogde gevoeligheid voor de remmende effecten van een CRF1 receptorantagonist op GABAergische transmissie in de centrale kern van de amygdala, wat verder wijst op overactivering van de CRF-CRF van amygdala1 systeem. Het overeten van smakelijk voedsel na hernieuwde toegang kan het gevolg zijn van de verhoogde CRF-systeemactivatie van de zojuist voltooide wachttijd, gezien als verhoogde expressie van CRF en elektrofysiologische gevoeligheid voor CRF1 receptorblokkade in de centrale kern van de amygdala. CRF1 een voorbehandeling met een antagonist juist voor een aanvaardbare toegang tot voedsel wordt daardoor geïnterpreteerd om zich te verzetten tegen de aanvankelijk nog steeds aanwezige CRF-CRF1 systeem overactivering van terugtrekking. Het korte tijdsverloop van smakelijk eten dat anders wordt gezien bij onbehandelde dieren (10) kan een weerspiegeling zijn van het tijdsverloop waarmee de expressie, afgifte en effecten van CRF-peptide normaliseren zodra de toegang tot smakelijk voedsel is hersteld, zoals te zien is in de huidige studie. Zo kan het met tussenpozen eten van eetbare diëten een allostatische verandering in de beloningssystemen van de hersenen teweegbrengen met de aanwerving van anti-beloning CRF-CRF1 systemen in de centrale kern van de amygdala.

Deze resultaten hebben niet alleen implicaties voor dwangmatig eten, maar ook voor motivatie in het algemeen. De herhaalde activering van hedonistische systemen leidde tot op de tegenstander lijkende processen in de hersenen (dwz de aanwerving van CRF1 circuits) die verschilden van een eenvoudig verlies van functie in beloningszenders. Dergelijke neuroadaptaties tussen systemen onderling (19) komen ook voor tijdens de overgang naar afhankelijkheid van alle belangrijke drugsmisbruiken (7, 8). De generalisatie naar niet-medicamenteuze stimuli in de huidige studie suggereert dat motivatieprocessen verstoord kunnen raken bij individuen die in de loop van de tijd herhaaldelijke contrasten ervaren in de intensiteit van hedonische stimuli (20). Adaptief kunnen dergelijke processen voedselzoekend en consumerend gedrag verschuiven in de richting van energierijk voedsel met hoge beloningen, terwijl de inspanningen om minder energierijk voedsel met een lage beloning (of niet-voedsel) te verkrijgen, een aanpassing die evolutionair nuttig is wanneer er zijn kosten voor foerageren (bijv. blootstelling aan roofdieren, beperkte tijd en energiebronnen). In de huidige omgeving kunnen dezelfde processen echter de inname van voedsel stimuleren dat obesitas bevordert, ten koste van minder smakelijke, maar misschien wel voedzamere alternatieven.

Dus, verslavingsachtige veranderingen in CRF1 systemen kunnen helpen rijden (i) inname van energierijke smakelijke voedingsmiddelen, (ii) onderconsumptie van gezondere alternatieven, en (iii) de bijbehorende negatieve emotionele toestand die optreedt wanneer toegang tot smakelijk voedsel wordt voorkomen (4, 5, 10-12, 17). Vertaald naar de menselijke conditie, kan activering van het CRF-systeem terugval van eten in obesitas en gerelateerde eetstoornissen bevorderen, evenals andere negatieve motiverende gevolgen van cyclische onthouding van eetbaar voedsel.

Materialen en methoden

Onderwerpen.

Mannelijke Wistar-ratten (n = 155, 180-230 g, 45 dagen oud) werden verkregen bij Charles River en bij aankomst gehuisvest in met draad bedekte kunststof kooien (19 × 10.5 × 8 inch) in een 12 h: 12 h omgekeerde lichtcyclus (10 : 00 h licht uit), vochtigheid- (60%) en temperatuurgecontroleerd (22 ° C) vivarium. Ratten hadden toegang tot maïsvarkensvlees van knaagdieren [Harlan Teklad LM-485 Dieet 7012: 65% (kcal) koolhydraat, 13% vet, 21% eiwit, metaboliseerbare energie 341 cal / 100 g] en water ad libitum voor 1 week voor de start van experimenten. Experimentele procedures in overeenstemming met de National Institutes of Health Guide voor de verzorging en het gebruik van laboratoriumdieren (NIH Publicatienummer 85-23, herzien 1996) en de 'Principes van laboratoriumverzorging door dieren' (http://www.nap.edu/readingroom / bookslabrats) en werden goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van The Scripps Research Institute.

