Seksuell adferd og kjønnsrelaterte miljøveiledninger Aktiver Mesolimbic-systemet i mannlige rotter (2004)

Nevropsykofarmakologi (2004) 29, 718–730,

Margaret E Balfour 1 , Lei Yu 1 og Lique M Coolen 1

1 Nevrovitenskapelig masterprogram, Institutt for cellebiologi, nevrobiologi og anatomi, University of Cincinnati College of Medicine, Cincinnati, OH, USA

Korrespondanse: Dr. LM Coolen, Institutt for cellebiologi, nevrobiologi og anatomi, University of Cincinnati College of Medicine, Vontz Center for Molecular Studies, 3125 Eden Ave., Cincinnati, OH 45267-0521, USA. Tlf: +513 558 1209; Faks: +513 558 4454; E-post: [email protected]

Mottatt 8. august 2003; Revidert 6. oktober 2003; Godkjent 9. oktober 2003; Publisert online 23. desember 2003.

Abstrakt

Det mesolimbiske systemet spiller en viktig rolle i reguleringen av både patologisk atferd som rusavhengighet og normal motivert atferd som seksuell atferd. Denne studien undersøkte mekanismen som dette systemet aktiveres endogent gjennom under seksuell atferd. Spesifikt ble effektene av seksuell erfaring og kjønnsrelaterte miljøsignaler på aktiveringen av flere komponenter i det mesolimbiske systemet studert.

Det mesolimbiske systemet består av en dopaminerg projeksjon fra det ventrale tegmentale området (VTA) til nucleus accumbens (NAc). Tidligere studier tyder på at disse nevronene er under tonisk hemming av lokale GABA-internevroner, som igjen moduleres av mu opioidreseptor (MOR)-ligander. For å teste hypotesen om at opioider virker i VTA under seksuell atferd, ble visualisering av MOR-internalisering i VTA brukt som en markør for ligandindusert aktivering av reseptoren. Signifikante økninger i MOR-internalisering ble observert etter kopulering eller eksponering for kjønnsrelaterte miljøsignaler. Det neste målet var å avgjøre om seksuell atferd aktiverer dopaminneuroner i VTA, ved å bruke tyrosinhydroksylase som en markør for dopaminerge nevroner og Fos-immunreaktivitet som en markør for nevronal aktivering. Signifikante økninger i prosentandelen aktiverte dopaminerge nevroner ble observert etter kopulering eller eksponering for kjønnsrelaterte miljøsignaler. I tillegg aktiverte parings- og kjønnsrelaterte signaler en stor populasjon av ikke-dopaminerge nevroner i VTA, så vel som nevroner i både NAc-kjernen og -skallet . Samlet sett gir resultatene våre funksjonelle nevroanatomiske bevis på at det mesolimbiske systemet aktiveres av både seksuell atferd og eksponering for kjønnsrelaterte miljømessige signaler.

nøkkelord:

ventral tegmental område, nucleus accumbens, dopamin, mu opioid reseptor, endocytose, GABA, seksuell atferd, Fos

INNLEDNING

Det mesolimbiske dopaminsystemet er en nøkkelkomponent i nevrale kretsløp som regulerer motivasjon og belønning. Dette systemet kan aktiveres via eksogen anvendelse av misbruksmedisiner, noe som ofte resulterer i et patologisk sett av atferd kjent som avhengighet. Imidlertid spiller det mesolimbiske systemet også en viktig rolle i reguleringen av normal motivert atferd som fôring, drikke, aggresjon og seksuell atferd. Mens flere studier har fokusert på medikamentindusert aktivering av denne veien, er mindre kjent om funksjonen til det mesolimbiske systemet under naturlige forhold. Derfor undersøker denne studien de endogene mekanismene som seksuell atferd aktiverer det mesolimbiske dopaminsystemet.

Hanngnagers seksuell atferd består av en appetittpreferansefase etterfulgt av en konsumtiv fase der dyret stiger på og intromiterer, som kulminerer med ejakulasjon ( Hull et al ., 2002 ). Atferdsstudier indikerer at hanngnagers seksuell atferd – og spesielt ejakulasjon – er en givende og forsterkende atferd. Hannrotter utvikler lett en betinget stedspreferanse for kopulasjon ( Agmo og Berenfeld, 1990 ; Agmo og Gomez, 1993 ; Meisel et al ., 1996 ; Paredes og Alonso, 1997 ; Lopez et al ., 1999 ; Martinez og Paredes, 2001 ), og vil utføre operante oppgaver for å få tilgang til en seksuelt mottakelig hunn ( Everitt et al ., 1987 ; Everitt og Stacey, 1987 ).

Det mesolimbiske dopaminsystemet, som består av dopamin (DA)-produserende nevroner lokalisert i det ventrale tegmentale området (VTA) som projiserer til nucleus accumbens (NAc), spiller en kritisk rolle i de motiverte og givende aspektene ved seksuell atferd. Mikrodialysestudier har indikert at dopamin frigjøres i NAc ved presentasjon av hunnen, og forblir forhøyet gjennom visningen av seksuell atferd (Pfaus et al, 1990; Pfaus og Phillips, 1991; Damsma et al, 1992; Wenkstern et al, 1993). Videre letter infusjon av DA-reseptoragonister i NAc initieringen av seksuell atferd hos hannrotter (Everitt et al, 1989), mens antagonister har hemmende effekter (Pfaus og Phillips, 1989). De dopaminergiske projeksjonsneuronene i VTA er sannsynligvis under tonisk hemming av lokale GABAergiske interneuroner. Stimulering av Gi / o-koblet mu opioidreseptor (MOR) resulterer i hemming av disse GABAergiske nevronene, noe som igjen fører til desinhibisjon av dopaminerge projeksjonsnevroner og den påfølgende frigjøring av DA i NAc. Denne kretsmodellen støttes av flere elektrofysiologiske og farmakologiske studier (Matthews og German, 1984; Johnson og Nord, 1992; Klitenick et al, 1992; Ikemoto et al, 1997), og er illustrert i Figur 1. Vi antar at under seksuell atferd frigjøres endogene opioider til VTA, noe som resulterer i disinhibisjon av dopaminergiske projeksjonsnevroner. Denne hypotesen støttes av studier som viser at opioidantagonister infundert i VTA hemmer seksuell motivasjon (van furth og van ree, xnumx). Den nåværende studien består av et sett med eksperimenter designet for å gi nevroanatomiske bevis for denne modellen.

Figur 1.

Figur 1 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Foreslått kretsmodell for mesolimbisk aktivering under seksuell atferd. I denne modellen frigjøres endogene opioidpeptider i VTA og bindes til MOR-er, noe som hemmer GABAergiske interneuroner. Dette frigjør de dopaminerge projeksjonsnevronene fra hemming, noe som resulterer i DA-frigjøring i NAc.

Fullstendig figur og tegnforklaring (30 K )

Det første målet med denne studien er å utvide vår kunnskap om den anatomiske fordelingen av MOR i VTA, spesielt med hensyn til GABAerge nevroner. Til tross for den store mengden farmakologiske data, er det relativt lite som er kjent om den anatomiske organiseringen av denne kretsen. Det har blitt vist at MOR primært er tilstede i ikke-dopaminerge nevroner i VTA ( Garzon og Pickel, 2001 ). Det er imidlertid ukjent om MOR er lokalisert på GABA-nevroner.

Det overordnede målet med denne studien er å undersøke aktiveringen av MOR- og DA-nevroner i VTA under mannlig seksuell atferd. For å teste hypotesen om at opioider frigjøres i VTA under seksuell atferd, brukte vi MOR-internalisering som en markør for ligandindusert aktivering av reseptoren. Denne teknikken utnytter det faktum at G-proteinkoblede reseptorer gjennomgår endocytose etter ligandbinding. Spesielt har MOR-er vist seg å gjennomgå ligandindusert endocytose både in vitro ( Keith et al ., 1998 ) så vel som in vivo ( Eckersell et al ., 1998 ; Trafton et al ., 2000 ; Sinchak og Micevych, 2001 ). Internaliserte endosomlignende partikler kan visualiseres ved hjelp av konfokalmikroskopi, og kvantifisering av disse partiklene gir et indirekte mål på endogen opioidpeptidfrigjøring. I tillegg tillater denne teknikken cellulær oppløsning i bestemmelsen av målene for endogen opioidvirkning. Vårt neste mål var å bestemme om seksuell atferd aktiverer DA-nevroner i VTA. For å svare på dette spørsmålet brukte vi Fos-immunreaktivitet (Fos-IR) som en markør for neuronal aktivering. Til slutt, for å vurdere om NAc aktiveres under seksuell atferd, kvantifiserte vi Fos-IR i både NAc Core- og Shell-underregionene.

