Modele de activare neuronală care stau la baza influenței amigdalei basolaterale asupra comportamentelor consumatoare de opioide intra-accumbens vs. comportamente de hrănire apetitive cu conținut ridicat de grăsimi la șobolan (2015) - MECANISM BINGE

Behav Neurosci. Manuscris de autor; disponibil în PMC 2015 Dec 1.

Publicat în formularul final modificat ca:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

Versiunea editată finală a acestui articol este disponibilă la Behav Neurosci
 

Abstract

Studiul prezent a explorat rolul amigdalei în medierea unui model unic de comportament alimentat, determinat de activarea opioidului intra-accumbens (Acb) la șobolan. Inactivarea temporară a amigdalei bazolaterale (BLA), prin administrarea muscimolului agonist GABAA, împiedică creșterea consumului după administrarea opioidului intra-Acb al agonistului selectiv al opioidului D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalina (DAMGO) comportamente intacte, mai ales după ce consumul sa încheiat. O interpretare este că inactivarea BLA blochează selectiv activitatea neuronală care stă la baza comportamentelor consumatoare (consum), dar nu apetizante (abordare) bazate pe DAMGO. Experimentele prezente profită de această disociere temporară a comportamentelor de consum și abordare pentru a investiga activitatea lor neurală asociată. După administrarea de soluție salină intra-Acb sau DAMGO, cu sau fără administrare BLA muscimol, șobolanilor li sa dat acces 2hr la o cantitate limitată de dietă bogată în grăsimi. Imediat după sesiunea de hrănire, șobolanii au fost sacrificați și creierii au fost analizați pentru modelele de activitate neuronală în regiunile critice ale creierului, cunoscute că reglează atât comportamentele de hrănire apetită, cât și consumatoare. Rezultatele arată că administrarea intra-Acb DAMGO a crescut activarea c-Fos în neuronii orexin în zona periferică a hipotalamusului și că această creștere a activării este blocată de inactivarea BCA muscimol. Intra-Acb administrarea DAMGO a crescut semnificativ activarea c-Fos în neuronii dopaminergici din zona tegmentală ventrală, comparativ cu controlul salinei, iar inactivarea BLA nu a avut niciun efect asupra acestei creșteri. În ansamblu, aceste date furnizează circuite de bază care pot media influența selectivă a BLA asupra comportamentului alimentar consumator, dar nu apetit, într-un model de comportament alimentat hedonic.

Cuvinte cheie: comportament motivat, analiza sistemelor și a circuitelor, comportamentul de laborator (apetitul / aversiv), modelul animal, modelul de activare neurală a hranei opioide

Rețeaua distribuită care contribuie la alimentația mediată de opioid intra-accumbens (Acb) a fost examinată pe larg (; ; ; ), iar contribuțiile amigdalei bazolaterale (BLA) au fost deosebit de interesante. Inactivarea temporară a BLA cu GABAA agonistul muscimol previne creșterea robustă a consumului ridicat de grăsimi după administrarea intra-Acb a agonistului selectiv al opioidului D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalina (DAMGO), dar inactivarea BLA nu are nici o influență asupra hrănirii crescute, 24hr deprivarea alimentelor (). Această influență a BLA pe mediarea specifică a unui model de hrănire hedonică a fost caracterizată în continuare pentru a arăta că inactivarea BLA a împiedicat creșterea consumului determinat de intra-Acb DAMGO, totuși a lăsat intacte comportamentele de abordare a hranei crescute, în special după consumarea dietei. În timp ce o caracterizare și o interpretare mai amănunțită a acestor date a fost furnizată de către , Inactivarea BLA pare să interfereze doar cu faza de consum a comportamentului alimentar cu conținut ridicat de grăsimi, dar nu și cu faza de abordare a alimentelor condusă de activarea opioidului Acb.

Din punct de vedere istoric, comportamentele pline de recompensă au fost clasificate într-un appetitive faza, care include comportamente de abordare implicate în căutarea unor stimulente recompensatoare, cum ar fi alimentele și consummatory care include comportamente precum consumul de alimente (; ). Această distincție a fost observată de zeci de ani și rămâne populară astăzi, deoarece teoriile motivației legate de alimente și celelalte recompense evoluează (; ; ; ; ). Încercările de definire a fiziologiei care stau la baza acestor faze distincte ale comportamentului motivat au inclus modele în care tratamentele au interferat cu expresia unei singure faze fără a influența cealaltă (; ; ; ). Prezentul studiu examinează fiziologia care stau la baza unui model unic de comportament alimentar în care faza consumatoare și apetită a fost disociată.

Experimentele actuale au investigat modelele neuronale de activitate care stau la baza comportamentelor de hrănire a aperitivului și consumului, conduse de DAMGO intra-Acb. În primul rând, constatarea inițială () a fost reprodus pentru a stabili premisa celui de-al doilea experiment, incluzând necesitatea de a determina o cantitate adecvată de dietă limitată pentru a furniza în al doilea studiu. În cel de-al doilea experiment, în urma fiecăreia dintre cele patru condiții diferite de tratament cu medicamente, toți subiecții au avut acces la o cantitate limitată de dietă bogată în grăsimi, oferind fiecărui grup de tratament, cu excepția grupului tratat numai cu DAMGO, să atingă saturația lib din experimentul 1). Imediat după sesiunea de hrănire 2hr, șobolanii au fost sacrificați pentru a capta modelele de activitate neuronală asociate modelelor de comportament afișate. Datele anterioare au demonstrat că întregul comportament de abordare a consumului și al buncărului apare în primul minut 30 din sesiunea de testare după toate tratamentele, dar intra-Acb DAMGO, cu sau fără inactivare BLA, produc niveluri robuste de comportament în abordarea alimentelor în timpul ultimului 90 min din sesiunea de testare 2hr (). Prin urmare, activitatea neuronală asociată cu motivația abordare și consuma ar trebui reprezentat la șobolani care primesc tratament intra-Acb DAMGO fără inactivarea BLA. În contrast, modelele de activitate neuronală la șobolani care primesc tratament intra-Acb DAMGO cu inactivarea BLA ar trebui să reflecte motivația egală abordare, dar reflectă o motivație redusă consuma.

