Дивергентная схема, лежащая в основе воздействия грелина на пищевое вознаграждение и потребление: дофаминергическая проекция VTA-accumbens опосредует влияние грелина на пищевое вознаграждение, но не на потребление пищи (2013)

Нейрофармакология. 2013 Oct, 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 Jun 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Рабаса-Папио С, Альварес-Креспо М, Neuber C, Vogel H, Диксон С.Л..

Абстрактные

Ожирение достигло глобальных масштабов эпидемии и создало настоятельную необходимость понять механизмы, лежащие в основе чрезмерного и неконтролируемого потребления пищи. Грелин, единственный известный циркулирующий орксигенный гормон, сильно увеличивает поведение в отношении продуктов питания. Нейрохимическая схема, которая связывает грелин с мезолимбической системой вознаграждения и повышенным поведением пищи, остается неясной. Здесь мы исследуем, требуется ли дофаминергическая сигнализация VTA-NAc для воздействия грелина на награду и потребление пищи. Кроме того, мы рассматриваем возможность эндогенного грелина, действующего на нейроны допамина VTA-NAc. Антагонист рецептора D1 или антагонист рецептора D2 вводили в NAc в сочетании с микроинъекцией грелина в VTA, чтобы исследовать, ослабляет ли эта блокада индуцированное грелином питание. VTA-инъекции грелина привели к значительному увеличению поведения мотивации / вознаграждения пищи, которое измерялось при воздействии на сахарозу прогрессирующего отношения, и приеме чау. Предварительная обработка с помощью антагониста рецептора D1 или D2 в NAc полностью блокировала эффект вознаграждения грелина, в результате чего потребление чау стало неповрежденным. Мы также обнаружили, что эта схема потенциально важна для эффектов эндогенно высвобожденного грелина, поскольку оба антагониста уменьшают голодание (состояние высоких уровней циркуляции в крови), повышающее поведение, вызванное сахарозой, но не гипертрофию чаунов. В совокупности наши данные идентифицируют дофаминергические проекции VTA до NAc, а также D1-подобные и D2-рецепторы в NAc, в качестве важных элементов ответных схем грелина, контролирующих поведение продуктов питания. Интересно, что результаты также свидетельствуют о том, что поведение продуктов питания и простое потребление чау регулируются расходящимися схемами, где NAc допамин играет важную роль в пищевом вознаграждении, но не в потреблении пищи.

Галерея

  • •

  • Intra-VTA ghrelin включает accumbal D1 и D2-рецепторы.

  • •

  • Пищевая депривация повышает качество пищевых продуктов через accumbal D1 и D2 рецепторы.

  • •

  • Потребление пищи не подвержено влиянию манипуляций D1 и D2.

  • •

  • Поведение пищи и простое потребление чау-чау контролируются расходящимися схемами.

  • •

  • NAc допамин играет важную роль в продовольственном вознаграждении, но не в потреблении пищи.

Абстрактные

Ожирение достигло глобальных масштабов эпидемии и создало настоятельную необходимость понять механизмы, лежащие в основе чрезмерного и неконтролируемого потребления пищи. Грелин, единственный известный циркулирующий орксигенный гормон, сильно увеличивает поведение в отношении продуктов питания. Нейрохимическая схема, которая связывает грелин с мезолимбической системой вознаграждения и повышенным поведением пищи, остается неясной.

Здесь мы исследуем, требуется ли дофаминергическая сигнализация VTA-NAc для воздействия грелина на награду и потребление пищи. Кроме того, мы рассматриваем возможность эндогенного грелина, действующего на нейроны допамина VTA-NAc. Антагонист рецептора D1 или антагонист рецептора D2 вводили в NAc в сочетании с микроинъекцией грелина в VTA, чтобы исследовать, ослабляет ли эта блокада индуцированное грелином питание. VTA-инъекции грелина привели к значительному увеличению поведения мотивации / вознаграждения пищи, которое измерялось при воздействии на сахарозу прогрессирующего отношения, и приеме чау. Предварительная обработка с помощью антагониста рецептора D1 или D2 в NAc полностью блокировала эффект вознаграждения грелина, в результате чего потребление чау стало неповрежденным. Мы также обнаружили, что эта схема потенциально важна для эффектов эндогенно высвобожденного грелина, поскольку оба антагониста уменьшают голодание (состояние высоких уровней циркуляции в крови), повышающее поведение, вызванное сахарозой, но не гипертрофию чаунов.

В совокупности наши данные идентифицируют дофаминергические проекции VTA до NAc, а также D1-подобные и D2-рецепторы в NAc, в качестве важных элементов ответных схем грелина, контролирующих поведение продуктов питания. Интересно, что результаты также свидетельствуют о том, что поведение продуктов питания и простое потребление чау регулируются расходящимися схемами, где NAc допамин играет важную роль в пищевом вознаграждении, но не в потреблении пищи.

Ключевые слова

  • грелин;
  • Продовольственная мотивация;
  • Прием пищи;
  • Переедание;
  • Оперантного кондиционирования;
  • Dopamine;
  • D1;
  • D2

1. Введение

Циркулирующий гормон-грелин и нейронные цепи, через которые он действует, хорошо изучены в контексте контроля ожирения и аппетита (Скибика и Диксон, 2011), мотивированные также терапевтическими возможностями в этой области заболевания (Кардона Кано и др., 2012 г.). Грелин является уникальным среди циркулирующих пептидов кишечника тем, что он увеличивает потребление пищи (Рен и др., 2000, Inui, 2001, Шинтани и др., 2001 г. и Коджима и Кангава, 2002) эффект ЦНС, опосредованный специализированными рецепторами, GHS-R1A (Саломея и др., 2009 г. и Skibicka et al., 2011), особенно те, которые расположены в областях мозга, вовлеченных в «гомеостатическое питание» (т.е. питание, связанное с дефицитом энергии), гипоталамус и мозговое ство (Мелис и др., 2002 г., Faulconbridge et al., 2003 и Ольшевский и др., 2003 г.). Однако в последнее время появилась роль грелина вне этих гомеостатических регионов. GHS-R1A также присутствует в ключевых узлах мезолимбической системы вознаграждения в таких областях, как вентральная тегментальная область (VTA) и ядро ​​accumbens (NAc) (Зигман и др., 2006 и Skibicka et al., 2011), области, вовлеченные в стимулирующее мотивированное поведение, которые также были связаны с «гедоническим питанием» (т.е. потребление пищи в сочетании с его полезными свойствами). Ghrelin способен стимулировать потребление пищи с обоих этих сайтов, и этот эффект, вероятно, связан с его действиями по увеличению стимулирующей и мотивационной ценности для продуктов питания (Налейд и др., 2005, Abizaid et al., 2006 и Skibicka et al., 2011). Таким образом, у полностью насыщенных крыс или мышей грелин, применяемый периферически или централизованно (включая непосредственно в VTA), приводит к увеличению потребления пищи, а также к поведению пищи ((Налейд и др., 2005, Перелло и др., 2010 г., Skibicka et al., 2011 и Skibicka et al., 2012b), отраженные, например, путем увеличения нажатия рычага для награды за сахар в расписании прогрессивного отношения. Это действие отражает возникающую роль грелина в системе вознаграждения за мезолимбию, чтобы повысить качество вознаграждения не только за пищу, но и за алкоголь и наркотики от злоупотреблений (Диксон и др., 2011 г.). Важно отметить, что этот эффект грелина на стимуляцию пищи превышает сигналы насыщения, так как грелин вызывает поведение в отношении пищи у насыщенных животных до уровня, сопоставимого с уровнем, обнаруженным у крыс, лишенных пищи. Кроме того, тот факт, что блокада сигнала грелина не только системно, но и выборочно внутри VTA (Skibicka et al., 2011), приводит к сильному подавлению поведения, связанного с пищевыми продуктами, подчеркивает важность и необходимость сигнала грелина в вознаграждении за питание.