Erfaring og miljø spiller også en viktig rolle i aktiveringen av det mesolimbiske systemet. Hos mennesker rapporterer rusavhengige ofte intense anfall av sug etter eksponering for rusrelaterte miljøsignaler ( Childress et al ., 1988 ; Wallace, 1989 ). Hos gnagere fører eksponering for rusrelaterte signaler til betinget aktivering av det mesolimbiske dopaminsystemet, noe som er dokumentert ved økt DA-frigjøring ( Duvauchelle et al ., 2000 ) og umiddelbar tidlig genuttrykk i NAc ( Ostrander et al ., 2003 ) etter eksponering for et rusmiddelparret miljø. Mindre er kjent om betingede responser på miljøsignaler assosiert med normal motivert atferd som seksuell atferd. Seksuelt erfarne hannrotter viser økning i NAc DA når de eksponeres for en brunstlignende hunn bak et netting ( Damsma et al ., 1992 ). Eksponering for sengetøy som er tilsmusset av en brunst-hun stimulerer imidlertid også DA-frigjøring i NAc ( Mitchell og Gratton, 1991 ), og det er ukjent om betinget aktivering av det mesolimbiske systemet er avhengig av lukteinntrykk. Derfor er et hovedmål med denne studien å avgjøre om kjønnsassosierte romlige og taktile signaler aktiverer det mesolimbiske systemet, i fravær av lukteinntrykk. Mer spesifikt brukte vi metodene beskrevet ovenfor for å sammenligne kjønnsindusert aktivering av det mesolimbiske systemet hos dyr som er seksuelt erfarne kontra naive dyr. I tillegg sammenlignet vi dyr som fikk sin erfaring i forskjellige miljøer, for å undersøke effekten av kjønnsrelaterte miljøsignaler på aktiveringen av det mesolimbiske DA-systemet.

Toppen av siden   

MATERIALER OG METODER

dyr

Voksne hannsprague – Dawley-rotter (250 – 260 g) ble oppnådd fra Harlan (Indianapolis, IN) og innlosjert individuelt i plexiglasburene i løpet av forsøket. Kolonirommet ble opprettholdt på 12 / 12 h reversert lys-mørk syklus (lys av ved 1000 h). Mat og vann var tilgjengelig ad libitum. Stimulus-hunner for parringsatferdstester ble bilateralt ovariektomisert og fikk et subkutant implantat inneholdende 5% østradiolbenzoat (EB) og 95% kolesterol. Seksuell reseptivitet ble indusert ved administrering av 500 mug progesteron (subkutan) i 0.1 ml sesamolje, 5 h før testing. Alle prosedyrer ble godkjent av dyrepleie- og brukskomiteen ved University of Cincinnati, og samsvarte med NIH-retningslinjene som involverer virveldyr i forskning.

Seksuell adferd

Åtte eksperimentelle grupper ble inkludert i dette eksperimentet (se Tabell 1). Disse gruppene skilte seg i seksuell erfaring (naiv vs erfaren), miljøet der seksuell atferdstesting ble utført (hjemmebur vs testbur), og oppførselen på den siste testdagen (kjønn vs umatt kontroll). Først ble dyrene delt inn i fire grupper som var forskjellige i seksuell opplevelse og miljøet de ble testet i. Miljøet besto av hjemmeburet eller et testbur. Hjemmeburen refererer til standard pleksiglasburene hvor dyrene ble individuelt innlosjert i løpet av forsøket. Testburet refererer til et bur som er forskjellig fra hjemmeburet, det vil si større og uten lukt-signaler (60 ganger 45 ganger 50 cm3), der dyrene ble plassert under hver testøkt (se nedenfor). Dette testburet ble grundig rengjort med alkoholløsning (70%) mellom øktene og inneholdt rent sengetøy. Dyr i de seksuelt erfarne gruppene fikk parre seg med en mottakelig kvinne til en utløsning eller i 60 minutter, avhengig av hva som kom først, i løpet av fem to-ukentlige pre-test økter. I løpet av disse pre-testøktene parret dyrene seg enten i hjemmets bur eller i det større testburet med rent sengetøy. Dyrene som fikk seksuell erfaring i testburet, ble plassert i testburet i 60 minutter før hunnen ble introdusert, og fikk deretter parre seg til en utløsning eller 60 minutter. Hannene som fikk seksuell erfaring i hjemmeburet, fikk en mottakelig kvinne i hjemmeburet og fikk parre seg til en utløsning eller i 60 minutter. Etter en uke etter den siste paringstiden før testen, ble de seksuelt erfarne rottene tilfeldig delt inn i parrede ('sex') og ikke-parerte ('kontroll') grupper (totalt fire seksuelt erfarne grupper, N= 4 hver). Under den endelige testen fikk "kjønn" dyr parre seg til en utløsning i det samme miljøet som de fikk erfaring, det vil si hjemme eller testbur. Dermed forble dyr som fikk seksuell erfaring i hjemmeburene i hjemmeburet, fikk en mottakelig hunn og parret seg til en utløsning. Dyr som fikk seksuell erfaring i testburet ble plassert i testburene i 1 time, hvoretter en hunn ble plassert i testburet og hannene parret til en utløsning. Etter 5 minutter etter utløsning ble den kvinnelige partneren fjernet og hannen ble liggende i hjemmeburet eller testburet i 1 time inntil ofring. Kontrolldyr fikk ikke en mottakelig kvinnelig partner på den siste testdagen, men ble i stedet hentet fra hjemmeburet eller ble plassert i testburet uten en mottakelig hunn i 2 timer før ofring, avhengig av omgivelsene de fikk seksuell erfaring . Seksuelt naive dyr (dyr som ikke fikk seksuell opplevelse) ble enten liggende uforstyrret i hjemmeburet eller ble plassert i testburene uten en hunn i en time i fem økter to ganger i uken. 1 uke etter den siste pre-test økten ble rottene tilfeldig delt inn i "sex" og "kontroll" grupper (totalt fire seksuelt naive grupper, N= 4 hver). I likhet med de seksuelt erfarne gruppene, var miljøet der den endelige testen ble gjennomført det samme som under pre-test øktene. Derfor ble de naive mennene som ble utsatt for testburet under forsøkssamlingene plassert i testburene i 1 time, hvoretter en hunn ble plassert i testburet og hannene paret til en utløsning ('sex') eller ble plassert i testburet uten mottakelig hunn i 2 timer (umettet kontroll). Hannene som ble igjen i hjemmeburene, mottok enten en mottakelig kvinne og ble parret til en utløsning ('sex'), eller ble drept fra hjemmeburet (umettet kontroll). I "sex" -gruppene ble den kvinnelige partneren fjernet 5 minutter etter utløsning, og hannene ble liggende i hjemmeburet eller testburet i 1 time inntil ofring.

 

Vevsforberedelse

Dyrene ble dypt bedøvet ved bruk av pentobarbital (200 mg/kg), og perfusert transkardialt med 100 ml 0.9 % NaCl etterfulgt av 500 ml 4 % paraformaldehyd, i 0.1 M fosfatbuffer (PB; pH 7.3). Hjernene ble fjernet og etterfiksert i 1 time ved romtemperatur i fikseringsmidlet, deretter plassert i 20% sukrose i 0.1 M PB og lagret ved 4°C. Koronale seksjoner (35 mum) ble kuttet på en frysemikrotom (Richard Allen, Kalamazoo, MI), samlet i fire parallelle serier i kryobeskyttende løsning (30 % sukrose, 30 % etylenglykol i 0.1 M PB; Watson et al, 1986), og lagret ved -20°C inntil videre behandling.

immunocytochemistry

Alle inkubasjoner ble utført ved romtemperatur med forsiktig omrøring. De frittflytende snittene ble grundig vasket med 0.1 M fosfatbufret saltvann (PBS) mellom inkubasjonene. Snittene ble inkubert i 10 minutter med 1 % H₂O₂ , deretter blokkert i 1 time med inkubasjonsløsning (PBS som inneholdt 0.1 % bovint serumalbumin og 0.4 % triton X -100). Alle primære antistoffinkubasjoner ble utført i inkubasjonsløsningen over natten ved romtemperatur. Etter farging ble snittene vasket grundig i 0.1 M PB, montert på glassplater med 0.3 % gelatin i ddH₂O og dekket med DPX (Electron Microscopy Sciences, Fort Washington, PA) eller et vandig monteringsmedium (Gelvatol) som inneholdt et anti-falmemiddel 1,4-diazabicyklo(2,2)oktan (DABCO; 50 mg/ml, Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), fremstilt som beskrevet tidligere ( Harlow og Lane, 1988 ). Immunocytokjemiske kontroller inkluderte utelatelse av primære antistoffer. VTA- og/eller NAc-serier ble farget for følgende markører:

Fos / TH

 

VTA- ​​og NAc-seksjoner ble inkubert over natten med et polyklonalt kaninantistoff mot c-Fos (1: 7500; SC-52; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA) etterfulgt av 1 times inkubasjoner med biotinylert esel-anti-kanin IgG (1: 400 ; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA) og avidin-pepperrot-peroksidasekompleks (1: 1000; ABC Elite Kit, Vector Laboratories, Burlingame, CA). Til slutt ble seksjonene inkubert i 10 minutter i 0.02%. diaminobenzidin (DAB; Sigma-Aldrich, St Louis, MO) i 0.1 M PB inneholdende 0.012% hydrogenperoksyd og 0.08% nikkelsulfat, hvilket resulterer i et blå-svart reaksjonsprodukt. Deretter ble VTA-seksjoner inkubert over natten med monoklonalt mus antistoff mot tyrosinhydroksylase (TH; 1: 400 000; Chemicon International, Temecula, CA), biotinylert esel anti-mus IgG sekundært antistoff (1: 400; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, West Grove, PA) og ABC som beskrevet ovenfor. Til slutt ble seksjonene inkubert i 10 minutter i 0.02% DAB i 0.1 M PB inneholdende 0.012% hydrogenperoksyd, hvilket resulterte i et rødbrunt reaksjonsprodukt.

MOR

 

VTA-seksjoner ble inkubert over natten med et polykonalt kaninantistoff som gjenkjenner C-terminalregionen til rotte-MOR1 (1:10 000; DiaSorin, Saluggia, Italia), biotinylert esel-anti-kanin-IgG og ABC, som beskrevet ovenfor. Deretter ble seksjonene inkubert i 10 minutter med biotinylert tyramid (BT; 1:250 i PBS+0.003 % H2O2 ; Tyramide Signal Amplification Kit, NEN Life Sciences, Boston, MA) og i 30 minutter med CY-3 - konjugert steptavidin (1:200; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA).

GABA / MOR

 

VTA-seksjoner ble inkubert over natten med et monoklonalt musantistoff mot GABA (1: 1000 i PBS / BSA uten TX; Sigma-Aldrich, St Louis, MO) og i 30 minutter med geite-anti-mus-IgG konjugert til Alexa 488 (1: 200 i PBS / BSA; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA). Seksjonene ble deretter farget for MOR, som beskrevet ovenfor.

GAD / TH

 

VTA-seksjoner ble inkubert med et polyklonalt antistoff fra kanin som gjenkjente glutaminsyredekarboksylase (GAD; 1: 1500, Chemicon International, Temecula, CA), fulgt av inkuberinger med biotinylert esel-anti-kanin IgG, ABC, BT og CY-3-konjugert streptavidin som beskrevet ovenfor. Deretter ble seksjoner inkubert med et mus-monoklonalt antistoff mot tyrosinhydroksylase (TH; 1: 40 000; Chemicon International, Temecula, CA), fulgt av en 30-min inkubering med geite-anti-mus IgG konjugert til Alexa 488 (1: 200 ; Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove, PA).

Dataanalyse

VTA-anatomi

 

For anatomisk analyse av VTA, stabler med 1 mum optiske seksjoner ble fanget langs z-aks, ved hjelp av et Zeiss LSM-510 laserskanningsmikroskop. CY3-fluorescens ble avbildet med et 567 nm utslippsfilter og en He – Ne laser, og Alexa 488 med 505 nm utslippsfilter og argon laser. Distribusjonen av GAD-IR-fibre i forhold til TH-nevroner ble undersøkt. I tillegg ble lokaliseringen av MOR i forhold til GABA-IR-cellelegemer undersøkt, og den rostrocaudale fordelingen av MOR-IR-nevroner som uttrykker GABA, ble kvantifisert i ett dyr. I tillegg ble den rostrocaudale fordelingen på MOR-IR-cellelegemer gjennom VTA analysert i tre dyr.

Seksuell oppførsel

 

Hver paringsøkt før og før testen ble observert, og seksuell atferd ble registrert: antall rideturer (#M), antall intromisjoner (#I), latens for ride- og intromisjoner (ML og IL, dvs. tiden fra presentasjon av hunnen til første ridetur eller intromisjon), og ejakulasjonslatens (EL; tiden fra første intromisjon til ejakulasjon). Resultatene av hver måling for den siste dagen av paringsøktene før testen ble analysert ved hjelp av en enveis ANOVA for å avgjøre om paringsmiljøet (hjemmebur vs. testbur) påvirket den seksuelle opplevelsen. Resultatene fra den siste testdagen ble analysert ved hjelp av en toveis ANOVA (faktorer: erfaring, miljø), og post hoc -sammenligninger ble utført ved hjelp av Fishers PLSD, alle med 5 % signifikansnivåer.

MOR internalisering

 

For kvantitativ analyse av endosomtellinger i VTA-nevroner, z- stabler på 1 mum optiske seksjoner gjennom 15–30 nevroner ble fanget ved hjelp av et Zeiss laserskannende konfokalmikroskopsystem (Zeiss LSM-510). Av hver stabel med bilder gjennom nevronene ble to påfølgende seksjoner i midten av nevronet brukt til analyse. Antall immunreaktive intracellulære partikler ble telt for hver celle av en observatør som var blind for forsøksgruppen, og ble beregnet som gjennomsnitt per dyr. I tillegg ble prosentandelen av internaliserte MOR-IR-celler kvantifisert; MOR-IR-nevroner som inneholder tre eller flere immunreaktive intracellulære partikler ble ansett som internaliserte. Resultatene ble analysert ved hjelp av en treveis ANOVA (faktorer: parring, erfaring og miljø) og post hoc sammenligninger (Fisher's PLSD) ved bruk av 5% signifikansnivåer. Bilder ble importert til Adobe Photoshop 7.0 (Adobe Systems, San Jose, CA) for å komponere tallene. Bilder ble ikke justert eller endret på noen måte, med unntak av lysstyrke.

Fos / TH

 

Ved å bruke et tegnerør festet til et Leica-mikroskop (Leica Microsystems; Wetzlar, Tyskland), ble det laget kamera lucida-tegninger av de analyserte snittene fra hvert dyr. I VTA ble det laget kamera lucida-tegninger av fire seksjoner på omtrent 280 mum fra hverandre, representativ for fire rostrale til kaudale nivåer i VTA (Figur 2). Ved å bruke TH-farging og plasseringen av den mediale lemniscus (ml) og fasciculus retroflexus (fr) som landemerker, ble standardområder definert for å telle Fos-IR-kjerner og Fos/TH dobbeltmerkede celler. Celleteller ble utført i standardområder fra 2.16 mm2 (rostral og to mellomnivåer) til 1.6 mm2 (mest kaudalt nivå). I NAc ble det laget kamera lucida-tegninger av tre seksjoner omtrent 600 mum fra hverandre, representativt for tre rostral-til-kaudale nivåer i NAc (Figur 3). På hvert nivå standardflater på 0.24 mm2 ble definert, for å telle Fos-IR-kjerner i både NAc Core og NAc Shell. Gruppemidler ble beregnet for hvert separat rostral-til-kaudalt nivå i både NAc og VTA. I tillegg ble et gjennomsnitt av de fire (VTA) eller tre (NAc) rostrale-til-kaudale nivåene beregnet per dyr, og gruppemidlene var basert på dyreverdi. Resultatene ble analysert ved bruk av en treveis ANOVA (faktorer: parring, erfaring og miljø) og post hoc sammenligninger (Fisher's PLSD) ved bruk av 5% signifikansnivåer. Spesifikt ble det gjort sammenligninger innenfor hvert rostrocaudalt nivå mellom: (1) hver kjønnsgruppe og den tilsvarende kontrollgruppen, (2) alle kontrollgrupper, og (3) alle kjønnsgrupper. Digitale bilder av immunfargete seksjoner ble tatt ved hjelp av et digitalt kamera (Magnafire, Optronics) festet til et Leica-mikroskop (Leica Microsystems; Wetzlar, Tyskland). Bilder ble importert til Adobe Photoshop 7.0 (Adobe Systems, San Jose, CA) for å komponere tallene. Bildene ble ikke justert eller endret på noen måte, bortsett fra sporadisk justering av lysstyrke.

Figur 2.