Activitatea neuronală a fost examinată în regiunile creierului cunoscute ca mediând comportamentele apetitoare și consumatoare de interes, incluzând zona tegmentală ventrală (VTA), hipotalamus medial dorsal (DMH), zona periferică a hipotalamusului (PeF) și hipotalamus lateral (LH); ; ). Intra-Acb administrarea DAMGO mărește expresia c-Fos în neuronii hipotalamici periferici și această expresie necesită semnalizarea orexinei în VTA (). În mod colectiv, aceste și alte date sugerează că acest model de hrănire indusă de palatabilitate prin activarea receptorului Acb μ-opioid poate recruta neuronii PeF orexin și poate spori semnalarea orexinului în VTA, care la rândul său poate modula efluxul DA la Acb și mPFC, conducând comportamentele de hrănire (). Efectul activării BLA fiind necesar pentru a observa o creștere a consumului de grăsimi intra-Acb DAMGO cu conținut ridicat de grăsimi, dar nu a comportamentelor de abordare cu conținut ridicat de grăsimi va fi studiat.

Metode

şobolanii

Treizeci și șase șobolani masculi adulți Sprague-Dawley (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN) cântărind 300-400 g, au fost găzduiți în perechi în cuști din plexiglas într-o cameră de colonii cu climă controlată la o temperatură de 22 ° C. Șobolanii s-au menținut pe un ciclu 12-hr lumină-întuneric și toate experimentele au fost efectuate în timpul fazei ușoare (0700 -1900) între orele 1200 și 1500. Dacă nu s-a specificat altfel, șobolanii au avut acces liber la băuturi de laborator și apă potabilă înainte și în timpul experimentului. Grupurile au conținut șobolani 6-8. Toate procedurile experimentale au fost efectuate în conformitate cu protocoalele aprobate de Comitetul de îngrijire și utilizare a animalelor instituționale din cadrul Universității din Missouri.

Intervenție Chirurgicală

Șobolanii au fost anesteziați cu un amestec de ketamină și xilazină (90 mg / kg, respectiv 9 mg / kg, Sigma, St. Louis, MO) și seturi 2 de canule de ghidare din oțel inoxidabil (23 gauge, 10 mm) bilateral bilateral deasupra frontierei miezului Acb și a cochiliei laterale și BLA și fixate pe craniu cu șuruburi din oțel inoxidabil și rășină durificabilă ușoară (Dental Supply of New England, Boston). După intervenția chirurgicală, sanițele de sârmă au fost plasate în canulele de ghidare pentru a preveni ocluzia. Coordonatele pentru site-urile vizate sunt următoarele: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (coordonatele DV reprezintă plasarea acului injectorului 12.5mm care extinde ventralul 2.5mm al canulei).

Aparat

Evaluarea comportamentală a hrănirii a avut loc într-o încăpere separată de camera de colonii în opt camere de hrănire din plexiglas (30.5 cm × 24.1 cm × 21.0 cm) (Med Associates, St. Albans, VT). Șobolanii au avut acces la apă ad libitum și aproximativ 35g de dietă gustoasă, cu excepția cazurilor în care a fost observat. Camerele de alimentare au fost echipate cu patru fascicule de activitate locomotorie în infraroșu situate 6 cm între ele pe lungimea camerei și 4.3 cm deasupra podelei. O scară automată de cântărire pentru buncărul alimentar a monitorizat consumul de alimente. Un fascicul de infraroșu suplimentar care se întinde de la intrarea buncărului pentru alimente determină numărul și durata fiecărei intrări a capului în zona rezervorului. Pâlnia de alimentare și sticla de apă erau situate pe aceeași parte (colțurile opuse) ale unui perete al camerei și o tavă detașabilă pentru deșeuri era amplasată sub podeaua barului. Măsurătorile au inclus activitatea locomotorie (numărul de pauze orizontale ale fasciculului), durata introducerii buncărului (durata medie a ruperii la intrarea buncărului), intrările rezervorului (numărul de pauze la intrarea în pâlnie) și cantitatea consumată grame de dietă consumată). Perioadele de testare au constat în monitorizarea comportamentului în camerele de alimentare de către un calculator care execută software Med-PC (Med Associates Version IV, St. Albans, VT).

Procedură

Microinjectarea medicamentului

Au fost dizolvate amândouă D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalină (DAMGO, Research Biochemicals, Natick, MA) și muscimol (Sigma, St. Louis, MO) în soluție salină sterilă 0.9%. Controlul vehiculului a fost întotdeauna steril 0.9% soluție salină. Infuziile au fost livrate cu o pompă cu microdrive (Harvard Apparatus, South Natick, MA), conectate prin intermediul tubulaturii de polietilenă (PE-10), în timp ce șobolanii erau cu ușurință portabili. Au fost folosite injectoare 12.5-mm de treizeci și trei de mărimi, extinzând 2.5 mm dincolo de capătul canulelor de ghidare. Rata de injectare a fost 0.32 μl / min pentru Acb și 0.16 μl / min pentru BLA, durata totală a perfuziei fiind 93 s, rezultând în volume 0.5-μl și, respectiv, 0.25-μl. Un minut suplimentar a fost permis pentru difuzie.

