Seksueel gedrag en aan seks gerelateerde milieurichtlijnen Activeer het Mesolimbic-systeem bij mannelijke ratten (2004)

Neuropsychopharmacology (2004) 29, 718-730,

Margaret E Balfour1, Lei Yu1 en Lique M Coolen1

1Neuroscience Graduate Programme, Afdeling Celbiologie, Neurobiologie en Anatomie, Universiteit van Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, OH, VS

Correspondentie: Dr. LM Coolen, Afdeling Celbiologie, Neurobiologie en Anatomie, Universiteit van Cincinnati College of Medicine, Vontz Centrum voor Moleculaire Studies, 3125 Eden Ave., Cincinnati, OH 45267-0521, VS. Tel: + 513 558 1209; Fax: + 513 558 4454; E-mail: [e-mail beveiligd]

Ontvangen 8 augustus 2003; Herzien op 6 oktober 2003; Geaccepteerd op 9 oktober 2003; Online gepubliceerd op 23 december 2003.

Abstract

Het mesolimbische systeem speelt een belangrijke rol in de regulatie van zowel pathologisch gedrag, zoals drugsverslaving en normaal gemotiveerd gedrag, zoals seksueel gedrag. TDe huidige studie onderzocht het mechanisme waarmee dit systeem endogeen geactiveerd wordt tijdens seksueel gedrag. Specifiek werden de effecten van seksuele ervaring en seksgerelateerde omgevingsfragmenten op de activering van verschillende componenten van het mesolimbische systeem bestudeerd.

Het mesolimbische systeem bestaat uit een dopaminergische projectie van het ventrale tegmentale gebied (VTA) naar de nucleus accumbens (NAc). Eerdere studies suggereren dat deze neuronen onder tonische remming zijn door lokale GABA-interneuronen, die op hun beurt worden gemoduleerd door mu-opioïde receptor (MOR) -liganden. Om de hypothese te testen dat opioïden tijdens seksueel gedrag in de VTA werken, werd visualisatie van MOR-internalisatie in VTA gebruikt als een marker voor ligand-geïnduceerde activering van de receptor. Aanzienlijke toenames in MOR-internalisatie werden waargenomen na copulatie of blootstelling aan seksgerelateerde omgevingsfactoren. Het volgende doel was om te bepalen of seksueel gedrag dopamine-neuronen activeert in de VTA, met behulp van tyrosine hydroxylase als een marker voor dopaminerge neuronen en Fos-immunoreactiviteit als een marker voor neuronale activering. Significante toenames in het percentage geactiveerde dopaminerge neuronen werden waargenomen na copulatie of blootstelling aan seksgerelateerde omgevingsfactoren. Bovendien activeerden paring en geslacht gerelateerde signalen een grote populatie van niet-dopaminergische neuronen in VTA evenals neuronen in zowel de NAc Core en Shell. Alles bij elkaar leveren onze resultaten functioneel neuro-anatomisch bewijs dat het mesolimbische systeem wordt geactiveerd door zowel seksueel gedrag als blootstelling aan seksgerelateerde omgevingsfactoren.

sleutelwoorden:

ventrale tegmentale ruimte, nucleus accumbens, dopamine, mu opioïde receptor, endocytose, GABA, seksueel gedrag, Fos

INLEIDING

Het mesolimbische dopaminesysteem is een belangrijk onderdeel van het neurale circuit dat de motivatie en beloning regelt. Dit systeem kan worden geactiveerd via exogene toepassing van drugs van misbruik, vaak resulterend in een pathologische reeks gedragingen die bekend staan ​​als verslaving. Het mesolimbische systeem speelt echter ook een belangrijke rol bij de regulatie van normaal gemotiveerd gedrag, zoals eten, drinken, agressie en seksueel gedrag. Hoewel talrijke studies zich hebben gericht op door geneesmiddelen geïnduceerde activering van deze route, is minder bekend over de functie van het mesolimbische systeem onder natuurlijke omstandigheden. Daarom onderzoekt de huidige studie de endogene mechanismen waarmee seksueel gedrag het mesolimbische dopaminesysteem activeert.

Het seksuele gedrag van mannelijke knaagdieren bestaat uit een fase van aanloopfase van appetijt gevolgd door een consumerende fase waarin het dier op en instromeert en culmineert met ejaculatie (Romp c.s., 2002). Gedragsstudies geven aan dat mannelijk knaagdier seksueel gedrag - en in het bijzonder ejaculatie - een lonend en versterkend gedrag is. Mannelijke ratten ontwikkelen gemakkelijk een geconditioneerde plaatsvoorkeur voor copulatie (Agmo en Berenfeld, 1990; Agmo en Gomez, 1993; Meisel c.s., 1996; Paredes en Alonso, 1997; Lopez c.s., 1999; Martinez en Paredes, 2001) en voert operante taken uit om toegang te krijgen tot een seksueel ontvankelijke vrouw (Everitt c.s., 1987; Everitt en Stacey, 1987).

Het mesolimbische dopaminesysteem, bestaande uit dopamine (DA) producerende neuronen in het ventrale tegmentale gebied (VTA) die naar de nucleus accumbens (NAc) projecteren, speelt een cruciale rol in de gemotiveerde en belonende aspecten van seksueel gedrag. Microdialyse-onderzoeken hebben aangetoond dat dopamine wordt vrijgegeven in het NAc na presentatie van het vrouwtje, en blijft verhoogd gedurende de weergave van seksueel gedrag (Pfaus c.s., 1990; Pfaus en Phillips, 1991; Damsma c.s., 1992; Wenkstern c.s., 1993). Bovendien vergemakkelijkt de infusie van DA-receptoragonisten in het NAc de initiatie van seksueel gedrag bij mannelijke ratten (Everitt c.s., 1989), terwijl antagonisten remmende effecten hebben (Pfaus en Phillips, 1989). De dopaminerge projectie-neuronen in de VTA zijn waarschijnlijk onder tonische remming door lokale GABAergic-interneuronen. Stimulatie van de Gio-gekoppelde mu-opioïdreceptor (MOR) resulteert in de remming van deze GABAergische neuronen, wat op zijn beurt leidt tot disinhibitie van dopaminerge projectie-neuronen en de daaropvolgende afgifte van DA in NAc. Dit schakelmodel wordt ondersteund door meerdere elektrofysiologische en farmacologische studies (Matthews en Duits, 1984; Johnson en North, 1992; Klitenick c.s., 1992; Ikemoto c.s., 1997), en is geïllustreerd in Figuur 1. We veronderstellen dat, tijdens seksueel gedrag, endogene opioïden worden vrijgegeven in de VTA, resulterend in disinhibitie van dopaminerge projectie-neuronen. Deze hypothese wordt ondersteund door onderzoeken die aantonen dat opioïde antagonisten ingebracht in de VTA de seksuele motivatie remmen (van Furth en van Ree, 1996). De huidige studie bestaat uit een reeks experimenten die ontworpen zijn om neuroanatomisch bewijs te leveren voor dit model.

Figuur 1.

Figuur 1 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Voorgesteld schakelschema van mesolimbische activering tijdens seksueel gedrag. In dit model worden endogene opioïde peptiden vrijgemaakt in het VTA en binden aan MOR's, waardoor GABAergic-interneuronen worden geremd. Hierdoor komen de dopaminerge projectie-neuronen vrij van remming, resulterend in DA-afgifte in het NAc.

Vol figuur en legenda (30K)

Het eerste doel van deze studie is om onze kennis van de anatomische verdeling van MOR in de VTA uit te breiden, met name met betrekking tot GABAergic neuronen. Ondanks de rijkdom aan farmacologische gegevens is er relatief weinig bekend over de anatomische organisatie van deze schakeling. Er is aangetoond dat MOR voornamelijk aanwezig is in niet-dopaminergische neuronen in de VTA (Garzon en Pickel, 2001). Het is echter onbekend of MOR zich op GABA-neuronen bevindt.

Het algemene doel van de huidige studie is om de activering van de MOR en DA neuronen in de VTA tijdens mannelijk seksueel gedrag te onderzoeken. Ten eerste, om de hypothese te testen dat opioïden vrijkomen in de VTA tijdens seksueel gedrag, gebruikten we MOR-internalisatie als een marker voor ligand-geïnduceerde activering van de receptor. Deze techniek maakt gebruik van het feit dat G-eiwit-gekoppelde receptoren endocytose ondergaan na ligandbinding. In het bijzonder is aangetoond dat MOR's door ligand geïnduceerde endocytose beide ondergaan in vitro (Keith c.s., 1998) En in vivo (Eckersell c.s., 1998; Trafton c.s., 2000; Sinchak en Micevych, 2001). Geïnternaliseerde endosoomachtige deeltjes kunnen worden gevisualiseerd met behulp van confocale microscopie, en kwantificering van deze deeltjes levert een indirecte maatstaf voor de endogene opioïde peptide-afgifte. Bovendien maakt deze techniek cellulaire resolutie mogelijk bij het bepalen van de doelen van endogene opioïde werking. Ons volgende doel was om te bepalen of seksueel gedrag DA-neuronen in de VTA activeert. Om deze vraag aan te pakken, gebruikten we Fos immunoreactiviteit (Fos-IR) als een marker voor neuronale activering. Tot slot, om te beoordelen of het NAc wordt geactiveerd tijdens seksueel gedrag, hebben we Fos-IR gekwantificeerd in zowel de NAc Core- als de Shell-subregio.