Figur 2 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Skjematiske tegninger som illustrerer analyseområdene for Fos/TH-IR, angitt av boksene, i VTA på fire rostrale til caudale nivåer. (a) Rostral, analyseareal=1.8 mm ganger 1.2 mm. (b) Midt-1, analyseområde=1.8 mm ganger 1.2 mm. (c) Midt-2, analyseområde=1.8 mm ganger 1.2 mm. (d) Caudal, analyseområde=1.6 mm ganger 1.0 mm. Forkortelser: AQ, cerebral akvedukt; PAG, periaquaductal grå; fr, fasiculus retroflexus; ml, medial lemniscus; cpd, cerebral peduncle; SN, substantia nigra; LG, lateral geniculate kompleks; SPFp, subparafasikulær nucleus thalamus parvicellulær del; VPM, ventral posriomedial nucleus thalamus; PH, posterior hupothalamisk kjerne; MRN, mesencephalic retikulær kjerne; MGv, medial geniculate kompleks ventral del; APN, anterior pretectal nucleus; SC, superior colliculus; MM, medial mammillærkjerne.

Fullstendig figur og tegnforklaring (129 K )

Figur 3.

Figur 3 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Skjematiske tegninger som illustrerer analyseområdene (angitt av boksene) til Fos-IR i NAc-kjernen og skallet på tre rostral-til-kaudale nivåer (a–c). Analyseområde=400 mum ganger 600 mum. Forkortelser: C, NAc-kjerne; S, NAc-skall; VL, lateral ventrikkel; ac, fremre kommissur; cc, corpus callosum; ec, ekstern kapsel; CP, caudate putamen.

Fullstendig figur og tegnforklaring (89 K )

Toppen av siden   

RESULTATER

VTA-anatomi

MOR-IR ble observert på både aksonterminaler og cellelegemer ( figur 4a ), og i fibre i nær apposisjon til GABA-IR-nevroner. I tillegg ble det observert at MOR-IR kolokaliserte med GABA-IR i cellelegemer ( figur 4a ). Omtrent 79 % av MOR-IR-nevronene ko-uttrykte GABA-IR i den rostrale delen av VTA der majoriteten av MOR-IR-nevronene er lokalisert. Få MOR-IR-nevroner ble observert i den kaudale VTA, selv om omtrent 50 % av disse MOR-IR-nevronene ko-uttrykker GABA. I tillegg observerte vi GAD-IR-fibre i nær apposisjon til TH-IR-nevroner gjennom hele VTA ( figur 4b ).

Figur 4.

Figur 4 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

(a) Konfokalt bilde som illustrerer MOR (rød) plassert på GABA-IR (grønn) cellelegemer (pil) og MOR-IR-fibre i nær posisjon til GABA-IR-celler (trekant) i VTA. (b) Konfokalt bilde som illustrerer GAD-IR-fibre (røde) i nær tilknytning til TH-IR (grønne) celler i VTA. (c) Konfokalt bilde som illustrerer MOR-IR i VTA til et ikke-parret kontrolldyr. (d) Konfokalt bilde som illustrerer MOR-IR i VTA til et parret dyr. Piler indikerer MOR-IR endosomlignende partikler. Konfokale bilder i (b–d) er 1 mum optiske seksjoner, og bilde (a) er en 5 mum optisk snitt. (e, f) Mikrofotografier som illustrerer Fos-IR (svart, fylt trekant) og TH-IR (brun, åpen trekant) i VTA. Dobbeltmerkede celler er indikert med piler. Skalastreker indikerer 10 mum.

Fullstendig figur og tegnforklaring (549 K )

 

Seksuell adferd

Målinger av seksuell atferd på den siste dagen av paringsøktene før testen til de seksuelt erfarne hannene er illustrert i tabell 2. Miljøet der de erfarne hannene fikk sin erfaring påvirket ingen av de analyserte parametrene for seksuell atferd ( tabell 2 ). Spesielt på den siste dagen av paringsøktene før testen var det ingen forskjeller mellom hannene som paret seg i hjemmeburet eller i testburet. Målinger av seksuell atferd i løpet av testdagen er illustrert i tabell 3. Signifikante forskjeller ble observert mellom naive og erfarne hanner på testdagen (F (1,12) = 8.927; p = 0.0113; tabell 3 ). Naive hanner som paret seg i testburet hadde høyere antall rideturer og lengre latens for rideturer, intromisjon og ejakulasjon sammenlignet med erfarne hanner som paret seg enten i testburet eller i hjemmeburet. Vi observerte en lignende trend hos de naive hannene som paret seg i hjemmeburet, selv om forskjellene ikke nådde signifikans i post hoc -tester. Statistisk signifikante forskjeller i seksuell atferd mellom naive hanner som paret seg hjemme kontra testbur ble bare observert i IL, som var høyere hos naive hanner som paret seg i testburet.

 

MOR internalisering

Parringsindusert internalisering av MOR ble analysert i nevroner lokalisert i rostral VTA (Figur 4c, d), hvor flertallet av MOR-IR-cellelegemer var lokalisert. Seksuell atferd økte MOR-internaliseringen betydelig i VTA (F(1,23)= 112.382; p<0.0001). Signifikante parringsinduserte økninger i antall MOR-IR endosomlignende partikler ble observert hos alle hannene som paret seg på testdagen, sammenlignet med kontrollene deres (Figur 5a, fylt vs åpne barer; p<0.03). I tillegg resulterte eksponering i det kjønnsrelaterte miljøet også i en betydelig økning av MOR-internalisering. Spesielt ble det observert en treveis interaksjon mellom parring, erfaring og miljø (F(123)= 16.370; p= 0.0005) og post hoc analyse indikerte at MOR-internalisering var signifikant økt hos erfarne menn som hadde blitt plassert i miljøet der de mottok tidligere seksuell erfaring, men som ikke paret seg på testdagen sammenlignet med alle andre ikke-parede kontrollgrupper (Figur 5a, åpne barer; p<0.05). Seksuell atferd økte også signifikant prosentandelen MOR-IR-neuroner som viste internalisering (F(1,23)= 136.312; p<0.0001). Spesielt ble en større andel av internaliserte MOR-IR-nevroner observert hos menn som paret seg på testdagen sammenlignet med deres ikke-parrede kontroller (Figur 5b, fylt vs åpne barer; p<0.03), og hos seksuelt erfarne menn som ble utsatt for det kjønnsrelaterte miljøet, men som ikke paret seg sammenlignet med alle andre ikke-parede kontrollgrupper (Figur 5b, åpne barer; p

Figur 5.

Figur 5 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

MOR-internalisering i VTA-nevroner. (a) Antall MOR-IR endosomlignende partikler per celle. Gjennomsnittlige tallpluss minusSEM av MOR-IR endosomlignende partikler per celle per atferdsgruppe. (b) Prosentandeler av celler som viser MOR-internalisering. Gjennomsnittlige prosenterpluss minusSEM av VTA MOR-IR-celler som inneholder tre eller flere endosomer per atferdsgruppe. Heltrukkede søyler representerer grupper som paret seg på testdagen, og åpne søyler representerer kontrollgrupper som ikke paret seg på testdagen. Den statistiske sammenhengen mellom gruppene er angitt med små bokstaver; grupper som deler en felles bokstav skiller seg ikke nevneverdig.

Fullstendig figur og tegnforklaring (45 K )

 

Fos-uttrykk i Dopamin-neuroner

Seksuell atferd og eksponering for det kjønnsrelaterte miljøet resulterte i aktivering av dopaminneuroner gjennom hele VTA ( figur 4e, f og 6 ). Det var en signifikant effekt av paring på prosentandelen TH-celler som uttrykte Fos gjennom hele VTA (F (1,24) = 99.774; p <0.0001). Post hoc- analyse indikerte signifikante paringsinduserte økninger i Fos-ekspresjon hos naive hanner som paret seg i enten hjemme- eller testbur sammenlignet med deres umarvede kontrollgrupper, og hos erfarne hanner som paret seg i hjemmebur sammenlignet med deres umarvede kontrollgrupper ( figur 6 , p <0.0001). I tillegg ble det observert en toveis interaksjon mellom paring og miljø (F (1,24) = 12.479; p = 0.0017). Post hoc- analyse indikerte at prosentandelen aktiverte TH-celler var signifikant økt hos erfarne umarvede kontrollhanner som ble eksponert for miljøet der de hadde tidligere seksuell erfaring sammenlignet med alle andre umarvede kontrollgrupper ( figur 6 , p <0.001). Interessant nok økte ikke parring prosentandelen av aktiverte TH-nevroner ytterligere hos erfarne hanner, i forhold til den signalinduserte aktiveringen observert i de umarvede kontrollgruppene. Totalt sett virket prosentandelen av kjønns-/miljøaktiverte TH-nevroner høyere i rostralnivåene av VTA sammenlignet med kaudale nivåer, selv om dette ikke ble statistisk analysert ( tabell 4 ).

