Indukcja behawioralna wywołana pokarmem, jej wzajemne uwrażliwianie na kokainę i morfinę, blokada farmakologiczna i wpływ na spożycie pokarmu (2006)

J Neurosci. 2006 Jul 5;26(27):7163-71.

Le Merrer J1, Stephensa DN.

PMID: 16822973

DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.5345-05.2006

Abstrakcyjny

Powtarzające się podawanie nadużywanych leków uwrażliwia ich działanie pobudzające i powoduje powstanie środowiska skojarzonego z narkotykami, wywołującego uwarunkowaną aktywność. Zbadaliśmy, czy żywność wywołuje podobne efekty. Pozbawionym pożywienia samcom myszy podawano nową żywność podczas 30-minutowych testów na wybiegu (grupa FR), w których mierzono aktywność lokomotoryczną. Podczas gdy aktywność tej grupy wzrastała wraz z powtarzaniem testów, aktywność grupy wystawionej na wybiegi, ale otrzymującej pokarm w klatce domowej (grupa FH) lub grupy nasyconej poprzez wstępne karmienie przed badaniem (grupa SAT) spadła. Po wystawieniu na wybiegi bez pożywienia, sparowana grupa była bardziej aktywna niż pozostałe grupy (aktywność warunkowa); nie zaobserwowano żadnych różnic w aktywności w alternatywnym aparacie innym niż spożywczy. Aktywność warunkowa przetrwała okres 3 tygodni bez ekspozycji na pas startowy. Aktywność kondycjonowana została selektywnie zmniejszona przez antagonistę opiatów naltrekson (10-20 mg/kg) i niekonkurencyjnego antagonistę receptora AMPA GYKI 52466 [1-(4-aminofenylo)-4-metylo-7,8-metylenodioksy-5H-2,3, chlorowodorek 5-benzodiazepiny] (10-1 mg/kg). Antagonista D23390 SCH7 [chlorowodorek R(+)-8-chloro-3-hydroksy-1-metylo-2,3,4,5-fenylo-1-tetrahydro-3H-15-benzazepiny] (30-2 mikrog/kg ) i sulpiryd, antagonista D25 (125-10 mg/kg) zmniejszały aktywność niespecyficznie. Pojedyncza dootrzewnowa dawka kokainy (20 mg/kg) lub morfiny (52466 mg/kg) zwiększała aktywność w porównaniu z solą fizjologiczną, przy czym efekt pobudzający był większy w grupie FR, co sugeruje „uczulenie krzyżowe” na te leki. Jednakże wstępne leczenie GYKI XNUMX lub naltreksonem w dawkach, które tłumiły warunkowaną aktywność u zwierząt FR, hamowało uczulenie krzyżowe na kokainę. Kiedy myszy FR uzyskały swobodny dostęp do pożywienia na wybiegu, w teście ograniczonym czasowo zjadały więcej granulek. Zatem wiele cech uczulenia behawioralnego na leki można wykazać za pomocą nagrody pokarmowej i może to przyczyniać się do nadmiernego jedzenia.

Wprowadzenie

Przy wielokrotnym podawaniu nasila się działanie pobudzające narkotyków (Eikelboom i Stewart, 1982; Robinson i Becker, 1986). Zjawisko to znane jest jako uczulenie behawioralne i może być długotrwałe. Badacze zajmujący się uzależnieniami badają uczulenie behawioralne jako przykład plastyczności behawioralnej związanej z nadużywaniem narkotyków, spodziewając się, że zrozumienie mechanizmów neuronalnych leżących u podstaw tej formy plastyczności może dostarczyć informacji na temat innych zdarzeń plastycznych leżących u podstaw nadużywania. Jedna z teorii nadużywania narkotyków i nawrotów (Robinson i Berridge, 1993, 2001) zakłada, że ​​uczulenie behawioralne występuje, ponieważ powtarzające się zażywanie narkotyków uwrażliwia transmisję w szlakach neuronowych, które normalnie obsługują uwarunkowane procesy motywacyjne leżące u podstaw poszukiwania i głodu narkotykowego.

Wiele aspektów uczulenia behawioralnego wydaje się odzwierciedlać ustanowienie warunkowych powiązań pomiędzy bezwarunkowymi właściwościami pobudzającymi leku a środowiskiem, w którym narkotyk jest doświadczany (Stewart i in., 1984; Vezina i Stewart, 1984; Stewart i Vezina, 1988; Vezina i wsp., 1989; Crombag i in., 1996), tak że środowisko, w którym narkotyk został doświadczony, samo w sobie zwiększa aktywność nawet wtedy, gdy lek nie jest podawany (działanie uwarunkowane) (Stewart, 1983). Powszechnie wiadomo, że bodźce środowiskowe w połączeniu z głównymi wzmacniaczami apetytu wzmagają aktywność lokomotoryczną.Sheffielda i Campbella, 1954; Bindra, 1968). Ponieważ leki psychostymulujące i opiaty stanowią silną nagrodę (Volkow i Wise, 2005), związane z nimi sygnały środowiskowe powinny również zwiększyć aktywność. Zatem potencjalnym wyjaśnieniem warunkowanej aktywności jest to, że odzwierciedla ona raczej związek środowiska z lekiem, który przewiduje nagrodę, a nie związek stymulujący-przewidywanie. Pod tym względem nie można oczekiwać, że nagroda za lek będzie się różnić od nagrody naturalnej.

To ujęcie warunkowania byłoby spójne z podobieństwami między uczuleniem behawioralnym a innymi formami uczenia się a plastycznością synaptyczną. Zatem nabycie uczulenia behawioralnego jest blokowane przez leczenie obejmujące antagonistów NMDA (Wilk i Khansa, 1991; Kalivas i Alesdatter, 1993; Stewart i Druhan, 1993) i inhibitory syntezy białek (Karler i wsp., 1993), które blokują długoterminowe wzmocnienie i uczenie się. Ponadto, ponieważ dopamina poprzez swoje działanie na D1 receptory ułatwiają plastyczność synaptyczną (Beningera i Millera, 1998; Nestler, 2001), wywołany psychostymulantem wzrost dopaminy synaptycznej może ułatwiać tworzenie szczególnie silnych warunkowych skojarzeń między wzmacniaczem a środowiskiem.

Celem niniejszego badania było sprawdzenie, czy żywność będąca naturalną nagrodą może wspomagać uczulenie behawioralne u myszy. Monitorowaliśmy aktywność lokomotoryczną myszy pozbawionych pożywienia na wybiegach, gdzie były one codziennie narażone na słodzone granulki, i porównaliśmy ją z aktywnością zwierząt umieszczanych codziennie na wybiegach, ale bez granulatu (podawanego później w klatce domowej), lub wystawiony na działanie granulek na pasach startowych, ale nasycony 30 minut przed badaniem. Następnie zbadano ekspresję uwarunkowanej aktywności wywołanej pokarmem pod kątem specyficzności kontekstowej i długowieczności, a także oceniono udział mechanizmów dopaminergicznych, opioidowych i glutaminergicznych AMPA. Zbadano uczulenie krzyżowe na stymulujące działanie kokainy i morfiny, a także działanie naltreksonu, 1-(4-aminofenylo)-4-metylo-7,8-metylenodioksy-5Hchlorowodorek -2,3-benzodiazepiny (GYKI 52466) oraz R(+)-7-chloro-8-hydroxy-3-methyl-1-phenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1Hchlorowodorek -3-benzazepiny (SCH23390) w sprawie uczulenia krzyżowego na kokainę. Na koniec oceniliśmy zdolność kontekstu skojarzonego z żywnością do wywoływania zwiększonego spożycia pokarmu u wcześniej kondycjonowanych zwierząt.

Materiały i Metody

Tematy

Badanymi byli samce myszy (C57BL/6 × SV129) hodowane na Wydziale Psychologii Uniwersytetu w Sussex i ważyły ​​​​25–30 g na początku eksperymentów. Trzymano je w grupach po dwa lub trzy w klatce, w 12-godzinnym cyklu światło/ciemność (światło wyłącza się o 7:19), w temperaturze 21–50°C i przy wilgotności 90%. Tydzień przed rozpoczęciem nabywania uczulenia wywołanego pokarmem, myszom podawano ograniczoną ilość pożywienia, aby zmniejszyć ich masę ciała do ~XNUMX% ich masy w stanie swobodnym. Woda była dostępna ad libitum. Wszystkie eksperymenty zostały zatwierdzone przez instytucjonalną komisję etyki i zostały przeprowadzone zgodnie z ustawodawstwem Wielkiej Brytanii dotyczącym doświadczeń na zwierzętach [Ustawa o zwierzętach (procedurach naukowych), 1986].

Aparatura badawcza

Aktywność lokomotoryczną oceniano na polipropylenowych, okrągłych pasach startowych (średnica wewnętrzna 11 cm, średnica zewnętrzna 25 cm, wysokość 25 cm) wyposażonych w osiem fotowiązek podczerwieni rozmieszczonych w regularnych odstępach i umieszczonych 2 cm nad podłogą (Mead i Stephens, 1998). Jako miarę ruchu do przodu przyjęto liczbę przejść belek po trzech kolejnych przerwach w jednym kierunku. Specyfika kontekstu badano w prostokątnych metalowych skrzynkach [19 cm (szerokość) × 45 cm (długość) × 20 cm (wysokość)] wyposażonych w trzy równoległe poziome wiązki podczerwieni umieszczone 1 cm nad podłogą i rozmieszczone w regularnych odstępach wzdłuż osi podłużnej. Aktywność do przodu oceniano jako liczbę złamań przez zwierzę dwóch kolejnych belek.