Эффект Ghrelin на уровне VTA достаточен для того, чтобы стимулировать потребление пищи и мотивированное поведение, эффекты, которые, по-видимому, требуют передачи сигналов через GHS-R1A (Abizaid et al., 2006 и Skibicka et al., 2011). Удивительно, но схема действий грелина по поощрению вознаграждения в VTA остается в значительной степени нерешенной. Внутри VTA грелин участвует в передаче сигналов опиоидов, NPY и ГАМК (Abizaid et al., 2006 и Skibicka et al., 2012a). Тем не менее, VTA допамин-нейроны, показанные ранее для экспрессии рецепторов грелина (Abizaid et al., 2006), может быть последней целью VTA для эффектов грелина на награду за еду. Вкусная / полезная пища задействует дофаминовые нейроны VTA и сигнал дофамина в выбранных областях ЦНС, таких как NAc, тем самым стимулируя поведение пищевого вознаграждения (Эрнандес и Хебель, 1988 и Джозеф и Ходжес, 1990). Следует отметить, однако, что хотя высвобождение допамина сильно связано с мотивированным поведением для пищи, оно также необходимо для основного питания в качестве мышей, которые неспособны синтезировать дофамин, умирающий от голодания (Кэннон и др., 2004 г.). Функциональная связь между грелином и дофамином подтверждается воздействием грелина на активность дофаминовых нейронов VTA, а также тем фактом, что интактные дофаминергические нейроны VTA необходимы для воздействия грелина на пищевое вознаграждение (Abizaid et al., 2006 и Вайнберг и др., 2011 г.). Тем не менее, дофаминовые нейроны VTA проецируются на несколько сайтов, и он остается полностью неисследованным, требуется ли сигнализация допамина в NAc для воздействия грелина на VTA на поведение, мотивированное пищей. Кроме того, грелин участвует в контроле поведения, отличного от приема пищи или мотивации, а именно: поиск новизны, которые также были связаны с высвобождением допамина в NAc (Бардо и др., 1996 г. и Hansson et al., 2012).

В настоящем исследовании мы протестировали гипотезу о том, что эффекты грелина на поведение, стимулирующее питание и / или потребление пищи, оказываемые на уровне VTA, требуют передачи сигналов дофаминового рецептора в NAc. С этой целью оценивалось потребление пищи и мотивированное поведение пищи, вызванное VTA ghrelin, в прогрессирующем соотношении рычага-прессования для парадигмы сахарозы наряду с одновременной блочной сигнализацией NAc допамина. В отдельных исследованиях мы тестировали индивидуальный вклад рецепторов дофамина 1 (D1), таких как рецепторы и рецепторы дофамина 2 (D2). Кроме того, чтобы исследовать вклад эндогенного грелина в сигнал допамина NAc, мы определили, играют ли эти дофаминовые рецепторы в голодном усилении поведения, связанного с пищевыми продуктами. Наконец, чтобы оценить молекулярные последствия эндогенно повышенного уровня грелина в сигнале допамина NAc, мы определили влияние голода / лишения пищи на экспрессию мРНК рецепторов дофамина NAc и ферментов.

2. материалы и методы

Животные: Взрослых самцов крыс Sprague-Dawley (200–250 г, Charles River, Германия) содержали в 12-часовом цикле свет / темнота (свет включается в 6 часов утра) с регулярным питанием и водой. вволю в их домашних клетках. Все процедуры на животных выполнялись с этическим разрешением и в соответствии с руководящими принципами Комитета по институциональному уходу и использованию в Университете Гетеборга.

Хирургия: Всем крысам в поведенческих исследованиях была имплантирована направляющая канюля (размер 26; Plastics One, Roanoke, VA), нацеленная на VTA и оболочку NAc для последующих односторонних ипсилатеральных инъекций. Применяли кетаминовую анестезию. Канюли помещали на 1.5 мм выше целевого участка, и для микроинъекций использовали инжектор, выступающий на 1.5 мм от направляющих канюль. Для нацеливания на VTA были выбраны следующие координаты из Skibicka et al. (2011): ± 0.75 от средней линии, 5.7 мм кзади от брегмы и 6.5 мм вентрально от поверхности черепа, при этом инжектор направлен на 8.0 мм вентральнее к черепу. Для оболочки NAc использовались следующие координаты (изменено с Quarta et al. (2009): ± 0.75 от средней линии, 1.7 мм кпереди от брегмы и 6.0 мм вентрально от черепа, при этом инжектор направлен на 7.5 мм вентрально). Канюли прикрепляли к черепу стоматологическим акриловым цементом и ювелирными винтами и закрывали обтуратором, как описано ранее (Skibicka et al., 2009). У всех крыс место микроинъекции как для VTA, так и для NAc было подтверждено посмертно с помощью микроинъекции туши в том же объеме (0.5 мкл), который использовался на протяжении всего исследования. Только предметы с правильным размещением (рисунок 2) были включены в анализ данных.

  • Полноразмерное изображение (48 K)
  • Рисунок 1.  

    Используются диаграммы, представляющие различные экспериментальные схемы. Расписание 1 использовалось для получения данных, представленных в Рис. 3 и 4, Расписание 2 использовалось для получения данных, представленных в рисунок 5 и расписание 3 для данных, отображаемых в Рис. 6 и 7, Твердые серые ящики представляют периоды, когда были собраны измерения.

  • Полноразмерное изображение (77 K)
  • Рисунок 2.  

    Типичный сайт инъекции NAc (A) и VTA (B) (обозначен кружком). Правая панель представляет собой коронарный срез головного мозга крысы с микроинъекцией индийских чернил в оболочку VTA или NAc (NAcS) в объеме 0.5 мкл, использованном в исследовании. На левой панели показан соответствующий срез атласа головного мозга крысы: 2.16 мм спереди от брегмы для NAc и 5.64 мм сзади от брегмы для VTA; Aq, аквадук; CC, мозолистое тело; CPu, хвостатый и скорлупа; ЛЖ, боковой желудочек; NAcC, ядро ​​NAc; SN, черная субстанция.