Amenajări

experimentul 1

Folosind un design în cadrul subiecților, toate grupurile de șobolani au primit fiecare dintre cele patru combinații de tratament medicamentos pe patru zile de tratament separate într-o ordine contra-echilibrată. Toate testele comportamentale pentru ambele experimente au început săptămâna 1 postoperatorie în camerele de monitorizare a admisiei de alimente Med-Associates. Șobolanilor li sa dat acces la dieta din aceste camere pentru 2hr zilnic în timpul zilelor 6 consecutive. Pe 5th zi, a fost introdus un injector 10-mm și lăsat în loc pentru 2 min, fără injecție volumetrică. Pe 6th zi, a fost introdus un injector 12.5-mm și s-a administrat soluție salină pentru 93 s. În fiecare zi de testare, muscimol (20 ng / 0.25 μl / lateral bilateral) sau soluție salină a fost perfuzat în BLA, imediat urmat de DAMGO (0.25 mg / 0.5 μl / lateral bilateral) sau cu soluție salină în Acb, combinații. Sesiunea de testare 2hr a început imediat după ultima injecție și șobolanilor li sa administrat acces liber la o dietă bogată în grăsimi. A existat cel puțin o zi 1 între zilele de tratament.

experimentul 2

Patru grupe de șobolani, folosind un design între subiecți, fiecare având canale bilaterale care vizează Acb și BLA. Șobolanilor li sa dat acces la dieta din aceste camere pentru 2hr zilnic în timpul zilelor 6 consecutive și procedurile de injectare au fost identice cu cele ale experimentului 1, însă fiecare șobolan ar primi doar 1 din combinațiile posibile de tratamente cu 4. Consumul de dietă bogată în grăsimi în ziua 6 a tratamentului de bază a fost utilizat pentru a contrabalansa asignarea tratamentului medicamentos pentru a asigura modele similare de admisie a controlului de bază. Pe 8th zi, animalelor i s-au administrat 1 de 4 tratamente posibile de droguri și accesul la 8g de alimente gustoase pentru 2hr.

Verificarea histologică a plasării canulei

Imediat după sesiunea de hrănire 2hr, animalele au fost îndepărtate din camerele de hrănire, profund anestezite cu ketamină și xilazină (90 mg / kg și 9 mg / kg) și perfuzate transcardially. Creierii au fost îndepărtați și imersați în formalină (10%) peste noapte la 4 ° C și apoi crioprotecați prin transfer la o soluție de zaharoză (20%) la 4 ° C. Secțiunile serii înghețate (50 μm) au fost colectate prin toată întinderea locului de injectare, montate pe diapozitive gelatinizate și contra-colorate cu violet crezil. Profilurile de plasare a canulelor au fost apoi analizate pentru acuratețe, iar datele din șobolani cu canulă deplasată nu au fost incluse în analize.

imunohistochimie

Creierul a fost tăiat la grosimea 40 μm și depozitat în soluție tampon fosfat 0.1M (PB, pH 7.4) la 4 ° C. Protocolul de colorare cu fluorescență liberă plutitoare a fost după cum urmează: Secțiunile au fost spălate (3 × 10 min) în PBS. Locurile de legare nespecifice au fost blocate utilizând soluția de blocare [10% ser de capră normală (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) și 0.3% Triton X-100 (Sigma) în PBS)] pentru 2 hr. În continuare, secțiunile au fost incubate într-un amestec de cocktail care conține anticorp anti-c-Fos de iepure (1: 5000; Calbiochem) și anti-tirozină hidroxilază (VTA) sau anti-orexin-A (hipotalamus) mouse-ul peste noapte. Secțiunile au fost spălate (4 × 30 min) în PBS conținând 0.05% Tween-20 (PBST). Apoi, secțiunile au fost incubate timp de 2 într-un tampon de blocare, cu un cocktail de anticorpi secundari: IgA anti-iepure de Alexa Fluor 555 și IgG de capră anti-pui Alexa Fluor 488 (Invitrogen). Toți anticorpii secundari au fost utilizați la concentrația recomandată de 1: 500. Secțiunile au fost spălate (4 × 30 min) în PBST și PB (2 × 10 min). Secțiunile au fost montate pe tobogane super îngheț (VWR International, SUA) și lăsate să se usuce la temperatura camerei, fiind protejate de lumină. Utilizând kitul de montare ProLong Anti-fade (Invitrogen), feliile au fost alunecate și depozitate la 4 ° C. Toate incubările au fost efectuate la temperatura camerei cu excepția celor ale anticorpilor primari care au fost incubați la 4 ° C. Pentru a controla variația reacției imunohistochimice, țesutul din diferitele grupuri de tratament a reacționat împreună. În plus, colorarea a fost absentă în experimentele de control cu ​​omiterea anticorpilor primari.

Analiza statistică comportamentală

Pentru experimentul 1, toate măsurile de hrănire pentru ședința totală 2-hr și în diferitele condiții de tratament au fost analizate cu ajutorul unui tratament cu două factori în cadrul ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), nivelurile fiecărui factor fiind fie vehicul, fie medicament . Pentru experimentul 2, toate măsurile de hrănire au fost analizate utilizând un tratament cu două factori ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), nivelurile fiecărui factor fiind fie vehicul, fie medicament.