Ervaring en omgeving spelen ook een belangrijke rol bij de activatie van het mesolimbische systeem. Bij mensen melden drugsverslaafden vaak intense periodes van verlangen na blootstelling aan drugsgerelateerde omgevingsfragmenten (Childress c.s., 1988; Wallace, 1989). Bij knaagdieren leidt blootstelling aan drugsgerelateerde aanwijzingen tot geconditioneerde activering van het mesolimbische dopaminesysteem, wat wordt aangetoond door verhoogde DA-afgifte (Duvauchelle c.s., 2000) en onmiddellijke vroege genexpressie in het NAc (Ostrander c.s., 2003) na blootstelling aan een drug-gepaarde omgeving. Er is minder bekend over geconditioneerde reacties op omgevingsfactoren die samenhangen met normaal gemotiveerd gedrag, zoals seksueel gedrag. Seksueel ervaren mannetjesratten vertonen verhogingen van NAc DA bij blootstelling aan een oestroos vrouwtje achter een gaas (Damsma c.s., 1992). Blootstelling aan beddengoed dat is bevuild door een oestrus, stimuleert echter ook de DA-afgifte in het NAc (Mitchell en Gratton, 1991), en het is onbekend of geconditioneerde activering van het mesolimbische systeem afhankelijk is van olfactorische input. Daarom is een belangrijk doel van de huidige studie om te bepalen of geslacht-geassocieerde ruimtelijke en tactiele aanwijzingen het mesolimbische systeem activeren, in afwezigheid van olfactorische input. In het bijzonder hebben we de hierboven beschreven methoden gebruikt om door geslacht geïnduceerde activering van het mesolimbische systeem te vergelijken bij dieren die seksueel zijn ervaren vs naïeve dieren. Daarnaast hebben we dieren vergeleken die hun ervaring in verschillende omgevingen hebben opgedaan, om het effect van seksgerelateerde omgevingsfactoren op de activering van het mesolimbische DA-systeem te onderzoeken.

Begin van de pagina   

MATERIALEN EN METHODES

Dieren

Volwassen mannelijke Sprague-Dawley-ratten (250-260 g) werden verkregen van Harlan (Indianapolis, IN) en afzonderlijk gehuisvest in plexiglaskooien gedurende de duur van het experiment. De kolonie kamer werd behouden op 12 / 12 h omgekeerd licht-donker cyclus (licht uit bij 1000 h). Voedsel en water waren beschikbaar ad libitum. Stimulusvrouwtjes voor paringsgedragstests werden bilateraal geovariëctomiseerd en kregen een subcutaan implantaat dat 5% estradiolbenzoaat (EB) en 95% cholesterol bevatte. Seksuele ontvankelijkheid werd geïnduceerd door toediening van 500 mug progesteron (subcutaan) in 0.1 ml sesamolie, 5 h vóór het testen. Alle procedures werden goedgekeurd door de Animal Care and Use Committee van de University of Cincinnati en conform de NIH-richtlijnen met betrekking tot gewervelde dieren in onderzoek.

Seksueel gedrag

Acht experimentele groepen werden opgenomen in dit experiment (zie Tabel 1). Deze groepen verschilden in seksuele ervaring (naïef vs ervaren), de omgeving waarin het testen van seksueel gedrag werd uitgevoerd (thuiskooi vs testkooi), en het gedrag op de laatste testdag (geslacht vs niet-gemachtige controle). Eerst werden de dieren verdeeld in vier groepen die verschilden in seksuele ervaring en de omgeving waarin ze werden getest. De omgeving bestond uit de huiskooi of een testkooi. De thuiskooi verwijst naar de standaard Plexiglas-kooien waarin de dieren afzonderlijk werden gehuisvest gedurende de duur van het experiment. De testkooi verwijst naar een kooi die verschilt van de huiskooi, dat wil zeggen groter en zonder geurcues (60 keer 45 keer 50 cm3), waarin de dieren tijdens elke testsessie werden geplaatst (zie hieronder). Deze testkooi werd tussen sessies grondig gereinigd met alcoholoplossing (70%) en bevatte schoon beddengoed. Dieren in de seksueel ervaren groepen mochten paren met een ontvankelijke vrouw tot één ejaculatie of gedurende 60 minuten, wat het eerst kwam, gedurende vijf tweewekelijkse pre-testsessies. Tijdens deze pre-testsessies paren dieren ofwel in hun huiskooien of in de grotere testkooi met schoon beddengoed. De dieren die seksuele ervaring hebben opgedaan in de testkooi werden voorafgaand aan de introductie van het vrouwtje gedurende 60 minuten in de testkooi geplaatst en daarna toegestaan ​​om te paren met één ejaculatie of 60 minuten. Mannen die seksuele ervaring opdeden in de huiskooi, ontvingen een ontvankelijke vrouw in de huiskooi en mochten paren tot één ejaculatie of gedurende 60 minuten. 1 week na de laatste paringsessie voorafgaand aan de test werden de seksueel ervaren ratten willekeurig onderverdeeld in paren ('seks') en niet-paren ('controle') (in totaal vier seksueel ervaren groepen, N= 4 elk). Tijdens de laatste test mochten 'seks'-dieren paren met één ejaculatie in dezelfde omgeving waarin ze ervaring opdeden, namelijk thuis of testkooi. Dus dieren die seksuele ervaring opdeden in de huiskooien, bleven in de huiskooi, ontvingen een ontvankelijk vrouwtje en werden gepaard met één ejaculatie. Dieren die seksuele ervaring hebben opgedaan in de testkooi werden gedurende 1 uur in de testkooien geplaatst, waarna een vrouwtje in de testkooi werd geplaatst en de mannetjes werden gekoppeld aan één ejaculatie. 5 minuten na de ejaculatie werd de vrouwelijke partner verwijderd en bleef de man 1 uur in de huiskooi of testkooi totdat hij werd opgeofferd. Controledieren ontvingen geen ontvankelijke vrouwelijke partner op de laatste testdag, maar werden in plaats daarvan uit de kooi gehaald of werden in de testkooi geplaatst zonder receptieve vrouw gedurende 2 uur voordat ze werden opgeofferd, afhankelijk van de omgeving waarin ze seksuele ervaring hadden opgedaan . Seksueel naïeve dieren (dieren die geen seksuele ervaring hebben opgedaan) werden ongestoord in de huiskooi achtergelaten of werden gedurende vijf uur per week gedurende vijf uur in de testkooien geplaatst zonder vrouwtje. 1 week na de laatste pre-testsessie werden de ratten willekeurig onderverdeeld in 'seks'- en' controlegroepen '(in totaal vier seksueel naïeve groepen, N= 4 elk). Net als bij de seksueel ervaren groepen was de omgeving waarin de eindtest werd uitgevoerd dezelfde als tijdens de pretestsessies. Vandaar dat de naïeve mannetjes die tijdens de pretestsessies aan de testkooi werden blootgesteld gedurende 1 uur in de testkooien werden geplaatst, waarna een vrouwtje in de testkooi werd geplaatst en de mannetjes werden gekoppeld aan één ejaculatie ('geslacht') of werden 2 uur in de testkooi geplaatst zonder receptieve vrouw (ongedekte controle). Mannetjes die in de huiskooien bleven, ontvingen ofwel een ontvankelijk vrouwtje en werden gedekt door één ejaculatie ('geslacht'), of werden gedood uit de huiskooi (ongedekte controle). In de 'seks'-groepen werd de vrouwelijke partner 5 minuten na de ejaculatie verwijderd en bleven de mannetjes 1 uur in de huiskooi of testkooi totdat ze werden opgeofferd.

