Circuite divergente care stau la baza recompensei și efectelor consumului de grelină: proiecția dopaminergică VTA-accumbens mediază efectul ghrelin asupra recompensei alimentare, dar nu și a consumului de alimente (2013)

Neuropharmacology. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 iunie 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.


Repere

  • Intra-VTA ghrelin se angajează acumbal D1 și receptorii D2

  • Deprivarea de alimente ridică comportamentul de recompensă alimentară prin intermediul receptorilor D1 și D2

  • Aportul alimentar nu este afectat de manipulările DBNUMX și D1.

  • Comportamentul recompensării alimentare și aportul simplu de hrană sunt controlate de circuite divergente.

  • NAc dopamina joacă un rol important în recompensarea alimentelor, dar nu și în consumul de alimente.


Abstract

Obezitatea a atins proporții epidemice la nivel mondial și a creat o nevoie urgentă de a înțelege mecanismele care stau la baza consumului excesiv și necontrolat de alimente. Ghrelin, singurul cunoscut hormon care circulă orexigenic, crește puternic comportamentul de recompensă alimentară. Circuitul neurochimic care leagă ghrelinul de sistemul de recompensă mesolimbic și de comportamentul sporit de recompensare alimentară rămâne neclar.

Aici examinăm dacă este necesară semnalizarea dopaminergică VTA-NAc pentru efectele ghrelinului asupra recompensării și aportului alimentar. În plus, examinăm posibilitatea ca ghrelinul endogen să acționeze asupra neuronilor dopaminergici VTA-NAc. Un antagonist al receptorului D1 sau un antagonist al receptorului D2 a fost injectat în NAc în asociere cu microinjecția de ghrelin în VTA pentru a investiga dacă această blocadă atenuează comportamentul de recompensă alimentar indus de ghrelin. Injecțiile de ghrelin de la VTA au produs o creștere semnificativă a comportamentului de motivație / recompensă alimentară, măsurată prin condiționarea progresivă indusă de zaharoză și prin consumul de hrană. Pre-tratamentul cu un antagonist al receptorului D1 sau D2 în NAc a blocat complet efectul de recompensă al ghrelinului, lăsând ingestia de hrană intactă. De asemenea, am constatat că acest circuit este potențial relevant pentru efectele ghrelinului eliberat endogen deoarece ambii antagoniști au redus postamentul (o stare cu niveluri ridicate de circulație a ghrelinului) comportament crescut la zaharoză, dar nu și hiperfagie.

Luate impreuna datele noastre identifica VTA la NAc proiectii dopaminergice, impreuna cu D1-ca si receptorii D2 in NAc, ca elemente esentiale ale circuite responsabile ghrelin controlul comportament recompensa alimentara. Interesant de rezultate, de asemenea, sugereaza ca comportamentul alimentar recompensa si aportul simplu de vaca sunt controlate de circuite divergente, in cazul in care NAc dopamina joaca un rol important in recompensa alimentara, dar nu in aportul de alimente.

Cuvinte cheie

  • Grelina;
  • Motivația produselor alimentare;
  • Aportul alimentar;
  • supraalimentarea;
  • Condiționarea operantă;
  • Dopamina;
  • D1;
  • D2

1. Introducere

Ghrelinul hormonal circulant și circuitele neuronale prin care acesta funcționează sunt bine cercetate în contextul obezității și a controlului apetitului (Skibicka și Dickson, 2011), motivată și de oportunitățile terapeutice în această zonă a bolii (Cardona Cano și colab., 2012). Ghrelin este unic printre peptidele intestinului circulant prin faptul că crește consumul de alimente (Wren și colab., 2000, Inui, 2001, Shintani și colab., 2001 și Kojima și Kangawa, 2002) un efect al SNC mediat de receptori dedicați, GHS-R1A (Salome și colab., 2009 și Skibicka și colab., 2011), în special cele situate în zonele creierului implicate în "hrănirea homeostatică" (adică hrănirea legate de deficitul de energie), hipotalamus și brainstem (Melis și colab., 2002, Faulconbridge și colab., 2003 și Olszewski și colab., 2003). Recent, totuși, a apărut un rol pentru ghrelin în afara acestor regiuni homeostatice. GHS-R1A este, de asemenea, prezent în nodurile cheie ale sistemului de recompensă mezolimbic, în zone cum ar fi zona tegmentală ventrală (VTA) și nucleul accumbens (NAc) (Zigman și colab., 2006 și Skibicka și colab., 2011), zone implicate în comportament motivat de stimulare, care au fost, de asemenea, legate de "hrănirea hedonică" (adică admiterea alimentară cuplată cu proprietățile sale pline de satisfacție). Ghrelin este capabil să aducă aportul alimentar din ambele site-uri, iar acest efect este probabil legat de acțiunea sa de creștere a valorii de stimulare și de recompensă motivantă a alimentelor (Naleid și colab., 2005, Abizaid și colab., 2006 și Skibicka și colab., 2011). Astfel, la șobolani sau șoareci pe deplin saturați, ghrelinul aplicat periferic sau central (inclusiv direct în VTA) conduce la o creștere a consumului de alimente și, de asemenea, la un comportament de recompensă alimentarăNaleid și colab., 2005, Perello și colab., 2010, Skibicka și colab., 2011 și Skibicka și colab., 2012b) reflectată, de exemplu, prin creșterea presiunii pârghiei pentru o recompensă de zahăr într-un program de operare a raportului de progresie. Această acțiune reflectă rolul emergent al ghrelinului în cadrul sistemului de recompensă mesolimbic pentru a spori comportamentul de recompensare, nu numai pentru alimente, ci și pentru alcool și droguri de abuz (Dickson și colab., 2011). Este important faptul că acest efect al ghrelinului asupra motivației alimentare afectează semnalele de sațietate, deoarece ghrelinul determină comportamentul recompensării alimentelor la animalele săturate la un nivel comparabil cu cel detectat la șobolanii lipsiți de alimente. Mai mult, faptul că blocarea semnalului ghrelin, nu numai sistemic, dar și selectiv în cadrul VTA (Skibicka și colab., 2011), duce la o suprimare puternică a comportamentului de recompensă alimentară subliniază importanța și necesitatea semnalului ghrelin în recompensarea alimentară.