Proceduri de numărare, imagistică și analiză statistică

Pentru evaluarea cantitativă a expresiei imunoreactivității în hipotalamus (incluzând hipotalamusul lateral, zona periferică, hipotalamus dorsomedial) și VTA, s-au analizat și s-au măsurat trei felii de țesuturi paralele anatomice din fiecare emisferă (total 6 per regiune). Toate imaginile au fost generate prin intermediul unui obiectiv 4 × sau 10 × cu un microscop confocal utilizând software-ul Slidebook 4.3 (Intelligent Imaging Innovations, Denver, CO). În funcție de regiunea respectivă, imunoreactivitatea fluorescentă în cadrul unei fragmente 40μm a fost înregistrată pentru canalele c-Fos, c-Fos / TH sau c-Fos / OrexinA separate, cu un set de praguri exclusiv. Imaginile au fost apoi afișate pe un ecran complet, utilizând software-ul liber, bazat pe java, ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, SUA), ca program de prelucrare și analiză a imaginilor care permiteau etichetarea fiecărui neuron individual și colorarea pozitivă pentru fiecare canal numărate în mod orb la tratament. Neuronii au fost clasificați numai ca c-Fos, numai peptide sau marcate dublu în conformitate cu prezența produsului de reacție anticorp de fond de mai sus în nucleul celular.

Toate zonele au fost desemnate și cartografiate utilizând The Rat Brain Atlas (Paxinos & Watson, 1998). Zona tegmentală ventrală și tirozină hidroxilază; secțiunile selectate au fost între -5.2 și -5.5 mm anterior bregmei. La fiecare nivel, regiunea care conține celule tirozin hidroxilază (TH-IR) și c-Fos-IR au fost numărate în ambele emisfere. Hipotalamus și Orexin-A; secțiunile selectate au fost între -2.8 și -3.3 mm anterior bregmei. Regiunea hipotalamică (între -2.8 și -3.3 mm) care conține celule orexin-A pozitive a fost împărțită în trei regiuni de la medială la laterală. Toate celulele din interior, ventral și dorsal la fornix au fost incluse regiunea mijlocie etichetată ca perifornicală (PeF). Celulele marcate cu Orexin-A laterale de această regiune au fost incluse în hipotalamusul lateral (LH), iar cele mediale din fornix se aflau în grupul medial (DMH), care s-a suprapus cu hipotalamusul dorsomedial. Neuronii au fost numărați în ambele emisfere.

REZULTATE

Toate efectele tratamentului sunt prezentate cu referire la locația (locurile) de administrare a medicamentului sau a vehiculului (adică intra-Acb DAMGO). Pe măsură ce tuturor șobolanilor li sa dat acces și a consumat o cantitate limitată de dietă bogată în grăsimi, toate modificările comportamentelor asociate cu hrănirea (Exp 1 și 2) și modelele de activare neuronală (Exp 2) sunt în mod necesar efectul combinat al fiecărui medicament respectiv tratamentul și dieta consumată.

Comportamentul alimentării

experimentul 1

Influența inactivării BLA asupra comportamentelor de hrănire cu grăsimi determinate de administrarea intra-Acb DAMGO.

Consum

Așa cum se arată în Fig. 1a, un ANOVA realizat pe baza datelor privind consumul de alimente a relevat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (1, 7) = 13.9, p <.01), tratament BLA (F (1, 7) = 8.6, p <.05) și interacțiunea tratamentului cu Acb × BLA (F (1, 7) = 8.9, p <.05). Analiza post-hoc a arătat că tratamentul salin intra-Acb DAMGO + intra-BLA a dus la niveluri de consum semnificativ mai mari (p <.05) în comparație cu ambele tratamente de control (soluție salină intra-Acb + soluție salină intra-BLA; soluție salină intra-Acb + muscimol intra-BLA), iar tratamentul cu muscimol intra-BLA a blocat această creștere (p <.05).

Figura 1 

Examenul comportamental: A) Cantitatea de dietă bogată în grăsimi consumată (acces ad libitum), B) durata totală a introducerii alimentatorului, C) numărul total de intrări ale buncărului alimentar și numărătoarea activității locomotorii (adică pauza orizontală a fasciculului). Tratamentele 4 au fost administrate în ...
Timpul de intrare a buncărului alimentar

Așa cum se arată în Fig. 1b, un ANOVA efectuat pe datele privind durata de intrare a rezervorului de alimente a relevat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (1, 7) = 36.3, p <.001), tratament BLA (F (1, 7) = 12.1, p <.05) și interacțiunea tratamentului cu Acb × BLA (F (1, 7) = 16.5, p <.005). Analiza post-hoc a arătat că tratamentul cu muscimol intra-Acb DAMGO + intra-BLA a dus la o durată totală de intrare a buncărului alimentar semnificativ mai mare comparativ cu toate celelalte tratamentep <.001), fără alt tratament semnificativ diferit unul de celălalt.

Intrări ale buncărului alimentar

Așa cum se arată în Fig. 1c, un ANOVA efectuat pe datele de intrare a rezervorului de alimente a relevat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (1, 7) = 10.6, p <05), în timp ce tratamentul BLA s-a apropiat de semnificație (F (1, 7) = 3.89, p = .08) și interacțiunea cu tratamentul AcB × BLA (F (1, 7) = 7.9, p <.05). Analiza post-hoc a arătat că tratamentul cu muscimol intra-Acb DAMGO + intra-BLA a condus la un număr semnificativ mai mare de intrări în buncărul alimentar comparativ cu toate celelalte tratamente (p <.05), fără alt tratament semnificativ diferit unul de celălalt.