 

Weefselvoorbereiding

De dieren werden diep geanesthetiseerd onder gebruikmaking van pentobarbital (200 mg / kg) en transcardiaal geperfundeerd met 100 ml 0.9% NaCl gevolgd door 500 ml 4% paraformaldehyde, in 0.1 M fosfaatbuffer (PB; pH 7.3). De hersenen werden verwijderd en post-gefixeerd voor 1 h bij kamertemperatuur in het fixeermiddel, daarna geplaatst in 20% sucrose in 0.1 M PB en opgeslagen bij 4 ° C. Coronale secties (35 mum) werden gesneden op een bevriezende microtoom (Richard Allen, Kalamazoo, MI), verzameld in vier parallelle reeksen in een cryobeschermende oplossing (30% sucrose, 30% ethyleenglycol in 0.1 M PB; Watson c.s., 1986) en opgeslagen bij -20 ° C tot verdere verwerking.

immunocytochemie

Alle incubaties werden uitgevoerd bij kamertemperatuur onder voorzichtig schudden. De vrij zwevende coupes werden uitgebreid gewassen met 0.1 M fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) tussen incubaties. Secties werden geïncubeerd voor 10 min met 1% H2O2, vervolgens geblokkeerd voor 1 h met incubatieoplossing (PBS met 0.1% bovine serumalbumine en 0.4% triton X-100). Alle primaire antilichaam-incubaties werden in de incubatieoplossing gedurende de nacht bij kamertemperatuur uitgevoerd. Na kleuring werden de secties grondig gewassen in 0.1 M PB, gemonteerd op glasplaatjes met 0.3% gelatine in ddH2O en bedekt met DPX (Electron Microscopy Sciences, Fort Washington, PA) of een waterig montagemedium (Gelvatol) met een anti-fadingmiddel 1,4-diazabicyclo (2,2) octaan (DABCO; 50 mg / ml, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), bereid zoals eerder beschreven (Harlow en Lane, 1988). Immunocytochemische controles omvatten weglating van primaire antilichamen. VTA- ​​en / of NAc-series werden gekleurd voor de volgende markers:

Fos / TH

 

VTA- ​​en NAc-secties werden overnacht geïncubeerd met een polyklonaal konijnantilichaam tegen c-Fos (1: 7500; SC-52; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA) gevolgd door incubaties van één uur met gebiotinyleerd anti-konijn-IgG van ezels (1: 400 ; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA) en avidine-mierikswortelperoxidasecomplex (1: 1000; ABC Elite Kit, Vector Laboratories, Burlingame, CA). Ten slotte werden de coupes geïncubeerd voor 10 min in 0.02%. diaminobenzidine (DAB; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) in 0.1 M PB bevattende 0.012% waterstofperoxide en 0.08% nikkelsulfaat, resulterend in een blauwzwart reactieproduct. Vervolgens werden VTA-coupes overnacht geïncubeerd met monoklonaal muizenantilichaam tegen tyrosinehydroxylase (TH; 1: 400 000; Chemicon International, Temecula, CA), gebiotinyleerd ezel-anti-muis IgG secundair antilichaam (1: 400; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA) en ABC zoals hierboven beschreven. Uiteindelijk werden de coupes geïncubeerd voor 10 min in 0.02% DAB in 0.1 M PB met 0.012% waterstofperoxide, resulterend in een roodbruin reactieproduct.

MOR

 

VTA-secties werden gedurende de nacht geïncubeerd met een konijn-polycon- taalantilichaam dat het C-terminale gebied van de rat MOR1 (1: 10 000; DiaSorin, Saluggia, Italië), gebiotinyleerd ezel-anti-konijnen-IgG en ABC, zoals hierboven beschreven, herkent. Vervolgens werden de coupes geïncubeerd voor 10 min met gebiotinyleerd tyramide (BT; 1: 250 in PBS + 0.003% H2O2; Tyramide-signaalversterkingskit, NEN Life Sciences, Boston, MA) en voor 30 min met CY-3 geconjugeerd steptavidine (1: 200; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA).

GABA / MOR

 

VTA-coupes werden gedurende de nacht geïncubeerd met een monoklonaal antilichaam van de muis tegen GABA (1: 1000 in PBS / BSA zonder TX; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) en voor 30 min met geit anti-muis IgG geconjugeerd met Alexa 488 (1: 200 in PBS / BSA; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). De secties werden daarna gekleurd voor MOR, zoals hierboven beschreven.

GAD / TH

 

VTA-secties werden geïncubeerd met een polyklonaal konijnantilichaam dat glutaminezuurdecarboxylase (GAD; 1: 1500, Chemicon International, Temecula, CA) herkent, gevolgd door incubaties met gebiotinyleerd ezel-anti-konijnen-IgG, ABC, BT en CY-3-geconjugeerd ezel-streptavidine , zoals hierboven beschreven. Vervolgens werden coupes geïncubeerd met een muizen monoklonaal antilichaam tegen tyrosine hydroxylase (TH; 1: 40 000; Chemicon International, Temecula, CA), gevolgd door een 30-min incubatie met geit anti-muis IgG geconjugeerd met Alexa 488 (1: 200 ; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA).

Data-analyse

VTA-anatomie

 

Voor anatomische analyse van de VTA, stapels 1 mum optische secties werden vastgelegd langs de z-as, met behulp van een Zeiss LSM-510 laser-scanning microscoop. CY3-fluorescentie werd afgebeeld met een 567 nm-emissiefilter en een He-Ne-laser en Alexa 488 met 505 nm-emissiefilter en argonlaser. De verdeling van GAD-IR-vezels ten opzichte van TH-neuronen werd onderzocht. Bovendien werd de locatie van MOR in relatie tot GABA-IR cellichamen onderzocht en werd de rostrocaudale verdeling van MOR-IR neuronen die GABA tot co-expressie brachten gekwantificeerd in één dier. Bovendien werd de rostrocaudale verdeling op MOR-IR cellichamen door de VTA geanalyseerd bij drie dieren.

Seksueel gedrag

 

Elke paring vóór de test en de laatste test werd geobserveerd en seksueel gedrag werd genoteerd: aantal mounts (#M), aantal intromissies (#I), mount en intromission latencies (ML en IL, dwz de tijd vanaf de presentatie van de vrouw naar de eerste mount of intromission) en ejaculatie latentie (EL; de tijd vanaf de eerste intromissie tot ejaculatie). Resultaten van elke maat voor de laatste dag van de paringsessies vóór de test werden geanalyseerd met behulp van een eenweg-ANOVA, om te bepalen of de paringsomgeving (thuiskooi) vs testkooi) beïnvloedde seksuele ervaring. Resultaten van de laatste testdag werden geanalyseerd met behulp van een tweezijdige ANOVA (factoren: ervaring, omgeving) en post hoc vergelijkingen werden uitgevoerd met Fisher's PLSD, allemaal met een significantieniveau van 5%.

MOR-internalisatie

 

Voor kwantitatieve analyse van endosoom-tellingen in VTA-neuronen, z-stacks van 1 mum optische secties door 15-30 neuronen werden vastgelegd met behulp van een Zeiss laser-scanning confocaal microscoopsysteem (Zeiss LSM-510). Van elke stapel beelden door de neuronen werden twee opeenvolgende secties in het midden van het neuron gebruikt voor analyse. Aantallen van immunoreactieve intracellulaire deeltjes werden voor elke cel geteld door een waarnemer die blind was voor de experimentele groep en werden gemiddeld per dier. Bovendien werd het percentage geïnternaliseerde MOR-IR-cellen gekwantificeerd; MOR-IR-neuronen die drie of meer immunoreactieve intracellulaire deeltjes bevatten, werden als geïnternaliseerd beschouwd. De resultaten werden geanalyseerd met behulp van een drieweg-ANOVA (factoren: paring, ervaring en omgeving) en post hoc vergelijkingen (Fisher's PLSD) met significantieniveaus van 5%. Afbeeldingen werden geïmporteerd in Adobe Photoshop 7.0 (Adobe Systems, San Jose, CA) om de cijfers samen te stellen. Afbeeldingen werden op geen enkele manier aangepast of gewijzigd, behalve helderheid.

Fos / TH

 

Met behulp van een tekenbuis bevestigd aan een Leica-microscoop (Leica Microsystems; Wetzlar, Duitsland) werden lucidatekeningen van de camera gemaakt van de geanalyseerde secties van elk dier. In de VTA zijn de lucida-tekeningen van de camera gemaakt van vier secties, ongeveer 280 mum apart, representatief voor vier rostrale tot caudale niveaus in de VTA (Figuur 2). Met behulp van TH-kleuring en de locatie van de mediale lemniscus (ml) en fasciculus retroflexus (fr) als oriëntatiepunten werden standaardgebieden gedefinieerd waarin Fos-IR-kernen en met Fos / TH dubbel gemarkeerde cellen worden geteld. Celaantallen werden uitgevoerd in standaardgebieden variërend van 2.16 mm2 (rostraal en twee middelste niveaus) tot 1.6 mm2 (meest caudaal niveau). In het NAc waren de lucida-tekeningen van de camera gemaakt van drie secties, bij benadering 600 mum apart, representatief voor drie rostraal-tot-caudale niveaus in het NAc (Figuur 3). Op elk niveau standaardgebieden van 0.24 mm2 werden gedefinieerd, waarin Fos-IR-kernen in zowel de NAc Core als de NAc Shell worden geteld. Groepsmiddelen werden berekend voor elk afzonderlijk rostraal-tot-caudaal niveau in zowel NAc als VTA. Bovendien werd een gemiddelde van de vier (VTA) of drie (NAc) rostrale tot caudale niveaus berekend per dier, en groep gemiddelden waren gebaseerd op diergemiddelden. De resultaten werden geanalyseerd met behulp van een drieweg-ANOVA (factoren: paring, ervaring en omgeving) en post hoc vergelijkingen (Fisher's PLSD) met significantieniveaus van 5%. Specifiek werden binnen elk rostrocaudaal niveau vergelijkingen gemaakt tussen: (1) elke geslachtsgroep en de overeenkomstige controlegroep, (2) alle controlegroepen en (3) alle geslachtsgroepen. Digitale afbeeldingen van immunogekleurde secties werden vastgelegd met een digitale camera (Magnafire, Optronics) die was bevestigd aan een Leica-microscoop (Leica Microsystems; Wetzlar, Duitsland). Afbeeldingen werden geïmporteerd in Adobe Photoshop 7.0 (Adobe Systems, San Jose, CA) om de cijfers samen te stellen. Afbeeldingen werden op geen enkele manier aangepast of gewijzigd, behalve af en toe een aanpassing van de helderheid.