Acțiunea Ghrelin la nivelul VTA este suficientă pentru a determina aportul alimentar și comportamentul motivat, efecte care par să necesite semnalizarea prin GHS-R1A (Abizaid și colab., 2006 și Skibicka și colab., 2011). În mod surprinzător, circuitele din aval de acțiunile de promovare a recompenselor ghrelin în VTA rămân în mare parte nerezolvate. În cadrul VTA, grelina utilizează semnalizare opioidă, NPY și GABAergică (Abizaid și colab., 2006 și Skibicka și colab., 2012a). Cu toate acestea, neuronii dopaminergici VTA, prezentați anterior pentru a exprima receptorii de ghrelină (Abizaid și colab., 2006), poate fi ținta finală VTA pentru efectele grelinei asupra recompensei alimentare. Alimentele plăcute / satisfăcătoare implică neuronii dopaminei VTA și semnalul dopaminei în anumite zone ale SNC, cum ar fi NAc, stimulând astfel comportamentul de recompensare a alimentelor (Hernandez și Hoebel, 1988 și Joseph și Hodges, 1990). Trebuie remarcat totuși că, deși eliberarea dopaminei a fost strâns legată de comportamentul motivat al alimentelor, este de asemenea necesar ca hranirea de bază ca șoareci care nu sunt capabili să sintetizeze dopamina mor de foame (Cannon și colab., 2004). O legătură funcțională între grelină și dopamină este sugerată de efectele grelinei asupra activității neuronului dopaminergic VTA și, de asemenea, de faptul că neuronii dopaminergici VTA intacti sunt necesari pentru efectele grelinei asupra recompensei alimentare (Abizaid și colab., 2006 și Weinberg și colab., 2011). Cu toate acestea, neuronii dopaminei VTA se proiectează pe un număr de situri și rămâne complet neexplorat dacă semnalarea dopaminei în NAc este necesară pentru efectele VTA conduse de ghrelin asupra comportamentului motivațional alimentar. Mai mult, ghrelinul este implicat în controlul comportamentelor, altele decât aportul alimentar sau motivația, și anume căutarea de noutate, care au fost, de asemenea, legate de eliberarea dopaminei în NAcBardo și colab., 1996 și Hansson și colab., 2012).

În studiul de față am testat ipoteza că efectele ghrelinului asupra comportamentului motivat al alimentelor și / sau aportului alimentar exercitat la nivelul VTA necesită semnalizarea receptorului dopaminic în NAc. În acest scop, aportul de alimente și comportamentul motivațional alimentat indus de ghrelin VTA a fost evaluat în raportul progresiv de apăsare a levierului pentru paradigma sucrozei împreună cu blocarea simultană a NAc dopamină de semnalizare. În studii separate am testat contribuția individuală a receptorilor dopaminergici 1 (D1) și a receptorilor dopaminergici 2 (D2). Mai mult, pentru a explora contribuția ghrelinului endogen la semnalul de dopamină NAc, am determinat dacă acești receptori de dopamină joacă un rol în îmbunătățirea condusului de foame a comportamentului recompensării alimentare. În cele din urmă, pentru a evalua consecințele moleculare ale ghrelinului endogen crescut în semnalizarea dopaminei NAc, am determinat efectul deprivării foamei / alimentelor asupra exprimării mRNA a receptorilor și enzimelor de dopamină NAc.

2. materiale si metode

animale: Șobolani Sprague-Dawley masculi adulți (200-250 g, râul Charles, Germania) au fost adăpostiți într-un ciclu de lumină / întuneric de 12 ore (luminile aprinse la 6 dimineața) cu chow regulat și apă disponibilă ad libitum în cuștile lor. Toate procedurile pe animale au fost efectuate cu permisiunea de etică și în conformitate cu ghidurile Comitetului pentru îngrijirea și utilizarea animalelor instituționale din cadrul Universității din Göteborg.

Interventie chirurgicala: Toți șobolanii din studiile comportamentale au fost implantate cu o canulă de ghidare (calibru 26; Plastics One, Roanoke, VA), vizând VTA și coaja NAc pentru injecțiile unilaterale ipsilaterale ulterioare. A fost utilizată anestezia cu ketamină. Canulele au fost plasate la 1.5 mm deasupra locului țintă și s-a folosit un injector care se extinde la 1.5 mm de canulele de ghidare pentru microinjecții. Pentru a viza VTA, au fost alese următoarele coordonate Skibicka și colab. (2011): ± 0.75 de la linia mediană, 5.7 mm posterioară față de bregma și 6.5 mm ventral de la suprafața craniului, cu injectorul orientat 8.0 mm ventral spre craniu. Pentru shell-ul NAc, au fost utilizate următoarele coordonate (modificate din Quarta și colab. (2009): ± 0.75 de la linia mediană, 1.7 mm anterior față de bregma și 6.0 mm ventral până la craniu, cu injectorul orientat 7.5 mm ventral). Canulele au fost atașate la craniu cu ciment acrilic dentar și șuruburi de bijuterie și închise cu un obturator, așa cum a fost descris anterior (Skibicka și colab., 2009). La toți șobolanii, locul de microinjecție atât pentru VTA cât și pentru NAc a fost verificat post mortem, prin microinjecție de cerneală india la același volum de microinjecție (0.5 μl) utilizat pe tot parcursul studiului. Numai subiecții cu plasarea corectă (Fig. 2) au fost incluse în analiza datelor.

  • Imagine de dimensiune completă (48 K)
  • Fig. 1.  

    Diagrame reprezentând diferite modele experimentale utilizate. Programul 1 a fost utilizat pentru a obține datele prezentate în Fig. 3 și 4. Programul 2 a fost utilizat pentru a obține datele prezentate în Fig. 5 și programați 3 pentru datele afișate în Fig. 6 și 7. Dulapurile gri solide reprezintă perioadele în care au fost colectate măsurătorile.

  • Imagine de dimensiune completă (77 K)
  • Fig. 2.  

    Reprezentant NAc (A) și VTA (B) locul de injectare (indicat de cerc). Panoul din dreapta reprezintă secțiunea cerebrală a șobolanului coronar cu cerneală indiană microinjectată în coaja VTA sau NAc (NAcS) la volumul de 0.5 μl utilizat în studiu. Panoul din stânga prezintă o secțiune corespunzătoare a atlasului cerebral al șobolanului, 2.16 mm anterior bregmei pentru NAc și 5.64 posterior bregmei pentru VTA; Aq, acvaduct; cc, corpus colosum; CPu, caudat și putamen; VS, ventricul lateral; NAcC, nucleu NAc; SN, substantia nigra.

2.1. Procedura de condiționare a operatorului

Experimentele de condiționare a operatorilor au avut loc în camere de condiționare a operatorilor de șobolan (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, SUA). Procedura de instruire utilizată pentru condiționarea operantă a fost adaptată din studiile anterioare (la Fleur și colab., 2007 și Hansson și colab., 2012). Pentru a facilita antrenamentul operativ pentru zaharoză, toți șobolanii au fost supuși unei restricții ușoare de hrană în timpul căreia greutatea corporală inițială a fost redusă treptat la 90% pe o perioadă de o săptămână. Înainte de a fi plasate în cutiile operante, șobolanii au fost expuși la peletele de zaharoză (45 mg pelete de zaharoză; test Diet, Richmond, IN, SUA) în mediul cuștii de acasă de cel puțin două ori. Apoi, șobolanii au învățat să manevreze apăsarea peletelor de zaharoză sub un program fix FR1, cu 2 sesiuni / zi. În FR1, o singură apăsare pe maneta activă a dus la livrarea unei pelete de zaharoză. Toate sesiunile de FR au durat 30 de minute sau până când șobolanii au câștigat 50 de pelete, oricare dintre acestea a avut loc mai întâi. Majoritatea șobolanilor au atins criteriul de 50 de pelete pe sesiune după 5-7 zile. Au fost înregistrate apăsările pe pârghia inactivă, dar nu au avut consecințe programate. Sesiunile de programare FR1 au fost urmate de FR3 și FR5 (adică 3 și respectiv 5 presări pe peletă). Programul FR5 a fost urmat de programul raportului progresiv (PR) în timpul căruia costul unei recompense a fost crescut progresiv pentru fiecare recompensă următoare, pentru a determina cantitatea de muncă pe care șobolanul este dispus să o facă pentru a obține recompensa. Cerința de răspuns a crescut în conformitate cu următoarea ecuație: raportul de răspuns = (5e (0.2 × numărul perfuziei)) - 5 prin următoarele serii: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. Sesiunea PR sa încheiat când șobolanul nu a reușit să câștige o recompensă în decurs de 60 de minute. Răspunsul a fost considerat stabil atunci când numărul de pelete alimentare câștigate pe sesiune nu a diferit mai mult de 15% pentru trei sesiuni consecutive. În majoritatea cazurilor, răspunsul s-a stabilizat în decurs de 5 sesiuni. Șobolanii care nu au atins criteriile cerute în acea perioadă de timp au fost instruiți în sesiuni suplimentare. Testul PR a fost efectuat pe o sesiune / zi. Șobolanii au fost ulterior transferați în cuștile lor de acasă pentru 1 oră de măsurare a consumului de chow. La sfârșitul antrenamentului și înainte de operație și teste, șobolanii au avut ad libitum acces la bucătărie normală.