Activitate locomotoare

Așa cum se arată în Fig. 1c, un ANOVA efectuat pe datele de intrare a rezervorului de alimente a relevat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (1, 7) = 23.5, p <.005), dar niciun efect principal al tratamentului BLA (F (1, 7) = 1.4, p > .05) și fără interacțiunea cu tratamentul Acb × BLA (F (1, 7) = .056, p > .05).

experimentul 2

Influența inactivării BLA asupra comportamentelor de hrănire cu grăsimi mari și a modelelor de activare neuronală determinate de administrarea intra-Acb DAMGO.

Alocarea tratamentului medicamentos a fost contrabalansată de nivelurile ridicate de admisie a grăsimilor de la 6th zi de bază. Aceste niveluri de aport au fost după cum urmează: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

Consum

Așa cum se arată în Fig. 2a, un ANOVA realizat pe baza datelor privind consumul de alimente a relevat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 26.60, p <.001), dar niciun efect al tratamentului BLA (F (3, 24) = 0.02, ns) sau o interacțiune de tratament cu Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Figura 2 

Examenul comportamental: a) Cantitatea de dietă bogată în grăsimi consumată (linia punctată reflectă accesul limitat al 8g); b) numărul de intrări ale buncărului alimentar, c) durata totală a introducerii alimentului alimentar și d) se înregistrează activitatea locomotorie (adică pauzele orizontale ale fasciculului). Tratamente 4 ...
Intrări ale buncărului alimentar

Așa cum se arată în Fig. 2b, un ANOVA efectuat pe numărul total de intrări ale buncărului pe întreaga sesiune de hrănire a evidențiat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 8.55, p <.01), dar niciun efect de tratament al tratamentului BLA (F (3, 24) = 1.68, ns) sau o interacțiune de tratament cu Acb × BLA (F (3, 24) = 0.39, ns).

Timpul de intrare a buncărului alimentar

Așa cum se arată în Fig. 2c, un ANOVA efectuat pe durata totală a tuturor intrărilor buncărului pe întreaga sesiune de hrănire a evidențiat un efect principal semnificativ al tratamentului Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), dar nici un efect al tratamentului cu BLA (F (3, 24) = .62, ns) sau o interacțiune de tratament cu Acb × BLA (F (3, 24) = 0.07, ns).

Activitate locomotoare

Așa cum se arată în Fig. 2d, un ANOVA efectuat asupra activității locomotorii totale în timpul sesiunii de hrănire a evidențiat un efect principal semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), dar nici un efect al tratamentului cu BLA (F (3, 24) = .198, ns) sau interacțiunea cu tratamentul cu Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

imunohistochimie

Ventral Tegmental Area

Așa cum se arată în Fig. 3a, un ANOVA efectuat pe celule IR c-Fos din VTA a dezvăluit un efect semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) =, 25.67 p <.001), dar niciun efect al tratamentului BLA (F (3, 24) = 1.13, ns) sau interacțiunea între tratamente (F (3, 24) = 2.80, ns). Un ANOVA efectuat pe procentul de celule TH-IR care arată c-Fos IR a dezvăluit un efect al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 6.33, p <05), dar niciun efect al tratamentului BLA asupra procentului de TH- Celulele IR care prezintă c-Fos IR (F (3, 24) = .07, ns) o interacțiune semnificativă între tratamente (F (3, 24) = .63, ns).

Figura 3 

a) Numărul de celule VTA care exprimă c-Fos IR; b) Procentul de celule VTA TH-IR care exprimă c-Fos IR. c) Numărul de celule care exprimă c-Fos-IR în zona periferică a hipotalamusului (PeF) d) Procentul celulelor IR Pef Orexin-A care exprimă c-Fos-IR. Tratamente 4 ...

Hipotalamus periferic

Așa cum se arată în Fig. 3b, un ANOVA efectuat pe c-Fos IR în PeF (regiunea analizată descrisă în figura 5b) a relevat un efect semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 30.78, p <.001), tratament BLA (F (3, 24) = 30.52, p <.001) și o interacțiune cu tratamentul Acb × BLA (F (3, 24) = 8.75, p <.01). Un ANOVA efectuat pe procentul de celule OrxA-IR care arată c-Fos IR a dezvăluit un efect semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 55.85, p <.001), tratament BLA (F (3, 24) = 23.52, p <.001) și o interacțiune cu tratamentul Acb × BLA (F (3, 24) = 14.32, p <.001). În Figurile 5a și 5b, analizele post hoc arată că inactivarea BLA reduce semnificativ expresia c-Fos indusă de DAMGO intra-Acb și reduce numărul de celule orexin care exprimă c-Fos (p <.05).

Hipotalamus dorsomedial

Așa cum se arată în Tabelul 1, un ANOVA efectuat pentru numărul de celule IR c-Fos din DMH a relevat un efect semnificativ al tratamentului intra-Acb (F (3, 24) = 20.19, p <001), dar niciun efect al tratamentului intra-BLA ( F (3, 24) = 1.63, ns) sau o interacțiune de tratament cu Acb × BLA (F (3, 24) = 0.05, ns). Un ANOVA efectuat pe procentul de celule OrxA-IR care arată c-Fos IR a dezvăluit un efect semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24) = 13.39, p <.001), tratament BLA (F (3, 24) = 5.85, p <05), dar nu există interacțiune cu tratamentul Acb × BLA (F (3, 24) =, 89, p =, 36).