Eksperyment 1: nabycie uczulenia narządu ruchu uwarunkowanego pokarmem

Każda codzienna sesja składała się z 10-minutowej serii wstępnej ekspozycji (przebieg A), po której następowała 5-minutowa przerwa, podczas której zwierzęta umieszczano z powrotem w swoich klatkach domowych. Następnie myszy ponownie umieszczono na wybiegach lokomotorycznych na 20 minut (seria B). Protokół ten zaprojektowano tak, aby naśladował klasyczny protokół uwrażliwiania behawioralnego na lek, w którym zwierzęta są najpierw przyzwyczajane do klatek/wybiegów do ćwiczeń podczas pierwszej serii, a następnie wstrzykuje się im lek lub jego nośnik i wraca do aparatu do ćwiczeń na okres bieg kondycyjny.

Utworzono trzy oddzielne grupy po 10 zwierząt. W pierwszej grupie (pożywienie na wybiegach, głodne: FR) zwierzęta otrzymywały 20 słodzonych granulek (po 20 mg; granulki Noyes Precision, Formula P; Badania diet, New Brunswick, NJ) rozrzucone po wybiegach, kiedy wróciły na bieg B. W drugiej grupie (jedzenie w klatce domowej, głodne: FH) myszy wystawiono na wybiegi zgodnie z opisem dla grupy FR, z tym wyjątkiem, że nie podano im słodzika. w aparacie dostępne były pelety. W klatce domowej podano dwadzieścia słodzonych granulek na zwierzę 45 minut po zakończeniu sesji behawioralnej. Trzecia grupa (pokarm na wybiegach, nasycona: SAT) była taka sama jak grupa FR, uwzględniając dostępność słodzonych granulek, z tym wyjątkiem, że zwierzęta zostały nasycone 30 minut przed sesją behawioralną poprzez otrzymanie tych samych słodzonych granulek ad libitum w swojej domowej klatce. Wszystkie zwierzęta karmiono standardową karmą laboratoryjną po południu (o 3–4) w różnych odstępach czasu (60–90 minut) po badaniu, aby ograniczyć możliwy związek między badaniem a karmieniem karmą. Przed rozpoczęciem doświadczeń nie przyzwyczajano zwierząt do słodzonych peletek, aby uniknąć zakłóceń w późniejszym kondycjonowaniu. Zwierzęta FR zjadały cały granulat na wybiegach po dwóch do trzech sesjach.

Eksperyment 2: specyficzność kontekstowa warunkowanej reakcji lokomotorycznej wywołanej pokarmem

Pod koniec fazy akwizycji zwierzęta z grup FR i FH zostały wystawione na działanie pasów startowych lub prostokątnych boksów do ćwiczeń. Protokół był identyczny jak w przypadku sesji akwizycji, z tą różnicą, że aktywność do przodu mierzono przy braku słodzonych peletek (aktywność warunkowana). Po całkowitym przywróceniu sprawności (trzy do czterech sesji akwizycji) zwierzęta poddano ponownemu badaniu w kolejności zrównoważonej.

Długowieczność wywołanej pokarmem uwarunkowanej reakcji lokomotorycznej

Po trzech do czterech sesjach akwizycji zwierzęta FR i FH zostały ponownie zbadane pod kątem warunkowanej aktywności na pasach startowych lokomotorycznych (dzień 1). Nie podawano żadnych słodzonych granulek. Następna sesja była normalną sesją akwizycyjną, podczas której dostępne były słodzone granulki. Następnie codzienne sesje zawieszono na 3 tygodnie, zwierzęta pozostawiono w warunkach pozbawienia pożywienia. W dniu 22 myszy ponownie wystawiono na wybiegi bez słodzonych peletek, aby ocenić kondycjonowaną aktywność.

Eksperyment 3: Wpływ antagonistów dopaminergicznych na ekspresję warunkowanej aktywności wywołanej pożywieniem

Utworzono dwie grupy po 9–10 zwierząt naiwnych (grupy FR i FH). Pod koniec fazy akwizycji zwierzętom wstrzyknięto D1 antagonista receptora SCH23390 (przy 15 lub 30 μg/kg, ip) lub pojazd o wzorze kwadratu łacińskiego; nie podawano żadnych słodzonych granulek. Zwierzętom wstrzyknięto 5 minut przed serią A, aby ocenić możliwy wpływ na aktywność wyprzedzającą. Po każdej sesji testowania leku zwierzęta poddawano od trzech do czterech normalnych sesji akwizycji (dostępne były słodzone peletki), aby umożliwić pełne przywrócenie ich poziomu wydajności. Jeszcze dwa FR i FH (n = 7–9) utworzono grupy składające się ze zwierząt, które nie miały wcześniej kontaktu z wirusem, aby przetestować działanie preparatu D2/D3 antagonista receptora sulpiryd (25, 75 lub 125 mg/kg) w porównaniu z nośnikiem, stosując ten sam projekt eksperymentu, z tą różnicą, że sulpiryd wstrzyknięto 30 minut przed serią A.

Eksperyment 4: Wpływ antagonistów receptora opioidowego i AMPA na ekspresję warunkowanej aktywności wywołanej pożywieniem

Zwierzętom FH i FR z doświadczenia z długowiecznością wstrzykiwano kolejno nieselektywnego, ale długotrwałego antagonistę opiatów naltrekson (10 i 20 mg/kg, dootrzewnowo) lub nośnik oraz antagonistę AMPA GYKI 52466 (5 lub 10 mg/kg, dootrzewnowo) ) lub pojazd, według wzoru kwadratu łacińskiego; podczas serii B nie były dostępne żadne słodzone peletki. Naltrekson podawano 30 minut przed serią A; GYKI 52466 wstrzyknięto bezpośrednio przed serią A ze względu na jego krótki okres półtrwania. Po każdej sesji testowania narkotyków zwierzęta poddawano od trzech do czterech normalnych sesji akwizycji, aby umożliwić pełne przywrócenie ich poziomu sprawności.

Eksperyment 5: Skutki wstrzyknięcia prowokacyjnego kokainy i morfiny

Utworzono dwie grupy po 10 zwierząt naiwnych: grupę FR i grupę FH. Na koniec fazy pozyskiwania, zwierzęta otrzymały albo zastrzyk prowokacyjny kokainy (10 mg/kg, ip), albo zastrzyk nośnika (soli fizjologicznej) bezpośrednio przed serią B; nie podawano żadnych słodzonych granulek. Bieg B trwał tylko 10 min. Po całkowitym przywróceniu sprawności (trzy do czterech sesji) zwierzęta poddano ponownemu badaniu w kolejności zrównoważonej. Podobnie utworzono dwie kolejne grupy po osiem zwierząt FR i osiem zwierząt FH w celu zbadania skutków wstrzyknięcia prowokacyjnego morfiny. Pod koniec fazy akwizycji zwierzęta otrzymały zastrzyk morfiny (20 mg/kg, ip) lub nośnik (sól fizjologiczną) na 15 minut przed serią A; nie podawano żadnych słodzonych granulek. Bieg B trwał 10 min. Po całkowitym odzyskaniu poziomu wydajności zwierzęta poddano ponownemu badaniu w kolejności zrównoważonej.

Modulacja działania kokainy przez AMPA, opiaty lub dopaminę D1 antagoniści receptora

W tym doświadczeniu wykorzystano zwierzęta FR i FH leczone wcześniej naltreksonem i GYKI 52466. Po trzech do czterech sesjach akwizycji otrzymali albo GYKI 52466 (10 mg/kg, ip) przed serią A, a następnie kokainę (10 mg/kg, ip) przed serią B, lub nośnik (sól fizjologiczną) przed serią A, a następnie kokainę przed bieg B; nie podawano żadnych słodzonych granulek. Po całkowitym odzyskaniu poziomu wydajności zwierzęta poddano ponownemu badaniu w kolejności zrównoważonej. Następnie zostali ponownie przebadani w tych samych warunkach, ale otrzymywali naltrekson (20 mg/kg) lub SCH23390 (30 μg/kg) zamiast GYKI 52466. GYKI 52466 i SCH23390 wstrzyknięto bezpośrednio przed serią A, a naltrekson podano 30 minut przed serią A.

Eksperyment 6: zdolność środowiska skojarzonego z żywnością do ułatwiania jedzenia

Zwierzęta FR i FH leczone wcześniej sulpirydem badano w tych samych warunkach eksperymentalnych, co podczas sesji akwizycji, z tym wyjątkiem, że seria B trwała tylko 5 minut i że dostępnych było wówczas 80 słodzonych peletek. Aktywność do przodu monitorowano podczas serii A i serii B. Ilość peletek dostępnych dla każdej myszy zważono przed i po serii B (biorąc pod uwagę wszelkie rozsypania). Spożycie pokarmu na mysz wyrażano w gramach lub jako procent masy ciała zwierzęcia.

