Variația densității receptorilor de oxitocină în Nucleus Accumbens are efecte diferențiale asupra comportamentelor afiliative în voile monogame și poligame (2009)

J Neurosci. Manuscris de autor; disponibil în PMC Oct 27, 2009.

Publicat în formularul final modificat ca:

PMCID: PMC2768419

NIHMSID: NIHMS93410

Ultima versiune editată a editorului a acestui articol este disponibilă gratuit la adresa J Neurosci

Vezi alte articole din PMC că citează articolul publicat.

Du-te la:

Abstract

Receptorii de oxitocină din nucleul accumbens au fost implicați în reglarea comportamentului aloparental și a formării legăturilor de pereche la voleul de prerie monogam social. Densitatea receptorului de oxitocină în nucleul accumbens este corelată pozitiv cu aloparenting-ul la femelele juvenile și adulte de volei de prerie, iar antagonistul receptorului de oxitocină infuzat în nucleul accumbens blochează acest comportament. În plus, volei de prerie au densități mai mari de receptori de oxitocină în accumbens decât speciile de rozătoare nemonogame, iar blocarea receptorilor de oxitocină accumbal previne formarea preferinței partenerilor induse de împerechere. Aici am folosit transferul de gene virale adeno-asociate pentru a examina relația funcțională dintre densitatea receptorului de oxitocină accumbal și comportamentul social la volei de prerie și luncă. Femelele adulte de volei de prerie care exprimă în exces receptorul de oxitocină în nucleul accumbens au prezentat o formare accelerată a preferințelor de partener după coabitarea cu un mascul, dar nu au prezentat un comportament aloparental îmbunătățit. Cu toate acestea, preferința partenerului nu a fost facilitată la volei de luncă non-monogame prin introducerea receptorului de oxitocină în nucleul accumbens. Aceste date confirmă rolul receptorului de oxitocină la accumbens în reglarea preferințelor partenerului la femelele volei de prerie și sugerează că expresia receptorului de oxitocină în accumbens nu este suficientă pentru a promova preferințele partenerilor la speciile nemonogame. Aceste date sunt primele care demonstrează o relație directă între densitatea receptorilor de oxitocină în nucleul accumbens și variația comportamentelor de atașament social. Astfel, variația individuală a expresiei receptorului de oxitocină în striat poate contribui la diversitatea naturală a comportamentelor sociale.

Cuvinte cheie: maternă, virus, preferință, neuropeptidă, cogniție, autoradiografie

INTRODUCERE

Rozătoarele microtine prezintă o diversitate remarcabilă în comportamente sociale, variind de la foarte afiliate și monogame din punct de vedere social, până la strategii de împerechere relativ asociale și promiscue (Gruderadams și Getz, 1985). Volibul de prerie monogam social (Microtus ochrogaster) formează atașamente sociale de durată, sau legături de pereche, față de un partener de sex opus în urma conviețuirii și împerecherii, în timp ce volei de luncă non-monogame (Microtus pennsylvanicus) de obicei nu. Femelele adulte naive din preerie manifestă o diversitate considerabilă în comportamentul lor spontan de îngrijire sau comportament aloparental, aproximativ jumătate manifestând un comportament asemănător matern față de pui, în timp ce restul fie ignoră sau atacă puii.Lonstein și De Vries, 1999; Bales și Carter, 2003; Olazabal și Young, 2005). Astfel, volei oferă o oportunitate excelentă de a examina mecanismele neurobiologice care stau la baza atașamentului social și îngrijirii aloparentale, precum și mecanismele care conduc la diversitatea acestor comportamente atât între specii, cât și între indivizi.

Oxitocina nonapeptidică (OT) a fost implicată în reglarea atât a formării preferințelor partenerului, cât și a comportamentului aloparental la volei de prerie. Infuzia unui antagonist al receptorului de oxitocină (OTR) în nucleul accumbens (NAcc), dar nu în putamenul caudat adiacent blochează formarea preferinței partenerului indusă de împerechere, un proxy de laborator al formării legăturilor de pereche (Young și colab., 2001). Infuzii similare de antagonist OTR în NAcc blochează, de asemenea, comportamentul aloparental la femelele virgine (Olazabal și Young, 2006b). Astfel, activarea OTR-urilor în NAcc facilitează atât formarea preferințelor partenerului, cât și comportamentul aloparental la femelele volei de prerie.

S-a emis ipoteza că variația densității OTR în NAcc contribuie la diferențele dintre specii în organizarea socială și comportamentul aloparental. Volaburile de prerie au densități mari de OTR în NAcc, în timp ce șoarecii de luncă nemonogame, șoarecii și șobolanii nu au (Insel și Shapiro, 1992; Olazabal și Young, 2006a). Volbii de prerie prezintă, de asemenea, niveluri mai mari de comportament aloparental decât șobolanii de luncă, șoarecii sau șobolanii (Olazabal și Young, 2006a). În paralel cu această relație inter-specie între densitatea OTR în NAcc și comportamentul parental, densitatea OTR în NAcc este corelată pozitiv cu comportamentul aloparental atât la femelele juvenile, cât și la cele adulte de prerie.Olazabal și Young, 2006b, a). În acest studiu, am folosit transferul genei de vector viral adeno-asociat (AAV) pentru a testa direct ipoteza că variația densității NAcc OTR poate contribui la variația atașamentului social și a comportamentului aloparental. Volioarele adulte de prerie au fost infuzate bilateral în NAcc cu un AAV care codifică gena OTR de vole de prerie, rezultând o creștere semnificativă a legării OTR. Animalele au fost apoi testate pentru comportamentul aloparental și formarea preferințelor partenerului. Am testat apoi ipoteza conform căreia expresia OTR în NAcc a fost suficientă pentru a facilita formarea preferințelor partenerului prin infuzarea femelelor de volei de luncă cu același vector. Am prezis că, în comparație cu martorii, OTR-ul care exprimă în exces femelele volei de prerie ar prezenta un comportament aloparental crescut și formarea accelerată a preferințelor partenerului. În plus, am prezis că femelele de volei de luncă care exprimă OTR în NAcc ar dezvolta preferințe pentru parteneri față de partenerii de sex masculin.