Tabelul 1 

Numărul de celule care exprimă c-Fos-IR (total) în hipotalamusul lateral și hipotalamusul dorsomedial și procentul celulelor IR PeF Orexin-A care exprimă c-Fos-IR (% orexin-A). Au fost administrate tratamente 4, inclusiv DAMGO intra-Acb sau salină (SAL) imediat ...

Hipotalamus lateral

Așa cum se arată în Tabelul 1, o ANOVA efectuată pentru numărul de celule IR c-Fos din LH nu a evidențiat niciun efect al tratamentului cu Acb ((F (3,24) =, 11, ns) sau BLA ((F (3, 24 = 6.82, p < .05) și fără interacțiune (F (3,24) = .26, ns). O ANOVA efectuată pe procentul de celule OrxA-IR care prezintă IR c-Fos nu a evidențiat niciun efect semnificativ al tratamentului cu Acb (F (3, 24 ) = .64, ns), tratament BLA (F (3, 24) = .08, ns) sau o interacțiune a tratamentelor (F (3, 24) = .77, ns.)

Discuție

Condițiile de acces la adulți cu conținut ridicat de grăsimi, inactivarea BLA a redus admisia crescută de grăsimi produsă de intra-Acb DAMGO, lăsând intacte comportamentele de abordare a supraviețuitorului alimentar exagerat, confirmând raportul anterior (). Cel de-al doilea experiment a examinat aceleași fenomene, dar în condiții de acces limitat la dietă bogată în grăsimi, permițând tuturor grupurilor de tratament, cu excepția grupului tratat doar cu DAMGO intra-Acb, să atingă saturația (adică cantități de consum observate în condiții ad lib. Animalele tratate cu soluție salină intra-acb, cu sau fără inactivare BLA, au consumat niveluri similare de dietă bogată în grăsimi și au prezentat niveluri similare de comportament de abordare, așa cum a fost prevăzut. Cele două grupuri de tratament de interes deosebit, cei care au primit DAMGO intra-Acb cu sau fără inactivare BLA, au consumat aproape toată dieta bogată în grăsimi disponibile în primul 1 min al sesiunii de testare 30hr și au prezentat modele identice de comportamente apetisante a intrărilor buncărului de alimente, durata introducerii alimentatorului de hrana) în timpul ultimului minut 2, așa cum a fost prevăzut. Intra-Acb tratamentul cu DAMGO a exagerat atât numărul, cât și durata comportamentelor de abordare a rezervorului de produse alimentare indiferent de inactivarea BLA, comparativ cu ambele grupuri tratate cu soluție salină intra-Acb așa cum au fost raportate anterior). Este important, așa cum sa observat în experimentul 1 și anterior (, ), tratamentul intra-Acb DAMGO, fără inactivarea BLA, conduce la un nivel de consum cel puțin dublu față de cantitatea furnizată în condițiile de acces limitat. Prin urmare, modelele de activitate neuronală la șobolani care au primit tratament intra-Acb DAMGO fără inactivarea BLA ar trebui să reflecte atât motivația abordare și consuma alimente suplimentare dincolo de ceea ce era disponibil. În contrast, modelele de activitate neuronală la șobolanii care primesc tratament intra-Acb DAMGO, cu inactivat BLA, ar trebui să reflecte o motivație sporită pentru abordare alimente, dar o motivație redusă la consuma alimente suplimentare, comparativ cu șobolanii tratați cu DAMGO intra-Acb fără inactivarea BLA. Acest lucru este esențial nu numai pentru raționamentul pentru proiectare, ci și pentru interpretarea datelor actuale. Nivelul de dietă disponibil a fost ales nu numai pentru menținerea nivelurilor de consum într-o gamă limitată în cadrul grupurilor, ci și pentru asigurarea șobolanilor din fiecare grup de tratament, cu excepția grupului care utilizează numai DAMGO, a atins sau a atins saturația (așa cum a fost determinat de experimentul 1 și precedent constatări, vezi ).

Intra-Acb administrarea DAMGO a crescut semnificativ VTA c-Fos IR în neuronii dopaminergici comparativ cu tratamentul cu control saline și administrarea intramusculară intra-BLA nu a avut nici o influență asupra acestei creșteri. Studiile anterioare sugerează că creșterile c-Fos IR în VTA și în special în neuronii dopaminei VTA (DA), joacă un rol central în recompensă, motivație și dependența de droguri (; ; ). Administrarea antagoniștilor de dopamină în comportamentul de abordare a hranei pentru apetitul din grupul Acb încă nu are niciun efect asupra consumului de hrană indus de foame () sau consumul de grăsimi intra-Acb DAMGO (). Administrarea intra-Acb a agoniștilor dopaminergici crește rata progresivă a răspunsului pentru un agent de întărire a alimentelor, dar nu are efect asupra hrănirii libere (). Aceste date și altele sugerează că comportamentele exagerate de abordare a alimentelor apreciabile observate în ambele grupuri de tratament administrate intra-Acb DAMGO, cu și fără inactivarea BLA, sunt mediate de activitatea crescută în neuronii dopaminergici VTA.

Modelul activității neuronale PeF orexin-A se potrivește cu modelele de consum observate în mod obișnuit ca urmare a acelorași efecte de tratament în condiții de acces ad lib (, ), tratamentul intra-Acb DAMGO conducând la un consum mai mare decât orice alt tratament. De asemenea, am constatat că DAMGO intra-Acb a crescut activitatea DMH c-Fos indiferent de tratamentul cu BLA, dar numai intra-DAMGO a crescut proporția neuronilor de orexină care exprimă c-Fos comparativ cu martorii. În ciuda rolului său în comportamentul alimentat de DAMGO (; ), DAMGO nu a crescut semnificativ activitatea LH c-Fos, deși nu permiteau animalelor să atingă saturația.

