J Neurosci. 2007 Mar 14;27(11):2837-45.
Muschamp JW1, Dominguez JM, Sato SM, Shen RY, EM casco.
Sumário
O papel dos neurônios hipocretina (orexina; hcrt / orx) na regulação da excitação está bem estabelecido.
Recentemente, o hcrt / orx foi implicado na recompensa alimentar e no comportamento de procura de drogas. Relatamos aqui que em ratos machos, a imunorreatividade de Fos (ir) em neurônios hcrt / orx aumenta acentuadamente durante a cópula, enquanto a castração produz decréscimos nas contagens de células neuronais hcrt / orx e níveis de proteína em um curso de tempo consistente com prejuízos pós-desastre no comportamento copulatório.
Este efeito foi revertido pela reposição de estradiol. A imunomarcação para receptores de andrógeno (AR) e estrógeno (ER alfa) não revelou co-localização de hcrt / orx com AR e poucos neurônios hcrt / orx expressando ER alfa, sugerindo que a regulação hormonal da expressão de hcrt / orx é por meio de aferentes de neurônios contendo esses receptores. Também demonstramos que a administração sistêmica do antagonista do receptor de orexina-1 SB 334867 [N- (2-metil-6-benzoxazolil) -N ”-1,5-naftiridin-4-il ureia] prejudica o comportamento copulador. Um locus para os efeitos prossexuais de hcrt / orx pode ser a área tegmental ventral (VTA). Nós mostramos aqui que hcrt-1 / orx-A produz aumentos dependentes da dose na taxa de disparo e atividade da população de neurônios de dopamina VTA (DA) in vivo. A ativação de hcrt / orx durante a cópula e, por sua vez, a excitação de neurônios VTA DA por hcrt / orx, podem contribuir para os aumentos robustos no nucleus accumbens DA observados anteriormente durante o comportamento sexual masculino. A subsequente imunomarcação tripla em VTA anterior mostrou que Fos-ir em neurônios tirosina hidroxilase-positivos em oposição a fibras hcrt / orx aumenta durante a cópula.
Juntos, esses dados suportam a visão de que os peptídeos hcrt / orx podem agir de uma maneira sensível aos esteróides para facilitar a busca energizada de recompensas naturais como o sexo via ativação do sistema mesolímbico DA.
Introdução
Desde a sua descoberta nos 1990s (de Lecea e outros, 1998; Sakurai et al., 1998), o sistema hipocretina (orexina; hcrt / orx) tem sido visto principalmente no contexto de excitação e comportamento ingestivo (Sutcliffe e de Lecea, 2002; Siegel, 2004). Camundongos mutantes com sinalização hcrt / orx prejudicada exibem padrões desiguais de excitação marcados por transições frequentes entre o sono e a vigília (Mochizuki et al., 2004). Acredita-se que os peptídeos hcrt / orx facilitem o despertar ininterrupto por projeções robustas para ativar grupos de células aminérgicas ativas no tronco encefálico (por exemplo, locus ceruleus, raphe) (Peyron et al., 1998; Nambu et al., 1999; Saper et al., 2005). Além de suas projeções para locais que regulam a vigilância e a excitação, os neurônios hcrt / orx também projetam a origem da via da dopamina mesolímbica (DA) na área tegmentar ventral (ATV) (Fadel e Deutch, 2002). Esse padrão de conectividade levou um número de grupos de pesquisa a avaliar o papel do hcrt / orx no reforço relacionado à recompensa (DiLeone e outros, 2003; Harris et al., 2005; Harris e Aston-Jones, 2006).
Estudos em animais em movimento ad libitum mostram que os neurônios hcrt / orx aumentam sua taxa de disparo durante períodos de comportamento energético exploratório (Mileykovskiy et al., 2005) e que a potência locomotora aumentada após a infusão intracerebroventricular de hcrt / orx é atenuada pelo bloqueio do receptor DA (Nakamura et al., 2000). Outros estudos demonstraram aumento da atividade das células DA in vitro por hcrt / orx (Korotkova e outros, 2003), bem como liberação aumentada de nucleus accumbens (NAc) DA in vivo após a aplicação do hcrt / orx ao VTA (Narita et al., 2006). Recentemente, estudos comportamentais descobriram que a ativação do sistema hcrt / orx pode ser parte integrante da motivação para drogas de abuso (Boutrel et al., 2005; Harris et al., 2005; Borgland et al., 2006), bem como recompensas alimentares naturais cuja força de reforço é determinada homeostaticamente por estruturas hipotalâmicas (Hoebel, 1969; Rolls et al., 1980; Fulton e outros, 2000; Thorpe et al., 2005).
Assim como o hcrt / orx exógeno pode melhorar a alimentação e a procura de alimentos (Kotz, 2006), a infusão intra-hipotalâmica de hcrt / orx facilita o comportamento sexual de ratos machos (Gulia et al., 2003). À luz de estudos clássicos nos quais a alimentação ou o comportamento copulatório masculino foi eliciado pela estimulação elétrica de locais na área hipotalâmica lateral (LHA) que agora são conhecidos por conterem neurônios hcrt / orx (Vaughan e Fisher, 1962; Caggiula e Hoebel, 1966; Swanson e outros, 2005), buscamos evidências para a ativação de neurônios hcrt / orx durante a cópula e para o comprometimento do comportamento pelo receptor orexina-1 (OX1) bloqueio. Também avaliamos a regulação neuroendócrina do sistema hcrt / orx medindo os efeitos da castração e reposição hormonal no conteúdo central de hcrt / orx e por dupla imunomarcação para os receptores hcrt / orx e hormônio esteróide. Finalmente, avaliamos até que ponto o sistema DA mesolímbico poderia ser ativado por hcrt / orx in vivo e se os neurônios DA na VTA que recebem entradas hcrt / orx mostram aumento da imunorreatividade Fos (ir) durante a cópula.
Materiais e Métodos
Fos imunohistoquímica, comportamento e contagem de células.