Figuur 2.

Figuur 2 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Schematische tekeningen die de analysegebieden van Fos / TH-IR illustreren, aangegeven door de vakjes, in de VTA op vier rostrale tot caudale niveaus. (a) Rostral, analysegebied = 1.8 mm keer 1.2 mm. (b) Middle-1, analysegebied = 1.8 mm keer 1.2 mm. (c) Middle-2, analysegebied = 1.8 mm keer 1.2 mm. (d) Caudaal, analysegebied = 1.6 mm keer 1.0 mm. Afkortingen: AQ, cerebraal aquaduct; PAG, periaquaductaal grijs; fr, fasiculus retroflexus; ml, mediale lemniscus; cpd, cerebrale peduncle; SN, substantia nigra; LG, lateraal geniculate complex; SPFp, subparafasculair gedeelte van de subparafasculaire nucleus thalamus; VPM, ventrale posteriomediale nucleus thalamus; PH, posterieure hupothalamische kern; MRN, mesencephalic reticular nucleus; MGv, mediaal geniculate complex ventrale deel; APN, anterior pretectal nucleus; SC, superieure colliculus; MM, mediale mammillaire nucleus.

Vol figuur en legenda (129K)

Figuur 3.

Figuur 3 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Schematische tekeningen die de analysegebieden illustreren (aangegeven door de vakken) van Fos-IR in de NAc-kern en schil op drie rostraal-tot-caudale niveaus (a-c). Analysebereik = 400 mum keer 600 mum. Afkortingen: C, NAc core; S, NAc schaal; VL, lateraal ventrikel; ac, anterieure commissuur; cc, corpus callosum; ec, externe capsule; CP, caudate putamen.

Vol figuur en legenda (89K)

Begin van de pagina   

RESULTATEN

VTA Anatomy

MOR-IR werd waargenomen op beide axonterminals en cellichamen (Figuur 4a), en in vezels in nauwe aanhechting aan GABA-IR neuronen. Daarnaast werd waargenomen dat MOR-IR colocaliseerde met GABA-IR in cellichamen (Figuur 4a). Ongeveer 79% MOR-IR neuronen brachten samen GABA-IR tot expressie in het rostrale deel van de VTA waar de meerderheid van de MOR-IR neuronen zich bevinden. Er zijn maar weinig MOR-IR-neuronen waargenomen in de caudale VTA, hoewel ongeveer 50% van deze MOR-IR-neuronen GABA tot expressie brengen. Daarnaast hebben we GAD-IR-vezels waargenomen in nauwe aanhechting aan TH-IR neuronen in de hele VTA (Figuur 4b).

Figuur 4.

Figuur 4 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

(a) Confocale afbeelding ter illustratie van MOR (rood) gelegen op GABA-IR (groene) cellichamen (pijl) en MOR-IR-vezels in nauwe aanhechting aan GABA-IR-cellen (driehoek) in de VTA. (b) Confocale afbeelding die GAD-IR-vezels (rood) in dichte appositie met TH-IR (groene) cellen in de VTA illustreert. (c) Confocale afbeelding die MOR-IR in de VTA van een niet-gemo- terd controledier illustreert. (d) Confocale afbeelding die MOR-IR illustreert in de VTA van een gekoppeld dier. Pijlen geven MOR-IR endosoomachtige deeltjes aan. Confocale afbeeldingen in (b-d) zijn 1 mum optische secties en afbeelding (a) is een 5 mum optische sectie. (e, f) Microfoto's illustreren Fos-IR (zwarte, gevulde driehoek) en TH-IR (bruine, open driehoek) in de VTA. Dubbel gelabelde cellen worden aangegeven met pijlen. Schaalbalken geven 10 aan mum.

Vol figuur en legenda (549K)

 

Seksueel gedrag

Metingen voor seksueel gedrag op de laatste dag van de paring sessies vóór de test van seksueel getinte mannen worden geïllustreerd in Tabel 2. De omgeving waarin de ervaren mannetjes hun ervaring opdeden, had geen invloed op de geanalyseerde parameters van seksueel gedrag (Tabel 2). In het bijzonder waren er op de laatste dag van de paringsessies vóór de test geen verschillen tussen de mannetjes die in de huiskooi of in de testkooi gepaard waren. Metingen voor seksueel gedrag tijdens de testdag worden geïllustreerd in Tabel 3. Significante verschillen werden waargenomen tussen de naïeve en ervaren mannetjes op de testdag (F(1,12)= 8.927; p= 0.0113; Tabel 3). Naïeve mannetjes die in de testkooi gepaard waren hadden een hoger aantal mounts en langere latenties voor mount, intromission en ejaculatie in vergelijking met ervaren mannen die in de testkooi of in de thuiskooi gepaard waren. We zagen een vergelijkbare trend bij de naïeve mannen die in de thuissalon woonden, hoewel de verschillen niet significant waren in post hoc testen. Statistisch significante verschillen in seksueel gedrag tussen naïeve mannen die in huis gepaard gingen vs testkooi werd alleen waargenomen in IL, die hoger was bij naïeve mannetjes die in de testkooi gepaard waren.

 

MOR-internalisatie

Door paring geïnduceerde internalisatie van MOR werd geanalyseerd in neuronen die zich in de rostrale VTA bevonden (Figuur 4c, d), waar de meeste MOR-IR cellichamen zich bevonden. Seksueel gedrag verhoogde de internalisatie van MOR in de VTA aanzienlijk (F(1,23)= 112.382; p<0.0001). Significante paring-geïnduceerde toenames van het aantal MOR-IR-endosoomachtige deeltjes werden waargenomen bij alle mannetjes die op de testdag paren, vergeleken met hun controles (Figuur 5a, gevuld vs open staven; p<0.03). Bovendien resulteerde blootstelling aan alleen de seksgerelateerde omgeving ook in een significante toename van MOR-internalisatie. In het bijzonder werd een drieweg-interactie tussen paring, ervaring en omgeving waargenomen (F.(123)= 16.370; p= 0.0005) en post hoc analyse wees uit dat de MOR-internalisatie significant was toegenomen bij ervaren mannen die in de omgeving waren geplaatst waarin zij eerdere seksuele ervaring hadden opgedaan, maar niet meetelden op de testdag in vergelijking met alle andere niet-gemandeerde controlegroepen (Figuur 5aopen staven; p<0.05). Seksueel gedrag verhoogde ook significant het percentage MOR-IR-neuronen dat internalisatie vertoonde (F.(1,23)= 136.312; p<0.0001). In het bijzonder werd een groter deel van de geïnternaliseerde MOR-IR-neuronen waargenomen bij mannen die op de testdag paren in vergelijking met hun niet-gedekte controles (Figuur 5b, gevuld vs open staven; p<0.03), en bij seksueel ervaren mannen die waren blootgesteld aan de seksgerelateerde omgeving, maar niet paren in vergelijking met alle andere niet-gedekte controlegroepen (Figuur 5bopen staven; p<0.01).

Figuur 5.

Figuur 5 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

MOR-internalisatie in VTA-neuronen. (a) Aantallen MOR-IR endosoomachtige deeltjes per cel. Gemiddelde cijfersplus minusSEM van MOR-IR endosoomachtige deeltjes per cel per gedragsgroep. (b) Percentages van cellen die MOR-internalisatie vertonen. Gemiddelde percentagesplus minusSEM van VTA MOR-IR-cellen die drie of meer endosomen per gedragsgroep bevatten. Volle balken geven groepen weer die gepaard gingen op de testdag en open staven stellen controlegroepen voor die niet op de testdag paren. De statistische relatie tussen de groepen wordt aangegeven met kleine letters; groepen die een gemeenschappelijke brief delen, verschillen niet significant.

Vol figuur en legenda (45K)

 

Fos-expressie in dopamine-neuronen

Seksueel gedrag en blootstelling aan de sekse-gerelateerde omgeving resulteerde in activering van dopamine-neuronen in de VTA (Figuren 4e, f en 6). Er was een significant effect van paring op het percentage TH-cellen dat Fos tot expressie bracht in de gehele VTA (F(1,24)= 99.774; p<0.0001). Post hoc analyse wees op significante paring-geïnduceerde verhogingen van de FOS-expressie in naïeve mannen die gepaard gingen in een thuissituatie of in een testkooi in vergelijking met hun niet-gematigde controles, en in ervaren mannetjes die in de thuiskooi gepaard waren in vergelijking met hun niet-gematigde controles (Figuur 6, p<0.0001). Bovendien werd een tweerichtingsinteractie tussen paring en omgeving waargenomen (F.(1,24)= 12.479; p= 0.0017). Post hoc analyse gaf aan dat het percentage geactiveerde TH-cellen significant was toegenomen bij ervaren niet-gemate controlemannen die werden blootgesteld aan de omgeving waarin zij eerdere seksuele ervaring kregen in vergelijking met alle andere niet-gemandeerde controlegroepen (Figuur 6, p<0.001). Interessant genoeg verhoogde het paren de percentages geactiveerde TH-neuronen bij ervaren mannen niet verder in vergelijking met de cue-geïnduceerde activering die werd waargenomen bij de niet-gedekte controles. Over het algemeen leken de percentages door seks / omgeving geactiveerde TH-neuronen hoger in de rostrale niveaus van de VTA in vergelijking met de caudale niveaus, hoewel dit niet statistisch werd geanalyseerd (Tabel 4).