MATERIALE SI METODE

animale

Volabii de prerie și de luncă au fost adăpostiți în grupuri de același sex cu 2-3 șobii/cușcă din momentul înțărcării la vârsta de 21-23 de zile. Carcasa a constat dintr-o cușcă din plexiglas ventilată de 36 × 18 × 19 cm umplută cu așternut pentru animale de laborator Bed-ocobbs sub un ciclu lumină/întuneric de 14:10 ore la 22 ° C, cu acces la hrană (iepure LabDiet, Richmond, IN) și apă ad libitum . Voliurile de prerie au fost obținute din colonia noastră de reproducție de laborator care a derivat inițial din volei capturați pe câmp din Illinois. Volurile de luncă au fost obținute dintr-o colonie de reproducție de la Universitatea de Stat din Florida. Subiecții au fost volei femele intacte, naivi din punct de vedere sexual, în vârstă de 2-5 luni. Animalele de stimulare au fost volei masculi adulți cu experiență sexuală. Fiecare bărbat a servit ca „partener” și „străin” în timpul testului de preferință pentru partener (vezi mai jos). Littermates au fost repartizați în diferite grupuri de tratament pentru a controla variabilitatea în așternuturi și în cuști. Toate procedurile au fost aprobate de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea Emory.

Vectori virali adeno-asociați

Secvența de codificare OTR a fost creată prin splicing-ul primului exon al unei clone genomice OTR vole de prerie care codifică primele cinci domenii transmembranare (numărul de acces Genbank AF079980) și capătul 3′ al OTR amplificat din cADN-ul uterului de prerie. Secvența de codificare a fost reîncadrată utilizând PCR pentru a elimina UTR-urile și pentru a oferi noi situsuri de restricție de flancare pentru a facilita donarea în plasmida vectorului AAV. Gena modificată a fost apoi donată într-o plasmidă vector AAV2 între un promotor de citomegalovirus (CMV) de 0.6 kb și un fragment de ADN SV40 care conține intronul t mic SV40 și semnalul poliA. AAV2-OTR a fost împachetat încrucișat în AAV9 printr-o transfecție plasmidă triplă în celule AAV-293 (Stratagene, La Jolla, CA) utilizând o metodă standard de precipitare cu fosfat de calciu. Nu a fost folosit niciun virus de ajutor. O plasmidă AAV2-eGFP a fost ambalată în paralel în AAV9 ca vector de control negativ. Pe scurt, fiecare plasmidă vector AAV, o plasmidă rep/cap AAV2/9 care furnizează funcții de replicază AAV2 și capside AAV9 și un 3rd plasmidă care codifică funcțiile auxiliare de adenovirus, pHelper (Stratagene), au fost co-transfectate în 293 de celule la un raport molar de 1:1:1. Celulele au fost recoltate la 48 de ore după transfecție. Peletele celulare au fost apoi resuspendate în DMEM, iar particulele de virus intracelular au fost eliberate prin trei runde consecutive de îngheț-dezgheț, urmate de centrifugare la 13,000 rpm timp de 10 minute pe o centrifugă de masă pentru a îndepărta particulele. Stocurile de vector au fost stocate la -80 C și titrate prin PCR în timp real utilizând un sistem de detectare a secvenței ABI Prism 7700 de la Perkin-Elmer Applied Biosystems (Foster City, CA). Titrurile au fost de ordinul a 1012 DRP/ml. (DRP = particule rezistente la dnază).

Infuzie de vectori virali

Perfuziile stereotaxice au fost efectuate sub anestezie cu izofluran într-un stereotax Kopf echipat cu o Ultra Micro Pump II (World Precision Instruments, Sarasota, FL) și o seringă Hamilton de calibrul 26. Femelele au fost injectate bilateral în coaja NAcc (voluri de prerie: AP +1.7 mm, ML 9 mm, DV -4.5 mm, volei de luncă: AP +1.6 mm, ML 9 mm, DV -4.3 mm) cu 750 nl din oricare AAV care conţine receptorul de oxitocină vole (CMV-OTR, N=12) sau un vector care exprimă eGFP de control (CMV-GFP, N=16). Virusul a fost infuzat cu o viteză de 93.8 nl/min. Seringa a fost lăsată pe loc timp de 5 minute după perfuzie pentru a minimiza difuzia vectorului pe calea acului. Animalele operate simulat (N = 9) au fost anesteziate și au fost incizate și suturate scalpul. După operație, animalele au fost găzduite în grup până la momentul testării comportamentului preferințelor partenerului. Studiile preliminare au indicat că expresia OTR la locul injectării a fost stabilă după 10 zile.

Testarea comportamentului aloparental

La o lună după injectare, voleii de prerie au fost testați pentru comportamentul aloparental. Testarea a avut loc între orele 0800:1800 și 45.5:24. Animalele de testat au fost plasate într-o cușcă mare curată (20 x 15 x 2 cm) și lăsate să se aclimatizeze timp de 5 minute. Doi pui (în vârstă de 900-15 zile) au fost plasați la un capăt al cuștii. S-a înregistrat latența de apropiere a puilor, numărul de animale care i-au atacat și timpul petrecut cu îngrijirea, plutirea și recuperarea puilor. O latență de 30 de secunde a fost atribuită animalelor care nu s-au apropiat de pui în timpul testului de XNUMX minute în scopul analizei statistice. Testarea a fost oprită imediat dacă femela ataca puii. Animalele au fost clasificate ca fiind aloparentale dacă au petrecut > XNUMX de secunde lingând puii fără a ataca. Pe baza rezultatelor experimentului cu volei de prerie, volei de luncă nu au fost testați pentru comportamentul aloparental.