Hipotalamusul a fost mult timp considerat un centru de reglementare autonomă a homeostaziei energetice; inclusiv reglarea, excitarea și recompensarea hranei (, ). Neuronii care exprimă peptidele orexigenice de tip orexin-A și hormonul de concentrare a melaninei (MCH) sunt cunoscute pentru a popula dens zonele laterale ale hipotalamusului (), în special zona periferică. Consumul de dietă bogată în grăsimi observat a fi determinat de administrarea centralizată de orexină-A () este blocată prin administrarea anterioară a antagonistului opioid naloxonă (), ceea ce sugerează o interacțiune a peptidelor opioide și orexin în medierea consumului alimentar gustos. Intra-VTA administrarea de orexină-A excită de asemenea neuronii dopaminei (Borgland și colab., 2006). Blocarea semnalizării de orexină în VTA reduce hrănirea indusă de DAMGO a unei diete bogate în grăsimi (), dar în ce măsură acest lucru este prin reducerea comportamentelor apetisante care pot contribui la creșterea consumului nu este cunoscută. De aceea, constatarea actuală că activitatea dopaminergică VTA crescută după DAMGO intra-Acb nu a fost afectată de inactivarea BLA, în ciuda reducerii activității PeF orexinei, ridică importanța caracterizării comportamentale atât a fazelor apetitoare cât și a fazelor consumatoare de comportament alimentar. În plus, aceste date oferă ipoteze verificabile pentru examinarea influenței modulației dopaminergice PeF orexin și VTA asupra abordării conduse de opioid și a fazelor consumatoare de hrănire.

Studiul actual a folosit accesul limitat la dietă (adică grame disponibile) pentru a controla influența nivelurilor de consum diferențiate în urma diferitelor tratamente medicamentoase. De asemenea, studiul și-a limitat examinarea la o singură dietă; prin urmare, există posibilitatea ca hrănirea bazată pe opioide a altor diete gustoase să poată fi reglată în mod similar. Alegerea dietei bogate în grăsimi a fost determinată de caracterizările din trecut ale rețelei asociate, care a fost descoperită ca fundamentarea alimentației intra-Acb DAMGO cu grăsimi mari (; pentru revizuire), în special rolul BLA (, ). Nu se cunoaște dacă prezentele descoperiri sunt specifice regimului alimentar cu conținut ridicat de grăsimi sau dacă acestea ar fi, de asemenea, observate utilizând o dietă alternativă. Interesant este faptul că un studiu recent a constatat că, chiar și printre dietele extrem de gustoase, există o diferență semnificativă în modelele de activare c-fos în regiunile cheie de reglementare a alimentării din circuitul mezocorticolimbic (). Vor fi necesare studii viitoare pentru a determina dacă rezultatele prezente sunt specifice dietelor bogate în grăsimi.

Pe scurt, aceste date oferă o perspectivă asupra modului în care BLA răspunde la activarea opioidului din Acb pentru a conduce în mod specific consumul, dar nu pentru abordarea comportamentelor asociate cu o dietă bogată în grăsimi. Datele sugerează că comportamentul consumat de DAMGO intra-Acb se poate datora activității crescute a neuronilor de orexin-A în PeF, în timp ce comportamentele de abordare a hranei crescute par să fie asociate cu activitate dopaminergică VTA crescută, faza de consum. Aceste date oferă o mai bună înțelegere a două comportamente de alimentare disociabile în cadrul unui model de hrănire bine caracterizat. Această cercetare extinde cunoștințele noastre despre circuitele neuronale critice pentru hrănirea condusă de palatabilitate și implicații pentru înțelegerea comportamentelor maladaptive de hrănire implicate în dezvoltarea comportamentelor de obezitate și dependență de alimente.

​

Figura 4 

Desene liniare schematice, adaptate din atlasul Paxinos & Watson (1998), care descriu secțiuni coronale care conțin regiuni ale creierului analizate conturate în zona albastră (zona gri) și mărite direct mai jos. Regiuni: (A) zona tegmentală ventrală, VTA; (B) dorsomedial ...

Mulţumiri

Autorii ar dori sa recunoasca sprijinul acordat DA024829 de la Institutul National de Abuzul de droguri la MJW.

Note de subsol

Autorii nu declară nici un conflict de interese.