Figuur 6.

Figuur 6 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Percentages van TH-IR-cellen die FOS-IR zijn in de VTA. Gemiddelde percentagesplus minusSEM van TH-IR-cellen die Fos-IR zijn, gemiddeld over vier niveaus van rostraal naar caudaal. Volle balken geven groepen weer die gepaard gingen op de testdag en open staven stellen controlegroepen voor die niet op de testdag paren. De statistische relatie tussen de groepen wordt aangegeven met kleine letters; groepen die een gemeenschappelijke brief delen, verschillen niet significant.

Vol figuur en legenda (22K)

 

Fos-expressie in niet-dopaminergische neuronen

Hoewel seksueel gedrag en seksgerelateerde signalen de Fos-expressie in TH-neuronen induceerden, bracht de meerderheid (80-90%) van Fos-IR-neuronen in de VTA geen TH tot expressie. Analyse van de FOS-expressie in deze niet-dopaminergische neuronen onthulde een vergelijkbaar inductiepatroon als in TH-neuronen (Figuur 7). Specifiek werd een significant effect van paring op de Fos-expressie waargenomen (F(1,24)= 40.093, p<0.0001), en significante paring-geïnduceerde toenames van het aantal Fos-IR-neuronen waren aanwezig in de naïeve en ervaren mannetjes die in de thuiskooien paren in vergelijking met hun niet-gedekte controles, evenals in de naïeve mannetjes die in de testkooi paren vergeleken met hun niet-gekoppelde controles (Figuur 7, p<0.006). Bovendien was er een significante interactie tussen paring en omgeving (F.(1,24)= 5.288, p= 0.0305), en een significante toename van de FOS-expressie werd waargenomen bij ervaren niet-gemate mannen die werden geplaatst in de omgeving waarin zij eerdere seksuele ervaring hadden gehad in vergelijking met alle andere niet-gemandeerde controlegroepen (Figuur 7, p<0.02). Seksueel gedrag bij ervaren mannetjes die in de testkooi paren, verhoogde het niveau van Fos-expressie niet verder in vergelijking met hun niet-gekoppelde controles. Analyse van Fos-expressie in elk van de afzonderlijke rostrocaudale niveaus van de VTA onthulde een vergelijkbaar patroon van Fos-expressie dat hierboven is beschreven voor de totale VTA. De meeste Fos-IR-neuronen werden echter waargenomen in de rostrale niveaus van de VTA (Tabel 5), hoewel verschillen in FOS-expressie tussen rostrocaudale niveaus niet statistisch werden geanalyseerd.

Figuur 7.

Figuur 7 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Aantallen niet-dopaminergische cellen die FOS-IR zijn in de VTA. Gemiddelde cijfersplus minusSEM van Fos-IR-cellen die niet TH-IR zijn, gemiddeld over vier niveaus van rostraal naar caudaal. Volle balken geven groepen weer die gepaard gingen op de testdag en open staven stellen controlegroepen voor die niet op de testdag paren. Volle balken geven groepen weer die gepaard gingen op de testdag en open staven stellen controlegroepen voor die niet op de testdag paren. De statistische relatie tussen de groepen wordt aangegeven met kleine letters; groepen die een gemeenschappelijke brief delen, verschillen niet significant.

Vol figuur en legenda (23K)

 

Fos Expression in het NAc

Seksueel gedrag en blootstelling aan de sekse-gerelateerde omgeving resulteerde in neuronale activering in het NAc (Figuur 8). Er was een significant effect van paring op het aantal cellen dat Fos tot expressie bracht in zowel de NAc Core (F(1,24)= 457.265, p<0.0001) en NAc Shell (F(1,24)= 234.159, p<0.0001). In de NAc Core was een significante door paring geïnduceerde toename van het aantal geactiveerde neuronen aanwezig bij alle mannen die op de testdag paren in vergelijking met hun controles (Figuur 8b, p<0.0001). Bovendien werd een tweerichtingsinteractie waargenomen tussen paring en omgeving (F.(1,24)= 3.244, p= 0.0294). Post hoc analyse onthulde dat het aantal geactiveerde cellen significant was toegenomen bij ervaren niet-gemandeerde controlemannen die werden blootgesteld aan de omgeving waarin zij eerdere seksuele ervaring ontvingen (Figuur 8b, p<0.002). Evenzo was in de NAc-schaal een significante door paring geïnduceerde toename van het aantal geactiveerde neuronen aanwezig bij alle mannetjes die op de testdag paren in vergelijking met hun controles (Figuur 8a, p<0.0001). Bovendien werd een tweerichtingsinteractie waargenomen tussen paring en omgeving (F.(1,24)= 8.725; p= 0.0069). Post hoc analyse toonde aan dat het aantal geactiveerde cellen significant was toegenomen bij ervaren controlemannen die werden blootgesteld aan de omgeving waarin ze eerdere seksuele ervaring kregen vergeleken met alle andere niet-gemandeerde controlegroepen (Figuur 8a, p<0.005). Resultaten van alle drie de rostrocaudale niveaus worden gepresenteerd in Tabel 6a en b.

Figuur 8.

Figuur 8 - Helaas kunnen we hier geen toegankelijke alternatieve tekst voor aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

Aantallen Fos-IR-cellen in het NAc. Gemiddelde cijfersplus minusSEM van Fos-IR-cellen in de NAc-schaal (a) of NAc-kern (b) gemiddeld over drie niveaus van rostraal naar caudaal. Volle balken geven groepen weer die gepaard gingen op de testdag en open staven stellen controlegroepen voor die niet op de testdag paren. De statistische relatie tussen de groepen wordt aangegeven met kleine letters; groepen die een gemeenschappelijke brief delen, verschillen niet significant.

Vol figuur en legenda (44K)

Begin van de pagina   

DISCUSSIE

Het huidige onderzoek levert het eerste directe anatomische bewijs dat zowel MOR- als dopaminerge neuronen in de VTA worden geactiveerd tijdens seksueel gedrag. Deze resultaten ondersteunen eerdere bevindingen door microdialyse en farmacologische onderzoeken die suggereren dat de mesolimbische DA-route wordt geactiveerd tijdens seksueel gedrag. Eerst werd aangetoond dat paring resulteert in ligand-geïnduceerde activering van MOR in VTA-neuronen, wat suggereert dat activatie van de VTA wordt gemedieerd door endogene opioïden die vrijkomen tijdens seksueel gedrag. Ten tweede bleek de paring te resulteren in de activering van DA-neuronen in de VTA, wat mogelijk kan bijdragen tot de DA-afgifte in het NAc. Inderdaad, een vergelijkbaar patroon van paring-geïnduceerde activering werd waargenomen in NAc neuronen, mogelijk als gevolg van DA-afgifte. Uiteindelijk leidde seksueel gedrag tot activatie van niet-dopaminergische neuronen in de VTA. Interessant is dat al deze effecten ook werden waargenomen als reactie op ruimtelijke en tactiele omgevingsfiguren die verband hielden met eerdere seksuele ervaringen. Samengenomen ondersteunen deze gegevens de betrokkenheid van de mesolimbische route in mannelijk seksueel gedrag en beloning.