Adultos (∼325 g), ratos Long-Evans machos sexualmente experientes (Harlan, Indianapolis, IN) foram mantidos e usados de acordo com os Institutos Nacionais de Saúde Diretrizes para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, e todos os procedimentos foram aprovados pelos Comitês Institucionais de Cuidado e Uso de Animais das universidades. Na semana anterior ao teste, todos os animais foram autorizados a ter quatro sessões diárias de experiência sexual de 1 hora com uma fêmea ovariectomizada levada ao estro por benzoato de estradiol (10 μg, sc) e progesterona 48 h depois (400 μg, sc; administrado 4 h antes teste; Sigma, St. Louis, MO). O teste comportamental em todos os experimentos foi realizado 2 horas no período noturno usual dos animais em sua gaiola sob a luz de uma única lâmpada incandescente vermelha de 40 W. Para experimentos de cópula, um grupo (n = 6) dos machos foi permitido copular em sua gaiola com uma fêmea em estro para uma única ejaculação, após a qual a fêmea foi removida. Todos os animais montaram quase imediatamente e entraram em <4 min. A latência média de ejaculação para este grupo foi de 632.6 ± 169.64 s (média ± SEM; n = 6). Um grupo de controle (n = 6) foi usado para controlar o nível de atividade. Esses animais foram monitorados visualmente para verificar se estavam acordados e ativos por um período de 15 minutos, que correspondeu à duração do período de teste de cópula do grupo experimental. As tampas das gaiolas foram abertas e fechadas no início e no final desse período de 15 minutos, mas, por outro lado, os animais não foram incomodados. Animais de controle que estavam quiescentes durante este período não foram usados. Os animais foram considerados quiescentes se parecessem repousar sobre o flanco ou em uma postura de cabeça para baixo (adaptado de Espana et al., 2003). Sessenta minutos após o início das sessões de copulação ou observações de controlo, os animais foram profundamente anestesiados com pentobarbital de sódio (100 mg / kg) e perfundidos com 0.1 m PBS, pH 7.4 e 4% paraformaldeído em PBS. Os cérebros foram crioprotegidos em 20% sucrose-PBS, e qualquer outra secção 40 μm do criostato (30 por animal) da vizinhança da população de células hcrt / orx hipotalâmicas foi imunomarcada para prepro-hcrt / orx (1: 100; Millipore, Billerica, MA) e Fos (1: 10,000; EMD Biosciences, San Diego, CA) com 3 ′, 3′-diaminobenzidina (DAB) e DAB intensificado com níquel, respectivamente, de acordo com procedimentos imuno-histoquímicos descritos anteriormente (Espana et al., 2003; Sato et al., 2005). As contagens de células foram realizadas sob alta ampliação usando um microscópio e câmera Olympus (Tóquio, Japão) em uma única seção em um nível rostrocaudal consistente FIG. 1B,C) (2.45 mm posterior ao bregma) (Swanson, 2004). Em cada hemisfério, as células que caíram em dois campos de contagem 470 × 630 μm foram marcadas usando um software de análise de imagem digital (Image-Pro Plus; Media Cybernetics, Silver Spring, MD), por um examinador cego às condições experimentais. Em ambos os hemisférios, os campos de contagem laterais usavam os fornices como seu limite medial. Os campos de contagem medial usavam os fórnices como seu limite lateral. Os números de células somente Fos, hcrt / orx-only e duplamente marcadas com hcrt / orx e Fos-ir foram registrados.
Aumento da imunorreatividade de Fos em neurônios hcrt / orx durante a cópula. A, Neurônio Hcrt / orx (à direita) mostrando Fos-ir. Barra de escala, 25 μm. BMicrografia representativa do campo de contagem à direita no hemisfério esquerdo do macho de controle não-copulante. Barra de escala (em A), 200 μm. CMicrografia de copular masculino. Barra de escala, 200 μm. As setas indicam neurônios hcrt / orx mostrando Fos-ir; os asteriscos indicam núcleos Fos-ir em células não-hcrt / orx; fx, fórnix
Experiências de castração e immunoblotting.
Macho adulto (∼325 g no início das experiências) Os ratos Long-Evans foram anestesiados (75 mg / kg de cetamina HCl e 10 mg / kg de xilazina HCl, ip) e castrados. Foi permitido aos animais 7, 14 ou 28 d de tempo de sobrevivência após a cirurgia antes de serem anestesiados e perfundidos e os seus cérebros foram marcados imunologicamente para prepro-hcrt / orx como acima (todos os grupos, n = 5). Estes animais foram comparados com um grupo de cirurgia simulada que recebeu uma incisão escrotal sob anestesia idêntica (n = 5). Shams também foram mortos no 28 d. As contagens de células foram realizadas como acima no mesmo plano coronal sob ampliação menor.
Em um experimento separado, 28 d castrates (n = 5) e controles tratados simulados (n = 5) foram profundamente anestesiados com pentobarbital sódico (100 mg / kg), e seus cérebros foram removidos e rapidamente congelados em 2-metilbutano resfriado em gelo seco. O hipotálamo congelado foi então bloqueado por dois cortes coronais, um através da área pré-óptica medial (mPOA) apenas rostral à decussação da comissura anterior, e o outro através do núcleo hipotalâmico posterior apenas caudal à divisão do terceiro ventrículo em seu hipotálamo e recessos mamilares. Os blocos foram então aparados com dois cortes sagitais na extremidade medial de cada pedúnculo cerebral e por um corte horizontal na extremidade dorsal do recesso hipotalâmico do terceiro ventrículo. Os blocos de tecido foram então homogeneizados com sonicação, a proteína foi extraída em tampão de radioimunoprecipitação modificado, pH 8.0, com inibidores de protease (mistura de protease Roche Complete Mini; Roche Diagnostics, Indianapolis, IN) e os extratos foram aliquotados após centrifugação. Após determinar a concentração de proteína total para extratos de cada sujeito, 40 μg de proteína de cada animal foram carregados em poços separados de um gel de SDS-PAGE 15%. A separação eletroforética, a transferência para membranas de difluoreto de polivinilideno (Bio-Rad, Hercules, CA) e a imunomarcação foram realizadas de acordo com o método de Laemmli (Cleveland et al., 1977), usando 1: 1000 do anticorpo anti-prepro-hcrt / orx previamente observado, e posteriormente 1: 2000 anti-β-actina (Sigma) e 1: 5000 IgG de cabra anti-coelho (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA ) em leite em pó 5% em solução salina tamponada com Tris. As bandas de proteína foram visualizadas por kits de quimioluminescência melhorada (ECL; GE Healthcare, Piscataway, NJ) e Kodak (Rochester, NY), filmes BioMax. Os filmes foram expostos para 40 e digitalizados digitalmente, e as densidades ópticas foram medidas usando o software ImageJ publicamente disponível. Para cada animal, os valores de densidade óptica para hcrt / orx como percentagem do controlo de carga de p-actina foram determinados e sujeitos a análise estatística.
