Biol Psihiatrie. Manuscris de autor; disponibil în PMC 2014 Jan 8.
Biol Psihiatrie. 2013 Mai 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Publicat online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Versiunea editată finală a acestui articol este disponibilă la Biol Psihiatrie
Vezi comentariul „Modelele animale duc drumul spre înțelegerea în continuare a dependenței de alimente, precum și furnizarea de dovezi că medicamentele utilizate cu succes în dependență pot fi de succes în tratarea excesivității"În Biol Psihiatrie, volumul 10 la pagina e11.
Abstract
Context
Există un mare interes în a explora dacă hrănirea condusă de recompensă poate produce plasticitate în creier. Sistemul acidului gamma-aminobutiric (GABA) din carcasa nucleului accumbens (Acb), care modulează sistemele de hrănire hipotalamică, este bine plasat pentru a "ucide" controlul homeostatic al alimentației. Cu toate acestea, nu se cunoaște dacă neuroadaptările induse de hrănire apar în acest sistem.
Metode
Grupele separate de șobolani menținuți ad libitum au fost expuși la apariția zilnică a aportului de grăsimi îndulcite, a stresului de prădător sau a perfuziilor cu coajă intra-Acb de d-amfetamină (2 sau 10 μg) sau de agonistul opioid D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkefalină (DAMGO, 2.5 pg), apoi provocată cu perfuzie cu coajă intra-Acb a GABAA agonist, muscimol (10 ng).
REZULTATE
Expunerea la hrănire indusă de grăsimi îndulcite, sensibilizată de muscimol. Sensibilizarea a fost prezentă în săptămâna 1 după întreruperea regimului alimentar gustos, dar a scăzut cu săptămâni 2. Șobolanii expuși la grăsimile îndulcite nu au prezentat un răspuns alimentației la alimentația privată. Infuzii repetate de coajă intra-Acb de DAMGO (2.5 μg) au, de asemenea, o sensibilizare a hrănirii acționate de muschiol în coajă intra-Acb. Cu toate acestea, nici perfuziile repetate intra-Acb de coajă d-amfetamină (2 sau 10 μg), nici expunerea intermitentă la un stimul aversiv (stresul prădătorului) au modificat sensibilitatea la muscimol.
Concluzii
Alimentația palatabilă determină hipersensibilitatea răspunsurilor GABA ale coajelor Acb; acest efect poate implica eliberarea indusă de hrănire a peptidelor opioide. Creșterea excitării, experiențele aversive sau transmisia crescută de catecolamină sunt insuficiente pentru a produce efectul și un efort de hrănire indus de foame este insuficient pentru a descoperi efectul. Aceste descoperiri relevă un nou tip de neuroadaptare indusă de alimente în cadrul Acb; posibilele implicații pentru înțelegerea efectelor încrucișării dintre recompensa alimentară și recompensa de droguri sunt discutate.
Se presupune că un factor major care contribuie la "epidemia" obezității actuale este prevalența alimentelor ieftine, extrem de gustoase, cu densitate energetică, care conduc comportamentul alimentar non-homostatic prin proprietățile lor puternice (1-3). Deoarece aceste alimente se angajează pe aceleași căi centrale implicate în dependență (4-6), a existat un interes considerabil pentru a determina dacă aportul lor generează modificări neuroplastice similare cu cele produse de droguri de abuz. Sistemele care primesc cea mai mare atenție în acest sens sunt sistemele de dopamină și opioide în nucleul accumbens (Acb). Mai multe grupuri au arătat că expunerea repetată la hrănirea gustoasă, în special la alimentele îmbogățite cu zahăr sau grăsimi, modifică puternic dinamica neurotransmițătorilor, sensibilitatea la receptor și expresia genelor în aceste sisteme și produce modele de hrănire bingelike și alte schimbări comportamentale care amintește de procese asemănătoare dependenței (7-13).