2.1. Процедура кондиционирования оператора

Эксперименты по кондиционированию для оперантов проводили в камерах для кондиционирования для крыс (30.5 × 24.1 × 21.0 см; Med-Associates, Джорджия, VT, США). Процедура обучения, используемая для оперантного кондиционирования, была адаптирована из предыдущих исследований (la Fleur et al., 2007 и Hansson et al., 2012). Для облегчения обучения работе с сахарозой всех крыс подвергали умеренному ограничению в пище, в течение которого их первоначальная масса тела постепенно снижалась до 90% в течение одной недели. Перед помещением в оперантные боксы крыс подвергали действию гранул сахарозы (гранулы сахарозы 45 мг; test Diet, Ричмонд, Индиана, США) в условиях домашней клетки по меньшей мере два раза. Затем крысы научились нажимать на рычаг для получения гранул сахарозы при фиксированном соотношении FR1 по графику с 2 сеансами в день. В FR1 одно нажатие на активный рычаг приводило к доставке одного гранулы сахарозы. Все сеансы FR длились 30 минут или до тех пор, пока крысы не заработали 50 гранул, в зависимости от того, что произошло раньше. Большинство крыс достигли критерия 50 гранул за сеанс через 5-7 дней. Нажимы на неактивный рычаг регистрировались, но не имели запрограммированных последствий. За сеансами расписания FR1 следовали FR3 и FR5 (т.е. 3 и 5 нажатий на таблетку соответственно). График FR5 сопровождался графиком прогрессивного отношения (PR), в течение которого стоимость вознаграждения постепенно увеличивалась для каждого последующего вознаграждения, чтобы определить объем работы, которую крыса готова приложить для получения вознаграждения. Требование отклика увеличивалось в соответствии со следующим уравнением: коэффициент отклика = (5e (0.2 × число инфузий)) - 5 до следующих рядов: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. Сеанс PR завершился, когда крыса не смогла получить вознаграждение в течение 60 минут. Ответ считался стабильным, когда количество пищевых гранул, полученных за сеанс, не отличалось более чем на 15% в течение трех последовательных сеансов. В большинстве случаев ответ стабилизировался в течение 5 сеансов. Те крысы, которые не достигли требуемых критериев за это время, обучались на дополнительных занятиях. PR-тест проводился 1 сеанс в день. Впоследствии крыс переводили в их домашние клетки для измерения потребления корма в течение 1 часа. В конце обучения и перед операцией и тестированием крысы имели вволю доступ к нормальной чау.

2.2. Наркотики

Ацилированный крысиный грелин (Tocris, Bristol, UK) вводили в VTA в дозе 1.0 мкг с искусственной спинномозговой жидкостью (aCSF) в качестве носителя (и контроля). Ранее было показано, что доза грелина 1.0 мкг увеличивает оперантный ответ на сахар и вызывает орексигенный ответ при доставке в VTA (Налейд и др., 2005 и Skibicka et al., 2011). Антагонист D1-подобного рецептора, SCH-23390, вводили в NAc в дозе 0.3 мкг (Tocris) с aCSF в качестве носителя (контроль). Для исследования пищевой депривации доза была увеличена до 0.5 мкг из-за отсутствия эффекта от исходной дозы 0.3 мкг. SCH-23390 является мощным и селективным антагонистом D1-подобных дофаминовых рецепторов с> 1000-кратным сродством к D1-подобным по сравнению с D2-подобным дофаминовым рецепторам (Барнетт и др., 1986). Он имеет сходное сходство с рецепторами D1 и D5 (Барнетт и др., 1992), поэтому на протяжении всего исследования мы будем ссылаться на его способность блокировать D1-подобные рецепторы, термин, охватывающий рецепторы D1 и D5. Начальная доза 0.3 мкг SCH-23390 была выбрана на основе (Гримм и др., 2011). Было показано, что эта доза, введенная в оболочку NAc, эффективна для снижения давления на рычаг для сигнала, ранее связанного с доставкой раствора сахарозы, не влияя на производительность на неактивном рычаге. Антагонист дофаминового рецептора D2, этиклоприд гидрохлорид (Tocris), вводили в NAc с aCSF в качестве носителя (контроль). Выбранная начальная доза этиклоприда (1.0 мкг) была основана на (Laviolette et al., 2008 г.), но был увеличен до 1.5 мкг в исследовании голодания. Все препараты были доставлены в объеме 0.5 мкл aCSF.

2.3. Экспериментальная конструкция

Все крысы получали инъекции NAc и VTA в начале светового цикла, при этом вторую инъекцию проводили за 10 мин до начала оперантного тестирования. Все условия были разделены минимум 48 ч и выполнялись в уравновешенной манере, так что каждая крыса получала все четыре условия: сначала носитель или антагонист дофаминовых рецепторов для NAc, а затем, через 10 минут, носитель или грелин для VTA. Для каждой крысы были нацелены на ипсилатеральную VTA и NAc. Подробности каждого эксперимента также показаны на рисунок 1.

2.3.1. Влияние блокады D1-подобных рецепторов на вызванное грилином питание и потребление чау

Ответы были рассмотрены после целевых VTA и NAc (n = 12–14) доставка лекарственного средства после четырех следующих условий: 1) контрольное условие (растворы носителя для NAc и VTA), 2) наполнитель NAc + VTA 1.0 мкг грелина, 3) NAc 0.3 мкг SCH-23390 + наполнитель VTA, 4 ) NAc 0.3 мкг SCH-23390 + VTA 1.0 мкг грелина. Тестирование проводили в сытом состоянии (после периода темного цикла кормления). В дни экспериментов крыс возвращали в их домашние клетки через 120 минут оперантного тестирования и измеряли потребление корма в течение 1 часа в условиях домашней клетки (как в схеме 1, рисунок 1). Эта временная точка соответствует третьему часу после инъекции VTA ghrelin, в течение которого ожидается продолжение orexigenic ответа на основании предыдущих исследований, исследующих временной ход действия грелина, назначаемого централизованно или периферически ( Рен и др., 2000 и Faulconbridge et al., 2003) и наши предыдущие исследования, в которых использовалась аналогичная экспериментальная установка.

2.3.2. Влияние блокады рецепторов D2 на вызванное грилином питание и потребление чау

Ответы были рассмотрены после целевых VTA и NAc (n = 7) доставка лекарственного средства в четырех следующих условиях: 1) контрольное условие (растворы носителя для NAc и VTA), 2) наполнитель NAc + VTA 1.0 мкг грелина, 3) NAc 1 мкг гидрохлорида этиклоприда + наполнитель VTA, 4) NAc 1 мкг этиклоприда гидрохлорида + ВТА 1.0 мкг грелина. Тестирование проводили в сытом состоянии (после периода темного цикла кормления). Крыс возвращали в их домашние клетки через 120 минут оперантного тестирования, а потребление корма измеряли в течение 1 часа в условиях домашней клетки (как в таблице 1, рисунок 1), поскольку грелин-опосредованный орексигенный эффект все еще присутствует после отсроченного размещения гранул для корма (через 2 часа).