Num terceiro experimento, ratos machos, como descrito acima, foram submetidos a cirurgias simuladas (n = 3) ou castrado e injetado a cada segundo dia para 28 d com diidrotestosterona (500 μg, sc; n = 4), benzoato de estradiol (20 μg, sc; n = 3), ou veículo petrolífero (0.1 μl; n = 3). Ambos os hormônios foram comprados da Sigma. Doses hormonais foram escolhidas por sua capacidade em estudos anteriores de manter a copulação em castrados (Putnam et al., 2005). No 28 dia após as cirurgias, os animais foram mortos e os seus hipotálamo foram bloqueados para medição do conteúdo de prepro-hcrt / orx por imunotransferência de Western como descrito acima.
Receptor de hormônio esteróide e imuno-histoquímica de duplo rótulo hcrt / orx.
Secções de cérebro do LHA de ratos machos adultos íntegros, sexualmente ingénuos (∼350 g) Long-Evans foram imunomarcadas para o receptor de androgénio (AR) (1: 750; n = 6; Santa Cruz Biotechnology) ou receptor de estrogênio (ERα) (1: 2500; n = 9; Santa Cruz Biotechnology) usando DAB intensificado com níquel. Subsequentemente, as secções marcadas com AR foram duplamente marcadas para prepro-hcrt / orx (como acima), e as secções marcadas com ERα foram coradas em duplicado para prepro-hcrt / orx (n = 5). Após a montagem, as seções que se aproximavam de uma das quatro camadas coronais da LHA no atlas de Swanson (2004) foram desenhados à mão sob o microscópio usando um acessório câmera lúcida, e as células duplas e com marcação única em cada seção foram marcadas. Os desenhos foram digitalizados digitalmente e sobrepostos nos níveis do atlas usando o Adobe Illustrator (San Jose, CA), e cada população de células foi mapeada nas ilustrações do atlas (Swanson, 2004). No caso de secções marcadas com ERα-plus-hcrt / orx, foram contados os números de neurónios hcrt / orx marcados com duplo e único átomos.
Farmacologia e comportamento copulatório.
Macho adulto (∼350 g no início dos experimentos) ratos Long-Evans (n = 9) receberam quatro sessões de experiência sexual de 1 hora com uma mulher sexualmente receptiva durante a semana anterior ao teste comportamental. Os animais que não conseguiram ejacular pelo menos uma vez durante os primeiros 30 minutos do teste final foram excluídos do experimento. Sessões de experiência e testes comportamentais foram realizados sob luz incandescente vermelha de 40 W, 2 h no período noturno do animal. Os testes de comportamento copulador foram realizados na gaiola doméstica do macho e duraram 30 minutos. Características distintas do comportamento copulador masculino (ou seja, montes, intromissões e ejaculações) foram pontuadas por um observador cego aos tratamentos experimentais usando um software de computador customizado que registrou dados de frequência e latência para cada evento comportamental. Trinta minutos antes do teste comportamental, os animais foram injetados com o OX1 antagonista N- (2-metil-6-benzoxazolil) -N ″-1,5-naftiridin-4-il ureia (SB 334867) (20 mg / kg, ip) ou veículo DMSO (0.5 ml / kg). O experimento seguiu um projeto simples contrabalançado dentro dos sujeitos, de modo que cinco animais receberam injeções de drogas no primeiro dia de teste e os quatro restantes receberam veículo. Após um período de eliminação da droga de 48 horas, os animais tratados com a droga no dia um receberam veículo e vice-versa.
Eletrofisiologia.
Ratos Sprague Dawley machos adultos (∼350 g) foram anestesiados com hidrato de cloral (400 mg / kg, ip para indução; 100 mg · kg-1 · H-1 depois disso para manutenção) e montado em um instrumento estereotáxico. O crânio e dura-máter sobre a região do tronco cerebral contendo o VTA foram removidos. Cada animal recebeu primeiro uma infusão de CSF artificial (aCSF) [0.5 μl / 5 min; de lambda, anteroposterior, + 2.6 ou + 3.4 mm; mediolateral, ± 0.8 mm; dorsoventral, −7.0 mm; crânio plano de acordo com um atlas estereotáxico (Paxinos e Watson, 1998)], com uma seringa 32 ga Hamilton (0.5 μl / 5 min) num dos lados do VTA. Então, 10 min depois, o procedimento de amostragem de células por pista foi realizado no lado ipsilateral do VTA. Os animais receberam uma infusão de hcrt-1 / orx-A (0.014 nmol, n = 4; 1.4 nmol, n = 5; ou 140 nmol, n = 6 dissolvido em aCSF; American Peptide, Sunnyvale, CA) no VTA contralateral antes do procedimento de células por pista ser repetido nesse lado. As injeções foram contrabalançadas pelo hemisfério e pelo local de injeção anterior ou posterior. Registros de unidade única extracelular foram realizados com micropipetas de vidro de cilindro único (1.5 mm de diâmetro externo antes de serem puxadas; World Precision Instruments, Sarasota, FL) preenchidas com 2 m NaCl e quebradas para trás. A impedância do eletrodo variou de 2 a 4 MΩ em 135 Hz. Os neurônios DA foram identificados por seus potenciais de ação extracelular positivos-negativos, que freqüentemente apresentam um segmento inicial proeminente / ruptura somatodendrítica (IS / SD), ampla duração do potencial de ação, baixa taxa de disparo e pico irregular únicoGrace e Bunney, 1983). Para realizar o experimento de células por trilha, o eletrodo de registro foi passado através de um bloco estereotaxicamente definido no VTA (2.8 – 3.4 mm anterior ao lambda; 0.6 – 1.0 mm lateral à linha média; 6.5 – 8.5 mm abaixo da superfície do cérebro) sistematicamente seis vezes. Cada neurônio DA identificado foi registrado para o 2-5 min on-line usando o sistema de aquisição de dados do Chart (Instrumentos AD, Mountain View, CA). O nero mio de neurios DA espontaneamente activos encontrados por pista de electrodos de cada animal (culas por pista) foi o dice da actividade da populao de neurios VTA DA. A taxa média de disparo dos neurônios DA foi determinada a partir de todos os neurônios DA amostrados de todos os animais dentro de cada grupo.