Testarea preferințelor partenerilor (Prairie Vole)

La o lună după testarea comportamentului aloparental și la două luni după perfuzia cu AAV, femelelor li s-au administrat 4 μg de benzoat de estradiol (EB; Fisher, Pittsburgh, PA) dizolvat în 0.1 ml de ulei de susan IP zilnic timp de 3 zile înainte de împerechere pentru a induce sexualitatea. receptivitate. La 16 ore după ultima injecție cu EB, animalele au fost plasate într-o cușcă curată (28 × 17 × 12 cm) cu un mascul adult cu experiență sexuală timp de 6 ore și apoi au fost înapoiate la adăpostul grupului. Comportamentul de împerechere a fost înregistrat în timpul primelor 6 ore de conviețuire. S-au punctat latența la prima intromisiune și numărul de împerechere în prima oră. O latență de 3600 de secunde a fost atribuită animalelor care nu s-au împerecheat în timpul perioadei de 1 oră în scopul analizei statistice. În dimineața următoare (14 ore după coabitare), animalele au fost testate pentru preferința partenerului. Într-un test de preferință a partenerului, femela experimentală este plasată într-o cameră centrală neutră a unui aparat cu trei camere, în care masculul partener este legat într-o cameră laterală și un nou mascul „străin” este legat în cealaltă (Williams și colab., 1992). Animalul de experiment este liber să se deplaseze prin camere, iar timpul petrecut în imediata apropiere a fiecărui mascul este înregistrat folosind un sistem automat de întrerupere a fasciculului (Curtis și Wang, 2005b, a; Lim și colab., 2007).

O zi mai târziu, femelele au fost împerecheate cu același partener pentru încă 12 ore de conviețuire. Femelele au fost apoi testate din nou pentru o preferință de partener (timp total de contact de 18 ore). Această paradigmă în două etape a fost utilizată pentru a maximiza detectarea noastră a unui test de facilitare a preferințelor partenerului, deoarece există o variabilitate în timpul pragului necesar pentru a forma o preferință pentru partener. S-a considerat că animalele au o preferință de partener dacă au petrecut de două ori mai mult timp în apropierea partenerului decât cu străinul.

Testarea preferințelor partenerului (vol de luncă)

În mod obișnuit, volbii de luncă din colonia noastră nu vor forma o legătură de pereche după 24 de ore de expunere la partener. Prin urmare, pentru acest experiment, testele de preferință pentru parteneri au fost efectuate după o coabitare de 24 de ore și încă 48 de ore (72 de ore în total). Toate celelalte metode de tratament și testare sunt aceleași ca mai sus.

Colectarea și prelucrarea țesuturilor

În urma experimentelor comportamentale, animalele au fost decapitate în urma anesteziei profunde cu izofluoran. Creierele au fost apoi colectate și congelate pe gheață uscată pulbere. Creierele au fost secționate prin NAcc în 6 serii la 20μm, pe un criostat, pe diapozitive Fisher Frost-plus. Lamele au fost depozitate la -80C până când sunt utilizate în autoradiografie.

Autoradiografie OTR

Autoradiografia receptorului OTR a fost utilizată pentru a evalua legarea OTR la animalele injectate cu AAV. Autoradiografia a fost efectuată așa cum s-a descris anterior, cu ușoare modificări (Insel și colab., 1991; Wang și Young, 1997). Secțiunile au fost îndepărtate din depozitarea la -80C, lăsate la aer, scufundate în paraformaldehidă 0.1% în soluție salină tamponată cu fosfat (pH 7.4) și clătite de două ori în tampon Tris 50 mM (pH 7.4) pentru a îndepărta OT endogen. Apoi țesutul a fost incubat la 50 pM 125I-OVTA (NEX 254050UC PerkinElmer, Waltham, MA) timp de o oră. Radioligandul nelegat a fost îndepărtat prin patru spălări în 50 mM Tris plus 2% MgCl2 (pH 7.4) și apoi scufundat în dH20 și aerul uscat sub un curent de aer rece. Odată uscate, diapozitivele au fost expuse la film BioMax MR (Kodak, Rochester, NY) timp de 72 de ore. Două animale CMV-OTR și unul CMV-GFP au fost excluse din analiza comportamentală din cauza greșelilor injectării.

GFP Imunohistochimie

Un subset de animale (N=5) injectat cu CMV-GFP, a fost perfuzat transcardial cu 50 ml de PBS, urmat de 50 ml de paraformaldehidă 4% în tampon fosfat 0.1 M care conține 2.5% acroleină (Polysciences, Warrington, PA). Imediat după perfuzie, creierul a fost îndepărtat și păstrat la 4°C în soluție de zaharoză 30% până la secționare. Creierele au fost tăiate în secțiuni coronale de 25 μm cu un microtom de înghețare și stocate plutind liber în soluție crioprotectoare la -20 ° C până la procesarea imunohistochimică.

O serie 1:6 prin axa rostrocaudală a fiecărui creier a fost procesată pentru GFP. Pe scurt, secțiunile au fost îndepărtate din soluția de crioprotector, s-au clătit intens în soluție salină tamponată cu fosfat de potasiu (pH 7.4) și apoi au reacționat timp de 15 minute în borohidrură de sodiu 1% pentru a îndepărta excesul de aldehide. Secțiunile au fost apoi incubate în soluție de anticorp primar îndreptată împotriva GFP în soluție salină tamponată cu fosfat de potasiu (KPBS) care conține 0.1% Triton-X timp de 1 oră la temperatura camerei urmată de 48 de ore la 4°C. Celulele care conţin GFP au fost identificate utilizând un anticorp policlonal de iepure anti-GFP (Nr. Cat. A6455, Invitrogen, Carlsbad, CA) la o concentraţie de 1:100,000. După incubarea primară a anticorpului, țesutul a fost clătit în KPBS, incubat timp de 1 oră în IgG anti-iepure de capră biotinilat (Jackson Immunoresearch, West Grove, PA) la o concentrație de 1:600 ​​și clătit în KPBS, urmat de 1- incubare oră în complex avidin-biotină peroxidază (ABC Elite Kit PK-6100 Vector, Burlingame, CA) la o concentrație de 1:200. După clătire în KPBS și tampon Tris (pH 7.2), GFP a fost vizualizat ca un produs de reacție maro prin utilizarea 3,3′-diaminobenzidină care conține 0.08% peroxid de hidrogen în tampon Tris. Produsul de reacţie a fost terminat după aproximativ 20 de minute prin clătire în tampon Tris. Secțiunile au fost montate din soluție salină pe lame sub formă de gelatină, uscate la aer, deshidratate într-o serie de alcooli clasificați, curățate în Histoclear (National Diagnostics, Atlanta, GA) și acoperite cu Krystalon (EMD Chemicals, Gibbstown, NJ).