Narkotyki

chlorowodorek kokainy, SCH23390, naltrekson (Sigma, Poole, Wielka Brytania) i chlorowodorek morfiny (McFarland Smith, Edynburg, Wielka Brytania) rozpuszczono w sterylnej 0.9% soli fizjologicznej i wstrzyknięto dootrzewnowo w objętości 10 ml/kg. (±)Sulpiryd (Tocris, Avonmouth, Wielka Brytania), jak również antagonista AMPA GYKI 52466 (IDR, Budapeszt, Węgry) rozpuszczono w małej objętości kwasu solnego (0.1 m), rozcieńczono sterylną 0.9% solą fizjologiczną do końcowego stężenia i doprowadzono do pH 6.5–7 za pomocą NaOH (1 m).

Analizy statystyczne

Eksperymentuj 1.

Dane analizowano przy użyciu dwuczynnikowej analizy ANOVA z grupą (FR, FH, SAT) jako czynnikiem międzyosobniczym i sesją jako czynnikiem wewnątrzobiektowym. Kiedy stwierdzono statystycznie istotny efekt, post hoc analizę przeprowadzono za pomocą testu Studenta–Newmana–Keulsa. Dla każdej grupy obliczono jednoczynnikową analizę ANOVA z sesją jako czynnikiem wewnątrzobiektowym w celu zbadania zmian w aktywności w trakcie sesji.

Eksperymentuj 2.

Różnice w aktywności lokomotorycznej pomiędzy grupami FR i FH w różnych kontekstach analizowano przy użyciu metody Studenta t test dla niezależnych próbek. Jeśli chodzi o eksperyment dotyczący długowieczności, dane analizowano przy użyciu dwuczynnikowej analizy ANOVA z grupą jako czynnikiem międzyobiektowym i dniem (1 lub 22) jako powtarzaną miarą.

Eksperymenty 3 i 4.

Dane dotyczące różnych warunków leczenia analizowano przy użyciu dwuczynnikowej analizy ANOVA z grupą (FR, FH) jako czynnikiem międzyosobniczym i dawką jako powtarzanym pomiarem. Kolejne jednokierunkowe analizy ANOVA z sesją jako czynnikiem wewnątrzosobniczym wykorzystano do zbadania zależnych od dawki zmian aktywności w trakcie sesji.

Eksperymentuj 5.

Dane dotyczące różnych terapii analizowano przy użyciu dwuczynnikowej analizy ANOVA z grupą (FR, FH) jako czynnikiem międzyosobniczym i leczeniem lub leczeniem wstępnym jako miarą powtarzaną.

Eksperymentuj 6.

Różnice w spożyciu pokarmu pomiędzy grupami FR i FH w różnych kontekstach analizowano za pomocą badania Studenta t test dla niezależnych próbek.

Efekt

Experiment 1

Myszy pozwolono badać okrągłe wybiegi przez 10 minut (przebieg A), po czym na krótko je usunięto, aby umożliwić umieszczenie słodzonych peletek na wybiegu, a następnie zawrócono (przebieg B). Jak pokazano w Rysunek 1Awielokrotne codzienne narażenie na żywność na wybiegach podczas serii B w ciągu 14 sesji doprowadziło do utrzymującego się wysokiego poziomu aktywności lokomotorycznej podczas serii A (aktywność antycypacyjna) w grupie, która otrzymywała pożywienie na wybiegu w stanie głodu (grupa FR), ale nie w myszy, które otrzymały pożywienie w klatce domowej (FH) lub myszy, które zostały zaspokojone karmieniem przed umieszczeniem ich na wybiegu (SAT) (efekt grupowy: F(2,26) = 6.53, p < 0.01; efekt sesji: F(13,338) = 3.39, p < 0.0001). W ciągu 14 sesji aktywność była wyższa w grupie FR niż w obu grupach FH i SAT (post hoc, p < 0.01), co można przypisać znacznemu spadkowi aktywności podczas sesji w FH (F(13,117) = 2.93; p < 0.01) i SAT (F(13,104) = 2.15; p < 0.05), ale nie w grupie FR (F(13,117) = 1.37; N.S.).

 

Rysunek 1. 

Nabycie warunkowanej aktywności wywołanej pożywieniem. Powtarzająca się codzienna ekspozycja (14 sesji) na pasy startowe lokomotoryczne skutkowała zwiększoną aktywnością do przodu (średnie ± SEM) podczas biegu A (A) i uruchom B (B) u głodnych zwierząt otrzymujących słodzone granulki w aparacie (FR) (n = 10) w porównaniu z głodnymi zwierzętami otrzymującymi słodzone granulki w swojej klatce domowej (FH) (n = 10) i zwierzęta karmione słodzonymi granulkami ad libitum 30 min przed badaniem (SAT) (n = 10). Przypisanie zliczeń aktywności do przedziałów po 5 minut w ciągu ostatnich czterech sesji (średnie ± SEM) wskazało, że aktywność lokomotoryczna wzrosła pod koniec serii B u zwierząt FH wielokrotnie wystawianych na wybiegi (C), uzasadniając odrębną analizę pierwszych 5 minut biegu B (D) (∗p < 0.05; ∗∗p < 0.01, ANOVA, a następnie Newman-Keuls post hoc analiza).

 

Podobnie podawanie słodzonych granulek na wybiegach również skutkowało wzrostem aktywności lokomotorycznej podczas biegu B w grupie FR, natomiast aktywność spadła w grupach FH i SAT (efekt grupowy: F(2,26) = 8.00, p < 0.01; efekt sesji: F(13,338) = 3.53, p < 0.0001; Interakcja G × S: F(26,338) = 3.99, p <0.0001) (Rys. 1B). W trakcie treningu aktywność była wyższa w grupie FR niż w obu grupach FH i SAT (post hoc istotność vs grupa FH: p < 0.05; vs grupa SAT: p < 0.01), co odzwierciedla znaczny wzrost pomiędzy sesjami w grupie FR (F(13,117) = 3.12; p < 0.001), z których większość występuje po trzech do pięciu sesjach, ale spadek FH (F(13,117) = 6.21; p < 0.0001) i SAT (F(13,104) = 3.70; p <0.0001).

Przebieg w czasie aktywności ruchowej podczas biegu B u zwierząt wielokrotnie wystawianych na wybiegi oceniano wyrażając zliczenia aktywności w przedziałach po 5 minut w ciągu ostatnich czterech sesji (11–14) (XNUMX–XNUMX) (Rys. 1C). Aktywność była wyższa u zwierząt FR niż u zwierząt FH i SAT (efekt grupowy: F(2,26) = 7.29; p < 0.01), z ogólną tendencją do wzrostu pod koniec serii (efekt czasowy: F(2,26) = 7.01; p < 0.001). Jednakże tendencja taka osiągnęła znaczenie dopiero u zwierząt FH (F(3,27) = 5.25; p < 0.01), a nie we FR (F(3,27) = 2.61; NS) ani zwierzęta SAT (F(3,27) = 1.23; N.S.). Najbardziej znaczące różnice pomiędzy grupami FR i FH/SAT zaobserwowano podczas pierwszych 5 minut biegu B (F(2,26) = 10.28; p <0.0001), pomimo czasu potrzebnego zwierzętom FR na zjedzenie granulek cukru (wszystkie granulki zostały zjedzone w ciągu około 3–4 minut). Biorąc ten wynik pod uwagę, zawęziliśmy analizę statystyczną do danych z pierwszych 5 minut biegu B (Rys. 1D). Zwierzęta FR, ale nie zwierzęta FH lub SAT, wykazywały znaczny wzrost swojej aktywności lokomotorycznej w ciągu 14 sesji (większość tego wzrostu wystąpiła w ciągu trzech do czterech sesji), gdy podczas serii B dostępne były słodzone peletki (efekt grupowy: F(2,26) = 8.52, p < 0.01; efekt sesji: F(13,338) = 5.95, p < 0.0001; Interakcja G × S: F(26,338) = 3.80, p < 0.0001). Ponownie aktywność była wyższa w ciągu 14 sesji w grupie FR niż w grupach FH i SAT (post hoc znaczenie, p < 0.01). Późniejsza jednoczynnikowa analiza ANOVA wykazała znaczny wzrost aktywności w grupie FR w trakcie sesji (F(13,117) = 4.80; p < 0.0001), ale znaczny spadek FH (F(13,117) = 4.86; p < 0.0001) i SAT (F(13,104) = 4.07; p <0.0001).

Experiment 2

Podczas testów na okrągłych pasach startowych bez słodzonych granulek, zwierzęta z grupy FR były bardziej aktywne niż zwierzęta z FH podczas serii A (t(18) = 2.72, p < 0.05; aktywność ± SEM: FH, 33.90 ± 5.84; FR, 80.60 ± 16.25), podczas biegu B (t(18) = 3.39, p < 0.01; aktywność ± SEM: FH, 28.10 ± 13.86; FR, 152.60 ± 34.02), a dokładniej podczas pierwszych 5 minut biegu B (t(18) = 4.02; p <0.01) (Rys. 2A). Podczas testów w innym kontekście (prostokątne pola aktywności), które nie były wcześniej łączone z żywnością i przy braku słodzonych granulek, zwierzęta FR nie różniły się od zwierząt FH pod względem aktywności do przodu podczas serii A (t(18) <1.63, NS; aktywność ± SEM: FH, 24.10 ± 4.25; FR, 44.80 ± 11.77), bieg B (t(18) = 1.48, NS; aktywność ± SEM: FH, 39.30 ± 8.74; FR, 72.70 ± 20.87) lub podczas pierwszych 5 minut biegu B (t(18) = 1.34, NS) (Rys. 2A).