Helaas kunnen we hiervoor geen alternatieve alternatieve tekst aanbieden. Als je hulp nodig hebt om toegang te krijgen tot deze afbeelding, neem dan contact op met help@nature.com of de auteur

De huidige studie markeert de eerste demonstratie van MOR-activering in de VTA door ofwel een natuurlijk gedrag of omgevingsfactoren. Anderen hebben vergelijkbare technieken gebruikt om MOR-activering in andere delen van de hersenen en het ruggenmerg te visualiseren, in reactie op exogeen toegepaste opioïden (Keith c.s., 1998; Trafton c.s., 2000) en oestrogeen (Eckersell c.s., 1998; Sinchak en Micevych, 2001). Recente studies van ons laboratorium hebben aangetoond dat seksueel gedrag MOR-internalisatie in de mediale preoptische kern van de hypothalamus bij mannelijke ratten veroorzaakt (coolen c.s., 2003). In de huidige studie werd MOR-internalisatie gedetecteerd in de VTA na zowel seksueel gedrag als seksgerelateerde omgevingsfragmenten, wat suggereert dat endogene opioïde peptiden worden vrijgegeven als reactie op deze stimuli. Hoewel deze techniek een nuttige marker is voor endogene activering van MOR, is het een indirecte marker voor opioïde afgifte. Bovendien is het specifieke opioïde-ligand dat betrokken is bij MOR-activatie in VTA niet geïdentificeerd. Anatomische studies tonen zowel beta-endorfine (Mansour c.s., 1988) en enkephalin (Johnson c.s., 1980; Fallon en Leslie, 1986) terminals in de VTA, en farmacologisch bewijs toont aan dat beide van deze peptiden het mesolimbische DA-systeem kunnen activeren (Broekkamp c.s., 1979; Welkers c.s., 1980; Dauge c.s., 1992). Bovendien hebben recente rapporten de aanwezigheid van de zeer MOR-specifieke liganden endomorfine-1 en -2 in de VTA aangetoond (Greenwell c.s., 2002). Hoewel de huidige studie uitsluitend gericht was op MOR, is het mogelijk dat andere opioïde receptoren ook betrokken zijn bij de seks geïnduceerde activatie van het mesolimbische systeem. Autoradiografische studies tonen aan dat delta- en kappa-opioïde-receptoren aanwezig zijn in de VTA, zij het met veel lagere dichtheden in vergelijking met MOR (Mansour c.s., 1987, 1988; Dilts en Kalivas, 1990; Xia en Haddad, 1991). Bovendien zijn delta-agonisten ingebracht in de VTA 100-1000 keer minder krachtig in het stimuleren van DA-afgifte in het NAc, terwijl kappa-agonisten dit niet helemaal doen (Devine c.s., 1993), wat suggereert dat seks-geïnduceerde activering van de mesolimbische DA-route voornamelijk plaatsvindt via MOR-activering.

De anatomische gegevens in de huidige studie ondersteunen verder het bewijs dat MOR indirect mesolimbische dopamine-neuronen activeert via remming van GABA-interneuronen. Met behulp van confocale microscopie werd MOR waargenomen op zowel GABAergic cellichamen als op vezels in nauwe aanhechting aan GABAergic neuronen. Deze vezels hadden het uiterlijk van boutons, indicatief voor axon terminals; daarom lijkt MOR presynaptisch te zijn gelokaliseerd op GABAergische cellichamen. Deze bevindingen komen overeen met eerdere observaties dat MOR in de VTA zich niet op DA-neuronen bevindt (Garzon en Pickel, 2001), wat een indirecte relatie suggereert. Bovendien hebben farmacologische studies aangetoond dat MOR-agonisten het vuren van GABA-neuronen remmen, het DA-neuronvuren stimuleren en de DA-afgifte in het NAc verhogen (Matthews en Duits, 1984; Leeuw c.s., 1991; Johnson en North, 1992). In de huidige studie was de analyse van paring-geïnduceerde internalisatie beperkt tot het rostraal gedeelte van de VTA, waar de meerderheid van MOR-bevattende cellichamen zich bevinden. In dit gebied was 79% van de MOR-bevattende cellichamen GABAergic, wat suggereert dat de meeste MOR-internalisatie in GABAergic-neuronen lag. Het is echter onduidelijk of alle GABAergic neuronen die we in de VTA hebben waargenomen, lokale interneuronen zijn, omdat GABA-neuronen ook projecties naar de NAc of prefrontale cortex sturen (Carr en Sesack, 2000). Niettemin verschaffen deze resultaten verder bewijs dat MOR-liganden gedurende natuurlijk gemotiveerd gedrag GABAergische interneuronen remmen, hetgeen resulteert in activering van dopaminerge neuronen in de VTA en afgifte van DA in het NAc.

De huidige studie toont ook seks geïnduceerde activatie van DA neuronen in de VTA. Hoewel niet direct werd aangetoond dat MOR-activering de activering van DA-neuronen veroorzaakte, werd in beide systemen hetzelfde patroon van activering waargenomen - dat wil zeggen activering door zowel seksueel gedrag als seksgerelateerde omgevingskenmerken - wat suggereert dat de neurale activering in de MOR en DA-systemen kunnen gecorreleerd zijn. Het is momenteel onbekend of de geactiveerde VTA DA-neuronen naar het NAc projecteren. Anatomisch bewijs heeft echter aangetoond dat het NAc het belangrijkste doelwit is van de DA-projectie van de VTA (Swanson, 1982). Bovendien is aangetoond dat door morfine geïnduceerde Fos-IR in het NAc een resultaat is van opioïde werking in de VTA (Bontempi en Sharp, 1997). De huidige gegevens ondersteunen dit model verder en geven aan dat endogene opioïden vrijgemaakt in de VTA de activatie van deze mesolimbische route initiëren tijdens mannelijk seksueel gedrag. Verder werd door sex en cue geïnduceerde Fos-expressie waargenomen in zowel de NAc-kern als de schaal. Deze subregio's van het NAc verschillen in hun histochemische kenmerken en connectiviteit met andere componenten van de schakeling die de motivatie en beloning bemiddelen (Heimer c.s., 1997; Kelley, 1999; Zahm, 1999). In het bijzonder heeft de NAc-kern overeenkomsten met het dorsale striatum en verzendt het projecties naar klassieke basale ganglia-outputstructuren, waaronder de ventrale pallidum, subthalamische kern en substantia nigra. Omgekeerd stuurt de NAc-schaal projecties voornamelijk naar limbische structuren zoals de VTA, laterale hypothalamus en hersenstam-autonome centra (Heimer c.s., 1991; Zahm en Brog, 1992). Aldus resulteren seksueel gedrag en sex-geassocieerde aanwijzingen in de activering van mesolimbische componenten die verband houden met vrijwillige motorische functies evenals motivatie en emotie.

Hoewel de huidige resultaten aantonen dat de belangrijkste componenten van de mesolimbische dopamine-route worden geactiveerd tijdens mannelijk seksueel gedrag, is het niet duidelijk wanneer tijdens het gedrag deze activering plaatsvindt. Het is zelfs mogelijk dat activatie van dit systeem op verschillende momenten tijdens seksueel naïef gedrag optreedt vs ervaren dieren. Concreet werden de VTA en NAc geactiveerd als reactie op seksgerelateerde omgevingsfactoren, in afwezigheid van interactie met een vrouwelijke partner, wat erop wijst dat opioïden vrijkomen tijdens de eetlustige fase van het gedrag. Deze redenering is in overeenstemming met de onderzoeken van Shultz die dopaminerge activiteit aantonen in de VTA van apen wanneer beloning wordt verwacht (Schultz, 2001). In de huidige studie lijkt de paaromgeving te werken als een geconditioneerde stimulus die de seksuele beloning voorspelt. Interessant is dat dopamine-neuronen niet alleen werden geactiveerd door de voorspelde beloning, maar dat ook activering van MOR werd waargenomen. Vandaar dat endogene opioïden in de VTA kunnen leiden tot de activering van deze schakeling in reactie op beloningsvoorspellende omgevingsfactoren. In tegenstelling tot, Schultz (2001) illustreerde dat wanneer beloning niet werd voorspeld, dopamine-neuronen geactiveerd werden tijdens de presentatie van de beloning. In overeenstemming met deze hypothese is het mogelijk dat bij seksueel naïeve dieren activatie van de mesolimbische dopamine-route plaatsvindt tijdens de onvoorspelbare seksuele beloning. Eerdere rapporten hebben aangegeven dat ejaculatie de meest lonende component is van seksueel gedrag (Agmo en Berenfeld, 1990; Lopez c.s., 1999). Microdialyseonderzoeken hebben echter aangetoond dat geuren van een receptieve vrouw DA-afgifte in het NAc kunnen induceren, zelfs bij seksueel naïeve mannen (Wenkstern c.s., 1993). Het is momenteel onduidelijk of blootstelling aan vrouwelijke geuren een lonende of voorspellende waarde heeft voor seksueel naïeve mannen.

Farmacologische studies suggereren dat het mesolimbische systeem betrokken is bij de motivationele aspecten van seksueel gedrag. MOR-agonisten rechtstreeks ingebracht in de VTA vergemakkelijken seksueel gedrag (Mitchell en Stewart, 1990). Omgekeerd vermindert naloxon het aantal anticiperende niveauveranderingen in een bilevelkamer, een mate van seksuele motivatie (van Furth en van Ree, 1996). 6-hyroxydopamine (6-OHDA) laesies en DA-antagonisten in het NAc veroorzaken vergelijkbare prestatiedalingen van deze test (van Furth c.s., 1995). Bovendien vertragen 6-OHDA-laesies van het NAc het begin van seksueel gedrag en verminderen de non-contact erectie bij mannelijke ratten, wat suggereert dat DA betrokken is bij seksuele opwinding als reactie op externe signalen (Liu c.s., 1998). Deze manipulaties hebben de seksuele prestaties niet veranderd, wat suggereert dat deze route betrokken is bij de motivationele aspecten van het gedrag in plaats van de consumptieve fase. Bovendien remmen antagonisten van DA of opioïde receptoren de ontwikkeling van geconditioneerde plaatsvoorkeur tot seksueel gedrag (Agmo en Berenfeld, 1990; Meisel c.s., 1996).