Para testar a inativação da despolarização no grupo 140 nmol hcrt / orx, a apomorfina HCl (20 μg / kg, ip; n = 4; Sigma) foi administrado imediatamente após a conclusão da amostragem pós-hcrt-1 / orx-A. Dez minutos após a injeção de apomorfina, seis faixas de eletrodos adicionais foram amostradas no lado do VTA que anteriormente recebiam hcrt-1 / orx-A.
Comportamento, imunohistoquímica de rótulo tríplice e contagem de células.
Adultos (∼300 g) ratos Long-Evans machos receberam quatro sessões de experiência sexual 1 h com uma fêmea receptiva como acima. Antes (1 h) de anestesia, perfusão e preparação de tecido para imunomarcação, animais (n = 6) foram autorizados a copular para uma única ejaculação. Como acima, os animais montados e intromissionados quase imediatamente e a latência média da ejaculação para este grupo foi de 588.50 ± 85.03 s (média ± SEM). O grupo experimental foi comparado com controles sexualmente experientes que não tiveram acesso a fêmeas de estro para copulação (n = 6). Como acima, o teste ocorreu 2 h no período noturno usual do animal sob luz vermelha incandescente. Depois que os animais foram mortos, fixados e seccionados em micrótomo frio (como acima), quatro seções de cada animal representando quatro níveis rostrocaudais de VTA foram selecionadas para imunohistoquímica. Para o número de assuntos (n) usado para contagens de células em cada nível, consulte tabela 4. As secções foram marcadas para Fos (1: 7500; Santa Cruz Biotechnology) com DAB como acima. As seções foram então rotuladas para prepro-hcrt / orx (1: 500) e tirosina hidroxilase (TH; 1: 2000; Millipore) com anticorpos secundios fluorescentes conjugados com cianina (1: 200; Cy3 e Cy2, respectivamente; Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA). As contagens de células foram realizadas sob uma ampliação alta (40 ×) em um Leica (Nussloch, Alemanha) microscópio DM 4000B usando Investigador estéreo software (MBF Bioscience, Williston, VT) por um experimentador cego às condições do tratamento. Investigador estéreo O software foi utilizado para definir um campo de contagem que incluiu todas as células DA dentro de cada nível de VTA. Em uma única distância focal em cada um dos quatro níveis rostrocaudais de VTA, cinco tipos de células foram marcadas: neurônios TH-positivos, neurônios TH-positivos apresentando Fos-ir, neurônios TH-positivos mostrando aposição direta (em plasmalemma somático) por hcrt / fibras de orx, neurônios TH-positivos exibindo as duas posições Fos-ir e hcrt / orx e, finalmente, núcleos positivos Fos-positivos, não em neurônios TH.
Análise de dados.
Agruparam-se médias para contagem de células no experimento Fos e medidas de densidade óptica de Western blots do primeiro experimento foram comparadas por amostras independentes t teste. Amostras correspondentes t teste foi realizado em médias do OX1 experimento comportamental antagonista. As contagens de células na castração, experiências de rotulagem tripla e as taxas médias de taxa de disparo e de células por faixa foram submetidas à ANOVA.
Consistentes
A cópula aumenta a imunorreatividade de Fos em neurônios hcrt / orx
A porcentagem de células hcrt / orx-ir que apresentaram Fos-ir diferiu significativamente entre os grupos, com animais copulando apresentando aumento de Fos-ir nas células hcrt / orx (t(10) = 7.71; p <0.01) (tabela 1, FIG. 1). Os números médios de hcrt / orx duplamente marcados também diferiram significativamente entre os grupos (t(10) = 6.03; p <0.001). Notavelmente, em animais copulando, nenhuma diferença no número de neurônios hcrt / orx Fos-positivos foi detectada entre os campos de contagem medial e lateral (dados não mostrados) (Harris e Aston-Jones, 2006). O número médio total de núcleos Fos-ir (neurônios Hrt / orx Fos-somente e duplamente marcados) foi significativamente maior em animais copulando do que em controles não-população (t(10) = 16.97; p <0.001) (tabela 1).
Fos-ir aumentado durante a cópula em neurônios hcrt / orx de ratos machos
Castração diminui imunorreatividade hcrt / orx e proteína no hipotálamo
Quando comparados com os controles tratados com sham, as contagens dos neurônios hcrt / orx-ir mostraram uma diminuição significativa no número de células 28 d após a castração (FIG. 2A) (F(3,16) = 7.60; p <0.005). Isso representa uma diminuição de 31.8% no número de células na população observada. Post hoc Testes (Tukey) não revelaram diferenças significativas entre as contagens de ratos tratados de forma simulada ou 7 ou 14 d castrados. A análise subseqüente de Western immunoblot do hipotálamo-prepro-hcrt / orx encontrou uma diminuição significativa na densidade óptica média das bandas hcrt / orx de 28 d castrates quando comparado com os controles tratados com sham (FIG. 2B) (t(8) = 2.99; p <0.05.).