Figur 6.

Figur 6 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Prosentandeler av TH-IR-celler som er Fos-IR i VTA. Gjennomsnittlige prosenterpluss minusSEM av TH-IR-celler som er Fos-IR i gjennomsnitt over fire rostral-til-kaudale nivåer. Heltrukkede søyler representerer grupper som paret seg på testdagen, og åpne søyler representerer kontrollgrupper som ikke paret seg på testdagen. Den statistiske sammenhengen mellom gruppene er angitt med små bokstaver; grupper som deler en felles bokstav skiller seg ikke nevneverdig.

Fullstendig figur og tegnforklaring (22 K )

 

Fos-uttrykk i nondopaminerge nevroner

Selv om seksuell atferd og kjønnsrelaterte signaler induserte Fos-ekspresjon i TH-nevroner, uttrykte ikke majoriteten (80–90 %) av Fos-IR-nevroner i VTA TH. Analyse av Fos-ekspresjon i disse ikke-dopaminerge nevronene avdekket et lignende induksjonsmønster som i TH-nevroner ( figur 7 ). Spesifikt ble det observert en signifikant effekt av paring på Fos-ekspresjon (F (1,24) = 40.093, p <0.0001), og signifikante paringsinduserte økninger i antall Fos-IR-nevroner var tilstede hos de naive og erfarne hannene som paret seg i hjemmeburene sammenlignet med deres umarvede kontrollpersoner, så vel som hos de naive hannene som paret seg i testburet sammenlignet med deres umarvede kontrollpersoner ( figur 7 , p <0.006). Dessuten var det en signifikant interaksjon mellom paring og miljø (F (1,24) = 5.288, p = 0.0305), og en signifikant økning i Fos-ekspresjon ble observert hos erfarne, umarvede hanner som ble plassert i miljøet der de hadde hatt tidligere seksuell erfaring, sammenlignet med alle andre umarvede kontrollgrupper ( figur 7 , p <0.02). Seksuell atferd hos erfarne hanner som paret seg i testburet økte ikke nivået av Fos-ekspresjon ytterligere sammenlignet med deres umarvede kontrollgrupper. Analyse av Fos-ekspresjon i hvert av de separate rostrokaudale nivåene av VTA avdekket et lignende mønster av Fos-ekspresjon beskrevet ovenfor for den totale VTA. Imidlertid ble majoriteten av Fos-IR-nevroner observert i de rostrale nivåene av VTA ( tabell 5 ), selv om forskjeller i Fos-ekspresjon mellom rostrokaudale nivåer ikke ble statistisk analysert.

Figur 7.

Figur 7 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Antall ikke-dopaminerge celler som er Fos-IR i VTA. Gjennomsnittlige tallpluss minusSEM av Fos-IR-celler som ikke er TH-IR, er gjennomsnittlig over fire rostral-til-kaudale nivåer. Heltrukkede søyler representerer grupper som paret seg på testdagen, og åpne søyler representerer kontrollgrupper som ikke paret seg på testdagen. Heltrukkede søyler representerer grupper som paret seg på testdagen, og åpne søyler representerer kontrollgrupper som ikke paret seg på testdagen. Den statistiske sammenhengen mellom gruppene er angitt med små bokstaver; grupper som deler en felles bokstav skiller seg ikke nevneverdig.

Fullstendig figur og tegnforklaring (23 K )

 

Fos-uttrykk i NAc

Seksuell atferd og eksponering for det sexrelaterte miljøet resulterte i nevronal aktivering i NAc (Figur 8). Det var en betydelig effekt av parring på antall celler som uttrykker Fos i både NAc Core (F(1,24)= 457.265, p<0.0001) og NAc Shell (F(1,24)= 234.159, p<0.0001). I NAc Core var en betydelig parringsindusert økning i antall aktiverte nevroner til stede hos alle menn som paret seg på testdagen sammenlignet med kontrollene deres (Figur 8b, p<0.0001). I tillegg ble det observert en toveis interaksjon mellom parring og miljø (F(1,24)= 3.244, p= 0.0294). Post hoc analyse avslørte at antallet aktiverte celler ble betydelig økt hos erfarne umarrede kontrollhanner som ble eksponert for miljøet der de mottok tidligere seksuell erfaring (Figur 8b, p<0.002). På samme måte, i NAc-skallet, var en signifikant parringsindusert økning i antall aktiverte nevroner til stede hos alle menn som paret seg på testdagen sammenlignet med kontrollene deres (Figur 8a, p<0.0001). I tillegg ble det observert en toveis interaksjon mellom parring og miljø (F(1,24)= 8.725; p= 0.0069). Post hoc analyse avslørte at antallet aktiverte celler ble betydelig økt hos erfarne kontrollhanner som ble eksponert for miljøet der de mottok tidligere seksuell erfaring sammenlignet med alle de andre ikke-parrede kontrollgruppene (Figur 8a, p<0.005). Resultater fra alle de tre rostrocaudale nivåene presenteres i Tabell 6a og b.

Figur 8.

Figur 8 - Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Antall Fos-IR-celler i NAc. Gjennomsnittlige tallpluss minusSEM av Fos-IR-celler i NAc-skallet (a) eller NAc-kjernen (b) var gjennomsnittlig over tre rostral-til-kaudale nivåer. Heltrukkede søyler representerer grupper som paret seg på testdagen, og åpne søyler representerer kontrollgrupper som ikke paret seg på testdagen. Den statistiske sammenhengen mellom gruppene er angitt med små bokstaver; grupper som deler en felles bokstav skiller seg ikke nevneverdig.

Fullstendig figur og tegnforklaring (44 K )

Toppen av siden   

DISKUSJON

Den nåværende studien gir det første direkte anatomiske beviset på at både MOR og dopaminerge nevroner i VTA aktiveres under seksuell atferd. Disse resultatene støtter tidligere funn fra mikrodialyse og farmakologiske studier som tyder på at den mesolimbiske DA-banen aktiveres under seksuell atferd. For det første ble det vist at paring resulterer i ligandindusert aktivering av MOR i VTA-nevroner, noe som tyder på at aktivering av VTA medieres av endogene opioider som frigjøres under seksuell atferd. For det andre ble det vist at paring resulterte i aktivering av DA-nevroner i VTA, noe som potensielt bidrar til DA-frigjøring i NAc . Faktisk ble et lignende mønster av parringsindusert aktivering observert i NAc-nevroner, muligens på grunn av DA-frigjøring. Til slutt resulterte seksuell atferd i aktivering av ikke-dopaminerge nevroner i VTA . Interessant nok ble alle disse effektene også observert som respons på romlige og taktile miljømessige signaler assosiert med tidligere seksuelle opplevelser. Samlet sett støtter disse dataene involvering av den mesolimbiske banen i mannlig seksuell atferd og belønning.

Dessverre kan vi ikke gi tilgjengelig alternativ tekst for dette. Hvis du trenger hjelp for å få tilgang til dette bildet, kan du kontakte help@nature.com eller forfatteren

Foreliggende studie markerer den første demonstrasjonen av MOR-aktivering i VTA ved enten en naturlig oppførsel eller miljømessige signaler. Andre har brukt lignende teknikker for å visualisere MOR-aktivering i andre områder av hjernen og ryggmargen, som respons på eksogent påførte opioider (Keith et al, 1998; Trafton et al, 2000) og østrogen (Eckersell et al, 1998; Sinchak og Micevych, 2001). Nyere studier fra vårt laboratorium har vist at seksuell atferd forårsaker MOR-internalisering i den mediale preoptiske kjernen i hypothalamus hos hannrotter (Coolen et al, 2003). I den foreliggende studien ble MOR-internalisering påvist i VTA etter både seksuell atferd og kjønnsassosierte miljømessige signaler, noe som antyder at endogene opioidpeptider frigjøres som respons på disse stimuli. Selv om denne teknikken gir en nyttig markør for endogen aktivering av MOR, er den en indirekte markør for frigjøring av opioid. Videre er den spesifikke opioidliganden involvert i MOR-aktivering i VTA ikke identifisert. Anatomiske studier viser både beta-endorfin (Mansour et al, 1988) og enkefalin (Johnson et al, 1980; Fallon og Leslie, 1986) terminaler i VTA, og farmakologisk bevis viser at begge disse peptidene kan aktivere det mesolimbiske DA-systemet (Broekkamp et al, 1979; Stinus et al, 1980; Dauge et al, 1992). I tillegg har nyere rapporter indikert tilstedeværelsen av de svært MOR-spesifikke liganden endomorphin-1 og -2 i VTA (Greenwell et al, 2002). Selv om den nåværende studien utelukkende fokuserte på MOR, er det mulig at andre opioidreseptorer også er involvert i den sexinduserte aktiveringen av det mesolimbiske systemet. Autoradiografiske studier viser at delta- og kappa-opioidreseptorer er tilstede i VTA, om enn med mye lavere tettheter sammenlignet med MOR (Mansour et al, 1987, 1988; Dilts og Kalivas, 1990; Xia og Haddad, 1991). Videre er deltaagonister infundert i VTA 100–1000 ganger mindre potente til å stimulere DA-frigjøring i NAc, mens kappa-agonister ikke klarer det helt (Devine et al, 1993), noe som antyder at kjønnsindusert aktivering av den mesolimbiske DA-banen først og fremst skjer via MOR-aktivering.