Un alt factor cheie în controlul neuronal al comportamentului apetit este sistemul Acb-localizat al acidului gama-aminobutiric (GABA). Inhibarea acută a neuronilor de coajă Acb cu agoniști GABA generează un răspuns masiv de hrănire la șobolani saturat; acest efect se numără printre cele mai dramatice sindroame ale hiperfagiei induse de medicamente, provocate de oriunde în brain (14-19). Această hiperfagie derivă, în parte, din recrutarea de sisteme hipotalamice codificate cu peptide care sunt implicate în reglementarea echilibrului energetic (20-22). În plus, carcasa anterioară Acb este singura locație telencefalică cunoscută pentru a susține facilitarea reacției gustului hedonic indusă de GABA (23). Acoperirea Acb a fost, prin urmare, propusă ca un nod esențial în rețeaua de creier care aliniază sistemele de echilibru energetic în aval în alinierea cu contingențele afective / motivaționale (24-26). Astfel, un nod de rețea cu aceste proprietăți ar putea reprezenta un loc crucial pentru neuroplasticitatea indusă de hrănire; în mod surprinzător, totuși, sistemul GABA al coajelor Acb nu a fost studiat în această privință.
Scopul nostru în acest studiu a fost acela de a evalua dacă experiența repetată cu hrănirea non-homeostatică determinată de recompensare generează neuroadaptări în sistemele GABA din coajă Acb. Am descoperit că un regim modest de admisie intermitentă îndulcită-grăsime sensibilizează în mod robust răspunsurile de hrănire provocate de stimularea directă a GABAA receptori din carcasa Acb. Am investigat mecanismele comportamentale și farmacologice care stau la baza acestui efect, cu accent pe posibila implicare a mecanismelor locale opiatergice și dopaminergice din coajă intra-Acb.
Metode și materiale
Subiecții
Șobolani masculi Sprague-Dawley (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) cântărind 300 la 325 g la sosire au fost găzduiți în perechi în cuști clare cu acces adițional la alimente și apă (cu excepția anumitor experimente descrise ulterior) - vivarium controlat. Acestea au fost menținute sub un ciclu 12-h lumină / întuneric (luminile sunt aprinse la 7: 00 AM). Toate facilitățile și procedurile au fost în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea și îngrijirea animalelor de la Institutele Naționale de Sănătate din SUA și au fost supravegheate și aprobate de Comitetul instituțional pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de la Universitatea din Wisconsin.
Chirurgie și verificarea plasamentului
Bilete de ghidare din oțel inoxidabil direcționate spre carcasa Acb (gabaritul 23) au fost implantate conform procedurilor standard stereotaxice [pentru detalii, a se vedea Baldo și Kelley27)]. Coordonatele locului de perfuzie (în milimetri de la bregma) au fost + 3.2 (anteroposterior); + 1.0 (lateromedial); -5.2 de pe suprafața craniului (dorsoventral). Straturile de sârmă au fost plasate în canule pentru a preveni blocarea, iar șobolanii s-au recuperat timp de până la 7 zile înainte de testare. La sfârșitul fiecărui experiment, plasările canulelor au fost determinate prin vizualizarea secțiunilor creierului colorate cu Nissl sub microscopie luminoasă (pentru detalii suplimentare, vezi Supliment 1). Șobolani cu plasări incorecte ale canulelor au fost abandonați din analiza statistică; dimensiunile grupului din această secțiune reprezintă dimensiunile finale ale grupurilor după ce subiecții cu destinații de plasare incorecte au fost omise.
Droguri și microinfuzii
Injectoarele din oțel inoxidabil (gabaritul 30) au fost coborâte pentru a extinde 2.5 mm peste vârful canulelor de ghidare. S-au realizat injecții sub presiune bilaterală utilizând o pompă cu microdrive. Medicamentele au fost perfuzate cu o viteză de .32 μL pe minut. Durata totală a perfuziei a fost 93 sec, rezultând un volum total de infuzie de .5 μL pe fiecare parte. După perfuzii, injectorii au fost lăsați în loc pentru 1 min pentru a permite difuzia injecției înainte de înlocuirea stilurilor. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkefalină (DAMGO) și d-amfetamină (AMPH) s-au dizolvat în soluție salină sterilă de xNUMX%.