2.3.3. Эффекты D1-подобной и D2-рецепторной блокады (раздельные или комбинированные) только на вызванное грелином потребление чау

Чтобы подтвердить, что результаты, полученные по потреблению корма в предыдущих экспериментах, не были искажены предыдущим воздействием сахарозы в оперантной парадигме или 2-часовой временной задержкой, в отдельном исследовании мы исследовали эффекты доставки NAc два антагониста дофаминовых рецепторов по отдельности или в комбинации при VTA-индуцированном грелином приеме пищи в течение 2 и 3 часов у сытых крыс (n = 10–11; как в таблице 2, рисунок 1). В этом случае крысы не подвергались действию оперантной парадигмы кондиционирования перед измерением корма. Таким образом, потребление пищи измерялось после нацеленной доставки лекарственного средства VTA и NAc после четырех следующих условий: 1) контрольное условие (растворы носителя для NAc и VTA), 2) носитель NAc + VTA 1.0 мкг грелина, 3) антагонист рецептора допамина NAc + VTA носитель, 4) антагонист дофаминового рецептора NAc + VTA 1.0 мкг грелина. Сначала мы исследовали два антагониста дофаминовых рецепторов по отдельности, так что в условиях 3 и 4 одна группа крыс получала 0.3 мкг SCH-23390, а другая группа - 1 мкг гидрохлорида этиклоприда. После выздоровления в течение 3 дней примерно половину крыс из каждой группы подвергали повторному тестированию, на этот раз с комбинацией двух антагонистов в условиях 3 и 4. В каждом из этих трех экспериментов между обработками, как и раньше, использовали уравновешенный дизайн (все крысы получали все условия в каждом эксперименте для сравнения эффекта внутри субъекта). Положение канюль было проверено посмертно, как и раньше. Приведенные данные включают только крыс с подтвержденным достижением VTA и NAc.

2.3.4. Эффект блокады D1-like и D2-рецептора на продовольственную награду, вызванную потреблением пищи, и потребление чау-чау

Антагонисты рецептора допамина тестировали в 2 различных экспериментах. В первом эксперименте ответы были исследованы после назначения NAc (n = 20) доставка либо носителя, либо антагониста D1-подобного рецептора (0.5 мкг SCH-23390). Тестирование проводили натощак (после того, как еда была ограничена на время периода темного цикла). Во втором эксперименте ответы исследовали после целевого NAc (n = 7) доставка либо носителя, либо 1.5 мкг гидрохлорида цетиклоприда. Тестирование проводилось натощак (после того, как еда была ограничена на время периода темного цикла; как показано в таблице 3, рисунок 1).

2.3.5. Изменения, вызванные депривацией пищи, в экспрессии генов, связанных с дофамином, в NAc

В NAc были измерены изменения в экспрессии генов ключевых отобранных дофаминовых генов, связанных с депривацией генов (дофаминовые рецепторы D1A, D2, D3, D5, катехол-O-метилтрансфераза (COMT) и моноаминоксидаза A (MAO)].

2.3.6. Выделение РНК и экспрессия мРНК

Мозг быстро удаляли, и NAc препарировали, используя матрицу мозга, замораживали в жидком азоте и хранили при -80 ° C для последующего определения экспрессии мРНК. Отдельные образцы мозга гомогенизировали в Qiazol (Qiagen, Hilden, Германия) с использованием Tissue Lyser (Qiagen). Тотальную РНК экстрагировали с использованием мини-набора RNeasy Lipid Tissue Mini (Qiagen) с дополнительной обработкой ДНКазой (Qiagen). Качество и количество РНК оценивали спектрофотометрическими измерениями (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, США). Для синтеза кДНК использовали набор для синтеза кДНК iScript (BioRad). ОТ ПЦР в реальном времени выполняли с использованием TaqMan.® наборы зондов и праймеров для генов-мишеней, выбранные из онлайн-каталога (Applied Biosystems). Значения экспрессии генов были рассчитаны на основе Ct метод ( Ливак и Шмиттген, 2001), где вволю группа была назначена калибратором. В качестве контрольного гена использовали глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу (GAPDH).

2.3.7. статистический анализ

Все поведенческие параметры были проанализированы с помощью повторного анализа дисперсии (ANOVA), за которым следует Постфактум Тест Tukey HSD в зависимости от ситуации или студенческий t где сравнивались только два условия. Все статистические анализы проводились с использованием программного обеспечения GraphPad. Различия были признаны значимыми при p <0.05.

3. Результаты

3.1. Влияние блокады D1-like рецепторов (NAc) на вызванное VTA грилеобразование на питание и потребление чау

Чтобы определить, необходима ли активность в D1-подобных рецепторах для индуцированного VTA ghrelin повышения поведения в отношении пищи, было проведено исследование воздействия предварительной обработки с помощью D1-подобного антагониста (SCH-23390) на индуцированный грелин оперантом, отвечающим за сахарозу. Последующий тест Tukey после одностороннего ANOVA (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 для наград, активного рычага и еды соответственно) выявил значительный эффект грелина на увеличение количества заработанных наград (p <0.0005; рисунок 3A), количество активных рычажных прессов (p <0.05; рисунок 3B) и потребление чау-чау (p <0.05; рисунок 3С). Параметры, связанные с характеристиками вознаграждения, вознаграждениями и активными рычажными прессами, были явно заблокированы предварительной обработкой SCH-23390 ( рисунок 3A, B). Активность на неактивном рычаге была незначительной и не сильно отличалась между различными группами лечения ( рисунок 3B), предполагая, что лечение не приводит к неспецифическим целенаправленным изменениям в деятельности. Чередовая гиперфагия, наблюдаемая после того, как грелин была микроинъецирована в VTA, не была изменена предварительной обработкой SCH-23390 ( рисунок 3C). Эти данные демонстрируют, что дофаминовые и D1-подобные рецепторы в оболочке NAc находятся ниже по течению от грелина и необходимы для VTA введенного грелина, чтобы оказывать свое влияние на поведение, связанное с пищевым вознаграждением. Однако они не важны для способности грелина увеличивать потребление корма. Лечение NAc с помощью SCH-23390 не дало эффекта сам по себе на любом операнте, отвечающем за еду или потребление чау-чау ( рисунок 3).

  • Полноразмерное изображение (37 K)
  • Рисунок 3.  