De anatomiske dataene i denne studien støtter ytterligere bevisene for at MOR indirekte aktiverer mesolimbiske dopaminneuroner via hemming av GABA-interneuroner. Ved bruk av konfokalmikroskopi ble MOR observert på både GABAerge cellelegemer og fibre i nær apposisjon til GABAerge nevroner. Disse fibrene hadde utseendet som boutoner, noe som indikerer aksonterminaler; derfor ser det ut til at MOR er lokalisert presynaptisk til GABAerge cellelegemer. Disse funnene er i samsvar med tidligere observasjoner om at MOR i VTA ikke er lokalisert på DA-nevroner ( Garzon og Pickel, 2001 ), noe som tyder på en indirekte sammenheng. Videre har farmakologiske studier vist at MOR-agonister hemmer GABA-nevronavfyring, stimulerer DA-nevronavfyring og øker DA-frigjøring i NAc ( Matthews og German, 1984 ; Leone et al ., 1991 ; Johnson og North, 1992 ). I den nåværende studien var analysen av parringsindusert internalisering begrenset til den rostrale delen av VTA, hvor majoriteten av MOR-holdige cellelegemer er lokalisert. I denne regionen var 79 % av de MOR-holdige cellekroppene GABAergiske, noe som tyder på at mesteparten av MOR-internaliseringen skjedde i GABAergiske nevroner. Det er imidlertid uklart om alle GABAergiske nevroner vi observerte i VTA er lokale internevroner, siden GABA-nevroner også sender projeksjoner til NAc eller prefrontal cortex ( Carr og Sesack, 2000 ). Ikke desto mindre gir disse resultatene ytterligere bevis på at MOR-ligander hemmer GABAergiske internevroner under naturlig motivert atferd, noe som resulterer i aktivering av dopaminerge nevroner i VTA og frigjøring av DA i NAc.

Denne studien demonstrerer også kjønnsindusert aktivering av DA-nevroner i VTA. Selv om det ikke ble vist direkte at MOR-aktivering forårsaket aktiveringen av DA-nevroner, ble det samme aktiveringsmønsteret observert i begge systemene – det vil si aktivering av både seksuell atferd og kjønnsrelaterte miljømessige signaler – noe som tyder på at den nevrale aktiveringen i MOR- og DA-systemene kan være korrelert. Det er foreløpig ukjent om de aktiverte VTA DA-nevronene projiserer til NAc. Anatomiske bevis har imidlertid vist at NAc er hovedmålet for DA-projeksjonen fra VTA ( Swanson, 1982 ). Videre har det blitt vist at morfinindusert Fos-IR i NAc er et resultat av opioidvirkning i VTA ( Bontempi og Sharp, 1997 ). De nåværende dataene støtter ytterligere denne modellen og indikerer at endogene opioider som frigjøres i VTA initierer aktiveringen av denne mesolimbiske banen under mannlig seksuell atferd. Videre ble kjønns- og signalindusert Fos-ekspresjon observert i både NAc-kjernen og -skallet. Disse underregionene av NAc skiller seg ut i sine histokjemiske egenskaper og tilkobling til andre komponenter i kretsene som medierer motivasjon og belønning ( Heimer et al ., 1997 ; Kelley, 1999 ; Zahm, 1999 ). Spesielt har NAc-kjernen likheter med dorsale striatum, og sender projeksjoner til klassiske basalganglier, inkludert ventral pallidum, subthalamuskjernen og substantia nigra. Omvendt sender NAc-skallet projeksjoner hovedsakelig til limbiske strukturer som VTA, lateral hypothalamus og autonome sentre i hjernestammen ( Heimer et al ., 1991 ; Zahm og Brog, 1992 ). Dermed resulterer seksuell atferd og kjønnsassosierte signaler i aktivering av mesolimbiske komponenter relatert til frivillig motorisk funksjon, så vel som motivasjon og følelser.

Selv om de nåværende resultatene viser at viktige komponenter i den mesolimbiske dopaminveien aktiveres under mannlig seksuell atferd, er det ikke klart når i løpet av atferden denne aktiveringen skjer. Faktisk er det mulig at aktivering av dette systemet kan forekomme på forskjellige tidspunkter i løpet av atferden hos seksuelt naive kontra erfarne dyr. Mer spesifikt ble VTA og NAc aktivert som respons på kjønnsrelaterte miljøsignaler, i fravær av interaksjon med en hunnpartner, noe som tyder på at opioider frigjøres i løpet av appetittfasen av atferden. Denne resonnementet er i samsvar med Shultz' studier som viser dopaminerg aktivitet i VTA hos aper når belønning forventes ( Schultz, 2001 ). I den foreliggende studien ser det ut til at paringsmiljøet fungerer som en betinget stimulus som forutsier den seksuelle belønningen. Interessant nok ble ikke bare dopaminneuroner aktivert av den forutsagte belønningen, men også aktivering av MOR ble observert. Derfor kan endogene opioider i VTA føre til aktivering av denne kretsen som respons på belønningspredikende miljøsignaler. Schultz (2001) illustrerte derimot at når belønning ikke var forutsagt, ble dopaminneuroner aktivert under presentasjonen av belønningen. I samsvar med denne hypotesen er det mulig at aktivering av den mesolimbiske dopaminveien hos seksuelt naive dyr skjer under den uforutsette seksuelle belønningen. Tidligere rapporter har indikert at ejakulasjon er den mest givende komponenten av seksuell atferd ( Agmo og Berenfeld, 1990 ; Lopez et al ., 1999 ). Mikrodialysestudier har imidlertid vist at lukt fra en mottakelig hunn kan indusere DA-frigjøring i NAc, selv hos seksuelt naive hanner ( Wenkstern et al ., 1993 ). Det er foreløpig uklart om eksponering for hunnlukter har en givende eller prediktiv verdi for seksuelt naive hanner.

Farmakologiske studier tyder på at det mesolimbiske systemet er involvert i de motivasjonsmessige aspektene ved seksuell atferd. MOR-agonister infundert direkte i VTA letter seksuell atferd ( Mitchell og Stewart, 1990 ). Motsatt reduserer naloxone antallet forventningsfulle nivåendringer i et bilevelkammer, et mål på seksuell motivasjon ( van Furth og van Ree, 1996 ). 6-Hyroxydopamine (6-OHDA)-lesjoner og DA-antagonister i NAc forårsaker lignende reduksjoner i ytelse på denne testen ( van Furth et al ., 1995 ). Videre forsinker 6-OHDA-lesjoner i NAc starten på seksuell atferd og svekker ikke-kontakt ereksjon hos hannrotter, noe som tyder på at DA er involvert i seksuell opphisselse som respons på eksterne signaler ( Liu et al ., 1998 ). Disse manipulasjonene endret ikke seksuell ytelse, noe som tyder på at denne veien er involvert i de motivasjonsmessige aspektene ved atferden snarere enn den fullbyrdende fasen. I tillegg hemmer antagonister mot enten DA- eller opioidreseptorer utviklingen av betinget stedspreferanse for seksuell atferd ( Agmo og Berenfeld, 1990 ; Meisel et al ., 1996 ).