Analiza statistică

Datele sunt prezentate ca medie ± eroarea standard a mediei (SEM). O ANOVA RM în două moduri a fost efectuată utilizând timpul petrecut cu fiecare animal stimul ca variabilă dependentă, factorul dintre subiecți fiind partener sau străin și grupul de tratament ca factor între subiect. Testul Holm-Sidak a fost utilizat pentru comparații post-hoc perechi atunci când a fost detectat un efect de interacțiune semnificativ. Un mod ANOVA au fost efectuate pe comportamente aloparentale și de împerechere pentru volei de prerie. Acele comportamente care nu au îndeplinit criteriile de normalitate au fost analizate utilizând analiza Kruskal-Wallis One Way a variației pe ranguri. Un test exact al lui Fisher a fost folosit pentru a determina diferențele de grup în proporția de animale care prezintă comportament aloparental. Comportamentul de împerechere a șobiilor de luncă a fost analizat folosind un test t și un test Mann-Whitney Rank Sum atunci când testul de normalitate a eșuat.

REZULTATE

Comportament aloparental în prairie Voles

Proporția de volei femele de prerie injectați cu CMV-OTR care prezintă un comportament aloparental (3/9) nu a diferit de cel de control (4/15) sau de volei simulați (3/10) (p > 0.5); Figura 1A). Două CMV-OTR, patru CMV-GFP de control și două femele simulate, care au fost clasificate ca non-aloparentale, au atacat puii. Latența de a aborda puii (Figura 1B) și timpul petrecut pentru lins/îngrijire, de asemenea, nu a diferit semnificativ între grupuri (H = 0.31, P > 0.8 pentru latență, H = 0.40, P > 0.8 pentru îngrijire). Atunci când au fost comparate doar animalele care au atins criteriile de a fi aloparentale, latența de a aborda puii pentru femelele CMV-OTR (140.2±65.2 secunde) nu a fost diferită de CMV-GFP (62.5±39.3 secunde) sau simulare (169.4±51.7 secunde). ) femele (F(2,7)= 1.27, p > 0.3). De asemenea, nu a existat nicio diferență în ceea ce privește timpul petrecut femelele aloparentale CMV-OTR lingând puii în comparație cu femelele aloparentale CMV-GFP sau false (F(2,7)= 1.94, p > 0.2; Figura 1C). Durata totală de timp petrecută de fiecare grup lingând/îngrijind, planând și purtând puii nu a fost, de asemenea, diferită între CMV-OTR aloparental (695.2±77.1 secunde) CMV-GFP (387.5±132.7 secunde) sau simulare (503.8±82.8 secunde). ) animale (F(2,7)= 1.98, p > 0.2).

Figura 1  

Comportament aloparental la femelele volei de prerie simulate, CMV-GFP și CMV-OTR. A) Nu a existat niciun efect al tratamentului asupra proporției de femei din fiecare grup de tratament care au prezentat un comportament aloparental. Barele întunecate reprezintă procentul de animale care ...

Comportamentul de împerechere în câmpii din prerie

Comportamentul de împerechere nu a fost afectat semnificativ de tratamentul chirurgical anterior al femelelor. Latența la prima intromisiune nu a fost semnificativ diferită la masculii împerecheați cu femele CMV-OTR în comparație cu masculii împerecheați cu CMV-GFP sau femele simulate (H= 5.043, p = 08; Figura 2A). Deși grupul CMV-OTR a avut tendința de a se împerechea mai devreme decât celelalte grupuri, ei nu s-au împerecheat mai des. Numărul de perioade de împerechere în prima oră nu a diferit în perechile care conțineau femele CMV-OTR de perechile care conțineau CMV-GFP sau femele simulate (F(2,31) = 0.46, p > 0.6; Figura 2B).

Figura 2  

Comportamentul de împerechere și de preferință a partenerului la femelele de volei de prerie simulate, CMV-GFP și CMV-OTR. Latența la prima intromisiune (A) și numărul de perioade de împerechere (B) nu au fost semnificativ diferite între grupuri. C) După o perioadă de conviețuire de 6 ore, ...

Comportamentul preferinței partenerilor în Prairie Voles

După perioada de conviețuire de 6 ore, niciunul dintre grupuri nu a afișat o preferință semnificativă pentru partener (Figura 2C). Nu a existat niciun efect principal al tratamentului (F(2,31) = 0.56, p > 0.5) sau timpul petrecut cu partenerul față de străin (F(1,31)= 0.46, p > 0.5). După încă 12 ore de conviețuire, nu a existat niciun efect principal al tratamentului (F(2,29) =.78, p = 0.5) sau timpul petrecut cu partenerul față de străin (F(1,29)= 3.71 , p = 0.06). Cu toate acestea, a existat un efect de interacțiune semnificativ (F(2,29)=5.56, p = 0.009). Testul post-hoc a arătat că femelele CMV-OTR au petrecut semnificativ mai mult timp în imediata apropiere a partenerului decât a străinului (p < 0.001; Figura 2D). Cu toate acestea, CMV-GFP și femelele simulate nu au reușit să arate o preferință de partener după această perioadă de timp (p > 0.05; Figura 2D). În plus, 80% dintre volei injectați cu CMV-OTR au atins criteriile de a avea o preferință de partener, adică petrec de două ori mai mult timp cu partenerul decât cu străinul, comparativ cu doar 31% dintre cei injectați cu CMV-GFP și 44% dintre animalele simulate (Figura 2E,F).

Expresia OTR și GFP în NAcc din Prairie Voles

Autoradiografia a fost efectuată pentru a determina plasarea injecției AAV și pentru a verifica dacă vectorul CMV-OTR a dus la o legare crescută a OTR în comparație cu martorii. După cum s-a raportat anterior, a existat o variație individuală semnificativă în legarea OTR în NAcc al volilor de prerie CMV-GFP de control (Figura 3A, B). Au fost detectate creșteri distincte ale legăturii OTR în NAcc ale voleilor de prerie injectați cu CMV-OTR (Figura 3C). În plus, imunohistochimia GFP a fost efectuată pe secțiuni de creier ale animalelor CMV-GFP pentru a determina gradul de exprimare în neuronii NAcc. A fost detectată etichetarea clară a celulelor cu caracteristici neuronale, confirmând faptul că vectorii CMV AAV au condus expresia în neuroni (Figura 3E,F).

Figura 3  

Analiza exprimării OTR și GFP la femelele volei de prerie CMV-OTR și CMV-GFP. Densitatea OTR a fost determinată folosind autoradiografia receptorului. A, B) A existat o variație semnificativă în densitatea legării OTR în NAcc la femelele CMV-GFP. Acest lucru este în contrast ...