Regim alimentar palatabil
Șobolanii au fost expuși la două sesiuni 30-min (o sesiune de dimineață și după-amiază) pe zi pentru zile consecutive 5. Aceste sesiuni au avut loc în cuști de testare din plexiglas, identice cu cuștile, cu excepția pardoselilor din sârmă, pentru a permite colectarea ușoară a scurgerilor de alimente. În timpul sesiunii de dimineață (11: 00-11: 30 AM), șobolanilor i sa oferit fie grăsime îndulcită (grup experimental; n = 14) sau chow standard (grup de control; n = 14) și li sa permis să mănânce liber. Grasimea îndulcită a fost o dietă experimentală Teklad (TD 99200) constând din scurtarea cu 10% zaharoză, cu o densitate energetică de 6.2 kcal / g (pentru detalii suplimentare, a se vedea Supliment 1). Apa era disponibilă pentru ambele grupuri. Ei au fost apoi returnați în cuștile lor, cu mâncare și apă disponibile în mod liber. În sesiunile de după-amiază (3: 00-3: 30 PM), șobolanii au fost plasați din nou în cuștile de testare, dar ambelor grupuri li s-au dat doze standard (și apă). Astfel, șobolanii din grupul experimental au experimentat atât mâncare gustoasă cât și mâncare standard în mediul de testare. Acest lucru a fost făcut pentru a se aclimatiza grupul experimental în primirea mâncărurilor în cuștile de testare, deoarece boala a fost utilizată în cea de-a doua fază a experimentului (vezi "Provocarea muscilolică cu doze scăzute în mediul de testare" de mai jos). Admisia în cuștile de testare a fost înregistrată în fiecare zi. Chava standard (dieta de laborator pentru rozătoare Teklad) și apă erau disponibile în orice moment în cuștile de acasă.
Regimul expunerii la stresor
Această manipulare a imitat programul de hrană gustos pentru 5, cu excepția faptului că șobolanii din grupul experimental (n = 11) a primit un stimul aversiv (stresul de prădător), în loc de alimente gustoase, în sesiunile de dimineață. Fiecare șobolan a fost plasat zilnic într-o colivie de protecție metalică (7 in × 8 in × 9 in) care a fost plasată pentru min. 5 în interiorul cuștii de origine a dihorului (un prădător natural al șobolanilor). Cuștile de protecție au permis animalelor să vadă, să audă și să miroasă reciproc, dar să interzică contactul fizic. Acest nivel de expunere este cunoscut a crește semnificativ nivelele de corticosteron în plasmă și pentru a promova excitația și vigilența sporită, care durează cel puțin 30 min după expirarea expunerii la dihor (28,29). Șobolani de control (n = 10) au fost plasate în cuști mici de protecție identice și au fost mutate într-o cameră nouă, dar neutră (adică fără dihori). După fertilizarea cu 5-min sau expunerea neutră, șobolanii experimentali și de control au fost îndepărtați din cuștile mici și plasați imediat în cuștile standard de testare din plexiglas (pentru detalii, consultați "Regimul alimentar palatabil") într-o încăpere de testare diferită de cea a dihorului sau a camerei neutre , pentru o sesiune 30-min (11: 00-11: 30 AM). Alimentele (băuturi standard de șobolani) și apa au fost disponibile gratuit. Toți șobolanii au fost returnați în cuștile lor după această sesiune. Pentru a imita suplimentar programul de hrănire plăcută, toți șobolanii au fost apoi expuși unei a doua sesiuni zilnice 30-min (3: 00-3: 30 PM) în aceleași cuști de testare ca și cuștile lor de dimineață, dar fără expunere la fretare (sau neutru) . Din nou, mâncarea și apa erau disponibile în mod liber pentru această sesiune de după-amiază. Șobolanii au fost returnați în cuștile lor la terminarea testării.
Regim AMPH repetat
Această manipulare a imitat programarea de hrană gustabilă pentru zilele 5, cu excepția faptului că șobolanii din grupul experimental au primit perfuzii zilnice intra-Acb de AMPH, în loc de alimente gustoase, pentru sesiunile zilnice de dimineață. Intra-Acb perfuzii cu coajă de AMPH (2 sau 10 μg, n = 11 pentru fiecare doză) sau cu soluție salină (n = 20) s-au administrat imediat înainte ca șobolanii să fie plasați în cuștile de testare pentru sesiunile lor de dimineață (11: 00-11: 30 AM). Cantitatea standard de hrană pentru șobolani și apă a fost disponibilă în mod liber în acest interval de timp, iar înregistrarea a fost înregistrată. Hiperactivitatea indusă de AMPH a fost monitorizată de către un experimentator orb la tratament, utilizând o procedură de observare a comportamentului în funcție de timp, în care a fost înregistrat numărul de apariții a patru comportamente (încrucișarea în cusătură, creșterea, sniffing direcționat și îngrijire) în 20 sec timp de fiecare minut 5 pentru fiecare șobolan. Șobolanii din experimentul stresului de prădător au fost reutilizați pentru grupul cu 2-μg AMPH.