 

Rysunek 2. 

Specyfika kontekstu i trwałość uwarunkowanej aktywności wywołanej pożywieniem (średnie + SEM). Podczas testów na pasach startowych pod nieobecność słodzonych granulek, zwierzętom podawano w tym kontekście wielokrotne prezentacje słodzonych granulek (FR) (n = 10) wykazywały wyższą aktywność lokomotoryczną niż zwierzęta, którym podano granulat w klatce domowej (FH) (n = 10), podczas pierwszych 5 minut biegu B (A, po lewej) (∗p <0.05, ∗∗p < 0.01, Studenta t test). Podczas testowania w innym kontekście (A, po prawej), zwierzęta FR nie były znacząco bardziej aktywne niż zwierzęta FH. Należy pamiętać, że skale są różne. Różnica w aktywności obserwowana pomiędzy FR (n = 9) i FH (n = 10) zwierzęta na pasach startowych w dniu 1 (D1) utrzymywały się przez 3 tygodnie [do dnia 22 (D22)] przerwy w codziennym narażeniu na aparat (B) (∗p < 0.05; ∗∗p < 0.01, Studenta t test).

 

Kiedy szkolenie na pasie startowym zostało wstrzymane na 3 tygodnie, zaobserwowano wzrost aktywności lokomotorycznej podczas biegu A i biegu B w obu grupach zwierząt, ale zwierzęta FR w dalszym ciągu były bardziej aktywne niż zwierzęta FH (aktywność ± SEM: seria A, dzień 1, FH, 43.10 ± 7.98, FR, 80.11 ± 13.08, dzień 22 FH, 64.10 ± 12.93, FR, 156.00 ± 39.74, seria B, dzień 1, FH, 39.10 ± 13.34, FR, 170.67 ± 43.26, dzień 22, FH, 110.40 ± 19.91; FR: 228.89 ± 68.90). Dwuczynnikowa analiza ANOVA z grupą i dniem testowania jako czynnikami ujawniła istotny efekt główny grupy (F(1,17) = 6.61, p <0.05; F(1,17) = 5.67, p < 0.05) i dzień badania (F(1,17) = 8.28, p <0.05; F(1,17) = 8.02, p < 0.05, odpowiednio) bez istotnej interakcji. Natomiast przerwa nie miała znaczącego wpływu na aktywność podczas pierwszych 5 minut serii B, zwierzęta FR pozostały bardziej aktywne niż zwierzęta FH (efekt grupowy: F(1,17) = 8.19, p < 0.05; efekt dnia testowego: F(1,17) = 2.17, NS) (Rys. 2B).

Experiment 3

Obróbka wstępna za pomocą SCH23390 nie miało wpływu na aktywność lokomotoryczną podczas biegu A (efekt grupowy: F(1,17) = 0.90, NS; efekt dawki: F(2,34) = 0.86, NS). Zwierzęta FR były bardziej aktywne niż zwierzęta FH podczas serii B (efekt grupowy: F(1,17) = 5.17, p <0.05), wzór, który nie został zmodyfikowany przez SCH23390 zastrzyki (efekt dawki: F(2,34) = 2.06, NS) (Tabela 1). Było to spowodowane brakiem SCH23390 efekt w grupie FR (F(2,16) = 0.32; NS), natomiast w grupie FH zaobserwowano spadek aktywności (F(2,18) = 6.20; p < 0.01). Koncentrując się na pierwszych 5 minutach biegu B (Rys. 3A), zwierzęta FR były ponownie bardziej aktywne niż zwierzęta FH i SCH23390 zastrzyki nie stłumiły tej różnicy (efekt grupowy: F(1,17) = 16.51, p < 0.001), chociaż w najwyższej dawce wykazywał tendencję do zmniejszania aktywności lokomotorycznej (efekt dawki: F(2,34) = 3.60, p < 0.05). Efekt ten jednak nie osiągnął znaczenia ani w Francji (F(2,16) = 2.11; NS) lub FH (F(2,16) = 2.65; grupa NS).

 

Wyświetl tę tabelę: 

Tabela 1. 

Skutki SCH23390, sulpiryd, naltrekson i GYKI 52466 na aktywność kondycjonowaną wywołaną pokarmem (średnie ± SEM) mierzoną podczas serii A i serii B (20 min)

 

 

Rysunek 3. 

Skutki SCH23390 (A), sulpiryd (B), naltrekson (C) i GYKI 52466 (D) na uwarunkowaną aktywność wywołaną pożywieniem (średnie ± SEM). SCH23390 i sulpiryd nie hamowały reakcji uwarunkowanej pokarmem podczas pierwszych 5 minut serii B u zwierząt wcześniej narażonych na działanie słodzonych granulek na wybiegach (FR) (n = 9 na lek) w porównaniu ze zwierzętami otrzymującymi granulki cukru w ​​klatce domowej (FH) (n = 7–10 na lek). Natomiast nadpobudliwość wywołana pokarmem została całkowicie zahamowana po wstępnym leczeniu naltreksonem lub GYKI 52466 u zwierząt FR (n = 8–9 na lek), w dawkach (odpowiednio 20 i 10 mg/kg), które nie miały wpływu na podstawową aktywność u zwierząt FH (n = 10 na lek) (∗p <0.05, ∗∗p < 0.01, Studenta t test porównujący grupy FH i FR dla każdej dawki).

 

Chociaż rosnące dawki sulpirydu zmniejszały aktywność u wszystkich myszy podczas serii A, zwierzęta FR pozostały bardziej aktywne niż zwierzęta FH (efekt grupowy: F(1,14) = 6.02, p < 0.05; efekt dawki: F(3,42) = 8.32, p < 0.01). Podobnie zwierzęta FR wykazywały wyższą aktywność lokomotoryczną podczas serii B (efekt grupowy: F(1,14) = 11.72, p < 0.01), a wstępne leczenie sulpirydem, chociaż zmniejszało aktywność wraz ze zwiększaniem dawek, nie miało istotnego wpływu na tę różnicę (wpływ dawki: F(3,42) = 4.67, p <0.01) (Tabela 1). Wreszcie, tylko podczas pierwszych 5 minut serii B, myszy FR były bardziej aktywne niż myszy FH (efekt grupowy: F(1,14) = 7.65, p < 0.05), a sulpiryd w podobny sposób zmniejszał aktywność lokomotoryczną w obu grupach (efekt dawki: F(3,42) = 4.86, p <0.01) (Rys. 3B).

Experiment 4

Wstępne leczenie naltreksonem zmniejszyło aktywność lokomotoryczną podczas serii A, zwierzęta FR nie były znacząco bardziej aktywne niż zwierzęta FH (efekt grupowy: F(1,16) = 2.02, NS; efekt dawki: F(2,32) = 6.82, p < 0.01). Natomiast zwierzęta FR wykazywały wyższą aktywność niż zwierzęta FH podczas serii B (efekt grupowy: F(1,16) = 7.58, p < 0.05), różnicę, którą naltrekson miał tendencję do tłumienia (efekt dawki: F(2,32) = 1.72, NS) (Tabela 1). Jak pokazano w Rysunek 3Czwierzęta FR były bardziej aktywne niż zwierzęta FH podczas pierwszych 5 minut serii B (efekt grupowy: F(1,16) = 11.36, p < 0.01). Naltrekson specyficznie zmniejszał warunkowaną aktywność u zwierząt FR, bez wpływu na aktywność lokomotoryczną u zwierząt FH (efekt dawki: F(2,32) = 5.74, p < 0.05; Interakcja G × D: F(2,32) = 6.09, p = 0.01). Późniejsza jednoczynnikowa analiza ANOVA wykazała zależny od dawki spadek aktywności u zwierząt FR (F(2,14) = 6.11; p < 0.05), ale nie ma wpływu na zwierzęta FH (F(2,18) = 0.90; N.S.).

Leczenie antagonistą AMPA, GYKI 52466, wykazywało tendencję do zmniejszania aktywności lokomotorycznej w obu grupach podczas serii A (efekt dawki: F(2,34) = 3.02, NS), zwierzęta FR i FH wykazujące podobny poziom aktywności (efekt grupowy: F(1,17) = 1.37, NS). GYKI 52466 zmniejszał aktywność lokomotoryczną w obu grupach podczas serii B, ale spadek ten był bardziej wyraźny u zwierząt FR niż u zwierząt FH (efekt grupowy: F(1,17) = 4.06, NS; efekt dawki: F(2,34) = 9.10, p < 0.001; Interakcja G × D: F(2,34) = 3.73, p <0.05) (Tabela 1). Zastrzyki GYKI 52466 specyficznie zmniejszały kondycjonowaną aktywność u zwierząt FR podczas pierwszych 5 minut serii B (Rys. 3D), bez zmiany aktywności lokomotorycznej zwierząt FH (efekt grupowy: F(1,17) = 5.23, p < 0.05; efekt dawki: F(2,34) = 10.30, p < 0.001; Interakcja G × D: F(2,34) = 6.43, p < 0.01). Następna jednokierunkowa analiza ANOVA wykazała znaczący wpływ dawki GYKI 52466 u zwierząt FR (F(2,16) = 8.73; p < 0.01), ale nie ma wpływu na zwierzęta FH (F(2,16) = 1.38; N.S.).