Drugs.

R121919 werd gesynthetiseerd zoals beschreven door Chen et al. (21). R121919 heeft een hoge affiniteit (Ki = 3.5 nM) selectieve CRF1 antagonist met fysisch-chemische eigenschappen superieur aan veel andere CRF1 antagonisten (bijv. afgenomen logP en logD, verhoogde wateroplosbaarheid) (13). Voor testen werd R121919 eerst gesolubiliseerd in 1 M HCl (10% van het uiteindelijke volume) en daarna verdund tot een eindvehikel van 20% (wt / vol) 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrine (Sigma-Aldrich), terug getitreerd met NaOH tot pH 4.5. De R121919-oplossing werd sc (sc) toegediend in een volume van 2 ml / kg.

Ad Libitum dieetwisseling.

Na acclimatisatie werden de ratten verdeeld in twee groepen die overeenkwamen met voedselopname, lichaamsgewicht en voerefficiëntie van de vorige 3-4-dagen. De ene groep kreeg een chow-dieet ("Chow") ad libitum 7 dagen per week (Chow / Chow), en een tweede groep kreeg chow ad libitum voor 5 dagen per week, gevolgd door 2 dagen van ad libitum toegang tot de zeer smakelijke , op chocolade gearomatiseerd, hoog-sucrosedieet ("Palatable"; Chow / Palatable). Het eetbare dieet is een qua voedingswaarde compleet, op chocolade gearomatiseerd, hoog sucrosegehalte (50% kcal), op AIN-76A gebaseerd dieet dat vergelijkbaar is in de verhouding macronutriënten en energiedichtheid tot het voer van het voer [TestDiet; met chocolade gearomatiseerde formule 5TUL: 66.8% (kcal) koolhydraat, 12.7% vet, 20.5% eiwit, metaboliseerbare energie 3.48 kcal / g; geformuleerd als 45-mg precisievoedselpellets om de voorkeur te vergroten (22, 23)]. Kortheidshalve worden de eerste 5-dagen (alleen chow) en de laatste 2-dagen (chow of smakelijk volgens de experimentele groep) van elke week in alle experimenten aangeduid als C- en P-fasen. Diëten waren nooit gelijktijdig beschikbaar. Chow-dieet was ofwel Harlan Teklad LM-485 Dieet 7012 [65% (kcal) koolhydraat, 13% vet, 21% eiwit, metaboliseerbare energie 341 cal / 100 g] of 5TUM dieet geformuleerd als 4- naar 5-g geëxtrudeerde korrels [65.5 % (kcal) koolhydraat, 10.4% vet, 24.1% eiwit, metaboliseerbare energie 330 cal / 100 g; TestDiet]. Net als bij eerdere studies werd Harlan Teklad LM-485 chow gebruikt in de voeding en verhoogde plus-doolhof experimenten (11), terwijl TestDiet 5TUM chow (10) werd gebruikt in de progressieve ratio, CRF mRNA, CRF peptide-inhoud, corticosteron RIA en elektrofysiologische experimenten.

Zoals eerder gepubliceerd (10), relatieve dieetvoorkeuren, berekend als het percentage van de dagelijkse inname (kcal) van het eerste dieet in verhouding tot het tweede dieet, waren de volgende: 5TUL Chocolade Dieet (zoete smakelijke voeding) versus Harlan LM-485 chow (M ± SEM voorkeur 90.7 ± 3.6%) en 5TUL chocolade dieet (suikerachtig smakelijke voeding) versus 5TUM chow dieet (M ± SEM voorkeur 91.2 ± 3.7%).

Verhoogde Plus-doolhof.