2.2. Droguri

Grelina de șobolan acilat (Tocris, Bristol, Marea Britanie) a fost administrată la VTA la o doză de 1.0 μg cu lichid cefalorahidian artificial (aCSF) ca vehicul (și martor). S-a demonstrat anterior că doza de 1.0 μg de grelină crește răspunsul operant pentru zahăr și induce un răspuns orexigen atunci când este administrat la VTA (Naleid și colab., 2005 și Skibicka și colab., 2011). Antagonistul receptorului D1, SCH-23390, a fost administrat la NAc la o doză de 0.3 μg (Tocris), cu aCSF ca vehicul (martor). Pentru studiul privării de alimente, doza a fost crescută la 0.5 μg din cauza lipsei efectului dozei inițiale de 0.3 μg. SCH-23390 este un antagonist puternic și selectiv al receptorilor de dopamină de tip D1 cu afinitate> de 1000 de ori pentru receptorii de dopamină de tip D1 comparativ cu D2 (Barnett și colab., 1986). Are o afinitate similară pentru receptorii D1 și D5 (Barnett și colab., 1992) prin urmare, pe parcursul studiului ne vom referi la capacitatea sa de a bloca receptorii asemănători D1, un termen care cuprinde atât receptorii D1 cât și D5. Doza inițială de 0.3 μg de SCH-23390 a fost aleasă pe baza (Grimm și colab., 2011). Această doză injectată în carcasa NAc s-a dovedit a fi eficientă la reducerea apăsării pârghiei pentru un indiciu asociat anterior cu livrarea unei soluții de zaharoză fără a afecta performanța la pârghia inactivă. Antagonistul receptorului dopaminei D2, clorhidratul de eticlopridă (Tocris), a fost administrat la NAc cu aCSF ca vehicul (martor). Doza inițială de eticlopridă aleasă (1.0 μg) s-a bazat pe (Laviolette și colab., 2008), dar a fost crescut la 1.5 μg în studiul privării de alimente. Toate medicamentele au fost livrate într-un volum de 0.5 μl de aCSF.

2.3. Proiectare experimentală

Toți șobolanii au primit injecții direcționate cu NAc și VTA la începutul ciclului de lumină, cu a doua injecție la 10 minute înainte de începerea testării operante. Toate condițiile au fost separate de cel puțin 48 de ore și au funcționat într-o manieră contrabalansată, astfel încât fiecare șobolan a primit toate cele patru condiții: primul vehicul sau antagonist al receptorului dopaminei la NAc și apoi, 10 minute mai târziu, vehicul sau grelină la VTA. Pentru fiecare șobolan au fost vizate VTA i NAc ipsilaterale. Detalii despre fiecare experiment sunt, de asemenea, ilustrate în Fig. 1.

2.3.1. Efectul blocării receptorilor de tip D1 asupra ghrelinului indusă de hrană și consumul de hrană

Răspunsurile au fost examinate după VTA și NAc (n = 12-14) livrarea medicamentului după patru condiții, după cum urmează: 1) starea de control (soluții vehicul la NAc și VTA), 2) vehicul NAc + VTA 1.0 μg grelină, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + vehicul VTA, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg grelină. Testarea a fost efectuată în stare sățioasă (după perioada ciclului întunecat de hrănire). În zilele experimentale, șobolanii au fost returnați în cuștile lor de acasă după 120 de minute de testare operativă și aportul de chow a fost măsurat timp de 1 oră în mediul cuștii de acasă (ca în programul 1, Fig. 1). Acest punct de timp corespunde celei de-a treia ore după injectarea de ghrelină VTA, timp în care se așteaptă ca un răspuns orexigenic să continue, pe baza studiilor anterioare care au explorat timpul de acțiune al ghrelinului administrate central sau periferic Wren și colab., 2000 și Faulconbridge și colab., 2003) și studiile noastre anterioare care au utilizat o configurație experimentală similară.

2.3.2. Efectul blocajului receptorului D2 asupra ghrelinului indusă de hrană și consumul de hrană

Răspunsurile au fost examinate după VTA și NAc (n = 7) livrarea medicamentului în patru condiții după cum urmează: 1) starea de control (soluții vehicul la NAc și VTA), 2) vehicul NAc + VTA 1.0 μg grelină, 3) NAc 1 μg clorhidrat de eticlopridă + vehicul VTA, 4) NAc 1 μg clorhidrat de eticlopridă + VTA 1.0 μg de grelină. Testarea a fost efectuată în stare sățioasă (după perioada ciclului întunecat de hrănire). Șobolanii au fost returnați în cuștile de acasă după 120 de minute de testare operativă și aportul de chow a fost măsurat timp de 1 oră în mediul cuștii de acasă (ca în programul 1, Fig. 1) deoarece efectul orexigenic mediat de grelină este încă prezent după o plasare întârziată a peletelor de chow (după 2 ore).

2.3.3. Efectele blocării receptorilor D1 și a receptorilor D2 (separate sau combinate) la administrarea ghrelinică indusă de chow

Pentru a confirma că rezultatele obținute la consumul de chow în experimentele anterioare nu au fost confundate cu expunerea anterioară la zaharoză în paradigma operantă sau cu întârzierea de 2 ore, într-un studiu separat, am explorat efectele livrării NAc a doi antagoniști ai receptorilor dopaminei singuri sau în combinație cu aportul de hrană VTA indus de grelină de 2 și 3 ore la șobolani sățioși (n = 10-11; ca în programul 2, Fig. 1). În acest caz, șobolanii nu au fost expuși paradigmei de condiționare operantă înainte de măsurarea chow. Astfel, aportul de alimente a fost măsurat după livrarea țintă a medicamentului VTA și NAc după patru condiții după cum urmează: 1) starea de control (soluții vehicul la NAc și VTA), 2) vehicul NAc + VTA 1.0 μg de grelină, 3) antagonist al receptorului dopaminei NAc + Vehicul VTA, 4) antagonist al receptorului dopaminei NAc + VTA 1.0 μg de grelină. Mai întâi am explorat separat cei doi antagoniști ai receptorilor dopaminei astfel încât, în condițiile 3 și 4, un grup de șobolani a primit 0.3 μg SCH-23390 și celălalt grup a primit 1 μg clorhidrat de eticlopridă. După recuperare timp de 3 zile, aproximativ jumătate din șobolanii din fiecare grup au fost retestați, de data aceasta cu o combinație a celor doi antagoniști în condițiile 3 și 4. În fiecare dintre aceste 3 experimente s-a folosit un design contrabalansat între tratamente, ca înainte (toate șobolanii au primit toate condițiile din fiecare experiment pentru compararea efectului subiectului). Poziția canulelor a fost verificată post-mortem ca înainte. Datele prezentate includ doar șobolani cu plasare injectabilă confirmată pentru a ajunge la VTA și NAc.