A castração diminui o hcrt / orx-ir no hipotálamo masculino de ratos. AMicrografias representativas de neurônios marcados com hcrt / orx em um hemisfério mostram reduções significativas no número de células por 28 d após a castração. Valores de inserção são contagens médias de células para ambos os hemisférios ± SEM; **p <0.005. Barra de escala, 200 μm; fx, fórnix. B, Western immunoblots mostram reduções significativas na pré-hcrt / orx hipotalâmica de castratos 28 d. Cada banda representa o sinal de um animal em qualquer grupo. Valores são média ± unidades de densidade óptica (od) SEM para hcrt / orx em relação a β-actina; *p <0.05. C, Immunoblots para prepro-hcrt / orx em 28 d castrates mostram E2 para manter o conteúdo hipotalâmico de hcrt / orx equivalente ao de shams quando comparado com controles tratados com óleo. Grupos com a mesma letra minúscula não são significativamente diferentes (p <0.05).
Estradiol restaura os níveis de proteína hcrt / orx hipotalâmica
No 28 d após a cirurgia de castração ou simulada, os níveis de prepro-hcrt / orx em animais tratados com óleo foram significativamente menores do que aqueles para sham- e estradiol (E2) -tratados (F(3,9) = 8.47; p <0.005) (FIG. 2C). One-way ANOVA com post hoc Testes (Tukey) descobriram que os níveis prepro-hcrt / orx medidos em sham- e E2animais tratados não diferiram entre si e que o E2 grupo não diferiu dos animais tratados com DHT.
ERα é coextensivo com hcrt / orx e é coexpresso em uma população anatomicamente distinta de neurônios hcrt / orx
O AR nuclear foi removido ventralmente da população principal de neurônios hcrt / orx, espalhando-se mediolateralmente do núcleo arqueado para o trato óptico. Em nenhum caso os ARs nucleares e hcrt / orx foram encontrados no mesmo neurônio (dados não mostrados). Embora ERα tenha mostrado um padrão de distribuição semelhante na extensão ventral do hipotálamo, a marcação ERα foi mais extensa no núcleo ventromedial. Mais dorsalmente, a marcação ERα foi encontrada em bandas afiladas de células que se estendiam medialmente da cápsula interna abaixo da zona incerta ao hipotálamo dorsomedial (DMH). O rótulo para ERα foi raramente encontrado em neurônios hcrt / orx (<1% da população pesquisada). Quando ERα foi visto para co-localizar com hcrt / orx, foi normalmente em neurônios dentro ou apenas rostral ao DMH (FIG. 3). Assim, embora muito poucos neurônios hcrt / orx no hipotálamo expressem ERα, uma alta proporção (∼65%) daqueles localizados em ou perto do DMH faz (FIG. 3).
ERα é coextensivo com hcrt / orx. Os núcleos ERα são representados por círculos fechados, os neurónios hcrt / orx são representados por círculos abertos e as células duplas marcadas com ERα mais hcrt / orx são representadas por estrelas. Os números estão em milímetros caudais a bregma. AHN, núcleo hipotalâmico anterior; fx, fórnix; ot, trato óptico; PVN, núcleo paraventricular; VMH, hipotálamo ventromedial; 3v, terceiro ventrículo.
O bloqueio do receptor Hcrt / orx prejudica a cópula
Comparado com o veículo, pré-tratamento com o OX1 o antagonista SB 334867 aumentou as latências médias para intromitar e diminuiu a frequência média da ejaculação (tabela 2). Amostras emparelhadas t testes revelaram um efeito significativo do SB 334867 nas latências de intromissãot(8) = 3.31; p <0.05) e frequência de ejaculação (t(8) = 2.40; p <0.05). O tratamento com drogas também pareceu produzir aumentos não significativos nas latências médias para montar e ejacular e diminuições no número médio de intromissões (tabela 2).
OX1 antagonista SB 334867 prejudica comportamento copulatório masculino
Hcrt-1 / orx-A aumenta a taxa de disparo do neurônio VTA DA e a atividade populacional e induz a inativação da despolarização
A dose mais baixa de hcrt-1 / orx-A (0.014 nmol) aumentou a taxa média de disparo do neurônio VTA DA em comparação com os controles tratados com veículo (FIG. 4B,C) (comparação parelha; F(1,18) = 13.83, p <0.01; após uma ANOVA 2 × 3 mista, F(1,10) = 13.67, p <0.005), mas nenhuma outra dose de hcrt-1 / orx-A teve esse efeito. Esta dose parece responsável por um efeito principal significativo de hcrt / orx na taxa de disparos detectada na ANOVA 2 × 3. UMA post hoc O teste (Tukey) não revelou diferença significativa na taxa entre os grupos de controle tratados com aCSF através da dose. A dose de 1.4 nmol de hcrt-1 / orx-A aumentou significativamente a atividade da população de neurônios VTA DA (número de neurônios espontaneamente ativos detectados em cada faixa de eletrodos (FIG. 4D) (comparação parelha, F(1,24) = 6.42, p <0.05; após uma interação significativa em uma ANOVA mista 2 × 3, F(2,10) = 16.71, p <001). A dose mais alta de hcrt-1 / orx-A testada (140 nmol) diminuiu significativamente a atividade da população de neurônios DA (células por trilha) (FIG. 4D) (medidas repetidas de um fator ANOVA na dose de 140 nmol, F(2,6) = 12.20; p <0.01). Esta diminuição foi revertida pela injeção sistêmica de apomorfina (Tukey's post hoc teste).
