Seks, narkotyki i obżarstwo: jak zmotywowane zachowania kontrolują mózg (2011)

2.1. Efekty 5-HT w przednim LH

Mój były student Dan Lorrain użył mikrodializy, aby wykazać, że 5-HT jest uwalniany w przedniej LH w czasie wytrysku [8] (widzieć Rys. 1), tak jak Bart Hoebel doniósł o uwolnieniu 5-HT z karmieniem [9]. Ponadto mikroiniekcja selektywnego inhibitora wychwytu zwrotnego 5-HT (SSRI) do LH hamowała kopulację, podobną do post-ejakulacji w spoczynku i podobną do hamujących seksualnych skutków ubocznych SSRI stosowanych w leczeniu depresji. Tak więc laboratorium Hoebel wykazało, że ogólnoustrojowy wzrost 5-HT upośledza zachowania seksualne kobiet [10], a laboratorium Hulla zlokalizowało co najmniej jeden obszar mózgu, przedni LH, gdzie miejscowy 5-HT zwiększa hamowane zachowania seksualne mężczyzn [8]. W późniejszym artykule opisaliśmy, że odwrotna dializa 5-HT do przedniego (perifornical) LH zmniejszonego uwalniania DA w NAc [11]. Dlatego uwalnianie 5-HT w LH w czasie wytrysku może przyczyniać się do spoczynkowego wytrysku, przynajmniej częściowo, przez hamowanie szlaku DA mezokortykolimbicznego.

     

Rys. 1

 

Zmiany czasowe pozakomórkowej serotoniny (5-HT) zebranej z bocznego podwzgórza szczurów płci męskiej przed i w trakcie kopulacji. Każdy punkt danych to średnia (±SEM) dla 6-minutowych próbek dializatu zebranych w punkcie wyjściowym (B), w obecności samicy w rui (F), w trakcie kopulacji (C), w okresie powytryskowym (P), i po usunięciu samicy (wyrażone jako % średnich poziomów wyjściowych). Poziomy 5-HT wzrosły w drugiej (P2) i trzeciej (P3) fazie poejakulacyjnej, w porównaniu do ostatecznej linii bazowej. 5-HT w P3 było również wyższe niż w czwartym interwale kopulacyjnym. Próbki pobrane w drugiej i trzeciej serii kopulacji nie zostały przeanalizowane, ponieważ większość samców wytrysnęła przed pobraniem pełnej 6-minutowej próbki. Wykres podsumowujący (wstawka) pokazuje średnią (± SEM) danych dla 15 okresów próbkowania podzielonych na pięć grup, w oparciu o warunki behawioralne. Próbki pobrane w interwałach po wytrysku wykazały wyższe poziomy 5-HT niż wszystkie inne warunki. (Rysunek z [8] za zgodą.)

 

2.2. OX / HCRT w przednim (perifornical) podwzgórzu

Niedawno dostarczyliśmy kontynuację historii bocznego podwzgórza 5-HT. Grupa neuronów w LH wytwarza peptyd oreksynę (OX, znany również jako hipokretyna, HCRT). Ponadto doniesiono wcześniej, że 5-HT hamuje te neurony (12). OX / HCRT znany jest przede wszystkim ze stymulacji zachowania żywieniowego [13,14] i kontrola cykli uśpienia i czuwania [15, 16]. Neurony zawierające OX / HCRT były wcześniej zgłaszane do projekcji do brzusznej strefy nakrywkowej (VTA) [17], źródło układu DA mesocorticolimibc. Ponadto doniesiono, że podawanie OX / HCRT wewnątrz VTA zwiększa uwalnianie DA w NAc [18]. Mój były student John Muschamp postawił hipotezę, że boczne neurony podwzgórza, które zostały zahamowane przez ejakulacyjny 5-HT, mogą być komórkami zawierającymi OX / HCRT. Pokazaliśmy, że krycie zwiększa immunoreaktywność c-Fos w komórkach zawierających OX / HCRT [19]. Ponadto kastracja zmniejszyła liczbę immunoreaktywnych neuronów OX / HCRT, które w większości zostały przywrócone przez ogólnoustrojowe wstrzyknięcia estradiolu. OX / HCRT ma znaczenie behawioralne, ponieważ ogólnoustrojowe podawanie antagonisty OX / HCRT zaburza kopulację [19]. Ponadto mikroiniekcja OX / HCRT do VTA spowodowała zależny od dawki wpływ na wypalanie komórek dopaminergicznych. Dwie niższe dawki zwiększyły wypalanie komórek i odpowiedzi populacji, chociaż najwyŜsza dawka najwyraźniej spowodowała blok depolaryzacji neuronów dopaminergicznych VTA, który został odwrócony przez stymulowanie autoreceptorów DA agonistą DA apomorfiną. Wreszcie, potrójna etykieta immunohistochemii ujawniła, że ​​kojarzenie zwiększało c-Fosimmunoreaktywność w neuronach dopaminergicznych w VTA, które były nanoszone na włókna OX / HCRT. Dlatego też neurony OX / HCRT wydają się działać w sposób zależny od steroidów, aby aktywować szlak DA mezokortykolimbiczny, tym samym promując zachowania seksualne i inne nagrody naturalne i wywołane lekami.