Experiment 5

Aby sprawdzić, czy uczulenie behawioralne na pokarm wykazywało uczulenie krzyżowe na kokainę, wstrzyknęliśmy kokainę bezpośrednio przed serią B (Rys. 4A). Po wstrzyknięciu soli fizjologicznej i przy braku słodzonych peletek zwierzęta z grupy FR wykazywały zwiększoną aktywność podczas serii B (10 min) w porównaniu z myszami FH (aktywność kondycjonowana; t(18) = 2.15, p < 0.05); wstrzyknięcie kokainy zwiększyło aktywność do przodu w porównaniu z wstrzyknięciem soli fizjologicznej w obu grupach, ale wzrost aktywności po kokainie był większy w grupie FR niż w grupie FH. Dwuczynnikowa analiza ANOVA z grupą (G) i lekiem (D) jako czynnikami ujawniła istotny wpływ grupy (F(1,18) = 9.46; p < 0.01) i leczenie farmakologiczne (F(1,18) = 23.90; p < 0.001), ze znaczącą interakcją G × D (F(1,18) = 6.18; p < 0.05).

 

Rysunek 4. 

Skutki prowokacyjnej kokainy (A) lub morfina (B) zastrzyk w reakcji warunkowej wywołanej pokarmem (średnie + SEM). Kokainę wstrzyknięto bezpośrednio przed serią B; morfinę podano 15 minut przed biegiem A. Kokaina i morfina zwiększały aktywność lokomotoryczną u wszystkich zwierząt; jednakże ich działanie pobudzające było znacznie wzmocnione u zwierząt karmionych żywnością (FR) (n = 8–10), w porównaniu z grupą kontrolną (FH) (n = 8–10). Efekty obróbki wstępnej GYKI 52466 (C), naltrekson (D), lub SCH23390 (E) w sprawie uczulenia krzyżowego na kokainę. GYKI 52466 wstrzyknięty bezpośrednio przed serią A lub naltrekson wstrzyknięty 30 minut przed serią A tłumił uczulenie krzyżowe na kokainę u zwierząt FR (n = 9), a aktywność nie różniła się od aktywności zwierząt FH (n = SCH23390 zmniejszał stymulujące działanie kokainy, ale nie tłumił różnicy w aktywności pomiędzy zwierzętami FR i FH (∗p <0.05, ∗∗p < 0.01, Studenta t test porównujący grupy FR i FH w każdym stanie; †p <0.05, ††p <0.01, †††p < 0.001, ANOVA).

 

Uczulenie krzyżowe na morfinę oceniano poprzez wstrzyknięcie morfiny 15 minut przed serią A (Rys. 4B). Aktywność forward została zwiększona przez wstępne leczenie morfiną u zwierząt FR i FH podczas serii A (efekt leku: F(1,14) = 10.93, p < 0.01), bez różnicy między grupami (efekt grupowy: F(1,14) = 0.11, NS; sól fizjologiczna FH, 62.62 ± 16.49; FR, 87.50 ± 25.98; morfina FH, 210.62 ± 40.10; FR, 219.50 ± 80.34). Podczas serii B, prowokacja morfiną zwiększyła aktywność w obu grupach w porównaniu z solą fizjologiczną (efekt leku: F(1,14) = 5.10, p < 0.05), a aktywność pozostawała wyższa u zwierząt FR niż u zwierząt FH (efekt grupowy: F(1,14) = 21.55, p < 0.001).

Udział aktywności uwarunkowanej pokarmem w uczuleniu krzyżowym na działanie kokainy badano poprzez wstępne podawanie zwierzętom GYKI 52466 i naltreksonu w dawkach, które, jak wykazano w poprzednich doświadczeniach, blokują warunkowaną aktywność, lub SCH23390, który nawet w dawce zmniejszającej globalną aktywność lokomotoryczną nie był w stanie stłumić aktywności warunkowej. Wstępne wstrzyknięcie nośnika lub GYKI 52466 nie miało wpływu na aktywność podczas serii A, zwierzęta FR nie były bardziej aktywne niż zwierzęta FH (efekt przed leczeniem: F(1,16) = 0.23, NS; efekt grupowy: F(1,16) = 0.23, NS; aktywność ± SEM: sól fizjologiczna FH, 38.20 ± 11.01; Francja, 63.87 ± 24.44; GYKI 52466 FH, 51.10 ± 5.15; FR, 37.25 ± 7.54). Podczas serii B, wstępne traktowanie GYKI 52466 przed prowokacją kokainą całkowicie stłumiło różnicę w aktywności obserwowaną po wstępnym traktowaniu nośnikiem pomiędzy zwierzętami FR i FH (efekt wstępnego leczenia: F(1,16) = 8.52, p = 0.01; efekt grupowy: F(1,16) = 8.02, p < 0.05; Interakcja P × G: F(1,16) = 11.07, p <0.001) (Rys. 4). Podczas serii A u zwierząt nie zaobserwowano żadnego wpływu nośnika na leczenie naltreksonem lub FR na grupę FH (efekt leczenia wstępnego: F(1,16) = 1.03, NS; efekt grupowy: F(1,16) = 1.18, NS; aktywność ± SEM: sól fizjologiczna FH, 28.20 ± 7.24; FR, 58.50 ± 28.31; naltrekson FH, 27.90 ± 8.91; Francja, 33.38 ± 8.31). Podczas serii B zwierzęta FR, którym podano wstępnie naltrekson przed prowokacją kokainą, nie wykazywały wyższej aktywności niż zwierzęta FH, co zaobserwowano po wstępnym leczeniu nośnikiem (efekt wstępnego leczenia: F(1,16) = 4.48, p = 0.05; efekt grupowy: F(1,16) = 7.30, p < 0.05; Interakcja P × G: F(1,16) = 7.56, p <0.05) (Rys. 4). Wreszcie, SCH23390 wstępne leczenie zmniejszyło nadpobudliwość obserwowaną u zwierząt FR w porównaniu ze zwierzętami FH podczas serii A (efekt wstępnego leczenia: F(1,16) = 13.38, p = 0.05; efekt grupowy: F(1,16) = 4.00, NS; Interakcja P × G: F(1,16) = 5.77, p < 0.05; aktywność ± SEM: sól fizjologiczna, FH, 38.20 ± 9.05; FR, 111.87 ± 30.67; GYKI 52466 FH, 25.00 ± 4.13; Francja, 48.12 ± 25.86). Jednak podczas B, chociaż SCH23390 zmniejszał reakcję lokomotoryczną na kokainę w obu grupach, nie udało się stłumić różnicy w aktywności obserwowanej pomiędzy zwierzętami FR i FH (efekt przed leczeniem: F(1,16) = 18.46, p < 0.001; efekt grupowy: F(1,16) = 7.77, p < 0.05; Interakcja P × G: F(1,16) = 4.05, NS) (Rys. 4).

Experiment 6

Zdolność wybiegów do pobierania pokarmu oceniano u zwierząt FR i FH, zapewniając im dostęp do 80 słodzonych granulek podczas 5-minutowego biegu B. Monitorowano aktywność podczas obu przebiegów A i B, a całkowitą ilość zjedzonych słodzonych granulek wymierzony. Aktywność podczas serii A była wyższa u zwierząt FR niż u zwierząt FH (t(14) = 2.34, p < 0.05; aktywność ± SEM: FH, 88.14 ± 12.94; Francja, 207.44 ± 49.33). Natomiast aktywność podczas cyklu B (5 min), gdy dostępne były słodzone peletki ad libitum, był znacząco wyższy u myszy FH niż u myszy FR (t(14) = -4.85, p < 0.0001; aktywność ± SEM: FH, 24.00 ± 3.30; FR, 7.78 ± 1.49). Niższą aktywność u zwierząt FR można przypisać znacznie wyższemu spożyciu przez nie słodzonych granulek w porównaniu ze zwierzętami FH, wyrażonej w gramach (t(14) = 2.70, p < 0.05; ilość zużyta ± SEM: FH, 0.78 ± 0.1; FR, 1.08 ± 0.03) lub jako procent masy ciała (t(14) = 3.58, p < 0.01; współczynnik spożycia ± SEM: FH, 3.05 ± 0.45; FR, 4.77 ± 0.17).

Dyskusja

W niniejszym badaniu myszy pozbawione pożywienia, wielokrotnie narażone na smaczny pokarm w określonym kontekście, wykazywały w tym kontekście postępujący i trwały wzrost aktywności lokomotorycznej. Natomiast zwierzęta otrzymujące pokarm w swojej domowej klatce lub zwierzęta, u których satysfakcjonujące właściwości pożywienia zostały wcześniej zdewaluowane w wyniku nasycenia, wykazywały spadek aktywności lokomotorycznej po wielokrotnej ekspozycji na ten sam kontekst. Dane te przypominają rozwój uczulenia behawioralnego w wyniku powtarzającego się, sporadycznego narażenia na narkotyki, takie jak kokaina. Po uczuleniu umieszczenie myszy w środowisku połączonym z pokarmem, nawet w przypadku braku pożywienia, skutkowało zwiększoną aktywnością. Warto zauważyć, że amplituda zarówno reakcji wyprzedzającej (podczas serii A), jak i warunkowej nadpobudliwości była największa, gdy zwierzęta FR umieszczono w tym samym kontekście, w którym otrzymywały powtarzane łączenie pokarmów w pary. Nie zaobserwowano istotnej różnicy w aktywności pomiędzy grupami w innym, nieuwarunkowanym środowisku.