Hcrt / orx regula a atividade neuronal da VTA DA in vivo. A, Forma de onda de um neurônio VTA DA típico mostrando um amplo potencial de ação característico e uma interrupção IS / SD. B, Top, Taxa de disparo e padrão do mesmo neurônio tratado pelo veículo mostrando atividade típica de estouro; inferior, um neurônio de disparo rápido observado após infusão local de 0.014 nmol de hcrt 1 / orx A (n = 4). C, DRelação dose de hcrt-1 / orx-A localmente infundida na taxa de disparo e atividade populacional de neurônios VTA DA. Hcrt-1 / orx-A (1.4 nmol; n = 5) aumenta a atividade da população. A diminuição da actividade da população após 140 nmol de hcrt 1 / orx A (n = 4) foi revertida por apomorfina sistêmica (20 μg / kg). O número dentro de cada barra mostra o número de neurônios registrados. Mostrado são médias ± SEM. *p <0.05; **p <0.01.
Neurônios VTA positivos para TH com aposição hcrt / orx mostram aumento de Fos-ir após a cópula
A ANOVA two way no número médio de núcleos Fos-ir em neurônios não-TH positivos mostrou efeitos significativos do tratamento (F(1,38) = 38.88; p <0.001) e nível anatômico (F(7,38) = 12.59; p <0.001), bem como uma interação significativa entre esses dois fatores (F(7,38) = 7.45; p <0.001), sugerindo que o Fos induzido durante a cópula aparece preferencialmente nos níveis de contagem anteriores. Isto foi confirmado por ANOVA unilateral subsequente e post hoc (Tukey), que revelam que os dois níveis anteriores ("rostral" e "médio 1") têm um número significativamente maior de núcleos Fos-positivos (F(3,24) = 9.48; p <0.001). O mesmo não aconteceu para os controles não-populacionais, nos quais o Fos-ir basal não diferiu por nível (tabela 3). A porcentagem de neurônios marcados com HT com aposição hcrt / orx não diferiu pelo tratamento experimental; no entanto, esta medida mostrou um gradiente rostrocaudal acentuado, com o nível mais rostral tendo uma porcentagem significativamente maior desses neurônios em ambos os grupos (tabela 4) (F(3,38) = 133.57; p <0.001). Esse achado é consistente com a maior densidade de fibras hcrt / orx que observamos no ATV anterior. A porcentagem de neurônios marcados com TH mostrando Fos-ir (mas não tendo aposição hcrt / orx) não diferiu nem pelo tratamento nem pelo nível rostrocaudal. A porcentagem de neurônios TH mostrando ambas as aposições Fos e hcrt / orx mostrou um efeito significativo do tratamento (F(1,38) = 8.62; p <0.01), nível (F(3,38) = 4.53; p <0.01), e sua interação (F(3,38) = 4.53; p <0.01). ANOVA unilateral em médias do grupo experimental sugere que Fos-ir induzido por cópula em neurônios TH com aposições hcrt / orx ocorre mais proeminentemente dentro de células localizadas no VTA rostral (F(3,24) = 4.85; p <0.05).
Número de núcleos Fos-ir em células não-TH-positivas de VTA em quatro níveis rostrocaudais
Porcentagem de neurônios TH mostrando aposição hcrt / orx, Fos ou ambos
Discussão
O aumento de Fos-ir nos neurônios hcrt / orx no LHA após a cópula sugere que a ativação dessas células acompanha o comportamento reprodutivo masculino (Morgan e Curran, 1991). Estes dados são consistentes com estudos anteriores 2-deoxiglicose relatando aumento da atividade metabólica em LHA após exposição a odores femininos de estro (Orsini et al., 1985). Este efeito pode refletir a transmissão de hcrt / orx em áreas terminais do neurônio hcrt / orx, como a mPOA, na qual hcrt / orx mostrou facilitar o comportamento copulatório masculino (Gulia et al., 2003) A indução de Fos relacionada ao sexo em neurônios hcrt / orx é consistente com a noção de que os neurônios hcrt / orx são sensíveis a reforçadores naturais. Um estudo recente demonstrou que o Fos-ir aumentou em neurônios hcrt / orx de ratos condicionados a esperar uma recompensa alimentar e que esse aumento no Fos-ir se correlacionou com a pontuação de preferência dos animais no paradigma de preferência de lugar condicionado (Harris et al., 2005). A ativação dos neurônios hcrt / orx pode ser um fenômeno relacionado à recompensa, porque o estudo acima mostrou uma falta de aumentos robustos nas células Fos-ir hcrt / orx em animais expostos a um novo estímulo de objeto. Esses autores também relatam porcentagens de neurônios hcrt / orx expressando Fos-ir basal (15%), induzida por novidade (18%) e Fos-ir condicionada com alimentos (50%) compatíveis com aqueles que relatamos aqui (12% basal vs 40 % induzida por cópula). Essas observações sugerem que os neurônios hcrt / orx são ativados por recompensas naturais, como comida e sexo.
A regulação estrogênica da hcrt / orx descrita aqui fornece evidências adicionais para o possível controle hipocretinérgico do comportamento sexual masculino. É notável que o curso do tempo de perda hcrt / orx relatado aqui é compatível com dados comportamentais clássicos, mostrando que o comportamento sexual masculino leva semanas para declinar após a castração, e, além disso, que é E2 em vez de DHT que é necessário para a reintegração de comportamento (Hull e outros, 2006). Sem mais experimentos, podemos apenas especular sobre os mecanismos subjacentes à presença contínua de hcrt / orx na ausência de E2. A explicação mais simples pode ser que o tempo de latência para diminuir os níveis de hcrt / orx espelha a latência para uma depleção prontamente quantificável em reservas vesiculares do transmissor. Como discutido abaixo, a ausência de ERs nos neurônios hcrt / orx sugere a regulação da expressão de hcrt / orx por estímulos dos neurônios que contêm esses receptores. Porque a síntese de neuropeptídeos (Enyeart et al., 1987), motilidade (Shakiryanova e outros, 2005) e liberação são fenômenos dependentes de atividade (Fulop et al., 2005), qualquer diminuição pós-acidente na excitabilidade neuronal hcrt / orx (Smith et al., 2002) pode afetar negativamente esses processos, retardando a cinética de liberação do peptídeo de tal forma que níveis reduzidos de síntese podem não ser aparentes por algum tempo. Qualquer que seja o mecanismo, parece provável que a ação do esteróide seja o primeiro elemento de uma cascata complexa responsável pela manutenção dos níveis basais do peptídeo.