Toți șobolanii au primit o a doua expunere zilnică la cuștile de testare (3: 00-3: 30 PM), cu un vas standard și apă, dar fără infuzii de droguri. Șobolanii au fost returnați în cuștile lor la terminarea testării.
Provocarea Muscimol cu doză mică în mediul de testare
După 5 zile de expunere la grăsimea îndulcită, stresul prădătorului sau manipularea repetată a AMPH, șobolanii au primit provocări bilaterale intra-Acb cu soluții saline și muscimol (10 ng / .5 μL pe fiecare parte) în mediul de testare. Salina a fost administrată tuturor șobolanilor în a șasea zi (de exemplu, 1 zi după întreruperea manipulărilor lor de tratament cu 5-zi) și mușcolul de coajă intra-Acb în a șaptea zi. În fiecare din aceste zile, șobolanii au primit infuzii de coajă intra-Acb imediat înainte de plasarea în cuștile de testare pentru sesiunea de după-amiază obișnuită (3: 00-3: 30 PM). În aceste zile nu s-au dat ședințe de dimineață. Alimentele (băuturi standard) și apa au fost disponibile gratuit. Aportul a fost măsurat și șobolanii au fost returnați în cuștile lor la terminarea testării. Chow a fost folosit pentru această fază a experimentului, deoarece toate grupurile au primit anterior chow în mediul de testare, eliminând astfel confuzia de noutate a produselor alimentare. Mai mult, deoarece nivelurile inițiale ale consumului de hrană au fost scăzute, au existat mai puține șanse de a se confrunta cu efecte de tavan pentru hiperfagia indusă de muscimol.
Un subset al șobolanilor expuși regimului alimentar gustos (n = Grăsime îndulcită 10, n = Controalele 10 chow) au primit infuzii saline și muscimol suplimentare după 7 zile după încheierea protocolului de expunere a grăsimilor îndulcite, fără expunere la grăsime îndulcită. O a treia secvență de perfuzie salină / muscimol a fost administrată acestor șobolani la 14 zile după încheierea protocolului, din nou fără expunere la grăsimi îndulcite.
Rețineți că ordinea infuziilor cu soluție salină și muscimol nu a fost contrabalansată (de exemplu, salin a intrat întotdeauna primul), astfel încât orice eventual context sau reacții de hrănire condiționate induse de tacu pot fi detectate în ziua de provocare a salinei fără confuzia interpretațională a unui muscimol precedent provocare. De asemenea, rețineți că, pentru grupul cu 10-μg AMPH, a fost efectuată o provocare suplimentară de muscimol (50 ng) în ziua 8.
Provocarea de deprimare a alimentelor în mediul de testare
Șobolanii au fost supuși regimului alimentar gustos pentru zilele 5, așa cum s-a descris mai înainte (n = 10 pentru grupul de grăsimi îndulcite, n = 11 pentru grupul de control al capului). În a șasea zi, toate animalele au primit o perfuzie salină și au fost testate în sesiunea lor obișnuită de după-amiază (3: 00-3: 30 PM), cu mâncare standard și apă disponibilă. Nu a fost făcută o sesiune de dimineață. Apoi, toți șobolanii au primit o provocare de deprivare a alimentelor în care alimentele au fost îndepărtate din cuștile 18 ore înainte de testare (de exemplu, în seara zilei de provocare a sarcinii). A doua zi, acești șobolani privați de hrană au primit perfuzii saline în cochilie intra-Acb și au fost plasate în cuștile de testare (cu mâncare standard și apă prezentă) la ora de testare după amiază, fără sesiune de dimineață. Aportul a fost măsurat și șobolanii au fost returnați în cuștile lor la terminarea testării.
DAMGO / Muscimol Cross-sensibilizare
Am folosit un proiect ușor diferit pentru acest experiment, deoarece 2.5-μg DAMGO provoacă sedare pe prima expunere la medicament a șobolanilor; această sedare se absoarbe în aproximativ 30 până la 45 min (după care șobolanii încep să mănânce pentru ~ 90 min). Prin urmare, am folosit o singură sesiune zilnică de 2-oră, fără sesiune de după-amiază. Sobolanii administrați ad libitum au primit patru infuzii de coajă intra-Acb (o infuzie pe zi, zilnic) fie de soluție salină sterilă .9 (n = 7) sau DAMGO (2.5 μg / .5 μL pe fiecare parte; n = 6). După perfuzare, șobolanii au fost plasați imediat în cuști de testare pentru 2 h (11: 00 AM-1: 00 PM), cu acces la vase standard și apă. La patruzeci și opt de ore de la ultima dintre tratamentele repetate, subiecții au primit o infuzie de seringă sterilă intra-Acb și s-au plasat în cuștile de testare timp de ore 2, cu canalizare standard și apă. Două zile mai târziu, acestea au fost provocate cu muscimol (10 ng / .5 μL), plasate din nou imediat după perfuzie în cuștile de testare timp de ore 2, cu mâncare standard și apă. În fiecare zi de testare, s-a înregistrat aportul și șobolanii s-au întors în cuștile lor imediat după încheierea sesiunii de testare.