Interessant nok observerte vi også at mange ikke-dopaminerge nevroner i VTA ble aktivert av både seksuell atferd og kjønnsrelaterte miljøsignaler. Dette tyder på at andre veier enn aktivering av DA-nevroner via endogene opioider kan være involvert i aktiveringen av VTA. Faktisk gir andre hjerneområder assosiert med belønning, som den mediale prefrontale cortex (mPFC), eksitatorisk input til ikke-dopaminerge nevroner i VTA ( Sesack og Pickel, 1992 ; Carr og Sesack, 2000 ). Spesifikt projiserer mPFC-afferenter til VTA GABAerge internevroner og GABAerge mesoaccumbens projeksjonsnevroner, men ikke til mesokortikale GABAerge nevroner ( Carr og Sesack, 2000 ). Ytterligere studier er nødvendige for å undersøke forbindelsene og den nevrokjemiske fenotypen til de kjønnsaktiverte ikke-dopaminerge nevronene i VTA, samt deres betydning for seksuell motivasjon og belønning.

Til slutt antyder resultatene fra den nåværende studien eksistensen av rostrocaudale forskjeller i kjønnsindusert aktivering av VTA, selv om disse forskjellene ikke ble statistisk analysert i denne studien. Interessant nok har Bolanos og kollegene nylig vist muligheten for at distinkte topografiske regioner i VTA formidler generelt positive vs negative reaksjoner på emosjonelle stimuli. Spesielt demonstrerte de at overekspresjon av fosfolipase Ckursiv gamma1 (PLCkursiv gamma1) i rostral VTA øker preferanse for morfin og sukrose, mens PLCkursiv gamma1 overekspresjon i kaudal VTA reduserer belønningspreferanse og øker følsomheten for aversive stimuli (Bolanos et al, 2003). I enighet tyder resultatene fra denne studien på at den rostrale, men ikke kaudale, VTA kan formidle seksuell motivasjon og belønning.

Avslutningsvis viser den nåværende studien aktivering av det mesolimbiske systemet under en naturlig motivert atferd – mannlig seksuell atferd. Mer spesifikt er aktivering av dette systemet relatert til parringsatferd samt miljømessige signaler knyttet til tidligere seksuelle erfaringer. Det mesolimbiske systemet er nært involvert i rusmisbruk – en «ikke-naturlig» motivert atferd ( Wise, 1996 ). Ved å studere funksjonen til dette systemet under naturlige forhold, kan vi få en bedre forståelse av dets rolle i rusavhengighet.