2.3.4. Efectul blocării receptorilor D1-like și a receptorului D2 asupra aportului alimentar indus de alimentația alimentară și consumului de hrană

Antagoniștii receptorilor de dopamină au fost testați în experimente diferite 2. În primul experiment, răspunsurile au fost examinate după NAc vizat (n = 20) livrarea fie a vehiculului, fie a antagonistului receptorului D1 (0.5 μg SCH-23390). Testarea a fost efectuată în stare de post (după ce alimentele au fost restricționate pe durata ciclului întunecat). În al doilea experiment, răspunsurile au fost examinate după NAc vizat (n = 7) livrarea fie a vehiculului, fie a 1.5 μg de clorhidrat de eticlopridă de NAc. Testarea a fost efectuată în starea de repaus alimentar (după ce alimentele au fost restricționate pe durata ciclului întunecat; așa cum este ilustrat în programul 3, Fig. 1).

2.3.5. Modificări induse de deprivarea alimentelor în expresia genei legate de dopamină în NAc

S-au măsurat modificările genetice ale dopaminei în receptorii dopaminici D1A, D2, D3, D5, catechol-O-metiltransferază (COMT) și monoaminooxidaza A (MAO) în NAc.

2.3.6. Izolarea ARN și expresia mRNA

Creierele au fost îndepărtate rapid și NAc a fost disecat folosind o matrice cerebrală, înghețat în azot lichid și depozitat la -80 ° C pentru determinarea ulterioară a expresiei ARNm. Probele individuale de creier au fost omogenizate în Qiazol (Qiagen, Hilden, Germania) folosind un Tissue Lyser (Qiagen). ARN-ul total a fost extras folosind RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) cu tratament ADNse suplimentar (Qiagen). Calitatea și cantitatea ARN au fost evaluate prin măsurători spectrofotometrice (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, SUA). Pentru sinteza ADNc s-a utilizat kitul de sinteză ADNc iScript (BioRad). RT PCR în timp real a fost efectuat folosind TaqMan® seturi de sondă și grund pentru gene țintă alese dintr-un catalog on-line (Applied Biosystems). Valorile expresiei genei au fost calculate pe baza Ct metoda ( Livak și Schmittgen, 2001), unde ad libitum grupul de hrană a fost desemnat calibrator. A fost utilizată ca gena de referință gliceraldehidă-3-fosfat dehidrogenază (GAPDH).

2.3.7. analize statistice

Toți parametrii comportamentali au fost analizați prin analiza variabilă a măsurătorilor repetate (ANOVA) urmată de post hoc Testul HSD Tukey, după caz ​​sau al elevului t test în cazul în care au fost comparate doar două condiții. Toate analizele statistice au fost efectuate utilizând software-ul GraphPad. Diferențele au fost considerate semnificative la p <0.05.

3. Rezultate

3.1. Efectul blocării receptorilor asemănători cu D1 (NAc) asupra recompensării alimentare cu hrană indusă de glandele VTA și consumului de hrană

Pentru a determina dacă activitatea la receptorii de tip D1 este necesară pentru creșterea VTA ghrelin indusă de comportamentul de recompensă alimentară, a fost testat impactul pre-tratamentului cu un antagonist D1-like (SCH-23390) asupra operantului indus de ghrelin pentru zaharoză. Un test Tukey post-hoc urmând un ANOVA cu o singură cale (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 pentru recompense, pârghia activă și respectiv chow) au relevat un efect semnificativ al grelinei pentru a crește numărul de recompense câștigate (p <0.0005; Fig. 3A), numărul de prese active active (p <0.05; Fig. 3B) și consumul de alimente (p <0.05; Fig. 3C). Ratele de comportament asociate comportamentului, recompensele câștigate și presele active au fost blocate în mod clar de pre-tratamentul SCH-23390 ( Fig. 3A, B). Activitatea la pârghia inactivă a fost minoră și nu a fost semnificativ diferită între diferitele grupuri de tratament ( Fig. 3B) care sugerează că tratamentul nu produce modificări nespecifice în scopuri non-țintite. Chip hiperfagia observată după ce ghrelinul a fost microinjecționat în VTA nu a fost modificat prin pre-tratamentul SCH-23390 ( Fig. 3C). Aceste date demonstrează că dopamina și receptorii asemănători D1 din coaja NAc sunt în aval de grelină și sunt necesare pentru ca grelina administrată de VTA să își exercite efectele asupra comportamentului de recompensare a alimentelor. Cu toate acestea, acestea nu sunt esențiale pentru capacitatea grelinei de a crește aportul de chow. Tratamentul NAc cu SCH-23390 nu a avut niciun efect în sine pe fiecare operant care răspunde pentru consumul de alimente sau hrană ( Fig. 3).

  • Imagine de dimensiune completă (37 K)
  • Fig. 3.  

    Efectele blocajului receptorului D1 al coajei intra-NAc asupra comportamentului de recompensare a alimentelor induse de grelină intra-VTA și hiperfagiei. Pretratarea cu antagonistul receptorului D1, SCH-23390, a blocat în totalitate creșterea indusă de grelină în recompensele de zaharoză câștigate (A) și numărul de apăsări active ale pârghiei (bare negre) în timp ce activitatea la pârghia inactivă (bare gri) a fost neafectat de niciunul dintre tratamente (B). Hiperfagia de grelină intra-VTA nu a fost atenuată de blocarea selectivă a NAc shell a receptorilor D1 (C). Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. n = 12-14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Efectul blocării D2 (NAc) asupra recompensării alimentare și adaosului de hrană provocată de VTA ghrelin

Pentru a determina dacă activitatea la D2 este necesară pentru exprimarea supraviețuirii comportamentului de recompensă alimentată de VTG, a fost testat impactul pre-tratamentului cu un antagonist selectiv D2 (clorhidrat de etiloprid) asupra creșterii induse de ghrelin a comportamentului operatorului de zaharoză. O metodă ANOVA a demonstrat un efect semnificativ al tratamentului medicamentos (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 pentru recompense, pârghia activă și respectiv chow). Un test post hoc Tukey a indicat o creștere semnificativă a recompenselor câștigate (p <0.01; Fig. 4A) și prese active (p <0.01; Fig. 4B) după tratamentul cu ghrelin care a fost blocat cu pre-tratamentul cu eticloprid. Activitatea la pârghia inactivă a fost minoră și nu a fost semnificativ diferită între diferitele grupuri de tratament ( Fig. 4B). Spre deosebire de datele de răspuns ale operatorului, pre-tratamentul cu eticloprid nu a modificat creșterea indusă de ghrelin în administrarea de chow (p <0.05; Fig. 4C). În acest studiu combinat, interacțiunea a fost confirmată de ANOVA bidirecțională între pretratare × grelină în recompense obținute: F(1,24) = 4.8, p <0.05; apăsări cu pârghie activă: F(1,24) = 4.7, p <0.05, dar nu consumul de chow. Astfel, receptorii D2 pot fi utilizați de grelină pentru a induce modificări în comportamentele legate de recompensă, dar nu și consumul de chow.