Analiza statistică
Au fost utilizate analize de variație (tratamentul × zi sau istoricul tratamentului × provocare la medicament, după caz) cu comparații planificate pentru a evalua diferențele dintre manipulările experimentale (dieta, tratamentul medicamentos, stresul) și controalele respective. Alpha a fost stabilit la p <.05. Analizele au fost efectuate folosind software-ul StatView (Institutul SAS, Cary, Carolina de Nord).
REZULTATE
Tulburări intermitente de admisie cu grăsimi îndulcite sensibilizează reacția de hrănire provocată de muscilolul Intra-Acb Shell
Aportul de grăsimi îndulcite în sesiunile de dimineață de alimentare a crescut pe parcursul protocolului de acces intermitent 5 [F(4,52) = 13.3; p <.0001; Figura 1A]. În cea de-a cincea zi, aportul mediu de îndulcit-grăsime a fost 4.9 g, echivalent cu 30.4 kcal, comparativ cu aportul mediu de 1.8 kcal de băutură în grupul martor. Foarte important, nu au existat diferențe globale în greutatea corporală între grupurile de grăsimi îndulcite și de vaccin în cursul protocolului 5-day [F(1,26) = .3; nu semnificative (ns)] și nici o interacțiune dieta × zi pe greutate corporală [F(4,104) = 1.2; ns]. Astfel, șobolanii din grupul experimental au apărut pentru a compensa creșterea aportului caloric, probabil prin reducerea aportului ad libitum chow în casă (adică episoadele scurte de expunere la grăsimi îndulcite nu au produs efecte asemănătoare obezității). Pentru sesiunile de după-amiază, în care au fost oferite ambele grupuri de hrană, nu au existat diferențe între grupuri de admisie și nici o interacțiune dieta × zi (Fs = .2-1.3; ns). Prin urmare, expunerea la dimineața îndulcită nu a influențat rata scăzută de hrană observată în sesiunile de adulți de după-amiază.
După finalizarea acestui protocol de acces intermitent, toți șobolanii au fost provocați cu infuzii de coajă intra-Acb de soluție salină și muscimol (10 ng). Șobolanii expuși la grăsimea îndulcită nu au prezentat un răspuns alimentativ al hranei la provocarea de salinizare în comparație cu martorii expuși la chow. Cu toate acestea, ele au arătat o sensibilizare robustă, extrem de semnificativă pentru consumul de alimente induse de muscimol (interacțiunea cu dieta × medicament [F(1,26) = 13.6, p = .001; Figura 2 pentru comparații specifice]. Aportul de apă nu a fost afectat. Așa cum se arată în Figura 2, sensibilizarea muscimol a fost încă prezentă 7 zile după regimul de îndulcire-grăsime [F(1,18) = 9.3; p = .007]; La 14 zile după expunere, totuși, răspunsul sensibilizat a scăzut [F(1,14) = 1.6; ns]. În cele din urmă, șobolanii expuși regimului îndulcit de grăsimi nu au prezentat un răspuns suplimentar la hrănire la o provocare de deprivare a hranei timp de 18 comparativ cu omologii expuși la chow [F(1,19) = .004, ns; Figura 2].
Cross-sensibilizarea între receptorul μ-opioid și stimularea receptorului GABA în carcasa Acb
Așa cum se arată în Figura 3, DAMGO înveliș intra-Acb a generat hiperfagie robustă în fiecare dintre zilele de injectare 4 ale fazei "repetate DAMGO"F(1,11) = 62.3; p <.0001]. După aceste tratamente repetate, am provocat șobolanii cu soluție salină și muscimol; pentru aceste provocări, analiza varianței a generat efecte principale puternice ale istoriei tratamentului cronic [F(1,11) = 7.8; p = .018] și provocarea medicamentului [F(1,11) = 12.1; p = .005], dar fără interacțiune [F(1,11) = 1.4; ns]. Cu toate acestea, comparațiile planificate între DAMGO și grupurile saline pentru fiecare dintre preparatele injectabile provocate au arătat că consumul de alimente ca răspuns la provocarea mușcolului în coajă intra-Acb a fost semnificativ mai mare la șobolanii tratați cu DAMGO, comparativ cu șobolanii pre-tratați cu soluție salinăp <.05), dar răspunsul la o provocare salină nu a diferit între grupuri.