    Влияние блокады рецептора D1 внутри NAc оболочки на индуцированное грелином поведение пищевого поощрения и гиперфагию при приеме пищи. Предварительная обработка антагонистом D1-подобного рецептора, SCH-23390, полностью блокировала вызванное грелином увеличение заработанного вознаграждения сахарозы (A) и количества активных нажатий на рычаг (черные полосы), в то время как активность на неактивном рычаге (серые столбцы) была не подвержен никакому лечению (B). Гиперфагия грелина внутри VTA не ослаблялась селективной блокадой рецепторов D1 оболочкой NAc (C). Значения показаны как среднее + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Эффект блокады D2 (NAc) на вызванное VTA гриле питание и потребление чау

Чтобы определить, необходима ли активность в D2 для выражения индуцированного VTA грелина повышения качества питания, было проведено испытание на предварительную обработку селективным антагонистом D2 (этихлорид-гидрохлорид) на индуцированное грелином увеличение поведения операнта сахарозы. Один из способов ANOVA продемонстрировал значительный эффект лечения наркозависимости (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 для награды, активного рычага и еды соответственно). Апостериорный тест Тьюки показал значительное увеличение заработанных вознаграждений (p <0.01; рисунок 4A) и активных рычажных прессов (p <0.01; рисунок 4B) после лечения грелином, которые были заблокированы предварительной обработкой этиклопридом. Активность на неактивном рычаге была незначительной и не сильно отличалась между различными группами лечения ( рисунок 4Б). В отличие от данных, полученных от операнта, предварительная обработка этиклопридом не изменяла индуцированного грелином увеличения потребления чау-чау (p <0.05; рисунок 4C). В этом комбинированном исследовании взаимодействие было подтверждено двухфакторным дисперсионным анализом между предварительной обработкой × грелином в полученных вознаграждениях: F(1,24) = 4.8, p <0.05; активные рычажные прессы: F(1,24) = 4.7, p <0.05, но не потребление пищи. Таким образом, рецепторы D2 могут быть использованы грелином для изменения поведения, связанного с вознаграждением, но не для потребления пищи.

  • Полноразмерное изображение (39 K)
  • Рисунок 4.  

    Влияние блокады рецептора D2 внутри NAc оболочки на индуцированное грелином поведение пищевого поощрения и гиперфагию при приеме пищи. Предварительная обработка антагонистом рецептора D2, этиклоприд гидрохлоридом (ETC), отменила вызванное грелином увеличение заработанной сахарозы (A) и количества активных нажатий на рычаг (черные столбцы), в то время как активность на неактивном рычаге (серые столбцы) не была пострадавший от любого из видов лечения (B). Напротив, гиперфагия грелина внутри VTA не ослаблялась селективной блокадой рецепторов D2 оболочкой NAc (C). Значения показаны как среднее + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Влияние блокады D1-и / или D2-рецепторов (NAc) на вызванное VTA-грилином потребление чау

Для дальнейшего подтверждения отсутствия эффекта двух антагонистов дофамина на кормление кормом мы повторили исследование, на этот раз на крысах, никогда не подвергавшихся оперантной парадигме кондиционирования. Это валидационное исследование было расширено за счет включения третьего теста, в котором мы изучали влияние совместной доставки антагонистов D1-подобных и D2 рецепторов в NAc на потребление пищи, вызванное грелином VTA. Потребление корма было значительно увеличено с помощью VTA грелина через 2 часа после инъекции (однофакторный дисперсионный анализ: F(3,30) = 6.4, p <0.005 и F(3,27) = 9.0, p <0.0005 для исследования рецепторов D1 и D2 соответственно), и на это не повлияла предварительная обработка ни D1-подобными ( рисунок 5A) или антагонистом рецептора D2 ( рисунок 5Б). В последнем тесте, изучающем комбинированный эффект двух антагонистов дофаминовых рецепторов, мы не смогли обнаружить значительный эффект VTA грелина до 3-часовой временной точки, что, возможно, отражает влияние тройной паренхиматозной инъекции, необходимой в этом исследовании. Однофакторный дисперсионный анализ ANOVA показал значительный эффект лечения (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Потребление пищи после доставки грелина VTA достигло значимости через 3 часа, однако это снова не подавлялось совместным применением антагонистов дофаминовых рецепторов к NAc ( рисунок 5С). Обратите внимание, что комбинированное применение обоих антагонистов дофаминовых рецепторов к NAc не влияло сам по себе на потребление пищи.

  • Полноразмерное изображение (48 K)
  • Рисунок 5.  

    Эффекты блокады дофаминовых рецепторов внутри NAc оболочки на интра-VTA грелин-индуцированную гиперфагию еды у крыс без какого-либо предшествующего оперантного обучения или воздействия сахарозы. VTA-грелин-индуцированная гиперфагия, измеренная через 2 часа после инъекции, не подавлялась предварительной обработкой NAc либо (A) антагонистом D1-подобного рецептора, SCH-23390 (SCH), либо (B) антагонистом рецептора D2, этиклоприд гидрохлоридом ( ТАК ДАЛЕЕ). В (C) гиперфагия после еды, индуцированная грелином, измеренная через 3 часа, не подавлялась совместным введением NAc обоих антагонистов. Значения показаны как среднее + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Эффект блокады D1-like и D2-рецептора на продовольственную награду, вызванную потреблением пищи, и потребление чау-чау

Недостаток пищи увеличивает как оперантную реакцию, так и потребление пищи за 1 час; крысы нажимали на активный рычаг почти в два раза чаще, когда были голодны, и в три-шесть раз больше нажимали на корм в точке измерения, равной 1 часу (сравните состояние транспортного средства в Рис. 3 и 4). Блокада D1-подобных рецепторов в оболочке NAc значительно уменьшала индуцированную пищей лихорадку в поведении о продуктах питания, когда оценивалась как снижение вознаграждений за продукты питания (p <0.01; рисунок 6A) и уменьшение активных рычажных прессов (p <0.01; рисунок 6Б). Эта терапия не оказывала существенного влияния на потребление чайной пищи, рисунок 6С). Вливание антагониста D2 в оболочку NAc значительно уменьшало индуцированное лишением пищи повышение в пищевом поведении, когда оценивалось как снижение вознаграждений за продукты питания (например,p <0.01; рисунок 7А). Несмотря на то, что каждая крыса уменьшала активный рычаг, нажав после блокады D2 в NAc, эффект привел к тенденции (p = 0.08; рисунок 7B) вероятно, из-за высокой базовой вариабельности нажатия рычага (стандартная ошибка = 86 для транспортного средства и 41 для состояния лекарственного средства, диапазон активного нажатия рычага на транспортном средстве от 57 до 707 нажатий). Удаление крысы с наибольшим ответом из набора данных приводит к p = 0.001. Примечательно, что удаленная крыса показала 707 нажатий на носитель и только 303 на лекарство, что также подтверждает общий вывод. Ни один из антагонистов дофаминовых рецепторов не изменил нажатие на неактивный рычаг. Прием пищи не изменился из-за блокады D2 в NAc ( рисунок 7С).

  • Полноразмерное изображение (29 K)
  • Рисунок 6.  