De verhoogde plus-doolhof-test werd uitgevoerd zoals beschreven in Cottone et al. (24). Chow / smakelijke ratten werden gedurende ten minste 7 weken op een dieet gefietst en vervolgens voorbehandeld met ofwel vehiculum of 20 mg / kg R121919 (-1 h, sc) en getest 5-9 h na te zijn overgeschakeld van het smakelijke dieet naar chow (P → C-fase). Chow / Chow-controleratten werden gelijktijdig getest in een between-subjects-ontwerp (n = 47). Chow-dieet was tot het moment van testen ad libitum beschikbaar. Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Progressive-Ratio-schema voor versterking voor voedsel.

Het progressieve schema van versterking voor voedsel werd uitgevoerd zoals beschreven in Cottone et al. (10). Dieren ontvingen ad libitum A / I chow (5 g geëxtrudeerde pellets) in hun thuiskooien gedurende het experiment, tenzij anders gespecificeerd. Voedingsversterkers waren 45-mg chow-precision pellets, identiek qua samenstelling aan het geëxtrudeerde kooidieet voor thuiskooien. Sessies eindigden wanneer onderwerpen geen verhouding voor 14 min. Bereikten, waarbij de laatste voltooide ratio als het breekpunt werd gedefinieerd. Chow / palatable ratten werden gedurende ten minste 7 weken op een dieet gefietst en daarna voorbehandeld met R121919 (-1 h, sc) op het moment dat ze van smakelijke voeding naar chow werden overgeschakeld (P → C-fase). Chow / Chow-controleratten werden gelijktijdig getest in een between-subjects-ontwerp (n = 17). Doses van R121919 (0, 20 mg / kg lichaamsgewicht, sc) werden gegeven in een inner-subjects, contragewichtend ontwerp over twee dieetcycli. Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Kwantitatieve real-time PCR.

Ratten (n = 20) werden gedurende 7 weken op dieet gefietst, verdoofd en onthoofd tijdens de twee dieetomstandigheden (dag 5 en 7 van elke wekelijkse cyclus). Hersenen werden snel verwijderd en coronaal gesneden in een hersenmatrix, en de centrale kern van de amygdala, nucleus accumbens, insulaire cortex en prefrontale cortexstoten werden verzameld op een ijskoud podium. Totaal RNA werd bereid uit elke hersenpunch met behulp van een standaardprotocol voor RNA-extractie uit dierlijke weefsels. Totaal RNA (1 μg) werd vervolgens omgekeerd getranscribeerd in aanwezigheid van Oligo (dT) 20 volgens de instructies van de fabrikant. Kwantitatieve RT-PCR-reacties werden uitgevoerd in een volume van 20 μL met behulp van 0.5 μM primers en 4 mM MgCl2. De resultaten werden geanalyseerd door middel van werkwijzen met een tweede derivaat en tot expressie gebracht in willekeurige eenheden, genormaliseerd naar expressieniveaus van het referentiegen, CypA. Alle RT-PCR-reacties voor een gegeven sequentie werden binnen dezelfde run uitgevoerd. Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Peptide Acid Extraction en CRF RIA.

Ratten (n = 25) werden gedurende ten minste 7 weken in een dieet gefietst, onder narcose gebracht en onthoofd gedurende de twee dieetomstandigheden (dagen 5 en 7 van elke wekelijkse cyclus). Hersenen werden snel verwijderd en in een hersenmatrix coronaal in plakjes gesneden en de centrale kern van de amygdala-ponsen werd verzameld in een ijskoude fase. Peptide-zuurextractie volgde een reeds vastgestelde procedure (25). Weefsel-CRF-achtige immunoreactiviteit werd gekwantificeerd met een gevoelige en specifieke vaste fase RIA aangepast door Zorrilla et al. (26). Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Corticosteron RIA.

Ratten (n = 12) werden gedurende ten minste 7 weken op het dieet gefietst en tijdens de twee dieetomstandigheden (dag 5 en 7 van elke wekelijkse cyclus) werd bloed van de staart afgenomen. Plasmaconcentraties van corticosteron-achtige immunoreactiviteit werden bepaald met een in de handel verkrijgbare RIA-kit, volgens de instructies van de fabrikant (MP Biomedicals, Inc.) (26). Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Elektrofysiologische studies

Slice voorbereiding.