Absența hipersensibilității la Muscimol după expunere repetată, stres intermitentă sau perfuzie intra-acb AMPH
S-au efectuat două experimente pentru a testa efectele expunerii prădătorului și tratamente repetate AMPH asupra reacției ulterioare la muscimol. În primul rând, șobolanii au suferit un regim de expunere prelungită intermitentă a prădătorului 5, urmat de provocări intra-Acb cu soluție salină și muscimol (10 ng). Așa cum se arată în Figura 4, acest istoric al expunerii la stres nu a modificat răspunsul alimentării la o provocare ulterioară cu muscimol [F(1,19) = 1.1, ns]. În continuare, aceiași șobolani au fost supuși unui regim 5-zi de perfuzie zilnică intra-Acb acoperiș AMPH (2 pg). Așa cum era de așteptat, AMPH a produs o activare robustă a motorului, așa cum se reflectă în "scorurile compozite ale activității" de trecere, creștere, înghițire și îngrijire cu cusca (vezi Metode și materiale) comparativ cu șobolanii tratați cu ser fiziologic [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Figura 5A], indicând faptul că doza a fost în mod clar comportamentală activă. Tratamentele AMPH acut nu au modificat, totuși, comportamentul ingeros [interacțiune x zi: F(4,76) = .5, ns; datele nu sunt afișate]. După terminarea fazei repetate de tratament cu AMPH sau cu soluție salină, toți șobolanii au fost provocați cu soluție salină de coajă intra-Acb și muscimol. AMPH nu modifica semnificativ sensibilitatea la hrănirea indusă de muscimol (Figura 5B). A existat un efect semnificativ al tratamentului pre-tratament [F(1,19) = 3.6; p = .02]; totuși, comparațiile planificate au evidențiat faptul că această interacțiune a fost determinată, în principal, de o mare diferență în răspunsul la subiecți în ceea ce privește răspunsurile la provocările saline față de muscimol din grupul AMPH (p = .0009). Cu toate acestea, nu a existat o diferență semnificativă între grupurile saline și AMPH ca răspuns la provocarea muscimol (p = .11).
Pentru a explora în continuare efectele infuziilor multiple AMPH asupra sensibilității muscimol (având în vedere că șobolanii stresați au fost reutilizați pentru experimentul AMPH și această experiență de stres anterioară ar fi putut modifica răspunsurile AMPH), un al doilea experiment a fost efectuat într-un grup separat de șobolani naivi în care subiecții au suferit un regim 5-zi de perfuzii cu coajă intra-Acb cu o doză mai mare de AMPH (10 μg), urmată de provocări în coajă intra-Acb cu soluție salină și două doze de muscimol (10 și 50 ng). Din nou, am observat o puternică activare motorie acută ca răspuns la perfuziile AMPH [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Figura 6], dar nu are efecte asupra hrănirii [F(4,76) = 1.7, ns]. Atunci când acești șobolani au fost provocați fie cu muscimol, fie cu 10-ng sau cu 50-ng, muscimolul din coajă intra-Acb, ei nu au prezentat răspunsuri de alimentare sensibile [F(2,38) = 1.4; ns]. Ca un control pozitiv, șobolanii din grupul AMPH au fost apoi expuși regimului cu grăsimi îndulcite 5 (și șobolanii din grupul salin până la schema de hrană); toți șobolanii au fost apoi provocați cu o infuzie cu coajă intra-Acb a muscimolului 10-ng. Am observat un răspuns sensibilizat la hrănirea muscimol la acești șobolani după expunerea la grăsimi îndulcite [F(1,19) = 5.8; p = .027; medalion, Figura 6], demonstrând că aceiași șobolani care nu au prezentat sensibilizare după perfuzii repetate cu AMPH au fost capabili să dezvolte și să exprime sensibilizarea muscimol ca răspuns la expunerea îndulcită la grăsimi.