2.3. Uwalnianie DA w przyśrodkowym obszarze przedostrzałowym (MPOA)

Oprócz LH i mezokortykolimbicznego układu DA, moje laboratorium zbadało rolę MPOA, w przednim końcu podwzgórza, w kontroli zachowań seksualnych mężczyzn. Uszkodzenia MPOA zakłócają męskie zachowania seksualne u wszystkich badanych gatunków kręgowców (przegląd w [20]). Elektryczna lub chemiczna stymulacja MPOA zwiększa kopulację i ex copula odruchy płciowe. Lokalne okołokomorowe neurony DA A14 unerwiają MPOA, podobnie jak neurony DA z kilku innych miejsc [21].

Istnieje ścisła korelacja między zachowaniami seksualnymi samców szczura a pozakomórkowymi poziomami DA w MPOA. DA jest uwalniany w MPOA samców szczurów w odpowiedzi na rujnującą samicę i podczas kopulacji [22] (widzieć Rys. 2). Niedawna obecność testosteronu była konieczna zarówno dla uwalniania DA, jak i dla kopulacji. Nietknięte samce, kastraty poddane działaniu testosteronu i kastraty poddane obróbce olejem, które kopulowały, wykazywały przedoperacyjny wzrost DA, który był utrzymywany lub dalej zwiększany podczas kojarzenia [22, 23]. Traktowane olejem kastry, które nie kopulowały, nie wykazały wzrostu. Dla odpowiedzi DA istniała specyficzność behawioralna i anatomiczna. Ponadto fakt, że DA zwiększył się przed rozpoczęciem krycia sugeruje, że wzrost nie był spowodowany kopulacją, ale prawdopodobnie wiązał się z motywacją seksualną. Dwu-, pięcio- i dziesięciodniowe schematy leczenia kastratami testosteronu spowodowały wzrost zdolności kopulacyjnych, które ściśle korelowały z przywróceniem uwalniania DA [24]. Leczenie testosteronem przez dwa dni nie przywróciło kojarzenia lub odpowiedzi DA. Większość pięciodniowych kastratów leczonych testosteronem była w stanie kopulować i wykazywać odpowiedź DA, z czego połowa była w stanie wytryskuć. Wszystkie kastraty leczone testosteronem w dniach 10 kopulowały do ​​wytrysku i wszystkie wykazywały odpowiedź DA. Ponownie pojawiły się liczne korelacje między miarami kopulacyjnymi a poziomami DA. W związku z tym zarówno utrata kopulacji po kastracji, jak i jej przywrócenie przez testosteron są ściśle związane z odpowiedzią DA na MPOA u rui kobiety.