Referinte

  1. Badiani A, Leone P, Noel MB, Stewart J. Ventral mecanisme opioide ale zonei tegmentale și modularea comportamentului ingerator. Cercetarea creierului. 1995; 670 (2): 264-276. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Efectele blocării selective a dopaminei D1 sau a receptorului D2 în subregiunile nucleului accumbens asupra comportamentului ingerator și a activității motorii asociate. Behav Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1-2): 165-177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Principiile motivației evidențiate prin diversele funcții ale substraturilor neurofarmacologice și neuroanatomice care stau la baza comportamentului hrănirii. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985-1998. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  4. Ball GF, Balthazart J. Cât de utilă este distincția apetită și consumatoare pentru înțelegerea controlului neuroendocrin al comportamentului sexual? Hormonul Behav. 2008 Feb; 53 (2): 307-311. autor răspuns 315-8. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  5. Berridge KC. Motivația conceptelor în neuroștiința comportamentală. Physiol Behav. 2004 Apr; 81 (2): 179-209. Revizuire. [PubMed]
  6. Berridge KC. „Îmi place” și „dorim” recompense alimentare: substraturi ale creierului și roluri în tulburările alimentare. Fiziologie și comportament. 2009; 97 (5): 537-550. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston- Jones G. Rolul orexinei / ipocretinului în căutarea recompensei și dependența: implicații pentru obezitate. Fiziologie și comportament. 2010; 100 (5): 419-428. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Seeley RJ. Alimentația provocată de orexin-A, dar nu de hormonul de concentrare a melaninei, este mediată de opioizi. Endocrinologie. 2002; 143 (8): 2995-3000. [PubMed]
  9. Craig W. Apeși și aversiuni ca constituenți ai instinctelor. Buletinul biologic. 1918; 34: 91-107. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  10. Date Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexins, peptide hipotalamice orexigene, interacționează cu sistemele autonome, neuroendocrine și neuroregulatorii. Proc Natl Acad Sci SUA. 1999; 96 (2): 748-753. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Coke T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. inducerea c-Fos în țintele de proiecție ale căii dopamine mezotelencefalice și striatul dorsal după administrarea orală a zaharurilor și grăsimilor la șobolani. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9-19. [PubMed]
  12. Domeniile HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. Ventilul neuronilor din zona tegmentală a ventriculului în comportamentul apetit învățat și armarea pozitivă. Revizuirea anuală a neuroștiinței. 2007; 30: 289-316. [PubMed]
  13. Hanlon CE, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. Creșterea aportului alimentar sau a comportamentului de căutare a alimentelor induse de stimularea GABAergică, opioidă sau dopaminergică a nucleului accumbens: este foamea? Psihofarmacologie (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241-247. [PubMed]
  14. Harris GC, Aston-Jones G. Arousal și recompensă: o dihotomie în funcția de orexină. Tendințe în neuroștiință. 2006; 29 (10): 571-577. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Disocierea între răspunsurile apetitoare și cele consumatoare prin manipularea farmacologică a regiunilor cerebrale relevante. Behav Neurosci. 1996 Apr; 110 (2): 331-345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp RF. Sistemul endocannabinoid și apetitul: relevanța pentru recompensarea alimentară. Nutr Res Rev. 2014 iunie 2; 27 (1): 172-185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ungar RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Vizualizarea dinamicii rețelei hipotalamice pentru comportamente apetisante și consumatoare. Cell. 2015 Jan 29; 160 (3): 516-527. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. Interacționează căile de reglare a apetitului în reglarea hipotalamică a greutății corporale. Recenzii endocrine. 1999; 20 (1): 68-110. [PubMed]
  19. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Corticostriatal-circuitele hipotalamice și motivația alimentară: integrarea energiei, a acțiunii și a recompensei. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773-795. [PubMed]
  20. Lorenz K. Metoda comparativă în studierea modelelor comportamentale înnăscute. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950; 4: 221-268.
  21. Nicola SM, Deadwyler SA. Rata de ardere a neuronilor nucleului accumbens este dependentă de dopamină și reflectă calendarul comportamentului căutării de cocaină la șobolani, pe un program progresiv al raportului de armare. J Neurosci. 2000 Jul 15; 20 (14): 5526-5537. [PubMed]
  22. Park TH, Carr KD. Modelele neuranatomice ale imunoreactivității asemănătoare Fos, induse de o masă gustată și de un mediu de coabitare în șobolanii tratați cu ser fiziologic și cu naltrexonă. Cercetarea creierului. 1998; 805: 169-180. [PubMed]
  23. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens mu-opioidele reglează aportul unei diete bogate în grăsimi prin activarea unei rețele creierului distribuite. J Neuroscience. 2003; 23 (7): 2882-2888. [PubMed]
  24. Will MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Amigdala este critică pentru consumul de grăsime mediată de opiacee. Neuroreport. 2004; 15 (12): 1857-1860. [PubMed]
  25. Vor fi MJ, Pratt WE, Kelley AE. Caracterizarea farmacologică a hrănirii cu grăsimi induse de stimularea opioidă a striatului ventral. Physiol Behav. 2006 Sep 30; 89 (2): 226-234. [PubMed]
  26. Will MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Caracterizarea comportamentală a implicării amigdalelor în medierea comportamentului alimentat de către opiacee intra-accumbens. Neuroștiințe comportamentale. 2009; 123 (4): 781-793. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  27. Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Orexin indusă de alimente implică calea neuropeptidică Y. Cercetarea creierului. 2000; 859 (2): 404-409. [PubMed]
  28. Zhang M, Kelley AE. Consumul sporit de alimente bogate în grăsimi, urmând stimularea striatală a mu-opioidului: cartografierea microinjecției și expresia fos. Neuroscience. 2000; 99 (2): 267-277. [PubMed]
  29. Zhang M, Kelley AE. Admisia soluțiilor de zaharină, sare și etanol este crescută prin perfuzarea unui agonist mu opioid în nucleul accumbens. Psihofarmacologie (Berl) 2002; 159 (4): 415-423. [PubMed]
  30. Zhang M, Balmadrid C, Kelley AE. Nucleus accumbens opioid, modularea GABaergică și dopaminergică a motivației alimentare gustoase: efecte contrastante dezvăluite printr-un studiu progresiv al raportului la șobolan. Behav Neurosci. 2003 Apr; 117 (2): 202-211. [PubMed]
  31. Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Orexinul de semnalizare în zona tegmentală ventrală este necesar pentru apetitul înalt de grăsime indus de stimularea opioidă a nucleului accumbens. J de Neuroștiințe. 2007; 27 (41): 11075-11108. [PubMed]