Cannulae Plasamente
Figura 7 prezintă o mapare schematică a plasamentelor canulelor din toate experimentele din acest studiu. După cum se poate observa în figură, marea majoritate a destinațiilor de plasare (95%) a căzut în jumătatea anterioară a cochiliei medii Acb, incluzând și sectorul mult mai mare. Cinci procente din destinații de plasare au scăzut doar caudale până la jumătatea punctului anteroposterior al cochiliei, în cadrul sectorului care produce răspunsuri apetitoare, dar rostral în zona care dă comportamente defensive (18). Plasările în aceste zone au fost reprezentate uniform în toate experimentele și nu au existat diferențe sistematice în ceea ce privește efectele comportamentale sau farmacologice datorită variabilității plasamentului în axa anteroposterioară.
Discuție
În acest studiu, demonstrăm un tip nou de adaptare indusă de hrănire în creier. Intervalele intermitente de consum de grăsimi îndulcite au sensibilizat puternic efectul de hrănire indus de o provocare cu doze mici de muscimol în cochilia Acb; efectul sensibilizat a fost aproximativ echivalent cu cel produs de o doză de muscimol de cinci ori mai mare la șobolanii naivi. Această hipersensibilitate nu pare a fi consecința nespecifică a excitației generalizate sau a diversificării de mediu asociate cu expunerea intermitentă la grăsimi îndulcite. În consecință, expunerea repetată la stimuli puternici (expunere intermitentă la stres), chiar și la cei cu valență motivațională pozitivă30-33), nu au fost suficiente pentru a sensibiliza hrănirea indusă de muscimol. Spre deosebire de acestea, perfuziile DAMGO în coajă intra-Acb, care au determinat hrănirea în timpul fazei de inducere a sensibilizării experimentului, au produs o sensibilitate încrucișată robustă la muscimol. Prin urmare, pentru inducerea sensibilizării cu GABA este necesară o proprietate comună a aportului de grăsimi îndulcite și a aportului de mâncare pe bază de opioid, în afară de creșterea excitării generale a acestora. În mod implicit, acest lucru demonstrează că proprietățile orosensorii sau postingestice specifice zahărului sau grăsimilor nu sunt obligatorii pentru dezvoltarea sensibilizării muscimol. În schimb, mecanismul comun de inducere poate fi semnalarea repetată a opioidului μ în carcasa Acb, produsă fie prin administrarea exogenă de DAMGO, fie prin eliberarea endogenă a peptidei-opioide provocată de gorgingul cu grăsimi îndulcite.
În această privință, s-a arătat că stimularea receptorilor opioizi intra-Acb la nivelul Acb produce sensibilizarea la opioide și un răspuns condiționat la hrănire la provocarea salinei ulterioare (34). Aceste efecte sunt independente de dopamină (35), ca și alte procese mediate de Acb, mediate de opioide, cum ar fi creșterea reactivității gustului hedonic (30,36,37). Într-un sens general, eșecul infuzărilor repetate de AMPH de a sensibiliza hrănirea indusă de muscimol este în concordanță cu aceste constatări; astfel, sensibilizarea încrucișată cu opioid-GABA poate reprezenta un tip de neuroadaptare dependentă de dopamină în Acb. Interesant, nu am observat un răspuns condiționat la hrănire la provocarea salinei la șobolanii tratați cu DAMGO. Rețineți totuși că inducerea efectului alimentat cu opioide poate fi variabilă și necesită mai mult de patru tratamente repetate (V. Bakshi, comunicare personală, iunie 2012). Indiferent, aceste rezultate indică faptul că nu este necesar un efect de hrănire condiționată (cel puțin, unul capabil să fie dezvăluit prin provocarea cu soluție salină) pentru exprimarea sensibilizării încrucișate cu opioide-GABA. Mai mult, nu am observat niciodată răspunsuri suplimentare la hrănire la șobolanii expuși la grăsimi îndulcită în sesiunile de vacanță după-amiaza sau ca răspuns la provocările salinei sau foamei, indicând un anumit grad de specificitate în mecanismul de stimulare a răspunsului la hrănire sensibilizat.