Toppen av siden   

Referanser

  1. Agmo A, Berenfeld R (1990). Forsterkende egenskaper ved ejakulasjon hos hannrotte: rollen til opioider og dopamin. Behav Neurosci 104: 177–182. | Artikkel | PubMed |
  2. Agmo A, Gomez M (1993). Seksuell forsterkning blokkeres ved infusjon av nalokson i det mediale preoptiske området. Behav Neurosci 107: 812–818. | Artikkel | PubMed |
  3. Bolanos CA, Perrotti LI, Edwards S, Eisch AJ, Barrot M, Olson VG et al (2003). Fosfolipase Cgamma i distinkte regioner av det ventrale tegmentale området modulerer humørrelatert atferd differensielt. J Neurosci 23: 7569-7576. | PubMed |
  4. Bontempi B, Sharp FR (1997). Systemisk morfinindusert Fos-protein i rottestriatum og nucleus accumbens reguleres av mu-opioidreseptorer i substantia nigra og ventral tegmental området. J Neurosci 17: 8596-8612. | PubMed | ISI | ChemPort |
  5. Broekkamp CL, Phillips AG, Cools AR (1979). Stimulerende effekter av enkefalin-mikroinjeksjon i det dopaminerge A10-området. Nature 278: 560–562. | Artikkel | PubMed |
  6. Carr DB, Sesack SR (2000). Anslag fra rotte prefrontale cortex til det ventrale tegmentale området: målspesifisitet i de synaptiske assosiasjonene med mesoaccumbens og mesokortikale nevroner. J Neurosci 20: 3864-3873. | PubMed | ISI | ChemPort |
  7. Childress A, Ehrman R, McLellan AT, O'Brien C (1988). Betinget trang og opphisselse i kokainavhengighet: en foreløpig rapport. NIDA Res Monogr 81: 74–80. | PubMed |
  8. Coolen LM, Fitzgerald ME, Wells AB, Yu L, Lehman MN (2003). Aktivering av mu-opioidreseptorer i det mediale preoptiske området etter kopulering hos hannrotter. (i trykk).
  9. Damsma G, Pfaus JG, Wenkstern D, Phillips AG, Fibiger HC (1992). Seksuell atferd øker dopaminoverføring i nucleus accumbens og striatum hos hannrotter: sammenligning med nyhet og bevegelse. Behav Neurosci 106: 181–191. | Artikkel | PubMed |
  10. Dauge V, Kalivas PW, Duffy T, Roques BP (1992). Effekt av å hemme enkefalinkatabolisme i VTA på motorisk aktivitet og ekstracellulært dopamin. Brain Res 599: 209–214. | Artikkel | PubMed |
  11. Devine DP, Leone P, Pocock D, Wise RA (1993). Differensiell involvering av ventral tegmental mu, delta og kappa opioidreseptorer i modulering av basal mesolimbisk dopaminfrigjøring: in vivo mikrodialyse studier. J Pharmacol Exp Ther 266: 1236-1246. | PubMed | ISI | ChemPort |
  12. Dilts RP, Kalivas PW (1990). Autoradiografisk lokalisering av delta-opioidreseptorer i det mesokortikolimbiske dopaminsystemet ved bruk av radiojodert [2-D-penicillamin, 5-D-penicillamin]enkefalin (125I-DPDPE). Synapse 6: 121–132. | PubMed |
  13. Duvauchelle CL, Ikegami A, Castaneda E (2000). Betinget økning i atferdsaktivitet og øker dopaminnivåer produsert av intravenøs kokain. Behav Neurosci 114: 1156–1166. | Artikkel | PubMed |
  14. Eckersell CB, Popper P, Micevych PE (1998). Østrogenindusert endring av mu-opioidreseptor-immunreaktivitet i den mediale preoptiske kjernen og mediale amygdala. J Neurosci 18: 3967-3976. | PubMed |
  15. Everitt BJ, Cador M, Robbins TW (1989). Interaksjoner mellom amygdala og ventral striatum i stimulus-belønning assosiasjoner: studier som bruker en annen-ordens tidsplan for seksuell forsterkning. Nevrovitenskap 30: 63–75. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  16. Everitt BJ, Fray P, Kostarczyk E, Taylor S, Stacey P (1987). Studier av instrumentell atferd med seksuell forsterkning hos hannrotter (Rattus norvegicus): I. Kontroll med korte visuelle stimuli parret med en mottakelig hunn. J Comp Psychol 101: 395-406. | Artikkel | PubMed |
  17. Everitt BJ, Stacey P (1987). Studier av instrumentell atferd med seksuell forsterkning hos hannrotter (Rattus norvegicus): II. Effekter av preoptiske områdelesjoner, kastrering og testosteron. J Comp Psychol 101: 407–419. | Artikkel | PubMed |
  18. Fallon JH, Leslie FM (1986). Distribusjon av dynorfin- og enkefalinpeptider i rottehjernen. J Comp Neurol 249: 293-336. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  19. Garzon M, Pickel VM (2001). Plasmalemmal mu-opioid-reseptordistribusjon hovedsakelig i ikke-dopaminerge nevroner i det ventrale tegmentale området hos rotter. Synapse 41: 311–328. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  20. Greenwell TN, Zangen A, Martin-Schild S, Wise RA, Zadina JE (2002). Endomorfin-1 og -2 immunreaktive celler i hypothalamus er merket med fluorgull-injeksjoner til det ventrale tegmentale området. Internasjonal Narkotikaforskningskonferanse: Pacific Grove, CA. s 26.
  21. Harlow E, Lane D (red.) (1988). Antistoffer: En laboratoriemanual. Cold Spring Harbor Laboratory: Cold Spring Harbor, NY.
  22. Heimer L, Alheid GF, de Olmos JS, Groenewegen HJ, Haber SN, Harlan RE et al (1997). The accumbens: hinsides kjerne-skall-dikotomien. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 9: 354–381. | PubMed | ChemPort |
  23. Heimer L, Zahm DS, Churchill L, Kalivas PW, Wohltmann C (1991). Spesifisitet i projeksjonsmønstrene til akkumbal kjerne og skall hos rotten. Nevrovitenskap 41: 89–125. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  24. Hull EM, Meisel RL, Sachs BD (2002). Mannlig seksuell atferd. I: Pfaff DW, Arnold AP, Etgen AM, Fahrbach SE, Rubin RT (red.). Hormoner Hjerne og atferd. Elsevier Science (USA): San Diego, CA. s 1–138.
  25. Ikemoto S, Kohl RR, McBride WJ (1997). GABA(A)-reseptorblokkering i det fremre ventrale tegmentale området øker ekstracellulære nivåer av dopamin i kjernen til rotter. J Neurochem 69: 137-143. | PubMed | ISI | ChemPort |
  26. Johnson RP, Sar M, Stumpf WE (1980). En topografisk lokalisering av enkefalin på dopaminnevronene til rotte substantia nigra og ventrale tegmentale område demonstrert ved kombinert histofluorescens-immunocytokjemi. Brain Res 194: 566–571. | Artikkel | PubMed |
  27. Johnson SW, North RA (1992). Opioider begeistrer dopaminneuroner ved hyperpolarisering av lokale interneuroner. J Neurosci 12: 483–488. | PubMed | ISI | ChemPort |
  28. Keith DE, Anton B, Murray SR, Zaki PA, Chu PC, Lissin DV et al (1998). mu-Opioid reseptor internalisering: opiatmedisiner har differensielle effekter på en konservert endocytisk mekanisme vitro og i pattedyrhjernen. Mol Pharmacol 53: 377-384. | PubMed | ISI | ChemPort |
  29. Kelley AE (1999). Funksjonell spesifisitet av ventrale striatale rom i appetittmessig atferd. Ann NY Acad Sci 877: 71–90. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  30. Klitenick MA, DeWitte P, Kalivas PW (1992). Regulering av somatodendritisk dopaminfrigjøring i det ventrale tegmentale området av opioider og GABA: en in vivo mikrodialyse studie. J Neurosci 12: 2623-2632. | PubMed | ISI | ChemPort |
  31. Leone P, Pocock D, Wise RA (1991). Morfin-dopamin-interaksjon: ventral tegmental morfin øker nucleus accumbens dopaminfrigjøring. Pharmacol Biochem Behav 39: 469-472. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  32. Liu YC, Sachs BD, Salamone JD (1998). Seksuell oppførsel hos hannrotter etter radiofrekvens- eller dopaminuttømmende lesjoner i nucleus accumbens. Pharmacol Biochem Behav 60: 585–592. | Artikkel | PubMed |
  33. Lopez HH, Olster DH, Ettenberg A (1999). Seksuell motivasjon hos hannrotten: rollen som primære insentiver og kopulatorisk erfaring. Horm Behav 36: 176–185. | Artikkel | PubMed |
  34. Mansour A, Khachaturian H, Lewis ME, Akil H, Watson SJ (1987). Autoradiografisk differensiering av mu-, delta- og kappa-opioidreseptorer i rotteforhjernen og midthjernen. J Neurosci 7: 2445-2464. | PubMed | ChemPort |
  35. Mansour A, Khachaturian H, Lewis ME, Akil H, Watson SJ (1988). Anatomi av CNS opioidreseptorer. Trender Neurosci 11: 308–314. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  36. Martinez I, Paredes RG (2001). Bare parring i eget tempo er givende hos rotter av begge kjønn. Horm Behav 40: 510–517. | Artikkel | PubMed |
  37. Matthews RT, tysk DC (1984). Elektrofysiologisk bevis for eksitasjon av rotte ventrale tegmentale område dopaminneuroner av morfin. Nevrovitenskap 11: 617–625. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  38. Meisel RL, Joppa MA, Rowe RK (1996). Dopaminreseptorantagonister svekker betinget stedspreferanse etter seksuell atferd hos kvinnelige syriske hamstere. Eur J Pharmacol 309: 21–24. | Artikkel | PubMed |
  39. Mitchell JB, Gratton A (1991). Opioidmodulering og sensibilisering av dopaminfrigjøring fremkalt av seksuelt relevante stimuli: en høyhastighets kronoamperometrisk studie i fritt oppførende rotter. Brain Res 551: 20–27. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  40. Mitchell JB, Stewart J (1990). Tilrettelegging av seksuell atferd hos hannrotte assosiert med intra-VTA-injeksjoner av opiater. Pharmacol Biochem Behav 35: 643–650. | Artikkel | PubMed |
  41. Ostrander MM, Badiani A, Day HE, Norton CS, Watson SJ, Akil H et al (2003). Miljøkontekst og medikamenthistorie modulerer amfetaminindusert c-fos mrna-uttrykk i basalgangliene, sentral utvidet amygdala og tilhørende limbisk forhjernen. Nevrovitenskap 120: 551–571. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  42. Paredes RG, Alonso A (1997). Seksuell atferd regulert (tempo) av hunnen induserer betinget stedspreferanse. Behav Neurosci 111: 123–128. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  43. Pfaus JG, Damsma G, Nomikos GG, Wenkstern DG, Blaha CD, Phillips AG et al (1990). Seksuell atferd forbedrer sentral dopaminoverføring hos hannrotten. Brain Res 530: 345–348. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  44. Pfaus JG, Phillips AG (1989). Differensielle effekter av dopaminreseptorantagonister på den seksuelle oppførselen til hannrotter. Psychopharmacology (Berl) 98: 363–368. | PubMed | ChemPort |
  45. Pfaus JG, Phillips AG (1991). Dopamins rolle i foregripende og fullendte aspekter av seksuell atferd hos hannrotten. Behav Neurosci 105: 727–743. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  46. Schultz W (2001). Belønningssignalering av dopaminnevroner. Nevrovitenskapsmann 7: 293–302. | PubMed | ISI | ChemPort |
  47. Sesack SR, Pickel VM (1992). Prefrontale kortikale efferenter i rottesynapsen på umerkede nevronale mål av katekolaminterminaler i nucleus accumbens septi og på dopaminnevroner i det ventrale tegmentale området. J Comp Neurol 320: 145–160. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  48. Sinchak K, Micevych PE (2001). Progesteronblokkering av østrogenaktivering av mu-opioidreseptorer regulerer reproduktiv atferd. J Neurosci 21: 5723-5729. | PubMed |
  49. Stinus L, Koob GF, Ling N, Bloom FE, Le Moal M (1980). Bevegelsesaktivering indusert ved infusjon av endorfiner i det ventrale tegmentale området: bevis for opiat-dopamin-interaksjoner. Proc Natl Acad Sci USA 77: 2323–2327. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  50. Swanson LW (1982). Projeksjonene av det ventrale tegmentale området og tilstøtende regioner: en kombinert fluorescerende retrograd tracer og immunfluorescensstudie i rotte. Brain Res Bull 9: 321–353. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  51. Trafton JA, Abbadie C, Marek K, Basbaum AI (2000). Postsynaptisk signalering via µ-opioidreseptoren: responser fra dorsalhornneuroner på eksogene opioider og skadelig stimulering. J Neurosci 20: 8578-8584. | PubMed | ChemPort |
  52. van Furth WR, van Ree JM (1996). Seksuell motivasjon: involvering av endogene opioider i det ventrale tegmentale området. Brain Res 729: 20–28. | Artikkel | PubMed |
  53. van Furth WR, Wolterink G, van Ree JM (1995). Regulering av maskulin seksuell atferd: involvering av hjerneopioider og dopamin. Brain Res Brain Res Rev 21: 162–184. | PubMed |
  54. Wallace BC (1989). Psykologiske og miljømessige determinanter for tilbakefall hos crack-kokain-røykere. J Subst Abuse Treat 6: 95–106. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  55. Watson Jr RE, Wiegand SJ, Clough RW, Hoffman GE (1986). Bruk av kryobeskyttelsesmiddel for å opprettholde langsiktig peptidimmunreaktivitet og vevsmorfologi. Peptidene 7: 155–159. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  56. Wenkstern D, Pfaus JG, Fibiger HC (1993). Dopaminoverføring øker i nucleus accumbens hos hannrotter under deres første eksponering for seksuelt mottakelige hunnrotter. Brain Res 618: 41–46. | Artikkel | PubMed |
  57. Wise RA (1996). Nevrobiologi av avhengighet. Curr Opin Neurobiol 6: 243–251. | Artikkel | PubMed | ISI | ChemPort |
  58. Xia Y, Haddad GG (1991). Ontogeni og distribusjon av opioidreseptorer i rottehjernestammen. Brain Res 549: 181–193. | Artikkel | PubMed | ChemPort |
  59. Zahm DS (1999). Funksjonelle-anatomiske implikasjoner av nucleus accumbens kjerne- og skallsubterritorier. Ann NY Acad Sci 877: 113–128. | PubMed | ChemPort |
  60. Zahm DS, Brog JS (1992). Om betydningen av subterritorier i 'accumbens'-delen av rottens ventrale striatum. Nevrovitenskap 50: 751–767. | Artikkel | PubMed | ChemPort |