Według naszej wiedzy nasze wyniki stanowią pierwszy raport dotyczący uczulenia narządu ruchu na smaczny pokarm u gryzoni. Poprzednie badanie (Schroeder i in., 2001) nie zaobserwowali uczulenia u szczurów wielokrotnie narażonych na działanie kawałków czekolady w klatkach do ćwiczeń. Jednakże, w przeciwieństwie do niniejszego badania, zwierzęta nie były pozbawione pożywienia. Ujemny bilans energetyczny może zatem mieć kluczowe znaczenie w ustaleniu uczulenia narządu ruchu wywołanego pokarmem. Ograniczenia w jedzeniu ułatwiają transmisję dopaminergiczną, zwłaszcza w jądrze półleżącym.Cadoni i in., 2003; Carr i in., 2003; Haberny i in., 2004; Lindblom i in., 2006) oraz zwiększa właściwości nagradzające i stymulujące agonistów receptora dopaminy (Carr i in., 2001) i leki pobudzające (Deroche i in., 1993; Bell i wsp., 1997; Cabeza de Vaca i in., 2004). Ułatwienie transmisji dopaminergicznej w jądrze półleżącym i plastyczność w powiązanych szlakach (Haberny i in., 2004; Haberny i Carr, 2005) może być warunkiem wstępnym stwierdzenia uczulenia behawioralnego na żywność.

Porównanie uczulenia pokarmowego z uczuleniem behawioralnym na narkotyki ujawnia kilka wspólnych cech. Uczulenie behawioralne na leki uzależniające utrzymuje się przez wiele miesięcy po zaprzestaniu leczenia (Paulson i in., 1991; Castner i Goldman-Rakic, 1999). W niniejszym badaniu zarówno odpowiedź antycypacyjna, jak i warunkowa nadaktywność na nagrodę pokarmową utrzymywały się przez okres 3 tygodni bez ekspozycji na środowisko powiązane z żywnością, co pokazuje, że obie te reakcje były długotrwałe. Nie testowaliśmy jeszcze dłuższych okresów.

Nasze odkrycie, że kontekst związany z jedzeniem nabył zdolność wywoływania warunkowej reakcji lokomotorycznej, jest zgodne z obserwacjami (Bindra, 1968), że bodźce środowiskowe w połączeniu ze wzmacniaczami pierwotnymi stymulują aktywność lokomotoryczną, co zostało wielokrotnie potwierdzone (Jonesa i Robbinsa, 1992; Hayward i Low, 2005; Barbano i Cador, 2006). Co więcej, aktywność lokomotoryczna obserwowana u zwierząt uczulonych na pokarm, narażonych na kontakt z pokarmem w przypadku pominięcia pokarmu, miała podobną amplitudę do ich aktywności mierzonej, gdy pokarm był dostępny. Wynik ten sugeruje, że uwrażliwiona aktywność lokomotoryczna obserwowana w odpowiedzi na prezentację żywności była reakcją uwarunkowaną środowiskiem, a nie wywołaną przez żywność.

Ustalenie uczulenia behawioralnego i uwarunkowanej aktywności na leki zależy od mechanizmów związanych z mechanizmami leżącymi u podstaw niektórych form długotrwałego wzmocnienia, w tym sensie, że zjawiska te są blokowane przez antagonistów NMDA, inhibitory syntezy białek i dopaminę D1 antagoniści. Te same mechanizmy nie są szczególnie wymagane do wyrażania uczuleń lub aktywności warunkowej, które wydają się nie zależeć w sposób krytyczny od D1 mechanizmy za pośrednictwem receptorów (Beninger i Hahn, 1983; Cervo i Samanin, 1996; McFarland i Ettenberg, 1999). Niemniej jednak prezentacja sygnałów prognostycznych dotyczących dostępności sacharozy wywołuje uwalnianie dopaminy w jądrze półleżącym.Roitman i wsp., 2004), co sugeruje potencjalną rolę receptorów dopaminy w odpowiedzi warunkowej wywołanej pokarmem. W niniejszym badaniu ani D1 antagonista SCH23390 ani D2/D3 Antagonista sulpiryd skutecznie tłumił ekspresję warunkowanego poruszania się w dawkach, które już wykazywały tendencję do zmniejszania podstawowej aktywności. Zatem aktywacja D1 i D2/D3 receptory mogą odgrywać jedynie niespecyficzną rolę w wyrażaniu aktywności uwarunkowanej pożywieniem, tak jak w przypadku aktywności uwarunkowanej lekiem.

Wstępne leczenie antagonistą opiatów, naltreksonem, zniosło działanie uwarunkowane pokarmem u zwierząt FR, podczas gdy miało niewielki wpływ na aktywność kontroli, co sugeruje, że receptory opioidowe biorą udział w wyrażaniu uczulenia wywołanego pokarmem. Nie znamy danych na temat wpływu blokady opioidowej na ekspresję uczulenia na kokainę, chociaż naltrekson blokuje ekspresję uczulenia behawioralnego na metamfetaminę (Chiu i in., 2005). Zdolność innego antagonisty opioidów, naloksonu, do zmniejszania reakcji operanta na wzmacniacze pokarmowe (Glass i in., 1999) i aktywność lokomotoryczna uwarunkowana pożywieniem w obecności pożywienia (Hayward i Low, 2005), jak również zdolność agonisty µ, morfiny, do indukowania zależnego od kontekstu karmienia warunkowego (Kelley i in., 2000) sugeruje rolę receptorów opioidowych w reakcjach uwarunkowanych pokarmem.

Rozwój i ekspresja uczulenia behawioralnego wywołanego kokainą jest powiązany ze zmianami w neurotransmisji glutaminergicznej (Wolf, 1998; Vanderschuren i Kalivas, 2000). Wśród receptorów glutaminianu receptory AMPA wydają się być szczególnie zaangażowane w kontrolowanie ekspresji warunkowanej aktywności polekowej (Pierce i in., 1996; Cornish i Kalivas, 2001; Carlezon i Nestler, 2002; Boudreau i Wolf, 2005) i konkurencyjni antagoniści receptora AMPA NBQX [2,3-dihydroksy-6-nitro-7-sulfamoilobenzo(F)-chinoksalina] i DNQX (6,7-dinitrochinoksalino-2,3-dion) tłumią warunkowaną aktywność amfetaminy i kokainy u myszy (Cervo i Samanin, 1996; Mead i Stephens, 1998; Mead i in., 1999). U szczurów niekonkurencyjny antagonista receptora AMPA GYKI 52466 blokuje ekspresję warunkowych odpowiedzi na kokainę (Hotsenpiller i in., 2001). W niniejszym badaniu GYKI 52466 zniósł aktywność uwarunkowaną żywnością, nie wpływając na aktywność spontaniczną (podczas pierwszych 5 minut przebiegu B), co sugeruje, że ekspresja aktywności uwarunkowanej żywnością, podobnie jak aktywności uwarunkowanej lekiem, zależy od aktywacji AMPA receptory.

Zwierzęta uwrażliwione na jeden lek często wykazują uczulenie krzyżowe na inne leki (Vezina i wsp., 1989). W niniejszym badaniu zdolność kokainy i morfiny do zwiększania aktywności lokomotorycznej była znacznie zwiększona u zwierząt uczulonych na pokarm w porównaniu z grupą kontrolną. Chociaż tę zwiększoną reakcję można opisać jako uczulenie krzyżowe, alternatywnym wyjaśnieniem jest to, że zdolność kokainy lub morfiny do stymulowania aktywności była łatwiejsza do zaobserwowania, jeśli zwierzęta już wykazywały wzmożone poruszanie się w środowisku połączonym z pokarmem (Stephensa i Meada, 2004). Ponieważ jednak w odwrotnym eksperymencie wcześniejsze narażenie na amfetaminę powoduje uwrażliwienie reakcji ruchowej na bodźce pokarmowe (Jones i in., 1990; Avena i Hoebel, 2003), może się zdarzyć, że połączenie kontekstu z lekami lub żywnością spowoduje ułatwienie sygnalizacji we wspólnych szlakach podstawowych.

Uczulenie behawioralne można postrzegać jako wynik procesów uczenia się skojarzeniowego obejmujących warunkowanie narkotykiem i środowiskiem. Zgodnie z tym poglądem, wielokrotne podawanie leków w tym samym środowisku pozwala, aby wskazówki kontekstowe nabrały właściwości bodźca warunkowego (CS), podczas gdy lek działa jak bodziec bezwarunkowy. Prezentacja samego CS (kontekstu) staje się wówczas wystarczająca, aby wywołać reakcję warunkową przypominającą lek. Ponieważ należy nauczyć się powiązania bodźców środowiskowych z nagrodą, proces uczenia się, a nie działanie leku, zapewnia stopniowy charakter uczulenia behawioralnego (Tilson i Rech, 1973; Pert i in., 1990). W odniesieniu do zjawiska uczulenia krzyżowego konto to przewiduje, że leki zapobiegające wyrażaniu warunkowanej aktywności powinny również tłumić uczulenie krzyżowe na inne nagrody. Przetestowaliśmy tę prognozę na zwierzętach karmionych paszą, podając GYKI 52466 i naltrekson przed wystawieniem ich na działanie kokainy. Obydwa zabiegi wstępne tłumiły uczulenie krzyżowe na stymulujące działanie kokainy. Natomiast obróbka wstępna z SCH23390, który nie tłumił warunkowanej aktywności u zwierząt FR, zmniejszał aktywność lokomotoryczną w obu grupach, ale nie tłumił uczulenia krzyżowego na kokainę. Zatem uczulenie krzyżowe na kokainę obserwowane u zwierząt karmionych żywnością odzwierciedla ostry wpływ leku na ekspresję warunkowej odpowiedzi na środowisko powiązane z żywnością.