  • Imagine de dimensiune completă (39 K)
  • Fig. 4.  

    Efectele blocajului receptorului D2 al coajei intra-NAc asupra comportamentului de recompensare a alimentelor induse de grelină intra-VTA și hiperfagiei. Pretratarea cu antagonistul receptorului D2, clorhidratul de eticlopridă (ETC), a abolit creșterea indusă de grelină în recompensele de zaharoză câștigate (A) și numărul de apăsări active ale pârghiei (bare negre) în timp ce activitatea la pârghia inactivă (bare gri) nu a fost afectate de oricare dintre tratamente (B). În schimb, hiperfagia de grelină intra-VTA nu a fost atenuată de blocarea selectivă a NAc shell a receptorilor D2 (C). Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Efectul blocării receptorilor D1 și / sau D2 (NAc) asupra aportului de hrană indus de VTA ghrelin

Pentru a căuta o validare suplimentară a lipsei de efect a celor doi antagoniști ai dopaminei asupra hrănirii cu chow, am repetat studiul, de data aceasta la șobolani care nu au fost niciodată expuși paradigmei de condiționare operantă. Acest studiu de validare a fost extins pentru a include un al treilea test în care am explorat efectele co-livrării antagoniștilor receptorilor D1 și D2 către NAc asupra aportului alimentar VTA ghrelin. Aportul de chow a fost semnificativ crescut de grelina VTA la 2 ore după injectare (ANOVA într-un singur mod: F(3,30) = 6.4, p <0.005 și F(3,27) = 9.0, p <0.0005 pentru studiul receptorilor D1 și respectiv D2) și acest lucru nu a fost afectat de pretratarea fie cu D1-like ( Fig. 5A) sau antagonistul receptorului D2 ( Fig. 5B). În testul final, explorând efectul combinat al celor doi antagoniști ai receptorilor dopaminei, nu am putut detecta un efect semnificativ al grelei VTA până la punctul de timp de 3 ore, reflectând probabil impactul injecției triple parenchimatoase necesare în acest studiu. Un mod ANOVA a indicat un efect semnificativ al tratamentului (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Aportul de alimente după livrarea de grelină VTA a atins semnificație la momentul de 3 ore, cu toate acestea, acest lucru nu a fost suprimat din nou prin co-aplicarea antagoniștilor receptorilor de dopamină la NAc ( Fig. 5C). Rețineți că aplicarea combinată a ambilor antagoniști ai receptorilor dopaminergici cu NAc nu a avut efect în sine privind aportul de alimente.

  • Imagine de dimensiune completă (48 K)
  • Fig. 5.  

    Efectele blocajului receptorului dopaminei intra-NAc în coajă asupra hiperfagiei chow induse de grelină intra-VTA la șobolani fără niciun antrenament prealabil sau expunere la zaharoză. Hiperfagia VTA indusă de grelină măsurată la 2 ore post-injecție nu a fost suprimată prin pre-tratament NAc cu (A) un antagonist al receptorului D1, SCH-23390 (SCH) sau (B) un antagonist al receptorului D2, clorhidrat de eticlopridă ( ETC). În (C), hiperfagia chow indusă de grelină măsurată la punctul de timp de 3 ore nu a fost suprimată de coadministrarea NAc a ambilor antagoniști. Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. n = 10-11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Efectul blocării receptorilor D1-like și a receptorului D2 asupra aportului alimentar indus de alimentația alimentară și consumului de hrană

Privarea de hrană crește atât răspunsul operant, cât și consumul de 1 oră de chow; șobolanii au apăsat pârghia activă de aproape două ori mai mult când sunt flămânzi și de trei până la șase ori mai mult chow la punctul de măsurare de 1 oră (comparați starea vehiculului în Fig. 3 și 4). Blocarea receptorilor asemănători cu D1 din carcasa NAc a redus semnificativ scăderea indusă de deprivarea alimentelor în comportamentul de recompensă alimentară atunci când a fost evaluată ca o reducere a recompenselor alimentare obținute (p <0.01; Fig. 6A) și o reducere a preselor active de pârghie (p <0.01; Fig. 6B). Acest tratament nu a avut efecte semnificative asupra consumului de hrană indus de deprivarea alimentelor ( Fig. 6C). Infuzarea unui antagonist D2 în carcasa NAc a redus semnificativ creșterea indusă de deprivarea alimentelor în comportamentul de recompensă alimentară atunci când a fost evaluată ca o reducere a recompenselor alimentare obținute (p <0.01; Fig. 7A). Chiar dacă fiecare șobolan a redus presiunea activă a pârghiei după blocarea D2 în NAc, efectul a condus la o tendință (p = 0.08; Fig. 7B) probabil datorită variabilității de bază ridicate în apăsarea pârghiei (eroare standard = 86 pentru vehicul și 41 pentru starea medicamentului, intervalul de apăsare a pârghiei active pe vehicul de la 57 la 707 apăsări). Eliminarea șobolanului cu cel mai mare răspuns din setul de date are ca rezultat p = 0.001. În special șobolanul îndepărtat a arătat 707 de apăsări pe vehicul și doar 303 pe medicamente, susținând astfel și concluzia generală. Nici un antagonist al receptorului dopaminei nu a modificat maneta apăsând maneta inactivă. Aportul de chow nu a fost modificat de blocada D2 în NAc ( Fig. 7C).

  • Imagine de dimensiune completă (29 K)
  • Fig. 6.  

    Efectele blocajului receptorului intra-NAc shell D1 asupra creșterii induse de lipsa alimentelor în comportamentul de recompensare a alimentelor și hiperfagia chow. Pretratarea cu antagonistul receptorului D1, SCH-23390, a atenuat creșterea indusă de lipsa alimentelor în recompensele de zaharoză câștigate (A) și numărul de apăsări active ale pârghiei în timp ce activitatea la pârghia inactivă nu a fost afectată de niciunul dintre tratamente (B) . Hiperfagia Chow nu a fost atenuată de blocarea selectivă a NAc shell a receptorilor D1 (C). Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Imagine de dimensiune completă (30 K)
  • Fig. 7.  