Interessant is dat we ook hebben waargenomen dat veel niet-dopaminergische neuronen in de VTA werden geactiveerd door zowel seksueel gedrag als seksgerelateerde omgevingsfactoren. Dit suggereert dat andere wegen dan de activering van DA-neuronen via endogene opioïden betrokken kunnen zijn bij de activering van de VTA. Inderdaad, andere hersengebieden geassocieerd met beloning zoals de mediale prefrontale cortex (mPFC) leveren opwindende input voor niet-dopaminergische neuronen in de VTA (Sesack en Pickel, 1992; Carr en Sesack, 2000). Specifiek, mPFC afferenten projecteren naar VTA GABAergic interneuronen en GABAergic mesoaccumbens projectie neuronen, maar niet naar mesocorticale GABAergische neuronen (Carr en Sesack, 2000). Verdere studies zijn nodig om de verbanden en het neurochemische fenotype van de geslachtsgeactiveerde niet-dopaminergische neuronen in de VTA te onderzoeken, evenals hun betekenis voor seksuele motivatie en beloning.

Ten slotte suggereren de resultaten van het huidige onderzoek het bestaan ​​van rostrocaudale verschillen in seks-geïnduceerde activering van de VTA, hoewel deze verschillen niet statistisch werden geanalyseerd in de onderhavige studie. Interessant genoeg hebben Bolanos en collega's onlangs de mogelijkheid aangetoond dat afzonderlijke topografische regio's binnen de VTA in het algemeen positief zijn vs negatieve reacties op emotionele stimuli. In het bijzonder toonden zij aan dat overexpressie van fosfolipase Ccursief gamma1 (PLCcursief gamma1) in de rostrale VTA verbetert de voorkeur voor morfine en sucrose, terwijl PLCcursief gamma1-overexpressie in de caudale VTA verlaagt de voorkeur van de beloning en verhoogt de gevoeligheid voor aversieve stimuli (Bolanos c.s., 2003). In overeenstemming suggereren de resultaten van de huidige studie dat de rostrale, maar niet caudale, VTA seksuele motivatie en beloning kan mediëren.

Concluderend toont de huidige studie activering van het mesolimbische systeem tijdens een natuurlijk gemotiveerd gedrag - mannelijk seksueel gedrag. In het bijzonder houdt de activering van dit systeem verband met paargedrag en omgevingsfactoren die verband houden met eerdere seksuele ervaringen. Het mesolimbische systeem is nauw betrokken bij drugsmisbruik - een 'niet-natuurlijk' gemotiveerd gedrag (Wise, 1996). Door de functie van dit systeem onder natuurlijke omstandigheden te bestuderen, kunnen we een beter begrip krijgen van zijn rol in drugsverslaving.