Comportamentul de împerechere în câmpii de luncă

Nu s-au observat diferențe semnificative în comportamentul de împerechere între grupurile de tratament la volei de luncă. Latența la prima intromisiune nu a fost diferită la masculii împerecheați cu femele CMV-OTR (1245.1±1465.9 secunde) comparativ cu masculii împerecheați la femelele de control CMV-GFP (566.6±989.8 secunde) (T=128.0, p > 0.2). Numărul de împerechere în prima oră nu a diferit nici la perechile care conțineau femele CMV-OTR (6.8±5.1) față de perechile care conțineau femele CMV-GFP (9.5±4.4) (t=1.42, p > 0.1).

Preferința partenerului în Meadow Voles

După o perioadă de conviețuire de 24 de ore, niciunul dintre grupuri nu a afișat o preferință semnificativă pentru partener (Figura 4A). Nu a existat niciun efect principal al tratamentului (F(1,20) = 0.19, p > 0.6) sau timpul petrecut cu partenerul față de străin (F(1,20) = 0.09, p > 0.7). După încă 48 de ore de conviețuire, nu a existat nici un efect principal semnificativ al tratamentului (F(1,19)=.65, p > 0.4) sau timpul petrecut cu oricare femeie (F(1,19) = 0.62, p> .4; Figura 4B).

Figura 4  

Comportamentul de preferință pentru partener al femelelor șobițe de luncă după o conviețuire de 24 de ore (A) și după o conviețuire cumulativă de 72 de ore (B). Femelele injectate cu CMV-OTR și CMV-GFP nu au arătat o preferință pentru partener. Au petrecut o perioadă egală de timp cu partenerul ...

Expresia OTR în NAcc de câmpie de luncă

Volurile de luncă injectate cu CMV-GFP au avut o legare OTR mică sau deloc în NAcc (Figura 5A). Spre deosebire de aceasta, voleii de luncă injectați cu CMV-OTR au avut o legare semnificativă a OTR în NAcc, comparabilă cu cea a șlobiilor de prerie (Figura 5B).

Figura 5  

Autoradiografie de receptor care ilustrează densitatea de legare a OTR în NAcc al voleilor de luncă CMV-OTR (A) și CMV-GFP (B). Rețineți că femelele volei de luncă CMV-GFP au avut o legare OTR mică sau deloc în NAcc. Cu toate acestea, legarea OTR în NAcc a fost dramatic crescută ...

DISCUŢIE

Diferențele de specii în densitatea OTR în NAcc au fost asociate cu diferențele dintre specii în strategia de împerechere (monogamie socială vs poligamie) și comportamentul aloparental, sugerând că variația expresiei receptorului OTR poate sta la baza diferențelor speciilor în organizarea și comportamentul social (Insel și colab., 1991; Young și Wang, 2004; Olazabal și Young, 2006b). Volbii de prerie monogame din punct de vedere social au densități mai mari de OTR în NAcc decât șlobii de luncă și munte nemonogame, iar blocarea farmacologică a acelor receptori previne formarea preferințelor pentru parteneri induse de împerechere (Young și colab., 2001; Olazabal și Young, 2006b). Există, de asemenea, variații individuale semnificative în densitatea OTR în NAcc în cadrul voleilor de prerie (Figura 3A, B). Densitatea OTR în această regiune este corelată pozitiv cu variația individuală a comportamentului aloparental al femelelor adulte de prerie naive sexual (Young, 1999; Olazabal 2006) și administrarea de antagonişti OTR în NAcc elimină acest comportament (Olazabal și Young, 2006a). Prin urmare, în acest studiu am căutat să testăm direct relația dintre densitatea receptorilor în NAcc și comportamentul afiliativ la volei, prin utilizarea transferului de gene AAV.

Rezultatele noastre arată că, așa cum s-a prezis, femelele volei de prerie cu niveluri ridicate de OTR în NAcc prezintă o formare accelerată a preferințelor de partener în comparație cu femelele cu densitate OTR mai scăzută (CMV-GFP sau shams). CSpre predicția noastră, nu a existat nicio diferență în comportamentul aloparental între grupuri, ceea ce sugerează mecanisme diferențiale prin care accumbal OTR reglează formarea preferințelor partenerului și comportamentul aloparental. Rezultatele noastre susțin ipoteza că diferențele individuale în expresia OTR contribuie la variația intra-specie în unele aspecte ale comportamentului afiliativ. Cu toate acestea, creșterea expresiei OTR în NAcc nu a fost suficientă pentru a induce formarea preferințelor de partener la volei de luncă, chiar și după 72 de ore de coabitare, ceea ce sugerează că diferențele dintre specii în OTR accumbal singure nu sunt suficiente pentru a explica diferențele dintre specii în capacitatea de a forma partener. preferințe. Este important de menționat că nu au existat diferențe de grup în comportamentul de împerechere în niciunul dintre parametrii examinați. Prin urmare, preferința sporită a partenerului la voleii experimentali de prerie nu poate fi atribuită activității sexuale crescute în timpul perioadei inițiale de conviețuire.

Femelele adulte de volei de prerie prezintă o variație individuală remarcabilă în manifestarea îngrijirii aloparentale. Aproximativ 50% dintre femelele naive din punct de vedere sexual vor recupera spontan, vor lins/îngriji și vor pluti peste puii care le-au fost prezentați (Lonstein și De Vries, 1999; Bales și Carter, 2003; Olazabal și Young, 2005). Există, de asemenea, o variație individuală semnificativă a densității OTR în NAcc printre volei de prerie (Young, 1999). Femelele cu densități mai mari de OTR în NAcc au mai multe șanse să afișeze receptivitate aloparentală decât animalele cu OTR mai scăzută în această zonă. Astfel, a fost surprinzător faptul că creșterea densității OTR în NAcc al voleilor de prerie nu a îmbunătățit comportamentul aloparental. Faptul că aceste animale au prezentat o formare accelerată a preferințelor partenerului sugerează că OTR derivat din transgena vectorului viral a fost cuplat funcțional la căile de transducție a semnalului în NAcc.