    Efectele blocajului receptorului D2 al coajei intra-NAc asupra creșterii induse de lipsa alimentelor în comportamentul de recompensare a alimentelor și hiperfagia chow. Pre-tratamentul cu antagonistul receptorului D2, clorhidrat de eticlopridă (ETC), a redus creșterea indusă de lipsa alimentelor în recompensele de zaharoză câștigate (A) și a avut tendința de a atenua numărul de apăsări active cu pârghie (B). Activitatea la pârghia inactivă nu a fost afectată de niciunul dintre tratamente (B). Hiperfagia Chow nu a fost atenuată de blocarea selectivă a NAc shell a receptorilor D2 (C). Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Modificările induse de deprivarea alimentelor în expresia genelor legate de dopamină în NAc

Depozitarea pe timpul nopții a avut un impact semnificativ asupra exprimării mRNA a câtorva gene dopamine legate de NAc. Expresia ARNm al receptorului de dopamină D2 a fost semnificativ redusă în timp ce mARN-ul receptorului de dopamină D5 a fost crescut. Dopaminele receptorilor de dopamină D1, D3, COMT și MAO mRNA nu au fost modificate prin postul peste noapte (Fig. 8). Receptorii D1 și D2 sunt considerați cei mai abundenți receptori ai dopaminei din creier, în timp ce prezența D3 și D5 în SNC este mult mai limitată. Prin urmare, am comparat nivelele mRNA în accumbens de receptori D5 la D1 și am ajuns la 2%; o relație similară a fost detectată pentru D3 și D2 (datele nu sunt prezentate). Astfel, aici confirmăm că, în cadrul NAc, majoritatea ARNm receptorului dopaminic este alcătuită din cea a receptorilor D1 și D2, în timp ce receptorii D3 și D5 reprezintă doar o mică fracțiune din ARNm receptorul total de dopamină detectat în NAc.

  • Imagine de dimensiune completă (21 K)
  • Fig. 8.  

    Nucleul accumbens dopamina exprimând genele legate de semnalizarea detectate după restricționarea alimentelor. Valorile sunt afișate ca mijloace + SE. *p <0.05.

4. Discuţie

Principalele constatări ale studiului actual indică faptul că semnalizarea dopaminei în carcasa NAc este un mediator necesar în aval al efectelor grelinei asupra recompensei alimentare. Rezultatele indică faptul că receptorii asemănători D1 și D2 din coaja NAc sunt componente cheie ale circuitelor activate de grelină și sunt esențiale pentru ca grelina aplicată VTA să-și exercite efectele asupra comportamentului de recompensare a alimentelor. Semnalizarea de tip D1 și receptorul D2 în NAc (coajă) nu sunt, totuși, esențiale pentru capacitatea ghrelinului de a crește aportul de chow. Aceste date sugerează o divergență în țintele neuronale pentru grelină care controlează întărirea alimentelor față de aportul de alimente. În cele din urmă, constatările noastre indică faptul că acest circuit este, de asemenea, angajat de grelina endogenă, întrucât, într-o stare de foame, atunci când nivelurile de grelină circulante sunt crescute, semnalizarea dopaminei în NAc este necesară pentru un comportament sporit de recompensare a alimentelor.

În mod surprinzător, deși este clar că ghrelinul are un impact asupra sistemului dopaminergic (Abizaid și colab., 2006, Jerlhag și colab., 2007, Kawahara și colab., 2009 și Weinberg și colab., 2011), acesta este primul studiu care demonstrează că efectele grelinei asupra recompensei alimentare necesită semnalizarea receptorului de dopamină NAc (în acest caz, semnalizarea D1 și D2). Aceasta a apărut ca o întrebare importantă, deoarece s-a demonstrat recent că alți hormoni sau neuropeptide legate de controlul apetitului au o relație destul de neașteptată cu sistemul de dopamină mesolimbică. Leptina, de exemplu, ca grelina, are receptori pe neuronii dopaminergici din VTA; majoritatea acestor neuroni dopaminergici sensibili la leptină, totuși, nu se proiectează spre striat, ci inervează amigdala (Hommel și colab., 2006 și Leshan și colab., 2010). Melanocortina, o neuropeptidă anorexigenă puternică cu receptori în VTA, spre deosebire de ceea ce poate fi prevăzută pentru un agent anorexic, crește, de fapt, activitatea dopaminergică și eliberarea de dopamină în striatum, reducând în mod clar comportamentul de admisie alimentarăTorre și Celis, 1988, Lindblom și colab., 2001 și Con, 2005). Un alt strat de complexitate este adăugat prin datele care indică faptul că efectul eliberării dopaminei ghrelinului pare să depindă de disponibilitatea alimentelor: nivelele de dopamină NAc detectate prin microdializă au fost crescute numai prin ghrelinul aplicat periferic la șobolani cărora li sa permis să se mănânce după administrarea de ghrelină (ca în condițiile experimentale utilizate în studiul de față) și au fost chiar suprimate de ghrelin la cei cărora li sa refuzat accesul la alimente (Kawahara și colab., 2009), un efect recent demonstrat că implică căi diferențiate de semnalizare a opioidului în VTA (Kawahara și colab., 2013). Aceste două exemple subliniază complexitatea relației dintre hrănirea peptidelor, disponibilitatea alimentelor și dopamină și evidențiază importanța studiilor care explorează utilitatea efectelor grelinei asupra sistemului dopaminei în comportamentul de recompensare a alimentelor.

Un aspect interesant al rezultatelor este efectul contrastant al blocadei receptorilor de dopamină NAc asupra motivației alimentare față de consumul de alimente. În mod special, am confirmat lipsa efectului de semnalizare a dopaminei suprimate NAc asupra aportului alimentar indus de glande VAR în studiile independente 2: într-o singură paradigmă, măsurarea aportului de alimente a fost făcută imediat după testul de răspuns al operatorului (pentru care recompensarea zahărului ar fi putut modifica ulterior consum de hrană) și, în cealaltă, s-a măsurat numai adaosul alimentar la animale fără testarea operantului anterior. În plus, în cel de-al doilea experiment am putut arăta că co-aplicarea ambilor antagoniști ai receptorilor dopaminergici la NAc nu a avut niciun efect asupra aportului alimentar indus de glandele VTA, sporind suportul pentru ipoteza că semnalizarea NAc dopamină prin intermediul receptorilor D1 și D2 nu este necesară pentru hiperfagia ghrelină. Luate împreună cu faptul că antagoniștii întrerup comportamentul motivațional al produselor alimentare induse de ghrelin, aceste rezultate colective sugerează o divergență a neuro-circuitelor în aval de ghrelin VTA, cu o ramură care controlează consumul de alimente și cealaltă motivație / recompensă alimentară. Se pare că ghrelinul utilizează dopamina pentru a modifica motivația alimentară, dar nu și pentru consumul de alimente. Anterior, am arătat că ghrelinul VTA angrenează neuropeptida Y în VTA selectiv pentru a controla aportul alimentar și opioidele într-o manieră opusă (Skibicka și colab., 2012a). Astfel, există deja o prioritate pentru o divergență în circuitele angajate de ghrelin pentru aportul alimentar față de comportamentul motivat de alimente.