Assim como os neurônios hcrt / orx parecem regular a ingestão alimentar em resposta a fatores humorais relacionados ao balanço energético (Olszewski et al., 2003; Burdakov et al., 2006), os neurônios hcrt / orx também parecem ser sensíveis ao ambiente hormonal e podem facilitar o comportamento reprodutivo de maneira semelhante. Os dados apresentados aqui sugerem que a expressão basal de hcrt / orx é mantida por E2. Em animais intactos gonadicamente expressando o complemento completo de hcrt / orx, este transmissor presumivelmente facilitaria o processamento em estruturas importantes para o comportamento e recompensa sexual masculina. Os neurônios hcrt / orx desfrutam de conexões recíprocas substanciais com áreas como o mPOA, núcleo de leito da estria terminal (BNST) e VTA (Peyron et al., 1998; Sakurai et al., 2005), que são conhecidas por serem importantes para a expressão do comportamento sexual masculino (para revisão, ver Hull e outros, 2006). Espera-se que as diminuições de hcrt / orx após a castração diminuam uma importante fonte de estímulo excitatório para essas estruturas, prejudicando o comportamento.
A maneira pela qual a ativação ER mantém a expressão basal hcrt / orx aguarda estudo adicional; no entanto, é provável que seja conduzido por aferentes de áreas cerebrais expressando ERα que se projetam para LHA (Simerly e outros, 1990; Yoshida et al., 2006), particularmente aquelas estruturas encontradas com algumas projeções excitatórias [por exemplo, BNST e mPOA (Georges e Aston-Jones, 2002; Henny e Jones, 2006)]. Nós relatamos não colocalização de AR com hcrt / orx, e, embora alguns neurônios hcrt / orx fossem ERα-immunopositive, estas células não são numerosas o suficiente para explicar os efeitos marcados da castração, nem estão em registro com aqueles vistos para diminuir sua conteúdo hcrt / orx após a castração (Figs. 2A, 3). Também relatamos que os núcleos ERα-ir e os neurônios hcrt / orx são frequentemente justapostos, aumentando a possibilidade de regulação local da atividade de expressão gênica e neuronal hcrt / orx por células vizinhas contendo ERα. A importância da atividade do circuito local excitatório desse tipo foi descrita no sistema hcrt / orx (Li et al., 2002). No entanto, até que os necessários experimentos anatômicos mostrem sinapses excitatórias feitas por células contendo ERα em neurônios hcrt / orx, a expressão de hcrt / orx dependente de hormônios e aferente não pode ser assumida. Hcrt a expressão flutua diurnalmente (Taheri e outros, 2000), durante a gravidez (Kanenishi et al., 2004) e em resposta a várias manipulações dietéticas (Cai et al., 1999; Griffond et al., 1999). Os mecanismos moleculares que regulam a dinâmica da hcrt a expressão não foi caracterizada, traçando assim um caminho de núcleo a membrana, e nomear moléculas de sinalização candidatas que possam afetar a expressão de hcrt / orx é difícil neste momento.
A noção de que a sinalização hcrt / orx está envolvida no reforço de comportamentos como o sexo também é apoiada por dados mostrando deficiências no comportamento sexual após o tratamento com o OX1 antagonista SB 334867 (tabela 2). Numa dose semelhante às utilizadas para bloquear a readmissão induzida pelo esforço de autoadministração de cocaína (Boutrel et al., 2005), SB 334867 aumentou significativamente a latência da intromissão e diminuiu o número de ejaculações, sugerindo que o bloqueio da transmissão hcrt / orx pode afetar as propriedades de incentivo das fêmeas de estro.
DA é um importante neurotransmissor para recompensa, motivação de incentivo e comportamento adaptativo (Berridge e Robinson, 1998; Ikemoto e Panksepp, 1999; Sábio, 2004). Observamos um efeito excitatório potente dependente da dose de hcrt / orx na atividade neuronal da VTA DA. Este achado suporta o papel do hcrt / orx no reforço e sugere que o sistema DA mesolímbico é um locus fora do mPOA no qual projeções hcrt / orx podem atuar para melhorar o comportamento sexual masculino. Na dose mais baixa testada (0.014 nmol), o hcrt / orx aumentou a taxa de disparo sem afetar a atividade da população (células / faixa) (FIG. 4C). Na dose intermediária (1.4 nmol), a atividade populacional dos neurônios DA foi aumentada, indicando que os neurônios previamente quiescentes e hiperpolarizados foram ativados (FIG. 4D). Na dose mais alta (140 nmol), a atividade populacional dos neurônios VTA DA foi diminuída. Curiosamente, a redução induzida por hcrt / orx na atividade da população de neurônios VTA DA foi revertida pela administração aguda do agonista DA apomorfina (FIG. 4D). Em animais normais, a apomorfina hiperpolariza os neurónios DA ao activar os auto-receptores e reduz a taxa de disparos e a actividade da população. No entanto, após tratamento antipsicótico crônico ou tratamento repetido com drogas de abuso, a apomorfina pode reverter as diminuições induzidas pela droga na atividade da população (Grace et al., 1997; Shen e Choong, 2006). Acredita-se que a apomorfina inverta a inativação da despolarização pela repolarização de células superexcitadas o suficiente para retomar a queima. Em conjunto, estes dados sugerem que o hcrt / orx exerce um efeito excitatório dependente da dose nos neurónios VTA DA, consistente com in vitro trabalhos (Korotkova e outros, 2003).