Emitem ipoteza că variația individuală a activării OTR în NAcc în timpul dezvoltării poate juca un rol mai important în producerea variației intra-specii în comportamentul aloparental. Corelația pozitivă a densității OTR în NAcc și comportamentul aloparental a fost demonstrată la volei juvenili de prerie, precum și la adulți (Olazabal și Young, 2006b, a). Comportamentul aloparental la volei de prerie pare a fi deosebit de sensibil la perturbațiile din timpul dezvoltării. De exemplu, expunerea perinatală la OT modifică comportamentul aloparental la femelele volei de prerie (Bales și colab., 2007). Prin urmare, indivizii cu densități mai mari de OTR în timpul dezvoltării pot experimenta o semnalizare OTR crescută în NAcc, ducând la modificări neurochimice de lungă durată care cresc probabilitatea de a arăta un comportament aloparental pe măsură ce devin adulți. Dacă această ipoteză este corectă, am prezice că creșterea expresiei OTR în NAcc la neonat ar crește frecvența comportamentului aloparental.

O altă explicație pentru eșecul îmbunătățirii expresiei OTR în NAcc de a crește comportamentul aloparental este că variația expresiei OTR în mai multe regiuni ale creierului poate fi necesară pentru a produce diversitatea așteptată în comportament. De exemplu, expresia OTR în septul lateral este corelată negativ cu comportamentul aloparental (Olazabal și Young, 2006a). În cele din urmă, este, de asemenea, posibil ca variația expunerii la hormoni sau a experienței sociale să influențeze densitatea OTR în NAcc, în plus față de modificarea comportamentului aloparental. De exemplu, prezența sau absența tatălui în timpul dezvoltării sau manipulării perinatale a hormonilor steroizi poate influența afișarea receptivității aloparentale la femelele volei de prerie (Roberts și colab., 1996; Roberts și colab., 1998; Lonstein și De Vries, 2000).

La masculii volei de prerie, vasopresina joacă un rol critic în manifestarea comportamentului patern, precum și în formarea preferințelor partenerului, paralel cu rolul oxitocinei la femele (Winslow și colab., 1993; Wang și colab., 1994). Studiile farmacologice specifice locului demonstrează că V1aR în pallidum ventral, o ieșire majoră a NAcc, sunt critice pentru formarea legăturilor de pereche (Lim și Young, 2004). Creșterea V1aR în pallidum ventral folosind transferul de gene mediat de vectori virali accelerează formarea preferințelor de partener a voleilor masculi din prerie (Pitkow și colab., 2001), o constatare care este paralelă cu studiul actual. Deși supraexprimarea V1aR în pallidum ventral al masculilor de luncă nu a fost suficientă pentru a induce comportamentul patern, a promovat preferința partenerului.Lim și colab., 2004); dimpotrivă, în studiul de față, supraexprimarea OTR în NaCC nu a stimulat formarea preferințelor de partener la femelele volei de luncă.

Există mai multe explicații potențiale pentru eșecul femelelor volei de luncă cu OTR crescut în NAcc de a forma preferințe pentru parteneri. În primul rând, diferențele dintre specii în ceea ce privește eliberarea OT în NAcc în timpul împerecherii pot diferi între volei femele de prerie și volei de luncă. Deși localizarea OTR diferă între specii, atât volei de prerie, cât și volei de luncă au fibre imunoreactive OT în NAcc (Ross și Young, date nepublicate). In vivo Experimentele de microdializă au arătat că împerecherea stimulează eliberarea OT în NAcc a femelelor volei de prerie, dar nu au fost efectuate studii paralele la volei de luncă (CD Cole și Young, date nepublicate). Este posibil ca infuzia de OT în animalele tratate cu CMV-OTR să faciliteze formarea preferințelor de partener la volei de luncă. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că la șobolani și oi, stimularea vaginocervicală crește eliberarea OT centrală (Kendrick și colab., 1986; Sansone și colab., 2002). Prin urmare, este probabil ca volei de luncă să înregistreze deja o creștere a acumbalului OT la împerechere. O altă explicație pentru eșecul exprimării NAcc OTR de a stimula formarea preferințelor partenerului la femelele volei de luncă este că diferențele dintre specii în expresia OTR în alte regiuni ale creierului sunt, de asemenea, necesare pentru legarea perechilor. De exemplu, densitatea OTR este, de asemenea, mai mare în cortexul prefrontal și amigdala laterală la voleii de prerie, comparativ cu speciile nemonogame (Insel și colab., 1991; Young și colab., 1996; Smeltzer și colab., 2006). Prin urmare, creșterea expresiei OTR în mai multe site-uri poate fi necesară pentru stimularea preferințelor partenerilor induse de împerechere la volei de luncă. În cele din urmă, este posibil ca diferențele neurochimice multiple între specii să fie responsabile pentru diferențele de comportament ale speciilor (de exemplu, dopamină, factorul de eliberare a corticotropinei)(Gingrich și colab., 2000; Liu și Wang, 2003; Smeltzer și colab., 2006; Lim și colab., 2007).

Există câteva avertismente importante ale abordării noastre experimentale care merită discuții. În primul rând, CMV-OTR a crescut probabil expresia OTR în toate tipurile de celule din zona injectată, inclusiv populațiile neuronale care în mod normal nu răspund la OT. Cu toate acestea, este posibil ca OTR-ul transgenic să aibă ca rezultat o semnalizare mai mare în neuronii care exprimă în mod normal OTR endogen din cauza sensibilizării îmbunătățite la OT eliberat pe acești neuroni sau a prezenței moleculelor de semnalizare adecvate în aval. În al doilea rând, aria de expresie a transgenei produsă de perfuzia cu vector viral nu a fost exprimată uniform pe întreaga întindere rostral-caudală sau medio-laterală a NAcc. La femelele CMV-OTR, expresia OTR a fost constant crescută în coaja și regiunile centrale adiacente ale NAcc. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că învelișul NAcc a fost cel mai implicat în reglarea formării preferințelor partenerului, iar densitatea OTR în aceeași regiune este mai puternic corelată cu comportamentul aloparental decât regiunea de bază.