Mecanismul neuronal care stă la baza comportamentului de hrănire generat de mușcol și alte manipulări de aminoacizi din coaja Acb pare să fie perturbarea echilibrului de semnalizare inhibitorie mediată de AMPA și mediată de GABA asupra neuronilor medii-spinoși. Când efectul net este o reducere a activității acestor neuroni, fie prin inhibarea mediată de GABA, fie prin blocarea receptorilor de glutamat de tip AMPA, este declanșată hiperfagia robustă (14,23,38,39). Prin urmare, o explicație parsimonioasă a rezultatelor noastre constă în faptul că activarea repetată a receptorilor opioizi μ (prin administrarea exogenă de DAMGO sau prin eliberarea peptidei opioide endogene provocată de gorgingul cu grăsime îndulcită) generează fie o schimbare directă în GABAA sensibilitatea receptorului în sine sau o schimbare mai generală a echilibrului de transmisie excitator / inhibitor astfel încât pragul de inhibare mediată de GABA este mai ușor de realizat. Repetarea tratamentului cu agonist opioid (morfină) produce anumite efecte în această direcție, cum ar fi reglarea în sus GABAA locurile de legare și absorbția de clorură stimulată de muscimol în sinaptozomi (40), augmentarea GABAA Expresia subunității Δ în carcasa Acb (41) și internalizarea subunității GluR1 a receptorilor AMPA în cochilia Acb (42). Orice din aceste mecanisme (sau combinația lor) la nivelul carcasei Acb ar putea produce, probabil, hipersensibilitate la inhibarea neurală indusă de muscimol. Cu toate acestea, sunt posibile și alte explicații; de exemplu, pot exista și neuroadaptări în cadrul nodurilor "ieșire" ale rețelei prin care se exprimă comportamentul alimentării mediate de coaja Acb (cum ar fi hipotalamusul lateral). Sunt necesare studii suplimentare pentru a testa această posibilitate.
În ceea ce privește relevanța clinică a acestor descoperiri, o posibilitate interesantă este că hipersensibilitatea la GABA în cochilie Acb se dezvoltă ca răspuns la contingențele de mediu care provoacă creșteri intermitente, fazice în semnalul μ-opioid, cum ar fi repetarea "binges". Euîn acest context, schimbarea GABA ar putea reprezenta un mecanism de transmitere a comportamentului pentru apetitul dysregulat. Rezultatele noastre pot avea, de asemenea, implicații pentru înțelegerea efectelor "crossover" dintre recompensa alimentară și anumite medicamente de abuz. Un candidat evident este alcoolul (EtOH), ale cărui efecte sunt modulate atât de sistemele cu opioid-β și de GABA în Acb (43-45). Interesant, unele studii au raportat asociații între poftele alimentare, bingeingul și utilizarea patologică a alcoolului la om (46,47). În studiile pe animale, fie GABA, fie blocarea receptorului opioid în carcasa Acb reduce consumul de EtOH [(48,49), dar vezi Stratford și Wirtshafter (50)] și, izbitor, EtOH se auto-administrează direct în carcasa Acb (51). Mai mult, un studiu recent privind tomografia cu emisie de pozitroni a arătat că semnalul μ-opioid din Acb însoțește consumul unei băuturi alcoolice îndulcite (52). La nivel celular, sa demonstrat că GABA localizat în cochilie AcbA receptorii care conțin subunitatea δ modulează efectele comportamentale ale consumului de EtOH scăzut (53); după cum sa menționat anterior, expresia genei pentru această subunitate este reglată în sus în carcasa Acb prin stimularea repetată a receptorilor cu opioizi (41). Prin urmare, este posibil ca eliberarea de peptide cu opioid-m prin "gustare" de alimente gustoase în contextul consumului de EtOH sau consumul de băuturi EtOH îndulcite (cum ar fi cele comercializate unor băutori tineri) pot implica neuroadaptări dependente de opioide în dezvoltare în circuite cu coduri de aminoacizi în coajă Acb. Această ipoteză, deși speculativă, conduce la predicții testabile cu privire la un context posibil în care sensibilizarea GABA în circuitele de recompensare a creierului de către persoanele vulnerabile ar putea permite alimentelor gustoase să servească drept "medicament de intrare" pentru escaladarea consumului de alimente și a aportului de EtOH.
Material suplimentar
Fișier suplimentar
recunoasteri
Această lucrare a fost susținută de Granturile Nationale de Instituții de Sănătate DA 009311 și MH 074723. Un subset al acestor date a fost prezentat în formă abstractă la reuniunea 2009 a conferinței Societății pentru Studiul Conduităii Ingestive din Portland, Oregon.
Note de subsol
Autorii nu raportează interese financiare biomedicale sau potențiale conflicte de interese.
Material suplimentar citat în acest articol este disponibil online.
Referinte
;