     

Rys. 2

 

Wzmocnienie aktywności seksualnej za pośrednictwem testosteronu może wystąpić częściowo poprzez zwiększone uwalnianie DA w MPOA. Samce szczurów z nienaruszonymi gonadami wykazały wzrost pozakomórkowej DA podczas przedkopulacyjnej ekspozycji na niedostępną samicę w rui, a wszystkie nienaruszone samce kopulowały, gdy samica została umieszczona w ich klatce. U samców wykastrowanych 2 tygodnie wcześniej nie zaobserwowano uwalniania DA w odpowiedzi na obecność samicy i żaden z nich nie kopulował. Dwie trzecie samic wykastrowanych w pierwszym tygodniu ciąży kopulowało i wykazywało wzrost DA, natomiast pozostała jedna trzecia samic nie kopulowała i nie wykazywała wzrostu DA. *P<.05 w porównaniu z wartością wyjściową u kastrowanych osobników leczonych testosteronem; **P<.01 w porównaniu z wartością wyjściową końcową u nienaruszonych samców lub u kastrowanych osobników leczonych przez tydzień nośnikiem, które kopulowały; +P<.05 w porównaniu z wartością wyjściową końcową u kastrowanych osobników leczonych nośnikiem, które nie kopulowały. (Przedruk z Ref. [22] za zgodą.)

 

Metabolity testosteronu były różnie skuteczne w przywracaniu uwalniania DA w długoterminowych kastratach [25]. Estradiol przywrócił normalne podstawowe poziomy DA, ale nie zwiększył odpowiedzi na samicę. Zakażone kastrami traktowane estradiolem, ale żaden nie wykazywał wzorca zachowania wytrysku. Ani dihydrotestosteron, ani nośnik olejowy nie utrzymywały kopulacji ani podstawowego ani stymulowanego przez kobiety uwalniania DA. Jednakże, gdy dihydrotestosteron podawano z estradiolem, połączenie przywróciło zarówno kopulację, jak i uwalnianie DA stymulowane podstawą i samicą [25].

Chociaż pozakomórkowe poziomy DA MPOA są niższe w kastratach niż u mężczyzn nienaruszonych gonadalnie, poziomy wewnątrzkomórkowe są w rzeczywistości wyższe niż u nietkniętych samców [26]. Rzeczywiście, istniała ujemna korelacja między poziomami tkanki (przechowywanymi) DA a zdolnością do kopulacji [27]. Zwierzęta nie kopulujące (kastraty traktowane dihydrotestosteronem i olejem) miały wyższe poziomy DA tkanki niż grupy, które kopulowały (kastraty estradiolowe, estradiolowe + dihydrotestosteronowe i traktowane testosteronem). Zatem synteza i przechowywanie DA w MPOA jest co najmniej tak samo skuteczne w kastratach, jak u nietkniętych samców; niedobór kastratów nie polega na ich zdolności do syntezy i przechowywania DA, ale na ich zdolności do uwalniania obfitych zapasów.

2.4. Rola NO w uwalnianiu DA MPOA

Wcześniejsze badania doniosły, że uwalnianie DA w prążkowiu ułatwił NO [28, 29]. Dlatego przetestowaliśmy, czy NO miałoby podobne skutki w MPOA. Rzeczywiście, prekursor NO, L-argininy, zwiększone podstawowe uwalnianie DA MPOA, i L-NMMA antagonista syntazy NO (NOS) zmniejszały uwalnianie [30]. Inny inhibitor NOS, L-NAME, hamował uwalnianie DA wywołane kopulacją [31], efekt, w którym pośredniczyła cGMP [32]. Ponadto immunoreaktywność neuronalnego NOS (nNOS) była zmniejszona po kastracji i została przywrócona przez podawanie testosteronu [33]. Dlatego jednym ze sposobów, dzięki którym testosteron ułatwia kopulację, jest zwiększenie nNOS w MPOA, co z kolei zwiększa zarówno uwalnianie DA DA, jak i stymulowane przez kobiety, w nienaruszonych samcach i kastratach traktowanych testosteronem.