Acesta este primul studiu care demonstrează în mod concludent că variația expresiei OTR în creier poate contribui la variația comportamentului social. OT a fost implicată pe scară largă în reglarea mai multor comportamente, inclusiv procesarea informațiilor sociale și memoria, alegerea partenerului, îngrijirea maternă și atașamentul (Dantzer și colab., 1987; Kendrick, 2000; Ferguson și colab., 2001; Kavaliers și colab., 2003). Există acum dovezi clare că OT modulează și cogniția socială umană, inclusiv încrederea interpersonală, privirea ochilor, memoria facială și percepția emoțiilor (Kosfeld și colab., 2005; Domes și colab., 2007; Guastella și colab., 2008; Savaskan și colab., 2008). Administrarea OT crește reținerea cogniției sociale într-o sarcină de intonație a vocii la subiecții cu autism (Hollander și colab., 2007), iar mai multe studii genetice au raportat asocieri modeste între polimorfismele necodante ale genei OTR și tulburarea spectrului autist (Wu și colab., 2005; Jacob și colab., 2007; Lerer și colab., 2007; Yrigollen și colab., 2008). Există informații limitate despre distribuția OTR și nu se știe nimic cu privire la variația individuală a densității OTR în creierul uman. Rezultatele noastre sugerează că variația densității OTR în anumite regiuni ale creierului poate contribui la diferențele individuale în funcția cognitivă socială la oameni.

Mulţumiri

Autorii doresc să mulțumească Lorra Mathews pentru munca sa excelentă în gestionarea coloniei noastre de volei. Acest studiu a fost susținut de granturile NIH MH064692 către LJY, RR00165 către Centrul Național de Cercetare a Primatelor Yerkes și NSF STC IBN-9876754.