    Эффекты блокады рецептора D1 внутри NAc оболочки на вызванное голоданием повышение в поведении, связанном с пищевым вознаграждением, и гиперфагию при приеме пищи. Предварительная обработка антагонистом рецептора D1, SCH-23390, ослабляла вызванное голоданием увеличение получаемых вознаграждений сахарозой (A) и количества активных нажатий на рычаг, в то время как на активность неактивного рычага не влияла никакая обработка (B) . Гиперфагия поедания не ослаблялась селективной блокадой рецепторов D1 оболочкой NAc (C). Значения показаны как среднее + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Полноразмерное изображение (30 K)
  • Рисунок 7.  

    Влияние блокады рецептора D2 внутри NAc оболочки на вызванное голоданием повышение в поведении в виде пищевого вознаграждения и гиперфагию при переедании. Предварительная обработка антагонистом рецептора D2, этиклоприда гидрохлоридом (ETC), уменьшала вызванное голоданием увеличение получаемых наград сахарозы (A) и имела тенденцию к уменьшению количества активных нажатий на рычаг (B). На активность неактивного рычага не повлияло ни одно лечение (B). Гиперфагия поедания не ослаблялась селективной блокадой рецепторов D2 оболочкой NAc (C). Значения показаны как среднее + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Изменения, вызванные депривацией пищи, вызванные экспрессией генов, связанных с дофамином, в NAc

Ночной голодание оказало значительное влияние на экспрессию мРНК нескольких связанных с дофамином генов в NAc. Экспрессия мРНК дофаминового рецептора D2 была значительно снижена, в то время как дофаминовая рецепторная мРНК D5 была повышена. Дофаминовые рецепторы D1, D3, COMT и MAO мРНК не изменялись голоданием в течение ночи (рисунок 8). Рецепторы D1 и D2 считаются наиболее распространенным дофаминовым рецептором в головном мозге, тогда как присутствие D3 и D5 в ЦНС намного более ограничено. Поэтому мы сравнили уровни мРНК в приемниках D5-рецепторов с D1 и достигли 2%; аналогичная связь была обнаружена для D3 и D2 (данные не показаны). Таким образом, мы подтверждаем, что в пределах NAc большая часть мРНК рецептора допамина составлена ​​по сравнению с рецепторами D1 и D2, тогда как D3 и D5-рецепторы представляют собой лишь небольшую часть общей мРНК рецептора допамина, обнаруженной в NAc.

  • Полноразмерное изображение (21 K)
  • Рисунок 8.  

    Экспрессия гена, связанного с передачей сигналов дофамина Nucleus accumbens, обнаружена после ограничения пищи. Значения показаны как среднее + SE. *p <0.05.

4. обсуждение

Основные результаты настоящего исследования показывают, что передача сигналов дофамина в оболочке NAc является необходимым нижестоящим медиатором воздействия грелина на пищевое вознаграждение. Результаты показывают, что D1-подобные и D2 рецепторы в оболочке NAc являются ключевыми компонентами цепи, активируемой грелином, и необходимы для того, чтобы грелин, применяемый VTA, оказывал свое влияние на поведение, связанное с пищевым вознаграждением. Однако передача сигналов D1-подобного и D2 рецептора в NAc (оболочке) не является существенной для способности грелина увеличивать потребление корма. Эти данные предполагают расхождение в нейронных мишенях для грелина, которые контролируют подкрепление пищей по сравнению с приемом пищи. Наконец, наши результаты показывают, что эта схема также задействована эндогенным грелином, поскольку в состоянии голода, когда уровни циркулирующего грелина повышены, передача сигналов дофамина в NAc необходима для повышенного поведения в виде пищевого вознаграждения.

Удивительно, но ясно, что грелин оказывает влияние на дофаминергическую систему (Abizaid et al., 2006, Jerlhag et al., 2007 г., Кавахара и др., 2009 г. и Вайнберг и др., 2011 г.), это первое исследование, демонстрирующее, что для воздействия грелина на пищевое вознаграждение требуется передача сигналов дофаминового рецептора NAc (в данном случае D1-подобная передача сигналов и передача сигналов D2). Это стало важным вопросом, поскольку недавно было показано, что другие гормоны или нейропептиды, связанные с контролем аппетита, имеют довольно неожиданную связь с мезолимбической дофаминовой системой. Лептин, например, как и грелин, имеет рецепторы на дофаминовых нейронах в VTA; Однако большинство этих лептин-чувствительных дофаминергических нейронов не проецируются в полосатое тело, а вместо этого иннервируют миндалевидное тело (Hommel et al., 2006 и Лешан и др., 2010 г.). Меланокортин, мощный анорексигенный нейропептид с рецепторами в VTA, в отличие от того, что может быть предсказано для анорексия, фактически увеличивает дофаминергическую активность и высвобождение допамина в полосатом теле, в то же время явно уменьшая поведение потребления пищи (Торре и Селис, 1988, Линдблом и др., 2001 и Конус, 2005). Еще один уровень сложности добавляется данными, свидетельствующими о том, что эффект, связанный с допамином в отношении грелина, по-видимому, зависит от наличия пищи: уровни дофамина NAc, обнаруженные микродиализом, были увеличены только периферически примененным грелином на крысах, которым разрешалось есть после введения грелина (как и в экспериментальных условиях, используемых в настоящем исследовании) и были даже подавлены грелином в тех, которым было отказано в доступе к пище (Кавахара и др., 2009 г.), недавно показанный эффект включает в себя дифференциальные опиоидные сигнальные пути в VTA (Кавахара и др., 2013 г.). Эти два примера подчеркивают сложность взаимосвязи между питательными пептидами, доступностью пищи и дофамином и подчеркивают важность исследований, изучающих полезность эффектов грелина на дофаминовую систему в поведении, связанном с пищевым вознаграждением.

Интересным аспектом результатов является контрастное действие блокады рецепторов дофамина NAc на стимуляцию пищи против потребления пищи. Примечательно, что мы подтвердили отсутствие эффекта подавленной передачи дофамина NAc на потребление витамина VTA, вызванного рилином, в независимых исследованиях 2: по одной парадигме измерение потребления пищи было произведено сразу же после ответа на тест-ответчик (для которого потребление сахара могло измениться после потребление чау-чау), а в другом было измерено только потребление пищи у животных без предварительного тестирования. Кроме того, во втором эксперименте мы смогли показать, что совместное применение обоих антагонистов дофаминовых рецепторов к NAc не влияло на потребление пищи, вызванное VTA-грелином, увеличивая поддержку гипотезы о том, что сигнальная передача дофамина NAc через D1-подобные и D2-рецепторы не требуется для гиперлепсии грелина. В совокупности с тем фактом, что антагонисты прервали поведение, вызванное витаминами, индуцированным витаминами VTA, эти коллективные результаты свидетельствуют о расхождении нейро-схем ниже по течению от VTA ghrelin, причем одна ветвь контролирует потребление пищи и другую мотивацию / вознаграждение. Похоже, что грелин использует дофамин для изменения мотивации пищи, но не для потребления. Ранее мы показали, что VTA ghrelin захватывает нейропептид Y в VTA избирательно, чтобы контролировать потребление пищи и опиоиды противоположным образом (Skibicka et al., 2012a). Таким образом, уже существует приоритет для расхождения в схемах, задействованных грелином для приема пищи в зависимости от поведения, обусловленного едой.