Łącznie niniejsze wyniki sugerują, że uczulenie behawioralne występuje nie tylko na narkotyki, ale także na naturalną nagrodę, czyli pożywienie, i że te formy uczulenia mają wiele wspólnych cech. Z jednej strony obecne dane sugerują, że zdolność naturalnych nagród do wspierania uwrażliwienia behawioralnego i uwarunkowanej aktywności może sugerować rolę uczulenia w motywacji motywacyjnej do jedzenia. Z drugiej strony mogą również sugerować, że odpowiedź na pytanie, dlaczego poszukiwanie narkotyków zaczyna dominować w zachowaniu, w sposób odmienny od konwencjonalnego poszukiwania nagrody (Robinson i Berridge, 1993, 2001), nie polega na zdolności leków do wspierania uczulenia behawioralnego.

Na koniec zapytaliśmy, czy uwarunkowanie środowiska żywnością, które spowodowało wzrost aktywności związany ze środowiskiem, może również wpływać na zachowania żywieniowe. Dyskretny ton lub sygnały świetlne w połączeniu z pożywieniem, gdy szczury są pozbawione pożywienia, następnie wywołują karmienie (Petrovich i wsp., 2002; Holandia i Pietrowicz, 2005); podobnie myszy uczulone na pokarm spożywały więcej pokarmu w aparacie kondycjonującym niż grupa kontrolna z identyczną ekspozycją na wybiegi, ale która miała kontakt z nowym pokarmem w klatce domowej. Zatem uwarunkowane środowisko zwiększyło spożycie pokarmu, prawdopodobnie dzięki zdolności takich CS do aktywacji sygnałów wyjściowych ciała migdałowatego do bocznego podwzgórza poprzez półleżące i korę przedczołową (Petrovich i wsp., 2005). Intrygującym pytaniem jest, czy zarówno zdolność do zwiększania aktywności ruchowej, jak i stymulacji karmienia zależy od powiązanych obwodów i czy są one takie same, jak obwody aktywowane podczas uczulenia behawioralnego na leki.

Przypisy

  • Otrzymano 15 w grudniu, 2005.
  • Wersja otrzymana May 26, 2006.
  • Zaakceptowano May 27, 2006.

  • Dziękujemy Robinowi Phillipsowi, Chiarze Giuliano i Rosie Pyper za pomoc w przeprowadzeniu eksperymentów oraz Pete'owi Cliftonowi za pomocne uwagi na temat wersji roboczej tego manuskryptu.

  • Korespondencję należy kierować na adres David N. Stephens, Department of Psychology, School of Life Sciences, University of Sussex, Falmer, Brighton BN1 9QG, UK. E-mail: [email chroniony]

Referencje

  1. ↵
    Avena NM, Hoebel BG (2003) Dieta sprzyjająca uzależnieniu od cukru powoduje behawioralne uwrażliwienie krzyżowe na niską dawkę amfetaminy. Neuronauka 122: 17–20.
  2. ↵
    Barbano MF, Cador M (2006) Zróżnicowana regulacja aspektów konsumpcyjnych, motywacyjnych i antycypacyjnych zachowań żywieniowych za pomocą leków dopaminergicznych i opioidergicznych. Neuropsychofarmakologia 31: 1371–1381.
  3. ↵
    Bell SM, Stewart RB, Thompson SC, Meisch RA (1997) Brak pożywienia zwiększa wywołaną kokainą warunkowaną preferencję miejsca i aktywność lokomotoryczną u szczurów. Psychofarmakologia 131:1–8.
  4. ↵
    Beninger RJ, Hahn BL (1983) Pimozyd blokuje powstawanie, ale nie ekspresję uwarunkowań środowiskowych wytwarzanych przez amfetaminę. Nauka 220: 1304–1306.
  5. ↵
    Beninger RJ, Miller R (1998) Receptory dopaminowe D1-podobne i uczenie się motywacyjne związane z nagrodami. Neurosci Biobehav Rev 22: 335–345.
  6. ↵
    Bindra D (1968) Neuropsychologiczna interpretacja wpływu popędu i motywacji motywacyjnej na ogólną aktywność i zachowanie instrumentalne. Psychol Ap 75:1–22.
  7. ↵
    Boudreau AC, Wolf ME (2005) Uczulenie behawioralne na kokainę jest związane ze zwiększoną ekspresją powierzchniową receptora AMPA w jądrze półleżącym. J. Neurosci 25: 9144–9151.
  8. ↵
    Cabeza de Vaca S, Krahne LL, Carr KD (2004) Schemat progresywnego współczynnika testów samostymulacji u szczurów ujawnia głębokie zwiększenie nagrody w postaci d-amfetaminy poprzez ograniczenie jedzenia, ale brak efektu „uczulającego” schematu stosowania d-amfetaminy. Psychofarmakologia 175: 106–113.
  9. ↵
    Cadoni C, Solinas M, Valentini V, Di Chiara G (2003) Selektywne uczulenie psychostymulujące poprzez ograniczenie żywności: różnice w zmianach w półleżącej powłoce i rdzeniu dopaminy. Eur J. Neurosci 18:2326–2334.
  10. ↵
    Carlezon WA Jr, Nestler EJ (2002) Podwyższony poziom GluR1 w śródmózgowiu: czynnik wywołujący uczulenie na narkotyki? Trendy Neurosci 25: 610–615.
  11. ↵
    Carr KD, Kim GY, Cabeza de Vaca S (2001) Nagradzające i aktywujące lokomotoryczne działanie bezpośrednich agonistów receptora dopaminy są wzmacniane przez przewlekłe ograniczenie pokarmu u szczurów. Psychofarmakologia 154: 420–428.
  12. ↵
    Carr KD, Tsimberg Y, Berman Y, Yamamoto N (2003) Dowody zwiększonej sygnalizacji receptora dopaminy u szczurów z ograniczonym pożywieniem. Neuronauka 119: 1157–1167.
  13. ↵
    Castner SA, Goldman-Rakic ​​PS (1999) Długotrwałe psychotomimetyczne konsekwencje powtarzanej ekspozycji na amfetaminę w małych dawkach u małp rezus. Neuropsychofarmakologia 20:10–28.
  14. ↵
    Cervo L, Samanin R (1996) Wpływ antagonistów receptorów dopaminergicznych i glutaminergicznych na ustanowienie i ekspresję warunkowanej lokomocji na kokainę u szczurów. Brain Res 731: 31–38.
  15. ↵
    Chiu CT, Ma T, Ho IK (2005) Attenuation of metamphetamine duced behavioral sensitization in mice by ogólnoustrojowe podawanie naltreksonu. Brain Res Bull 67: 100–109.
  16. ↵
    Cornish JL, Kalivas PW (2001) Uczulenie i głód kokainy: różne role dopaminy i glutaminianu w jądrze półleżącym. J. Addict Dis 20:43–54.
  17. ↵
    Crombag HS, Badiani A, Robinson TE (1996) Sygnalizowana i niesygnalizowana dożylna amfetamina: duże różnice w ostrej odpowiedzi psychomotorycznej i uczuleniu. Brain Res 722: 227–231.
  18. ↵
    Deroche V, Piazza PV, Casolini P, Le Moal M, Simon H (1993) Uczulenie na psychomotoryczne skutki amfetaminy i morfiny wywołane ograniczeniem pożywienia zależy od wydzielania kortykosteronu. Rozdzielczość mózgu 611: 352–356.
  19. ↵
    Eikelboom R, Stewart J (1982) Kondycjonowanie reakcji fizjologicznych wywołanych lekami. Psychol Ap 89:507–528.
  20. ↵
    Glass MJ, Billington CJ, Levine AS (1999) Opioidy i spożycie żywności: rozproszone funkcjonalne ścieżki neuronowe? Neuropeptydy 33: 360–368.
  21. ↵
    Haberny SL, Carr KD (2005) Ograniczenie żywności zwiększa kinazę wapniowo-kalmodulinową II za pośrednictwem receptora NMDA i receptor NMDA/kinazę regulowaną sygnałem zewnątrzkomórkowym Odpowiedź cykliczna AMP za pośrednictwem 1/2 fosforylacja białka wiążącego elementy w jądrze półleżącym pod wpływem dopaminy D-1 stymulacja receptorów u szczurów. Neuronauka 132: 1035–1043.
  22. ↵
    Haberny SL, Berman Y, Meller E, Carr KD (2004) Przewlekłe ograniczenie żywności zwiększa indukowaną agonistą receptora dopaminowego D-1 fosforylację kinazy regulowanej sygnałem zewnątrzkomórkowym 1/2 i cyklicznego białka wiążącego element odpowiedzi AMP w skorupie ogoniastej i jądrze leży. Neuronauka 125: 289–298.
  23. ↵
    Hayward MD, Low MJ (2005) Tłumienie przez nalokson spontanicznej i uwarunkowanej pokarmem aktywności lokomotorycznej jest zmniejszone u myszy pozbawionych dopaminy D2 receptor lub enkefalina. Brain Res Mol Brain Res 140:91–98.
  24. ↵
    Holland PC, Petrovich GD (2005) Analiza systemów neuronowych wzmocnienia karmienia przez bodźce warunkowe. Physiol Behav 86: 747–761.
  25. ↵
    Hotsenpiller G, Giorgetti M, Wolf ME (2001) Zmiany w zachowaniu i transmisji glutaminianu po prezentacji bodźców związanych wcześniej z ekspozycją na kokainę. Eur J. Neurosci 14:1843–1855.
  26. ↵
    Jones GH, Robbins TW (1992) Zróżnicowany wpływ mezokortykalnego, mezolimbicznego i mezostriatalnego wyczerpania dopaminy na spontaniczną, uwarunkowaną i wywołaną lekami aktywność lokomotoryczną. Pharmacol Biochem Behav 43: 887–895.
  27. ↵
    Jones GH, Marsden CA, Robbins TW (1990) Zwiększona wrażliwość na amfetaminę i bodźce związane z nagrodą po izolacji społecznej u szczurów: możliwe zakłócenie zależnych od dopaminy mechanizmów jądra półleżącego. Psychofarmakologia (Berl) 102: 364–372.
  28. ↵
    Kalivas PW, Alesdatter JE (1993) Udział stymulacji receptora N-metylo-d-asparaginianu w brzusznym obszarze nakrywkowym i ciele migdałowatym w uczuleniu behawioralnym na kokainę. J Pharmacol Exp Ther 267: 486–495.
  29. ↵
    Karler R, Finnegan KT, Calder LD (1993) Blokada uczulenia behawioralnego na kokainę i amfetaminę przez inhibitory syntezy białek. Brain Res 603: 19–24.
  30. ↵
    Kelley AE, Bakshi VP, Fleming S, Holahan MR (2000) Analiza farmakologiczna substratów leżących u podstaw karmienia warunkowego wywołanego powtarzaną stymulacją opioidową jądra półleżącego. Neuropsychofarmakologia 23: 465–467.
     