REFERINȚE

  1. Bales KL, Carter CS. Diferențele de sex și efectele de dezvoltare ale oxitocinei asupra agresiunii și comportamentului social la volei de prerie (Microtus ochrogaster) Horm Behav. 2003;44:178–184. [PubMed]
  2. Bales KL, van Westerhuyzen JA, Lewis-Reese AD, Grotte ND, Lanter JA, Carter CS. Oxitocina are efecte de dezvoltare dependente de doză asupra legăturii perechilor și îngrijirii aloparentale la femelele volei de prerie. Horm Behav. 2007;52:274–279. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  3. Curtis JT, Wang Z. Implicarea zonei tegmentale ventrale în legarea perechilor la volei de prerie de sex masculin. Physiol Behav. 2005a;86:338–346. [PubMed]
  4. Curtis JT, Wang Z. Implicarea receptorului de glucocorticoizi în legarea perechilor la femelele volei de prerie: efectele blocării acute și interacțiunile cu sistemele centrale de recompensă pentru dopamină. Neuroștiință. 2005b;134:369–376. [PubMed]
  5. Dantzer R, Bluthe RM, Koob GF, Le Moal M. Modularea memoriei sociale la șobolani masculi prin peptide neurohipofizare. Psychopharmacology (Berl) 1987;91:363–368. [PubMed]
  6. Domes G, Heinrichs M, Michel A, Berger C, Herpertz SC. Oxitocina îmbunătățește „citirea minții” la oameni. Biol Psihiatrie. 2007;61:731–733. [PubMed]
  7. Ferguson JN, Aldag JM, Insel TR, Young LJ. Oxitocina din amigdala medială este esențială pentru recunoașterea socială la șoarece. J Neurosci. 2001;21:8278–8285. [PubMed]
  8. Gingrich B, Liu Y, Cascio C, Wang Z, Insel TR. Receptorii dopaminici D2 din nucleul accumbens sunt importanți pentru atașamentul social în prerile de sex feminin (Microtus ochrogaster) Behav Neurosci. 2000;114:173–183. [PubMed]
  9. Gruderadams S, Getz LL. Comparație între sistemul de împerechere și comportamentul patern în Microtus ochrogaster și Microtus pennsylvanicus. Jurnalul de Mammologie. 1985;66:165–167.
  10. Guastella AJ, Mitchell PB, Dadds MR. Oxitocina mărește privirea către regiunea ochiului fețelor umane. Biol Psihiatrie. 2008;63:3–5. [PubMed]
  11. Hollander E, Bartz J, Chaplin W, Phillips A, Sumner J, Soorya L, Anagnostou E, Wasserman S. Oxitocina crește retenția cogniției sociale în autism. Biol Psihiatrie. 2007;61:498–503. [PubMed]
  12. Insel TR, Shapiro LE. Distribuția receptorului de oxitocină reflectă organizarea socială la volei monogami și poligami. Proc Natl Acad Sci US A. 1992;89:5981–5985. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  13. Insel TR, Gelhard R, Shapiro LE. Distribuția comparativă a receptorilor creierului anterior pentru peptidele neurohipofizare la șoarecii monogami și poligami. Neuroștiință. 1991;43:623–630. [PubMed]
  14. Jacob S, Brune CW, Carter CS, Leventhal BL, Lord C, Cook EH., Jr Asociația genei receptorului de oxitocină (OXTR) la copiii și adolescenții caucazieni cu autism. Neurosci Lett. 2007;417:6–9. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  15. Kavaliers M, Colwell DD, Choleris E, Agmo A, Muglia LJ, Ogawa S, Pfaff DW. Discriminarea afectată și aversiunea față de mirosurile masculine parazitate de către șoarecii femele knockout cu oxitocină. Genes Brain Behav. 2003;2:220–230. [PubMed]
  16. Kendrick KM. Oxitocină, maternitate și legături. Exp Physiol. 2000;85(Spec No):111S–124S. [PubMed]
  17. Kendrick KM, Keverne EB, Baldwin BA, Sharman DF. Nivelurile de acetilcolinesterază, monoamine și oxitocină în lichidul cefalorahidian în timpul travaliului, nașterii, stimulării vaginocervicale, separării mieiului și alăptării la oi. Neuroendocrinologie. 1986;44:149–156. [PubMed]
  18. Kosfeld M, Heinrichs M, Zak PJ, Fischbacher U, Fehr E. Oxitocina crește încrederea în oameni. Natură. 2005;435:673–676. [PubMed]
  19. Lerer E, Levi S, Salomon S, Darvasi A, Yirmiya N, Ebstein RP. Asocierea dintre gena receptorului de oxitocină (OXTR) și autism: relație cu scalele de comportament adaptive Vineland și cogniție. Mol Psihiatrie. 2007 [PubMed]
  20. Lim MM, Young LJ. Circuite neuronale dependente de vasopresină care stau la baza formării legăturilor de pereche în voleul monogam din prerie. Neuroștiință. 2004;125:35–45. [PubMed]
  21. Lim MM, Wang Z, Olazabal DE, Ren X, Terwilliger EF, Young LJ. Preferința de partener îmbunătățită la o specie promiscuă prin manipularea expresiei unei singure gene. Natură. 2004;429:754–757. [PubMed]
  22. Lim MM, Liu Y, Ryabinin AE, Bai Y, Wang Z, Young LJ. Receptorii CRF din nucleul accumbens modulează preferința partenerului la volei de prerie. Horm Behav. 2007;51:508–515. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  23. Liu Y, Wang ZX. Nucleus accumbens oxitocina și dopamina interacționează pentru a regla formarea legăturilor perechilor în preleiul de sex feminin. Neuroscience. 2003; 121: 537-544. [PubMed]
  24. Lonstein JS, De Vries GJ. Diferențele de sex în comportamentul parental al voleilor de prerie virgine adulți: independență față de hormonii gonadici și vasopresină. J Neuroendocrinol. 1999;11:441–449. [PubMed]
  25. Lonstein JS, De Vries GJ. Influența hormonilor gonadici asupra dezvoltării comportamentului parental la volei virgin adulți de prerie (Microtus ochrogaster) Behav Brain Res. 2000;114:79–87. [PubMed]
  26. Olazabal DE, Young LJ. Variabilitatea comportamentului matern „spontan” este asociată cu un comportament asemănător anxietății și afilierea la femelele naive juvenile și adulte din prerie (Microtus ochrogaster) Dev Psychobiol. 2005;47:166–178. [PubMed]
  27. Olazabal DE, Young LJ. Speciile și diferențele individuale în îngrijirea aloparentală a femelelor juvenile sunt asociate cu densitatea receptorilor de oxitocină în striatul și septul lateral. Horm Behav. 2006a;49:681–687. [PubMed]
  28. Olazabal DE, Young LJ. Receptorii de oxitocină din nucleul accumbens facilitează comportamentul matern „spontan” la femelele adulte de volei de prerie. Neuroștiință. 2006b;141:559–568. [PubMed]
  29. Paxinos G, Watson C. Creierul de șobolan în coordonate stereotaxice. Ediția a patra Academic Press; San Diego, CA: 1998.
  30. Pitkow LJ, Sharer CA, Ren X, Insel TR, Terwilliger EF, Young LJ. Facilitarea afilierii și formării legăturilor de pereche prin transferul genei receptorului de vasopresină în creierul anterior ventral al unui vole monogam. J Neurosci. 2001;21:7392–7396. [PubMed]
  31. Roberts RL, Zullo A, Gustafson EA, Carter CS. Tratamentele perinatale cu steroizi modifică comportamentul aloparental și afiliativ la volei de prerie. Horm Behav. 1996;30:576–582. [PubMed]
  32. Roberts RL, Williams JR, Wang AK, Carter CS. Creșterea prin cooperare și monogamia la volei de prerie: influențe ale tatălui și variația geografică. Anim Behav. 1998;55:1131–1140. [PubMed]
  33. Sansone GR, Gerdes CA, Steinman JL, Winslow JT, Ottenweller JE, Komisaruk BR, Insel TR. Stimularea vaginocervicală eliberează oxitocină în măduva spinării la șobolani. Neuroendocrinologie. 2002;75:306–315. [PubMed]
  34. Savaskan E, Ehrhardt R, Schulz A, Walter M, Schachinger H. Oxitocina intranazală post-învățare modulează memoria umană pentru identitatea facială. Psihoneuroendocrinologie. 2008;33:368–374. [PubMed]
  35. Smeltzer MD, Curtis JT, Aragona BJ, Wang Z. Legarea receptorilor de dopamină, oxitocină și vasopresină în cortexul prefrontal medial al voleilor monogame și promiscui. Neurosci Lett. 2006;394:146–151. [PubMed]
  36. Wang Z, Young LJ. Ontogenia legării receptorilor de oxitocină și vasopresină în septul lateral la volei de prerie și de munte. Brain Res Dev Brain Res. 1997;104:191–195. [PubMed]
  37. Wang Z, Ferris CF, De Vries GJ. Rolul inervației vasopresinei septale în comportamentul patern la volei de prerie (Microtus ochrogaster) Proc Natl Acad Sci US A. 1994;91:400–404. [Articol gratuit PMC] [PubMed]
  38. Williams JR, Catania KC, Carter CS. Dezvoltarea preferințelor partenerilor în prerile de sex feminin (Microtus ochrogaster): rolul experienței sociale și sexuale. Horm Behav. 1992;26:339–349. [PubMed]
  39. Winslow JT, Hastings N, Carter CS, Harbaugh CR, Insel TR. Un rol pentru vasopresina centrală în legarea perechilor la volei monogami din prerie. Natură. 1993;365:545–548. [PubMed]
  40. Wu S, Jia M, Ruan Y, Liu J, Guo Y, Shuang M, Gong X, Zhang Y, Yang X, Zhang D. Asocierea pozitivă a genei receptorului de oxitocină (OXTR) cu autismul în populația chineză Han. Biol Psihiatrie. 2005;58:74–77. [PubMed]
  41. Tânărul LJ. Premiul Frank A. Beach. Receptorii de oxitocină și vasopresină și comportamente sociale tipice speciei. Horm Behav. 1999;36:212–221. [PubMed]
  42. Young LJ, Wang Z. Neurobiologia legăturii perechilor. Nat Neurosci. 2004;7:1048–1054. [PubMed]
  43. Young LJ, Lim MM, Gingrich B, Insel TR. Mecanisme celulare ale atasamentului social. Horm Behav. 2001;40:133–138. [PubMed]
  44. Young LJ, Huot B, Nilsen R, Wang Z, Insel TR. Diferențele dintre specii în expresia genei receptorului central de oxitocină: analiza comparativă a secvențelor promotorului. J Neuroendocrinol. 1996;8:777–783. [PubMed]
  45. Yrigollen CM, Han SS, Kochetkova A, Babitz T, Chang JT, Volkmar FR, Leckman JF, Grigorenko EL. Genele care controlează comportamentul afiliativ ca gene candidate pentru autism. Biol Psihiatrie. 2008;63:911–916. [Articol gratuit PMC] [PubMed]