Begin van de pagina   

Referenties

  1. Agmo A, Berenfeld R (1990). Versterkende eigenschappen van ejaculatie bij de mannelijke rat: rol van opioïden en dopamine. Behav Neurosci 104: 177-182. | Artikel | PubMed |
  2. Agmo A, Gomez M (1993). Seksuele versterking wordt geblokkeerd door infusie van naloxon in het mediale preoptische gebied. Behav Neurosci 107: 812-818. | Artikel | PubMed |
  3. Bolanos CA, Perrotti LI, Edwards S, Eisch AJ, Barrot M, Olson VG c.s. (2003). Fosfolipase Cgamma in verschillende regio's van het ventrale tegmentale gebied moduleert differentieel stemmingsgerelateerd gedrag. J Neurosci 23: 7569-7576. | PubMed |
  4. Bontempi B, Sharp FR (1997). Systemisch morfine-geïnduceerd Fos-eiwit in het striatum en nucleus accumbens van de rat wordt gereguleerd door mu-opioïde receptoren in het substantia nigra en ventrale tegmentale gebied. J Neurosci 17: 8596-8612. | PubMed | ISI | ChemPort |
  5. Broekkamp CL, Phillips AG, Cools AR (1979). Stimulerende effecten van enkefaline-micro-injectie in het dopaminerge A10-gebied. Nature 278: 560-562. | Artikel | PubMed |
  6. Carr DB, Sesack SR (2000). Projecties van de prefrontale cortex van de rat naar het ventrale tegmentale gebied: doelspecificiteit in de synaptische associaties met mesoaccumbens en mesocorticale neuronen. J Neurosci 20: 3864-3873. | PubMed | ISI | ChemPort |
  7. Childress A, Ehrman R, McLellan AT, O'Brien C (1988). Geconditioneerde hunkering en opwinding bij cocaïneverslaving: een voorlopig rapport. NIDA Res Monogr 81: 74-80. | PubMed |
  8. Coolen LM, Fitzgerald ME, Wells AB, Yu L, Lehman MN (2003). Activering van mu-opioïde-receptoren in het mediaal-preoptische gebied na copulatie bij mannelijke ratten. (in de pers).
  9. Damsma G, Pfaus JG, Wenkstern D, Phillips AG, Fibiger HC (1992). Seksueel gedrag verhoogt de overdracht van dopamine in de nucleus accumbens en het striatum van mannelijke ratten: vergelijking met nieuwheid en voortbeweging. Behav Neurosci 106: 181-191. | Artikel | PubMed |
  10. Spoor V, Kalivas PW, Duffy T, Roques BP (1992). Effect van remming van enkefaline-katabolisme in de VTA op motorische activiteit en extracellulair dopamine. Brain Res 599: 209-214. | Artikel | PubMed |
  11. Devine DP, Leone P, Pocock D, Wise RA (1993). Differentiële betrokkenheid van ventrale tegmentale mu, delta en kappa opioïde receptoren bij modulatie van basale mesolimbische dopamine-afgifte: in vivo microdialyse-onderzoeken. J Pharmacol Exp Ther 266: 1236-1246. | PubMed | ISI | ChemPort |
  12. Dilts RP, Kalivas PW (1990). Autoradiografische lokalisatie van delta-opioïde receptoren in het mesocorticolimbische dopaminesysteem met behulp van radioactief gejodeerd [2-D-penicillamine, 5-D-penicillamine] enkefaline (125I-DPDPE). Synapse 6: 121–132. | PubMed |
  13. Duvauchelle CL, Ikegami A, Castaneda E (2000). Geconditioneerde toenames van gedragsactiviteit en accumbens dopamine-niveaus geproduceerd door intraveneuze cocaïne. Behav Neurosci 114: 1156-1166. | Artikel | PubMed |
  14. Eckersell CB, Popper P, Micevych PE (1998). Oestrogeen-geïnduceerde verandering van de immunoreactiviteit van de mu-opioïde receptor in de mediale preoptische kern en mediale amygdala. J Neurosci 18: 3967-3976. | PubMed |
  15. Everitt BJ, Cador M, Robbins TW (1989). Interacties tussen de amygdala en het ventrale striatum in stimulus-beloningsassociaties: studies met behulp van een tweede orde schema van seksuele bekrachtiging. Neuroscience 30: 63-75. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  16. Everitt BJ, Fray P, Kostarczyk E, Taylor S, Stacey P (1987). Onderzoek naar instrumenteel gedrag met seksuele versterking bij mannelijke ratten (Bruine rat): I. Controle door korte visuele stimuli gecombineerd met een ontvankelijke vrouw. J Comp Psychol 101: 395-406. | Artikel | PubMed |
  17. Everitt BJ, Stacey P (1987). Onderzoek naar instrumenteel gedrag met seksuele versterking bij mannelijke ratten (Bruine rat): II. Effecten van laesies in het preoptische gebied, castratie en testosteron. J Comp Psychol 101: 407-419. | Artikel | PubMed |
  18. Fallon JH, Leslie FM (1986). Verdeling van dynorfine- en enkefaline-peptiden in de hersenen van de rat. J Comp Neurol 249: 293-336. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  19. Garzon M, Pickel VM (2001). Plasmalemmale mu-opioïde receptor distributie voornamelijk in niet-opaminerge neuronen in het ventrale tegmentale gebied van de rat. Synapse 41: 311-328. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  20. Greenwell TN, Zangen A, Martin-Schild S, Wise RA, Zadina JE (2002). Endomorfin-1 en -2 immunoreactieve cellen in de hypothalamus worden gelabeld met fluor-goudinjecties in het ventrale tegmentale gebied. International Narcotics Research Conference: Pacific Grove, CA. p 26.
  21. Harlow E, Lane D (eds) (1988). Antilichamen: een laboratoriumhandleiding. Cold Spring Harbor Laboratory: Cold Spring Harbor, NY.
  22. Heimer L, Alheid GF, de Olmos JS, Groenewegen HJ, Haber SN, Harlan RE c.s. (1997). De accumbens: voorbij de kern-schaal-dichotomie. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 9: 354-381. | PubMed | ChemPort |
  23. Heimer L, Zahm DS, Churchill L, Kalivas PW, Wohltmann C (1991). Specificiteit in de projectiepatronen van geaccumuleerde kern en schaal bij de rat. Neuroscience 41: 89-125. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  24. Hull EM, Meisel RL, Sachs BD (2002). Mannelijk seksueel gedrag. In: Pfaff DW, Arnold AP, Etgen AM, Fahrbach SE, Rubin RT (eds). Hormonen Hersenen en gedrag. Elsevier Science (VS): San Diego, CA. pp 1-138.
  25. Ikemoto S, Kohl RR, McBride WJ (1997). GABA (A) -receptorblokkade in het voorste ventrale tegmentale gebied verhoogt extracellulaire niveaus van dopamine in de nucleus accumbens van ratten. J Neurochem 69: 137-143. | PubMed | ISI | ChemPort |
  26. Johnson RP, Sar M, Stumpf WE (1980). Een topografische lokalisatie van enkefaline op de dopamine-neuronen van de substantia nigra en het ventrale tegmentale gebied van de rat aangetoond door gecombineerde histofluorescentie-immunocytochemie. Brain Res 194: 566-571. | Artikel | PubMed |
  27. Johnson SW, Noord-RA (1992). Opioïden prikkelen dopamine-neuronen door hyperpolarisatie van lokale interneuronen. J Neurosci 12: 483-488. | PubMed | ISI | ChemPort |
  28. Keith DE, Anton B, Murray SR, Zaki PA, Chu PC, Lissin DV c.s. (1998). mu-Opioid receptor internalisatie: opiaat-medicijnen hebben differentiële effecten op een geconserveerd endocytisch mechanisme in vitro en in de hersenen van zoogdieren. Mol Pharmacol 53: 377-384. | PubMed | ISI | ChemPort |
  29. Kelley AE (1999). Functionele specificiteit van ventrale striatale compartimenten in appetitief gedrag. Ann NY Acad Sci 877: 71-90. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  30. Klitenick MA, DeWitte P, Kalivas PW (1992). Regulering van somatodendritische dopamine-afgifte in het ventrale tegmentale gebied door opioïden en GABA: in vivo microdialyse-onderzoek. J Neurosci 12: 2623-2632. | PubMed | ISI | ChemPort |
  31. Leone P, Pocock D, Wise RA (1991). Morfine-dopamine-interactie: ventrale tegmentale morfine verhoogt de dopamine-afgifte van nucleus accumbens. Pharmacol Biochem Behav 39: 469-472. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  32. Liu YC, Sachs BD, Salamone JD (1998). Seksueel gedrag bij mannelijke ratten na radiofrequentie of dopamine-afbrekende laesies in nucleus accumbens. Pharmacol Biochem Behav 60: 585-592. | Artikel | PubMed |
  33. Lopez HH, Olster DH, Ettenberg A (1999). Seksuele motivatie bij de mannelijke rat: de rol van primaire prikkels en copulatie-ervaring. Horm Behav 36: 176-185. | Artikel | PubMed |
  34. Mansour A, Khachaturian H, Lewis ME, Akil H, Watson SJ (1987). Autoradiografische differentiatie van mu, delta en kappa opioïde receptoren in de voorhersenen en middenhersenen van de rat. J Neurosci 7: 2445-2464. | PubMed | ChemPort |
  35. Mansour A, Khachaturian H, Lewis ME, Akil H, Watson SJ (1988). Anatomie van opioïde receptoren van het CZS. Trends Neurosci 11: 308-314. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  36. Martinez I, Paredes RG (2001). Alleen paring in eigen tempo is lonend bij ratten van beide geslachten. Horm Behav 40: 510-517. | Artikel | PubMed |
  37. Matthews RT, Duits DC (1984). Elektrofysiologisch bewijs voor excitatie van dopamine-neuronen in het ventrale tegmentale gebied van de rat door morfine. Neuroscience 11: 617-625. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  38. Meisel RL, Joppa MA, Rowe RK (1996). Dopaminereceptorantagonisten verminderen de geconditioneerde plaatsvoorkeur na seksueel gedrag bij vrouwelijke Syrische hamsters. Eur J Pharmacol 309: 21-24. | Artikel | PubMed |
  39. Mitchell JB, Gratton A (1991). Opioïde modulatie en sensibilisatie van dopamine-afgifte opgewekt door seksueel relevante stimuli: een snelle chronoamperometrische studie bij vrij gedragen ratten. Brain Res 551: 20-27. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  40. Mitchell JB, Stewart J (1990). Vergemakkelijking van seksueel gedrag bij de mannelijke rat geassocieerd met intra-VTA-injecties van opiaten. Pharmacol Biochem Behav 35: 643-650. | Artikel | PubMed |
  41. Ostrander MM, Badiani A, Day HE, Norton CS, Watson SJ, Akil H c.s. (2003). Omgevingscontext en medicijngeschiedenis moduleren amfetamine-geïnduceerde c-fos mrna-expressie in de basale ganglia, centrale verlengde amygdala en bijbehorende limbische voorhersenen. Neuroscience 120: 551-571. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  42. Paredes RG, Alonso A (1997). Seksueel gedrag gereguleerd (gestimuleerd) door het vrouwtje leidt tot geconditioneerde plaatsvoorkeur. Behav Neurosci 111: 123-128. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  43. Pfaus JG, Damsma G, Nomikos GG, Wenkstern DG, Blaha CD, Phillips AG c.s. (1990). Seksueel gedrag verbetert de centrale overdracht van dopamine bij de mannelijke rat. Brain Res 530: 345-348. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  44. Pfaus JG, Phillips AG (1989). Differentiële effecten van dopaminereceptorantagonisten op het seksuele gedrag van mannelijke ratten. Psychopharmacology (Berl) 98: 363-368. | PubMed | ChemPort |
  45. Pfaus JG, Phillips AG (1991). De rol van dopamine in anticiperende en consumerende aspecten van seksueel gedrag bij de mannelijke rat. Behav Neurosci 105: 727-743. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  46. Schultz W (2001). Beloningssignalering door dopamine-neuronen. Neurowetenschapper 7: 293-302. | PubMed | ISI | ChemPort |
  47. Sesack SR, Pickel VM (1992). Prefrontale corticale efferenten in de rattensynaps op niet-gelabelde neuronale doelen van catecholamine-terminals in de nucleus accumbens septi en op dopamine-neuronen in het ventrale tegmentale gebied. J Comp Neurol 320: 145-160. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  48. Sinchak K, Micevych PE (2001). Progesteronblokkade van oestrogeenactivering van mu-opioïde receptoren reguleert het voortplantingsgedrag. J Neurosci 21: 5723-5729. | PubMed |
  49. Stinus L, Koob GF, Ling N, Bloom FE, Le Moal M (1980). Locomotorische activering geïnduceerd door infusie van endorfine in het ventrale tegmentale gebied: bewijs voor opiaat-dopamine-interacties. Proc Natl Acad Sci USA 77: 2323-2327. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  50. Swanson LW (1982). De projecties van het ventrale tegmentale gebied en aangrenzende gebieden: een gecombineerde fluorescerende retrograde tracer en immunofluorescentiestudie bij de rat. Brain Res Bull 9: 321-353. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  51. Trafton JA, Abbadie C, Marek K, Basbaum AI (2000). Postsynaptische signalering via de [mu] -opioïde receptor: reacties van dorsale hoornneuronen op exogene opioïden en schadelijke stimulatie. J Neurosci 20: 8578-8584. | PubMed | ChemPort |
  52. van Furth WR, van Ree JM (1996). Seksuele motivatie: betrokkenheid van endogene opioïden in het ventrale tegmentale gebied. Brain Res 729: 20-28. | Artikel | PubMed |
  53. van Furth WR, Wolterink G, van Ree JM (1995). Regulatie van mannelijk seksueel gedrag: betrokkenheid van hersenopioïden en dopamine. Brain Res Brain Res Rev 21: 162–184. | PubMed |
  54. Wallace BC (1989). Psychologische en omgevingsdeterminanten van terugval bij rokers van crack-cocaïne. J Substituut-misbruikbehandeling 6: 95-106. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  55. Watson Jr RE, Wiegand SJ, Clough RW, Hoffman GE (1986). Gebruik van cryoprotectant om peptide-immunoreactiviteit en weefselmorfologie op lange termijn te behouden. Peptides 7: 155-159. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  56. Wenkstern D, Pfaus JG, Fibiger HC (1993). De overdracht van dopamine neemt toe in de nucleus accumbens van mannelijke ratten tijdens hun eerste blootstelling aan seksueel receptieve vrouwelijke ratten. Brain Res 618: 41-46. | Artikel | PubMed |
  57. Wise RA (1996). Neurobiologie van verslaving. Curr Opin Neurobiol 6: 243-251. | Artikel | PubMed | ISI | ChemPort |
  58. Xia Y, Haddad GG (1991). Ontogenie en distributie van opioïde receptoren in de hersenstam van de rat. Brain Res 549: 181-193. | Artikel | PubMed | ChemPort |
  59. Zahm DS (1999). Functioneel-anatomische implicaties van de nucleus accumbens kern- en schil-subgebieden. Ann NY Acad Sci 877: 113-128. | PubMed | ChemPort |
  60. Zahm DS, Brog JS (1992). Over de betekenis van subgebieden in het 'accumbens'-deel van het ventrale striatum van de rat. Neuroscience 50: 751-767. | Artikel | PubMed | ChemPort |