Accumal D1-подобные рецепторы имеют хорошо зарекомендовавшую себя роль как в укреплении лекарственного средства, так и в пищевых продуктах с помощью ряда предыдущих доказательств, свидетельствующих о том, что внутривенное введение антагониста внутриутробного D1 снижает целевое поведение в отношении пищи. Системные антагонисты, подобные D1-рецепторам, уменьшают индуцированное кией или контекстом самоорганизацию кокаина, героина, никотина и алкоголя [например (Weissenborn et al., 1996, Лю и Вайс, 2002, Боссерт и др., 2007 и Лю и др., 2010 г.)], подчеркивая ключевую роль этих рецепторов в процессах, ориентированных на вознаграждение. Настоящие данные показывают, что NAc D1-подобные рецепторы являются существенным элементом схемы, активированной VTA-действующим грелином. Кроме того, было показано, что периферическое применение этого антагониста D1 уменьшает распознавание объекта, улучшенного по ghrelin (Якоби и Керри, 2011). Однако, учитывая, что периферийное приложение нацелено на все D1-экспрессирующие нейронные популяции в головном мозге и что популяции вне NAc (например, в гиппокампе) могут играть важную роль в обучении и памяти, неясно, изучено ли население NAc здесь вносят вклад в усиление памяти эффектов грелина.

Рецепторы D2 часто действуют совместно с D1; поэтому многие исследования указывают на роль рецепторов D2 в аспектах обработки вознаграждений и ориентированного на вознаграждение поведения. Однако следует отметить, что D1 и D2-рецепторы не всегда действуют так же, как и функция вознаграждения. Например, в миндалине блокада рецепторов D1 ослабляет восстановление кокаина, вызванного кией, в то время как антагонисты D2 могут действительно улучшить это поведение (Берглинд и др., 2006 г.). Эта функциональная диссоциация может также иметь нейроанатомический вклад, поскольку D2-рецепторы в NAc, по-видимому, выполняют функцию, противоположную функции гипоталамуса. В то время как при стимуляции NAc рецепторами D2 может повышаться пищевая мотивация, что делает животное более склонным прикладывать усилия для получения пищи, в гипоталамусе стимуляция рецепторов D2 явно анорексична (Лейбовиц и Росакис, 1979 и Nowend et al., 2001). Из этого следует, что трудно интерпретировать результаты после периферического применения препаратов, нацеленных на D2, для которых популяции целевых рецепторов связаны с противоположной функцией. Это может быть одной из причин, объясняющих, почему в предыдущем исследовании периферическая инъекция антагониста D2 не влияла на реакцию, вызванную грелином, на раствор сахарозы. Другое возможное объяснение состоит в том, что D2 является авторецептором на нейронах, продуцирующих допамин, в основном нигре и VTA, где его активация может приводить к подавлению дофаминергической активности (Лейси и др., 1987). Таким образом, при инъекции по периферии препараты, нацеленные на D2, могут потенциально получить доступ к этой популяции рецепторов, в то время как в нашем исследовании были нацелены только рецептор D2 оболочки NAc. Примечательно, что чистый эффект системной блокады рецепторов D1 блокировал реакцию на напиток сахарозы в той же парадигме (Overduin et al., 2012). Кроме того, системная подкожная инъекция агониста D1, по-видимому, усиливает предпочтение вкусной пищи, в то время как системная инъекция агониста D2 уменьшает ее (Купер и Аль-Насер, 2006). Таким образом, по-видимому, наши данные, указывающие на подавляющее действие антагонистов D1 на стимуляцию пищи, вызванную грелином, соответствуют общему сетевому (подавляющему) эффекту стимулирования рецепторов D1 на функцию вознаграждения. Напротив, чистый эффект популяции рецепторов D2 более тесно связан с тем, что известно о гипоталамических рецепторах D2, чем данные, представленные здесь для NAc.

В настоящем исследовании как антагонисты D1, так и D2 смогли блокировать поведение операндов для сахарозы после введения VTA ghrelin и после лишения пищи пищи, предполагая, что совместное действие на обоих рецепторах NAc необходимо для того, чтобы грелин проявил свои эффекты. Это имеет смысл при рассмотрении эндогенной ситуации, при которой дофаминергические терминалы, полученные из VTA, высвобождают допамин в оболочке NAc, одновременно активируя все доступные дофаминовые рецепторы. Необходимость одновременной активации как D1-подобных, так и D2-рецепторов уже сообщалась для других видов поведения, включая армирование (Икемото и др., 1997 г.) и локомоторной активности (Плазник и др., 1989 г.), а также обжига нейронов (Белый, 1987). Результаты настоящего исследования показывают, что блокада только одного из двух допаминергических рецепторов была достаточной, чтобы уменьшить такое поведение, поскольку блокада одного из этих рецепторов была достаточной для снижения поведения операнта сахарозы, вызванного грелином. Механизм этого взаимодействия неясен. Некоторые нейроны в NAc экспрессируют как D1, так и D2-рецепторы. Одна из возможностей заключается в участии гетеродимеров для ответа на награду, в последнее время сообщалось о формировании гетеродимеров с помощью рецепторов D1 и D2, и эта связь, как было показано, способствует депрессионному поведению (Pei et al., 2010). Тем не менее, наши результаты показывают, что сигнал D1 и D2 в NAc не является избыточным, и каждый рецептор необходим для передачи эффекта грелина на награду за питание, поскольку индивидуальная блокада эффективна для ослабления ответного ответа. Кроме того, поскольку индивидуальная блокада не была эффективной для гиперфагии грелина, мы отдельно оценили возможность того, что сигнал D1 и D2 является избыточным для приема чау, т.е. для устранения ответа потребуется одновременная блокада. Это, однако, не было так, поскольку гиперплазия грелина не была затронута одновременной блокадой D1 и D2-рецепторов в NAc. Таким образом, один или в комбинации сигнал NAX оболочки D1 и D2 не используется грелином для увеличения потребления чау.

Здесь мы нацелились на D1-подобные и D2-рецепторы в оболочке NAc. Функция оболочки и ядра NAc, по-видимому, в какой-то степени является диссоциативной, особенно с основными изменениями в самолечении лекарств, связанными с дискретным сигналом, и оболочка более влиятельна в зависимости от зависимого от наркозависимости лекарственного средства (Боссерт и др., 2007). Эта функциональная диссоциация поддерживается нейроанатомическими связями, где ядро ​​получает больше вклада от миндалины, а оболочка более густо иннервируется гиппокампом (Groenewegen et al., 1999 и Флореско и др., 2001 г.). Крысы также будут самостоятельно управлять комбинацией агонистов рецептора D1 и D2 только в оболочке NAc, а не в ядре (Икемото и др., 1997 г.), что указывает на то, что их совместное действие на вознаграждение в первую очередь связано с целевой областью, на которую нацелены здесь.