  31. ↵
    Lindblom J, Johansson A, Holmgren A, Grandin E, Nedergard C, Frederiksson R, Schiöth HB (2006) Zwiększone poziomy mRNA hydroksylazy tyrozynowej i transportera dopaminy w VTA samców szczurów po chronicznym ograniczeniu żywności. Eur J. Neurosci 23:180–186.
  32. ↵
    McFarland K, Ettenberg A (1999) Haloperidol nie osłabia uwarunkowanych preferencji dotyczących miejsca ani aktywacji lokomotorycznej wywołanej dyskryminującymi sygnałami prognostycznymi dotyczącymi pożywienia lub heroiny. Pharmacol Biochem Behav 62:631–641.
  33. ↵
    Mead AN, Stephens DN (1998) Receptory AMPA biorą udział w wyrażaniu wywołanego amfetaminą uczulenia behawioralnego, ale nie w wyrażaniu warunkowanej aktywności indukowanej amfetaminą u myszy. Neurofarmakologia 37: 1131–1138.
  34. ↵
    Mead AN, Vasilaki A, Spyraki C, Duka T, Stephens DN (1999) Zaangażowanie receptora AMPA w c-fos ekspresja w przyśrodkowej korze przedczołowej i ciele migdałowatym dysocjuje substraty nerwowe uwarunkowanej aktywności i warunkowej nagrody. Eur J Neurosci 11: 4089–4098.
  35. ↵
    Nestler EJ (2001) Molekularne podstawy długoterminowej plastyczności leżącej u podstaw uzależnienia. Nat Rev Neurosci 2: 119–128.
  36. ↵
    Paulson PE, Camp DM, Robinson TE (1991) Przebieg czasowy przejściowej depresji behawioralnej i trwałego uczulenia behawioralnego w odniesieniu do regionalnych stężeń monoamin w mózgu podczas odstawienia amfetaminy u szczurów. Psychofarmakologia (Berl) 103: 480–492.
  37. ↵
    Pert A, Post R, Weiss SR (1990) Kondycjonowanie jako krytyczny wyznacznik uczulenia wywołanego stymulantami psychomotorycznymi. NIDA Res Monogr 97: 208–241.
  38. ↵
    Petrovich GD, Setlow B, Holland PC, Gallagher M (2002) Obwód ciała migdałowato-podwzgórzowego umożliwia wyuczonym sygnałom przezwyciężenie uczucia sytości i promowanie jedzenia. J. Neurosci 22: 8748–8753.
  39. ↵
    Petrovich GD, Holland PC, Gallagher M (2005) Ścieżki migdałowate i przedczołowe prowadzące do bocznego podwzgórza są aktywowane przez wyuczony sygnał stymulujący jedzenie. J. Neurosci 25: 8295–8302.
  40. ↵
    Pierce RC, Bell K, Duffy P, Kalivas PW (1996) Powtarzająca się kokaina zwiększa transmisję aminokwasów pobudzających w jądrze półleżącym tylko u szczurów, u których rozwinęło się uczulenie behawioralne. J Neurosci 16: 1550–1560.
  41. ↵
    Robinson TE, Becker JB (1986) Trwałe zmiany w mózgu i zachowaniu wywołane przewlekłym podawaniem amfetaminy: przegląd i ocena zwierzęcych modeli psychozy amfetaminowej. Brain Res 396: 157–198.
  42. ↵
    Robinson TE, Berridge KC (1993) Neuronowe podstawy głodu narkotykowego: teoria uzależnienia stymulująca i uczulająca. Brain Res Brain Res Rev 18:247–291.
  43. ↵
    Robinson TE, Berridge KC (2001) Uwrażliwienie motywacyjne i uzależnienie. Uzależnienie 96:103–114.
  44. ↵
    Roitman MF, Stuber GD, Phillips PE, Wightman RM, Carelli RM (2004) Dopamina działa jako subsekundowy modulator poszukiwania pożywienia. J Neurosci 24: 1265–1271.
  45. ↵
    Schroeder BE, Binzak JM, Kelley AE (2001) Wspólny profil aktywacji kory przedczołowej po ekspozycji na wskazówki kontekstowe związane z nikotyną lub czekoladą. Neuronauka 105: 535–545.
  46. ↵
    Sheffield FD, Campbell BA (1954) Rola doświadczenia w spontanicznej aktywności głodnych szczurów. J Comp Physiol Psychol 47: 97–100.
  47. ↵
    Stephens DN, Mead AN (2004) Zmiany w odpowiedzi na lek wywołane plastycznością behawioralną. Komentarz na temat plastyczności neurobehawioralnej wywołanej lekami Badiani i Robinson: rola kontekstu środowiskowego. Zachowaj się Pharmacol 15: 377–380.
  48. ↵
    Stewart J (1983) Uwarunkowane i bezwarunkowe działanie leku w przypadku nawrotów do opiatów i samodzielnego podawania leków pobudzających. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 7: 591–597.
  49. ↵
    Stewart J, Druhan JP (1993) Rozwój zarówno warunkowania, jak i sensytyzacji behawioralnych efektów aktywujących amfetaminy jest blokowany przez niekonkurencyjnego antagonistę receptora NMDA, MK-801. Psychofarmakologia (Berl) 110: 125–132.
  50. ↵
    Stewart J, Vezina P (1988) Porównanie wpływu dopółleżących zastrzyków amfetaminy i morfiny na przywrócenie zachowania polegającego na samodzielnym podawaniu dożylnej heroiny. Brain Res 457: 287–294.
  51. ↵
    Stewart J, de Wit H, Eikelboom R (1984) Rola nieuwarunkowanych i uwarunkowanych efektów leków w samodzielnym podawaniu opiatów i stymulantów. Psychol Ap 91: 251–268.
  52. ↵
    Tilson HA, Rech RH (1973) Wcześniejsze doświadczenia z narkotykami i wpływ amfetaminy na zachowanie kontrolowane według harmonogramu. Pharmacol Biochem Behav 1:129–132.
  53. ↵
    Vanderschuren LJ, Kalivas PW (2000) Zmiany w transmisji dopaminergicznej i glutaminergicznej w indukcji i ekspresji uczulenia behawioralnego: krytyczny przegląd badań przedklinicznych. Psychofarmakologia (Berl) 151:99–120.
  54. ↵
    Vezina P, Stewart J (1984) Kondycjonowanie i specyficzna dla miejsca sensytyzacja wzrostów aktywności indukowanych przez morfinę w VTA. Pharmacol Biochem Behav 20:925–934.
  55. ↵
    Vezina P, Giovino AA, Wise RA, Stewart J (1989) Specyficzne dla środowiska uczulenie krzyżowe pomiędzy aktywującymi lokomotory efektami morfiny i amfetaminy. Pharmacol Biochem Behav 32:581–584.
  56. ↵
    Volkow ND, Wise RA (2005) W jaki sposób uzależnienie od narkotyków może pomóc nam zrozumieć otyłość? Nat Neurosci 8: 555–560.
  57. ↵
    Wolf ME (1998) Rola aminokwasów pobudzających w uczuleniu behawioralnym na stymulanty psychomotoryczne. Prog Neurobiol 54: 679–720.
  58. ↵
    Wolf ME, Khansa MR (1991) Powtarzane podawanie MK-801 powoduje uczulenie na jego własne działanie stymulujące narząd ruchu, ale blokuje uczulenie na amfetaminę. Brain Res 562: 164–168.