A importância das vias descendentes do LHA para o VTA foi explorada em vários experimentos (Bielajew e Shizgal, 1986; Shizgal, 1989; Você e outros, 2001). Estes dados sugerem que aumentos no NAc DA durante comportamentos motivados por hipotálamo como cópula (Pfaus et al., 1990; Wenkstern e outros, 1993) ou alimentação (Hernandez e Hoebel, 1988; Rada et al., 2005) pode confiar nessas projeções descendentes. O facto de tais projecções conterem hcrt / orx é apoiado por experiências em que o efluxo de NAc DA aumenta após a injecção intra-VTA de hcrt / orx (Narita et al., 2006). Dentro do hipotálamo, a serotonina [5-hidroxitriptamina (5-HT)] pode hiperpolarizar os neurônios hcrt / orx na LHA (Li et al., 2002). Os inibidores selectivos da recaptação da serotonina ou o próprio 5-HT, dialisados inversamente no LHA próximo da população principal de células que expressam hcrt / orx, reduzem a libertação de NAc DA e libertam a cópula (Lorrain et al., 1997, 1999). À luz dos dados apresentados acima mostrando a ativação dos neurônios hcrt / orx durante a cópula e dos neurônios VTA DA por hcrt / orx, argumentamos que as projeções hcrt / orx descendentes para o VTA poderiam mediar a liberação NAc DA relacionada ao sexo. Além disso, a inibição dessas projeções pelo 5-HT intra-LHA pode explicar o efeito inibitório do 5-HT na liberação do NAc DA e no comportamento sexual.
Um substrato anatômico para as interações hcrt / orx-DA é aparente em nosso achado de que os neurônios VTA positivos para TH são inervados pelo sistema hcrt / orx e mostram Fos-ir aumentado com exposição a estímulos recompensadores como a cópula (FIG. 5, tabela 4). Este efeito mostrou tanto a relevância comportamental como a especificidade espacial, uma vez que a indução de Fos em neurónios TH atropelados com hcrt / orx foi detectada apenas na VTA anterior de animais copulantes. Talvez não seja digno de nota que esse padrão de ativação apareça nessa porção da ATV, já que as células DA situam-se apenas caudais à população principal de neurônios hcrt / orx, cujas fibras descendentes atravessam essa área antes de desembolsar alvos mais distais no tronco encefálico (Peyron et al., 1998).
A cópula induz o Fos-ir em neurônios VTA DA com hcrt / orx. A, Micrografias mostrando marcação TH, hcrt / orx e Fos em VTA. Setas denotam neurônios TH positivos para Fos com aposição hcrt / orx; os asteriscos marcam os neurônios rotulados duplamente sem apegos. Barra de escala, 45 μm. BDetalhe dos neurônios TH positivos para Fos com setas indicando locais de botões hcrt / orx em justaposição. C, Cortes coronais mostrando níveis rostrocaudais de ATV utilizados na contagem (sombreado escuro). Os números no canto superior esquerdo de cada seção estão em milímetros de bregma. Os números no canto superior direito são médias ± estimativas de SEM da densidade celular nesse nível. A caixa indica a área das micrografias A.
Esses dados sugerem um novo caminho pelo qual os esteróides gonadais podem afetar a entrada hipotalâmica nos sistemas DA envolvidos no comportamento motivado (FIG. 6). Eles também adicionam comportamento sexual à crescente lista de comportamentos que são regulados pela hcrt / orx, incluindo excitação, comportamento ingestivo e procura de drogas.
Modelo para regulação de hcrt / orx por esteróides gonadais e VTA DA por hcrt / orx. O estradiol, sintetizado a partir da testosterona gonadal pela aromatase, atua nos neurônios contendo ERα no BNST, mPOA e LHA. Essas estruturas projetam-se para neurônios hcrt / orx hipotalâmicos. Projeções excitatórias dessas estruturas podem influenciar a atividade de expressão gênica e neuronal hcrt / orx de uma maneira sensível a esteróides. As projeções de Hcrt / orx para VTA aumentam a atividade neuronal do mesencéfalo DA durante o comportamento sexual masculino. Este efeito pode ser bloqueado por infusões intra-LHA de 5-HT que inibem a atividade da hcrt / orx, comprometendo o comportamento sexual e a liberação do NAc DA.
Notas de rodapé
- Recebido em abril 21, 2006.
- Revisão recebida em janeiro 23, 2007.
- Aceito fevereiro 8, 2007.
-
Este trabalho foi apoiado pelos Subsídios de Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos MH073314 (JWM), MH40826 e MH01714 (EMH) e AA12435 (R.-YS). Agradecemos ao Dr. Samir Haj-Dahmane por seus conselhos úteis e ao Dr. Zuoxin Wang pelo fornecimento de equipamentos de microscopia.
- A correspondência deve ser endereçada a John Muschamp, Departamento de Psicologia, Universidade Estadual da Flórida, Tallahassee, FL 32306-1270. [email protected]
- Direitos autorais © 2007 Sociedade de Neurociência 0270-6474 / 07 / 272837-09 $ 15.00 / 0
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Artigos citando este artigo
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A hipocretina (orexina) facilita a recompensa atenuando os efeitos antirreversão de sua dinorfirona de co-transmissor na área tegmentar ventral PNAS, 22 abril 2014, 111 (16): E1648-E1655
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Orexin / Hypocretin modula a resposta dos neurônios dopaminérgicos tegmentares ventrais à ativação pré-frontal: influências diurnas Jornal de Neurociência, 17 Novembro 2010, 30 (46): 15585-15599
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Orexin A / Hypocretin-1 promove seletivamente a motivação para reforçadores positivos Jornal de Neurociência, 9 Setembro 2009, 29 (36): 11215-11225
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As cascatas de MAP quinase estimuladas por orrexina são ativadas através de múltiplas vias de sinalização da proteína G em células adrenocorticais humanas H295R: diversos papéis para as orexinas A e B Jornal de Endocrinologia, 1 Agosto 2009, 202 (2): 249-261