Centrale kern van de amygdala-plakjes werden bereid zoals eerder beschreven (27, 28) van ratten (n = 7 / groep) die gedurende ten minste 7 weken op dieet is geweest, geanesthetiseerd en onthoofd 2-3 h nadat ze uit smakelijke voeding is teruggetrokken. De hersenen werden snel verwijderd en geplaatst in ijskoud kunstmatig cerebrospinaal vocht (aCSF) dat was vergast met 95% O2 en 5% CO2. Segmenten werden gesneden, geïncubeerd in een interfaceconfiguratie gedurende ongeveer 30 min. En volledig ondergedompeld en continu super gefuseerd met warme, gassed aCSF. Geneesmiddelen werden toegevoegd aan de aCSF uit voorraadoplossingen om bekende concentraties in het superfusaat te verkrijgen. Bij de gebruikte 2-4 mL / min-superfusiesnelheden bereiken de geneesmiddelconcentraties 90% van de reservoirconcentratie binnen 2 min.

Elektrofysiologie.

We hebben de centrale kern van de amygdala-neuronen vastgelegd met scherpe micropipetten met behulp van discontinue spannings- of stroomklemmodus. We hebben de meeste neuronen dichtbij hun rustende membraanpotentiaal gehouden. Gegevens werden verkregen met een voorversterker en opgeslagen voor latere analyse met behulp van pClamp-software. Farmacologisch geïsoleerde GABAA receptor-gemedieerde remmende postsynaptische potentialen (GABAA-IPS's) werden opgewekt door lokaal te stimuleren in de centrale kern van de amygdala door een bipolaire stimulerende elektrode terwijl de glutamaatreceptorblokkers CNQX en APV en GABA superfusing warenB receptorblokker CGP 55845A. Om de responsparameters voor elke cel te bepalen, hebben we een invoer-uitvoerprotocol uitgevoerd. Een stroombereik werd toegepast, beginnend bij de drempelstroom die vereist is om een ​​IPSP op te wekken tot de spanning die vereist is om de maximale amplitude op te wekken. We normaliseerden drie stimulusintensiteiten van gelijke stappen (drempelwaarde, halfmaximaal en maximaal) als 1-3 ×. Hyperpolariserende en depolariserende stroomstappen (200-pA-incrementen, 750-ms-duur) werden ook toegepast voor het genereren van spanning-stroom (VI) -krommen. We kwantificeerden de opgeroepen IPSP-amplituden en VI-responsen met behulp van Clampfit-software. Alle maatregelen werden genomen vóór superfusie met de selectieve CRF1 receptor antagonist R121919 (1 μM), tijdens de superfusie (20 min) en na washout (30 min.). Zie de. Voor meer informatie SI-tekst.

Statistieken.

Groepsvergelijkingen gebruikten Student's t-tests (vergelijkingen van twee groepen) of variantieanalyse (ANOVA) (ten minste vergelijkingen van drie groepen), de laatste geïnterpreteerd door eenvoudige analyse van hoofdeffecten of Newman-Keuls-vergelijkingen na significante omnibuseffecten (P <0.05). Gegevens van het voedingsexperiment werden geanalyseerd door drievoudige gemengde ANOVA's met een voedingsschema als de factor tussen de proefpersonen en de dosis- en dieetfase als factoren binnen de proefpersonen. Gegevens van het verhoogde plus-doolhof-experiment werden geanalyseerd door tweeweg-ANOVA's met dieetschema en dosis als factoren tussen proefpersonen. Voor het progressieve ratio-schema van versterkingsexperiment werden het breekpunt en de totale responsen geanalyseerd door tweeweg gemengde ANOVA's met een dieetschema als de factor tussen de proefpersonen en de dosis als de factor binnen de proefpersonen. Het tijdsverloop van reageren tijdens de eerste 5 minuten werd geanalyseerd door drievoudige gemengde ANOVA's met een dieetschema als de factor tussen proefpersonen en dosis en tijd als factoren binnen de proefpersoon. Gegevens van de elektrofysiologische onderzoeken werden geanalyseerd met een ANOVA tussen proefpersonen of ANOVA binnen proefpersonen met herhaalde metingen, indien van toepassing. Gegevens van de corticosteron-RIA werden geanalyseerd door tweeweg gemengde ANOVA met dieetschema als de tussen-subjectfactor en dieetfase als de binnen-subjectfactor. De gebruikte statistische pakketten waren Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0 en SPSS 11.5 (SPSS).