Receptorii acumbali D1 au un rol bine stabilit atât în ​​ceea ce privește armarea cu medicamente, cât și pentru produsele alimentare, cu o serie de dovezi anterioare care indică faptul că perfuzia antagonistă intra-NAc D1 reduce comportamentul orientat spre orientarea spre produse alimentare. Antagoniștii receptorilor de tip D1 de tip sistemic reduc autoadministrarea indusă de către cocaină, heroină, nicotină și alcool [de exemplu (Weissenborn și colab., 1996, Liu și Weiss, 2002, Bossert și colab., 2007 și Liu și colab., 2010)], subliniind rolul cheie al acestor receptori în procesele orientate spre recompense. Datele prezente indică faptul că receptorii de tip NAc D1 sunt un element esențial al circuitelor activate de ghrelinul acționat de VTA. Sprijin, aplicarea periferică a acestui antagonist D1 a demonstrat, de asemenea, că reducerea recunoașterii obiectului îmbunătățită cu ghrelină (Jacoby și Currie, 2011). Cu toate acestea, având în vedere că aplicarea periferică vizează toate populațiile neuronale care exprimă D1 în creier și că populațiile din afara NAc (de exemplu, în hipocampus) pot avea un rol major în învățare și memorie, nu este clar dacă populația NAc examinată aici contribuie la îmbunătățirea memoriei efectelor ghrelinului.

Receptoarele D2 acționează adesea în mod concertat cu D1; astfel, multe studii indică un rol al receptorilor D2 în aspecte legate de procesarea recompenselor și comportamentul orientat spre recompense. Cu toate acestea, este demn de remarcat faptul că receptorii D1 și D2 nu acționează întotdeauna în același mod cu recompensa wrt. În amigdala, de exemplu, blocarea receptorilor D1 atenuează reinstaurarea căutării de cocaină indusă de tac, în timp ce antagoniștii D2 pot spori într-adevăr acest comportament (Berglind și colab., 2006). Această disociere funcțională poate avea, de asemenea, o contribuție neuroanatomică, deoarece receptorii D2 din NAc par să servească o funcție mai degrabă opusă celor din hipotalamus. În timp ce în stimularea NAc a receptorilor D2 se poate crește motivația alimentelor, făcând un animal mai mare să depună eforturi pentru a obține alimente, în stimularea hipotalamus a receptorilor D2 este în mod clar anorexicLeibowitz și Rossakis, 1979 și Nowend și colab., 2001). Rezultă că poate fi dificil să se interpreteze rezultatele după aplicarea periferică a medicamentelor care vizează D2 pentru care populațiile de receptor țintă sunt legate de funcția opusă. Acesta ar putea fi unul dintre motivele care explică de ce, într-un studiu anterior, injectarea periferică a unui antagonist D2 nu a avut niciun efect asupra reacției induse de ghrelin pentru o soluție de zaharoză. O altă explicație posibilă este că D2 este un autoreceptor asupra neuronilor producătoare de dopamină în substantia nigra și VTA, unde activarea acestuia poate duce la suprimarea activității dopaminergice (Lacey și colab., 1987). Astfel, atunci când au fost injectate periferic, medicamentele care vizează D2 ar putea avea acces la această populație de receptori, în timp ce în studiul nostru s-au vizat numai receptorul NAX de coajă D2. În special, efectul net al blocării sistemice a receptorilor de tip D1 a blocat răspunsul pentru o băutură sucroză în aceeași paradigmă (Overduin și colab., 2012). Mai mult, injectarea sistemică, subcutanată a unui agonist D1 pare să sporească preferința pentru alimentele gustoase, în timp ce injectarea sistemică a unui agonist D2 îl reduce (Cooper și Al-Naser, 2006). Astfel, se pare că datele noastre care indică un efect supresant al antagoniștilor D1 asupra motivației alimentare produse de ghrelin este în concordanță cu efectul net (supresiv) al stimulării receptorilor D1 pe funcția de recompensă. Prin contrast, efectul net al populației receptorilor D2 urmează mai îndeaproape cu ceea ce se cunoaște despre receptorii hipotalamici D2, decât datele prezentate aici pentru NAc.

În studiul de față, atât antagoniștii D1 cât și D2 au fost capabili să blocheze comportamentul operatorului pentru zaharoză după administrarea de ghrelin VTA și după deprivarea alimentelor sugerând că este necesară o acțiune de cooperare la ambii receptori din NAc pentru ca ghrelinul să-și exercite efectele. Acest lucru are sens atunci când se ia în considerare situația endogenă în care terminalele dopaminergice derivate de la VTA eliberează dopamina în carcasa NAc, activând simultan toți receptorii dopaminergici accesibili. Nevoia de activare simultană atât a receptorilor D1 cât și a receptorilor D2 a fost deja raportată pentru alte comportamente, inclusiv pentru armare (Ikemoto și colab., 1997) și activitatea locomotorie (Plaznik și colab., 1989), precum și arderea neuronală (Alb, 1987). Rezultatele studiului de față indică faptul că blocarea numai a unuia dintre cei doi receptori dopaminergici a fost suficientă pentru a reduce acele comportamente la fel cum blocarea fiecăruia dintre acești receptori a fost suficientă pentru a reduce comportamentul operatorului de zaharoză condus de ghrelin. Mecanismul din spatele acestei interacțiuni este neclar. Unii neuroni din NAc coexprimă atât receptorii D1, cât și cei D2. O posibilitate este implicarea heterodimerilor pentru răspunsul la recompensă, formarea heterodimerilor de către receptorii D1 și D2 a fost raportată recent și această cuplare a fost dovedită a contribui la comportamentul depresiv (Pei și colab., 2010). Cu toate acestea, rezultatele noastre indică faptul că semnalele D1 și D2 din NAc nu sunt redundante și fiecare receptor este necesar pentru transmiterea efectului de ghrelin asupra recompensei alimentare, deoarece blocarea individuală a fost eficace în atenuarea răspunsului la recompensă. În plus, deoarece blocada individuală nu a fost eficace pentru hiperfagia ghrelinică, am evaluat separat posibilitatea ca semnalul D1 și D2 să fie redundant pentru consumul de chow, de exemplu blocarea simultană a ambelor ar fi necesară pentru a elimina răspunsul. Acest lucru, cu toate acestea, nu a fost cazul, deoarece hiperfagia ghrelină nu a fost afectată de blocarea simultană a receptorilor D1 și D2 în NAc. Astfel, singure sau în combinație, semnalizarea receptorului NAX al carcasei D1 și D2 nu este utilizată de ghrelin pentru a crește aportul de hrană.

Aici am vizat receptorii D1 și D2 în carcasa NAc. Funcția de coajă și miez al NAc pare a fi disociabilă într-o oarecare măsură, în special cu modificările de bază care stau la baza administrării de autoadministrare a medicamentului legate de tacul discret, iar coaja fiind mai influentă în auto-administrarea dependenței de context (Bossert și colab., 2007). Această disociere funcțională este susținută de conexiunile neuroanatomice, unde miezul primește mai multă intrare de la amigdală, iar coaja este mai densă inervată de hipocampus (Groenewegen și colab., 1999 și Floresco și colab., 2001). Șobolanii vor administra de asemenea, de asemenea, combinația de agoniști ai receptorilor D1 și D2 numai în coaja NAc și nu în core (Ikemoto și colab., 1997), indicând faptul că acțiunea lor de cooperare cu privire la recompense este legată în primul rând de regiunea geografică acoperită aici.