В настоящем исследовании мы специально изучили влияние подавленной сигнатуры допамина NAc на потребление пищи и мотивированное поведение пищи, обусловленное VTA-применяемым грелином. Следует, однако, отметить, что грелин может также стимулировать поведение кормления, активируя афферентные пути к VTA. Например, было показано, что грелин усиливает поведение, усиленное пищевыми продуктами, путем активации нейронов orexin в латеральном гипоталамусе (Перелло и др., 2010 г.), группу orexinergic клеток, которая выступает в VTA и стимулирует высвобождение допамина (Нарита и др., 2006 г.). Хотя в нашем исследовании, использующем нейроанатомию и нейрофармакологию, специфически анализируется путь VTA-NAc, в эндогенной ситуации, высвобождаемый в кровообращении, грилин, вероятно, стимулирует VTA, а также другие ядра мозга, выражающие рецепт грелина с эфферентными проекциями на VTA. Таким образом, в физиологической ситуации воздействие грелина распространяется на многие участки мозга, которые, вероятно, действуют сообща. Понятие гормона или нейропептида, действующего на многих распределенных сайтах в головном мозге, из которых он может вызвать аналогичный результат, например изменение потребления пищи, не является новым и уже предлагается и оценивается для лептина и меланокортина (Гриль, 2006, Leinninger et al., 2009 г., Skibicka и гриль, 2009 и Фолконбридж и Хейс, 2011).

Лишение пищи связано с высоким уровнем циркулирующего грелина. В условиях пищевой недостаточности пищевая презентация вызывает высвобождение дофамина в NAc (Кавахара и др., 2013 г.). Из этого следует, что состояние питания может также влиять на сигнализацию допамина в NAc, влияние лишения пищи на экспрессию мРНК дофаминовых рецепторов (D1-подобные рецепторы (D1, D5) и D2-подобные рецепторы (D2, D3)) и допамин, ухудшающий ферменты (MAO, COMT), оцененные в настоящем исследовании. В то время как депривация пищи не меняла экспрессию мРНК любого из ферментов, деградирующих дофамин, мы наблюдали дифференциальную регуляцию рецепторов D5 и D2. Экспрессия рецепторов D5 была увеличена почти на 30%, тогда как мРНК рецептора D2 была уменьшена примерно на 20%. В соответствии с этим расхождением одновременное применение агонистов D1-подобных и D2-рецепторов ранее было показано, что они снижают рецепторы D2, но повышают регуляцию рецепторов D1 в основном ниграх (и с аналогичной тенденцией в NAc) (Субраманиам и др., 1992). Интересно, что эффекты депривации пищи на экспрессию рецептора дофамина NAc сходятся с нашими данными, демонстрирующими роль D1-подобных (включая D5) и D2-рецепторов в стимуляции, вызванной голодом, для питания.

Одно из предостережений нашего исследования заключается в том, что лишение пищи увеличивает циркулирующие уровни грелина, так что другие популяции рецепторов грелина вне VTA могут потенциально активироваться. Таким образом, хотя лишение пищи является эндогенным и более физиологически значимым способом увеличения количества грелина, это не позволяет проводить селективную стимуляцию VTA. Поэтому мы не можем исключить возможность того, что изменения рецептора допамина, обнаруженные в NAc, являются результатом активности грелина в областях вне VTA с косвенным воздействием на NAc. Наконец, следует отметить, что наш канал передачи данных с изменениями экспрессии рецептора дофамина NAc, но дальнейшие эксперименты должны были бы потребовать, чтобы показать посредничество (допираминергической) проекции VTA-NAc (ghrelin-стимулированного) в этом эффекте и, действительно, изучить роль других путей и систем передатчика в этом эффекте, таких как боковой гипоталамус (как обсуждалось выше).

Поскольку многие из нейробиологических субстратов являются общими для наркомании и неупорядоченной пищи, возможно, что настоящие данные свидетельствуют о роли D1-подобных и D2-рецепторов в артеризирующих эффектах от грилина (в сочетании с наркотиками и алкоголем)Диксон и др., 2011 г.). Обе награды за питание и кокаин приводят к высвобождению дофамина в NAc (Эрнандес и Хебель, 1988). Блокада рецепторов D1 или D2 снижает эффективность вознаграждения за наркотики, алкоголь и никотин. Поскольку ранее сообщалось о значительном вкладе грелина в процесс приема или вознаграждения для всех этих веществ, весьма вероятно, что схема ghrelin-VTA-допамин-NAc, описанная здесь, имеет отношение к массиву поведения вознаграждения, а не исключительно к пище. Предварительная поддержка этой идеи может быть взята из данных, демонстрирующих, что лишение пищи может восстановить поиск героина, который блокируется блокаде D1-подобных рецепторов (Тобин и др., 2009 г.).

Наши данные предоставляют новые знания об интеграции двух ключевых сигнальных систем, связанных с пищевым вознаграждением: цепей, управляемых VTA, которые реагируют на орексигенный гормон, грелин, и цепей, реагирующих на допамин NAc. В частности, мы показываем, что хорошо задокументированные эффекты грелина, связанные с VTA, на пищевое поведение требуют передачи сигналов D1 и D2 в NAc. Наши данные также показывают, что VTA-зависимые (D1 / D2-зависимые) эффекты грелина на пищевое вознаграждение включают в себя схемы, отличные от тех, которые важны для приема пищи, поскольку ни один из антагонистов не влиял на индуцированное грелином потребление пищи при доставке в NAc. Наконец, исследования на голодных (голодавших на ночь и, следовательно, с гипергрелинемией) крысах показали, что передача сигналов NAc D1 / D2 влияет на эффекты эндогенного грелина на пищевое поведение. Таким образом, механизмы и методы лечения, влияющие на передачу сигналов дофамина в NAc, по-видимому, имеют отношение к грелин-опосредованным эффектам на систему вознаграждения, включая те, которые связаны с контролем кормления и, следовательно, ожирением и его лечением.

ЗАЯВЛЕНИЕ

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Эта работа была поддержана Шведский исследовательский совет по медицине (2011-3054 до KPS и 2012-1758 до SLD), Седьмая рамочная программа Европейской комиссии (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health, FP7-HEALTH-2009-241592, EurOCHIP, FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning och Forskning Гетеборг (ALFGBG-138741), Шведский фонд стратегических исследований в Салгренский центр сердечно-сосудистых и метаболических исследований (A305-188) и Ново Нордиск-Фонден, Финансисты не играли никакой роли в разработке исследований, сборе и анализе данных, решении опубликовать или подготовить рукопись.

Рекомендации

  •  
  • Корреспондент. Отделение эндокринологии, Институт неврологии и физиологии, Академия Сахлгренска при Гетеборгском университете, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Gothenburg, Sweden. Тел .: +46 31 786 3818 (офис); факс: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.