Aanvullend materiaal

Ondersteunende informatie: 

Dankwoord.

We danken Mike Arends voor redactionele ondersteuning, Mary Gichuhi voor administratieve ondersteuning, en Bob Lintz, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz en Molly Brennan voor technische assistentie. Dit werk werd ondersteund door National Institute of Diabetes en Digestive and Kidney Diseases Subsidies DK70118, DK26741 en P30DK56336; Nationaal Instituut voor Drugsmisbruik Grant DA023680; Nationaal Instituut voor Alcoholmisbruik en Alcoholisme Subsidies AA016731 en AA015566; National Institute of Neurological Disorders and Stroke Grant IT32NS061847-01A2; National Institute on Aging Grant AG028040; National Heart, Lung and Blood Institute Grant HL088083; de Ellison Medical Foundation; en het Pearson Center for Alcoholism and Addiction Research. Een deel van dit werk werd ondersteund door de Intramural Research Programmes van het National Institute on Drug Abuse en het National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism. Dit is manuscript nummer 19807 van The Scripps Research Institute.

voetnoten

 

De auteurs verklaren geen belangenconflict.

Dit artikel is een PNAS Directe inzending.

Dit artikel bevat ondersteunende informatie online op www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.

Referenties

1. Volkow ND, Wise RA. Hoe kan drugsverslaving ons helpen obesitas te begrijpen? Nat Neurosci. 2005, 8: 555-560. [PubMed]
2. Corwin RL. Binge-ratten: een model van intermitterend overmatig gedrag? Eetlust. 2006, 46: 11-15. [PMC gratis artikel] [PubMed]
3. Boggiano MM, et al. Hoge inname van smakelijk voedsel voorspelt eetbuien onafhankelijk van gevoeligheid voor obesitas: een diermodel van magere versus obese eetbuien en obesitas met en zonder eetbuien. Int J Obes. 2007, 31: 1357-1367. [PubMed]
4. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Bewijs voor suikerverslaving: Gedrags- en neurochemische effecten van intermitterende, overmatige suikerinname. Neurosci Biobehav Rev. 2007; 32: 20-39. [PMC gratis artikel] [PubMed]
5. Teegarden SL, Bale TL. Verlagen van de voedingsvoorkeur leidt tot verhoogde emotionaliteit en risico op terugval van het eten. Biol Psychiatry. 2007, 61: 1021-1029. [PubMed]
6. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Opioïd-afhankelijk anticipatoir negatief contrast en eetbui-achtig eten bij ratten met beperkte toegang tot voedsel dat de meeste voorkeur geniet. Neuropsychopharmacology. 2008, 33: 524-535. [PubMed]
7. Koob GF. Een rol voor hersenstresssystemen bij verslaving. Neuron. 2008, 59: 11-34. [PMC gratis artikel] [PubMed]
8. Koob GF, Le Moal M. Drugsmisbruik: Hedonale homeostatische ontregeling. Wetenschap. 1997, 278: 52-58. [PubMed]
9. Ghitza UE, Gray SM, Epstein DH, Rice KC, Shaham Y. De anxiogene drug yohimbine herstelt smakelijk voedsel zoeken in een rat terugvalmodel: een rol van CRF1-receptoren. Neuropsychopharmacology. 2006, 31: 2188-2196. [PMC gratis artikel] [PubMed]
10. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Intermitterende voorkeurstoegang tot voedsel vermindert de versterkende werkzaamheid van chow bij ratten. Am J Physiol. 2008, 295: R1066-1076. [PMC gratis artikel] [PubMed]
11. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Consummatoire, angstgerelateerde en metabole aanpassingen bij vrouwelijke ratten met afwisselende toegang tot voedsel dat de voorkeur geniet. Psychoneuroendocrinology. 2008, 34: 38-49. [PMC gratis artikel] [PubMed]
12. Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Bingeing, zelfbeperking en verhoogd lichaamsgewicht bij ratten Met beperkte toegang tot een zoet-vetdieet. Obesitas. 2008, 16: 1998-2002. [PubMed]
13. Zorrilla EP, Koob GF. Het therapeutisch potentieel van CRF1-antagonisten voor angst. Expert Opin Investig Drugs. 2004, 13: 799-828. [PubMed]
14. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Ethologische en temporele analyses van angstachtig gedrag: het verhoogde plus-doolhofmodel 20 jaar na jaar. Neurosci Biobehav Rev. 2005; 29: 1193-1205. [PubMed]
15. Markou A, et al. Diermodellen van het hunkeren naar drugs. Psychopharmacology. 1993, 112: 163-182. [PubMed]
16. George O, et al. CRF-CRF1-systeemactivering veroorzaakt door onthouding geïnduceerde toenames van nicotine zelftoediening bij nicotine-afhankelijke ratten. Proc Natl Acad Sci USA. 2007, 104: 17198-17203. [PMC gratis artikel] [PubMed]
17. Wells AS, Read NW, Laugharne JD, Ahluwalia NS. Veranderingen in de stemming na het overschakelen naar een vetarm dieet. Br J Nutr. 1998, 79: 23-30. [PubMed]
18. Cruz MT, et al. CRF1-receptorantagonisten blokkeren de ethanol-geïnduceerde afgifte van GABA in de centrale amygdala in vitro en in vivo. Alcohol Clin Exp Res. 2008; 32: 6s1 P27A.
19. Koob GF, Bloom FE. Cellulaire en moleculaire mechanismen van drugsverslaving. Wetenschap. 1988, 242: 715-723. [PubMed]
20. Flaherty CF, Grigson PS. Van contrast tot versterking: rol van responsconventie in anticiperend contrast. J Exp Psychol. 1988, 14: 165-176. [PubMed]
21. Chen C, et al. Ontwerp van 2,5-dimethyl-3- (6-dimethyl-4-methylpyridine-3-yl) -7-dipropylaminopyrazolo [1, 5-a] pyrimidine (NBI 30775 / R121919) en structuur-activiteitsrelaties van een reeks krachtige en oraal actieve corticotropine-afgevende factorreceptorantagonisten. J Med Chem. 2004, 47: 4787-4798. [PubMed]
22. Cooper SJ, Francis RL. Effecten van acute of chronische toediening van chloordiazepoxide op voederparameters met behulp van twee voedseltexturen bij de rat. J Pharm Pharmacol. 1979, 31: 743-746. [PubMed]
23. Laboure H, Saux S, Nicolaidis S. Effecten van veranderingen in de textuur van voedingsmiddelen op metabole parameters: voedingspatronen en lichaamsgewicht op korte en lange termijn. Am J Physiol. 2001, 280: R780-R789. [PubMed]
24. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. FG 7142 vermindert specifiek de maaltijdgrootte en de snelheid en regelmatigheid van aanhoudende voeding bij vrouwelijke ratten: bewijs dat benzodiazepine-inverse agonisten de eetbaarheid van voedingsmiddelen verminderen. Neuropsychopharmacology. 2007, 32: 1069-1081. [PubMed]
25. Lahmame A, Grigoriadis DE, De Souza EB, Armario A. Brain corticotropin-releasing factor immunoreactiviteit en receptoren in vijf inteelt rattenstammen: relatie tot gedwongen zwemgedrag. Brain Res. 1997, 750: 285-292. [PubMed]
26. Zorrilla EP, Valdez GR, Weiss F. Veranderingen in regionale CRF-achtige immunoreactiviteit en plasma-corticosteron gedurende langdurige medicijnontwenning bij afhankelijke ratten. Psychopharmacology. 2001, 158: 374-381. [PubMed]
27. Roberto M, Madamba SG, Moore SD, Tallent MK, Siggins GR. Ethanol verhoogt de GABAergische transmissie op zowel pre- als postsynaptische plaatsen in de centrale neuronen van rattenamygdala. Proc Natl Acad Sci USA. 2003, 100: 2053-2058. [PMC gratis artikel] [PubMed]
28. Roberto M, Madamba SG, Stouffer DG, Parsons LH, Siggins GR. Verhoogde GABA-afgifte in de centrale amygdala van ethanol-afhankelijke ratten. J Neurosci. 2004, 24: 10159-10166. [PubMed]