2.5. Skutki doświadczeń seksualnych

Nasze laboratorium zbadało również skutki doświadczeń seksualnych. Doświadczeni mężczyźni kopulują z większą „wydajnością”. Mają krótsze opóźnienia do zamontowania, intromitacji i wytrysku oraz są zdolni do wytrysku z mniejszą liczbą wierzchowców i intromisji (recenzja w [20]). Samo wielokrotne eksponowanie samca szczura na runistą samicę jest wystarczające do zwiększenia jego zdolności kopulacyjnych i zwiększenia immunoreaktywności c-Fos w MPOA wywołanej przez jedną ejakulację [34]. NIE może pośredniczyć w niektórych komórkowych efektach doświadczenia. Inhibitor NOS L-NAME, mikroiniekcja do MPOA, zapobiegała kopulacji u płciowo nie naiwnych mężczyzn i zmniejszała liczbę intromisji i ejakulacji u doświadczonych seksualnie mężczyzn [35]. Po podaniu do MPOA przed każdym z siedmiu narażeń na szczątkową samicę, blokowało to wspomagające efekty tych ekspozycji. Ponadto immunoreaktywność nNOS w MPOA jest zwiększona przez wcześniejsze doświadczenia seksualne [36]. Dlatego też wzrost produkcji NO w MPOA i wynikający z tego wzrost uwalniania DA mogą pośredniczyć w niektórych korzystnych skutkach doświadczeń seksualnych.

2.6. Wejście z przyśrodkowej ciała migdałowatego do MPOA

Główny bodziec dla odpowiedzi DA na MPOA na samicę pochodzi z przyśrodkowego ciała migdałowatego (MeA). Juan Dominguez zrobił duże ekscytotoksyczne zmiany w ciele migdałowatym, które zniosły kopulację u samców szczurów [37]. Jednakże mikrowstrzyknięcia agonisty DA apomorfiny do MPOA całkowicie przywróciły kopulację u tych samców. Mniejsze zmiany częstotliwości radiowej MeA osłabiły, ale nie zniosły kopulacji. Podstawowe poziomy DA MPOA nie były zmienione, ale wzrost DA w odpowiedzi na samicę został zablokowany [37] (widzieć Rys. 3). Dlatego, podobnie jak w przypadku estradiolu, przywrócenie kopulacji w kastratach [25], podstawowe poziomy DA MPOA były wystarczające dla nieefektywnego krycia, ale dodatkowy optymalny wzrost samicy był wymagany dla optymalnej kopulacji. U znieczulonych zwierząt, chemiczna stymulacja MeA, przy użyciu glutaminianu plus inhibitora wychwytu zwrotnego glutaminianu, zwiększone pozakomórkowe poziomy DA w MPOA, naśladując efekt kopulacji [38] (widzieć Rys. 4). Dlatego jednym ze sposobów, w jaki MeA promuje kopulację, jest zwiększenie uwalniania DA w MPOA.

    

Rys. 3

 

Uszkodzenia ciała migdałowatego przyśrodkowego hamują uwalnianie DA w MPOA w wyniku narażenia na samicę w rui i kopulacji. Poziomy przedstawiają zmiany % od wartości bazowej (BL) w odpowiedzi na ekspozycję przedkopulacyjną na samicę w rui (PRE), podczas kopulacji (C1–C3) i po kopulacji (POST). Pozakomórkowa DA istotnie wzrosła w fazie przedkopulacyjnej i kopulacyjnej badania u zwierząt z pozorowanymi zmianami, ale nie u zwierząt z zmianami MeA. Wartości wyrażono jako średnia ± SEM. *P<.05; **P<.01. (Przedruk z [37] za zgodą.)

 

    

Rys. 4

 

Poziomy DA w dializacie z MPOA zwierząt otrzymujących stymulację MeA lub mikroiniekcję nośnika. Poziomy oznaczają % zmianę od linii bazowej (BL) w odpowiedzi na stymulację MeA lub mikroiniekcję nośnika; próbki pobrane po mikroiniekcjach do MeA to próbki po iniekcji 1–6 (P1–P6). Poziomy pozakomórkowej DA znacząco wzrosły po mikroiniekcjach MeA u zwierząt otrzymujących stymulację MeA, ale nie u zwierząt otrzymujących nośnik. Wartości wyrażono jako średnią ± SEM. (*P<.05) (Przedruk z [38] za zgodą.)

 

Badania opisane tutaj były wspierane przez NIH grant MH040826 dla EM Hull.