În studiul de față am explorat în mod specific impactul semnalizării dopaminei suprimate NAc asupra aportului alimentar și a comportamentului motivațional alimentat, condus de ghrelinul aplicat de VTA. Trebuie remarcat totuși că ghrelinul poate conduce și comportamentele de hrănire prin activarea căilor aferente la VTA. De exemplu, ghrelinul a demonstrat că îmbunătățește comportamentele armate de alimente prin activarea neuronilor de orexină în hipotalamus lateral (Perello și colab., 2010), un grup de celule orexinergice care se proiectează la VTA și stimulează eliberarea de dopamină (Narita și colab., 2006). În timp ce studiul nostru care utilizează neuroanatomie și neurofarmacologie disecă în mod specific calea VTA-NAc, într-o situație endogenă, ghrelinul eliberat în circulație stimulează probabil VTA ca și alte nuclee ale creierului care exprimă receptorul ghrelin cu proiecții eferente la VTA. Astfel, într-o situație fiziologică, impactul ghrelinului este distribuit pe multe locuri din creier, care probabil acționează concertat. Conceptul de hormon sau de neuropeptidă care acționează pe multe locuri distribuite din creier, din care poate provoca un rezultat similar, de exemplu o modificare a consumului de alimente, nu este nou și a fost deja propus și evaluat pentru leptină și melanocortinăGrill, 2006, Leinninger și colab., 2009, Skibicka și Grill, 2009 și Faulconbridge și Hayes, 2011).

Deprivarea alimentelor este asociată cu niveluri ridicate de ghrelin care circulă. În condițiile de deprivare a alimentelor, prezentarea alimentelor provoacă o eliberare a dopaminei în NAc (Kawahara și colab., 2013). Rezultă că starea nutrițională poate influența de asemenea semnalizarea dopaminei în NAc, impactul deprivării alimentelor asupra exprimării mRNA a receptorilor dopaminergici (receptori tip D1 (D1, D5) și receptori asemănători D2 (D2, D3)) și degradarea dopaminei enzime (MAO, COMT) evaluate în studiul de față. În timp ce privarea alimentară nu a modificat expresia mRNA a oricărei enzime de degradare a dopaminei măsurate, am văzut o reglementare diferențială a receptorilor D5 vs. D2. Expresia receptorilor D5 a fost crescută cu aproape 30% în timp ce mARN-ul receptorului D2 a fost redus cu aproximativ 20%. În concordanță cu această divergență, aplicarea concomitentă a agoniștilor receptorilor D1 și D2 a fost demonstrată anterior pentru a regla în jos receptorii D2, dar pentru a regla receptorii D1 în substantia nigra (și cu o tendință similară în NAc) (Subramaniam și colab., 1992). Interesant este faptul că efectele lipsei alimentelor asupra expresiei receptorului NAc dopamină converg cu datele noastre demonstrând un rol pentru receptorii D1 (care includ D5) și D2 în motivația indusă de post alimentar.

Un avertisment al studiului nostru constă în faptul că privarea alimentară crește nivelul de ghrelin circulant, astfel încât alte populații de receptori de ghrelin din afara VTA pot fi potențial activate. Astfel, în timp ce privarea alimentară este o modalitate endogenă și mai fiziologică de a crește ghrelinul, aceasta nu permite stimularea selectivă a VTA. Prin urmare, nu putem elimina posibilitatea ca modificările receptorilor de dopamină detectate în NAc să fie rezultatul activității ghrelinelor în zonele din afara VTA, cu o influență indirectă asupra NAc. În cele din urmă, trebuie remarcat faptul că legătura noastră de date care dă naștere la modificările exprimării receptorului NAc al dopaminei, dar vor fi necesare experimente suplimentare pentru a arăta medierea proiecției dopaminergice VTA-NAc (ghrelin-stimulate) în acest sens și, într-adevăr, a altor căi și a sistemelor de transmițătoare în acest sens, cum ar fi hipotalamusul lateral (așa cum sa discutat mai sus).

Deoarece multe dintre substraturile neurobiologice sunt comune atât pentru dependența de droguri, cât și pentru consumul dezordonat, este posibil ca rezultatele prezente să fie indicative pentru rolul receptorilor D1 și D2 în efectele de întărire a drogurilor și a alcoolului de ghrelinDickson și colab., 2011). Atât recompensa alimentară, cât și cocaina conduc la o eliberare a dopaminei în NAc (Hernandez și Hoebel, 1988). Blocarea receptorilor D1 sau D2 reduce comportamentul de recompensă pentru medicamentele de abuz, alcool și nicotină. Deoarece o contribuție semnificativă a ghrelinului la comportamentul de admisie sau recompensă pentru toate aceste substanțe a fost raportată anterior, este destul de probabil că circuitele ghrelin-VTA-dopamină-NAc descrise aici sunt relevante pentru o serie de comportamente de recompensă și nu exclusiv pentru alimente. Asistența preliminară pentru această idee poate fi extrasă din datele care demonstrează că privarea alimentară poate restabili căutarea heroinei care este blocată de blocarea receptorilor asemănători cu D1 (Tobin și colab., 2009).

Datele noastre oferă noi cunoștințe despre integrarea a două sisteme cheie de semnalizare legate de recompensarea alimentelor: circuitele bazate pe VTA care răspund la hormonul orexigenic, grelina și circuitele receptive la dopamină NAc. În special, arătăm că efectele bine documentate legate de VTA ale ghrelin asupra comportamentului motivat de alimente necesită semnalizarea D1 și D2 în NAc. Datele noastre indică, de asemenea, că efectele ghrelinei bazate pe VTA (dependente de D1 / D2) asupra recompensei alimentare implică circuite divergente față de cele importante pentru consumul de alimente, deoarece niciun antagonist nu a afectat consumul de alimente indus de grelină atunci când este livrat la NAc. În cele din urmă, studiile efectuate la șobolani flămânzi (peste noapte în post și, prin urmare, hiperglelinemici) implică semnalizarea NAc D1 / D2 în efectele grelinei endogene asupra comportamentului motivat de hrană. Astfel, mecanismele și terapiile care interferează cu semnalizarea dopaminei în NAc par să aibă relevanță pentru efectele mediate de grelină asupra sistemului de recompensare, inclusiv cele legate de controlul hrănirii și, prin urmare, obezitatea și tratamentul acesteia.

Declarație de dezvăluire

Autorii nu au nimic de dezvăluit.

recunoasteri

Această lucrare a fost susținută de Consiliul suedez de cercetare pentru medicină (2011-3054 la KPS și 2012-1758 la SLD), Cadrul european al șaptelea program al Comisiei Europene (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009; NeuroFAST) Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning și Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), Fundația Suedeză pentru Cercetare Strategică la Centrul de Cercetări Cardiovasculare și Metabolice Sahlgrenska (A305-188) și NovoNordisk Fonden. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de a publica sau pregătirea manuscrisului.

Referinte

  •  
  • Autorul corespunzator. Departamentul de endocrinologie, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Göteborg, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Göteborg, Suedia. Tel .: +46 31 786 3818 (birou); fax: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Autori. Publicat de Elsevier Ltd.