Паттерны нейронной активации, лежащие в основе влияния базолатеральной миндалины на потребление опиоидов, обусловленное опиоидами, в сравнении с аппетитным поведением крыс при кормлении с высоким содержанием жиров (2015) - МЕХАНИЗМ ПИТАНИЯ

Behav Neurosci. Авторская рукопись; доступный в PMC 2015 Dec 1.

Опубликовано в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

Окончательная редакция этой статьи издателя доступна по адресу Behav Neurosci
 

Абстрактные

В настоящем исследовании изучалась роль миндалины в опосредовании уникальной картины поведения кормления, обусловленной внутрипиксейной активацией (Acb) опиоидной активации у крысы. Временная инактивация базалатеральной миндалины (BLA) с помощью введения мускулата агониста GABAA предотвращает увеличение потребления после введения внутривенного опиоидного введения селективного μ-опиоидного агониста D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-энкефалина (DAMGO), но оставляет пищевой подход неповрежденное поведение, особенно после того, как потребление закончилось. Одна из интерпретаций заключается в том, что инактивация BLA выборочно блокирует нейронную активность, лежащую в основе DAMGO-принудительного (потребления), но не аппетитного (подхода) поведения. Настоящие эксперименты используют эту временную диссоциацию поведения потребления и подхода для исследования связанной с ней нервной деятельности. После введения внутрисосудистого солевого раствора или DAMGO с использованием или без введения BLA-муксимола крысам давали 2hr доступ к ограниченному количеству диеты с высоким содержанием жиров. Сразу после сеанса кормления крыс умерщвляли, а мозг анализировали на модели нейронной активности в критических областях мозга, которые, как известно, регулировали как аппетитное, так и завершающее поведение кормления. Результаты показывают, что введение внутриклеточного ДАМГО увеличивает активацию c-Fos в нейронах орфезина в периморфной области гипоталамуса и что это увеличение активации блокируется инактивацией BLA-муксимолом. Внутриутробное введение DAMGO значительно увеличивало активацию c-Fos в дофаминергических нейронах вентральной тегментальной области по сравнению с контролем солевого раствора, и Инактивация BLA не влияла на это увеличение. В целом эти данные обеспечивают лежащую в основе схему, которая может опосредовать избирательное влияние БЛА на вождение завершающего, но не аппетитного, кормового поведения в модели гедонистического поведения кормления.

Ключевые слова: мотивированное поведение, системы и анализ схем, лабораторное поведение (аппетитное / аверсивное), модель животных, опиоидная кормовая схема нейронной активации

Распространенная сеть, способствующая опосредованному опиоидному кормлению внутри-accumbens (Acb), была широко исследована (; ; ; ), и вклад базолатеральной миндалины (БЛА) был особенно интересным. Временная инактивация БЛА с ГАМКA агониста мускулата предотвращает устойчивое увеличение потребления жиров с высоким содержанием жиров после внутривенного введения селективного μ-опиоидного агониста D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-энкефалина (DAMGO), но инактивация BLA не влияет на увеличение питания, вызванное острым 24hr лишение пищи (). Это влияние BLA на специфическое опосредование модели гедонистического питания было дополнительно охарактеризовано, чтобы показать, что инактивация BLA предотвращает увеличение потребления, вызванное внутриутробным DAMGO, но все же оставило расширенное поведение подхода к питанию неповрежденным, особенно после того, как потребление диеты закончилось. Хотя более тщательная характеристика и интерпретация этих данных была обеспечена , Инактивация BLA, по-видимому, влияет только на фазу потребления поведения с высоким содержанием жиров, но не на фазу питания, вызванную опиоидной активацией Acb.

Исторически сложилось так, что поощрительное поведение классифицировалось в возбуждающий аппетит фаза, которая включает в себя методы поведения, связанные с поиском полезных стимулов, таких как питание, и consummatory фаза, которая включает в себя такие виды поведения, как потребление пищи (; ). Это различие наблюдалось десятилетиями и остается популярным сегодня, когда развиваются теории мотивации, связанные с едой и другими наградами (; ; ; ; ). Попытки определить физиологию, лежащую в основе этих отдельных фаз мотивированного поведения, включали модели, в которых лечение мешало экспрессии одной фазы, не влияя на другую (; ; ; ). В настоящем исследовании исследуется лежащая в основе физиология уникальной модели поведения кормления, где конденсирующая и аппетитная фаза были диссоциированы.

В настоящих экспериментах исследовались нейронные закономерности активности, лежащие в основе аппетитного и консистентного поведения кормления, обусловленного внутриутробным ДАМГО. Во-первых, первоначальный вывод () была воспроизведена, чтобы установить предпосылки для второго эксперимента, включая необходимость определения надлежащего количества ограниченной диеты для обеспечения во втором исследовании. Во втором эксперименте, после каждого из четырех различных режимов лечения наркомании, всем испытуемым был предоставлен доступ к ограниченному количеству диеты с высоким содержанием жиров, предоставляя каждой группе лечения, за исключением группы, получавшей только DAMGO, для достижения сытости (т.е. количества, наблюдаемые при объявлении lib из эксперимента 1). Сразу после сеанса кормления 2hr крысы жертвовали, чтобы захватить образцы нейронной активности, связанные с отображаемыми образцами поведения. Предыдущие данные продемонстрировали, что поведение всего подхода потребления и потребления пищевых продуктов происходит в течение первого 30 мин тестового сеанса после всех обработок, но внутриабсорбированный DAMGO с инактивацией BLA или без нее приводит к устойчивым уровням поведения подхода к пищевому продукту в течение последнего 90 мин тестового сеанса 2hr (). Таким образом, нейронная активность связана с мотивацией к подхода и потреблять должны быть представлены у крыс, получающих внутримышечную терапию DAMGO без инактивации BLA. Напротив, модели нейронной активности у крыс, получающих внутримышечное лечение DAMGO с инактивацией BLA, должны отражать равную мотивацию к подхода, но отражают снижение мотивации к потреблять.

Нейронную активность исследовали в областях мозга, которые, как известно, опосредуют интересное и интересное поведение, в том числе вентральную тегментальную область (VTA), дорсальный медиальный гипоталамус (DMH), периморфную область гипоталамуса (PeF) и латеральный гипоталамус (LH); ; ). Внутриглазное введение DAMGO увеличивает экспрессию c-Fos в периморфных гипоталамических нейронах, и для этого выражения требуется сигнализация orexin в VTA (). В совокупности эти и другие данные предполагают, что эта модель индуцированного вкусом питания через активацию Acb μ-опиоидного рецептора может набирать нейроны PeF orexin и усиливать сигнализацию остеоксина в VTA, которая, в свою очередь, может модулировать отток ДА в Acb и mPFC, приводя к поведению кормления (). Будет изучен эффект активации BLA, необходимый для наблюдения за увеличением потребления жиров с высоким содержанием жиров в плазме, а не с высоким содержанием жиров.

методы

Крысы

Тридцать шесть взрослых самцов крыс Sprague-Dawley (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN), взвешивающих 300-400 g, размещались в парах в клетках из плексигласа в клинированной комнате колонии при температуре 22 ° C. Крыс поддерживали на светло-темном цикле 12-hr, и все эксперименты проводились во время легкой фазы (0700-1900) между часами 1200 и 1500. Если не указано иное, крысы имели свободный доступ к лабораторному чау и питьевой воде до и во время эксперимента. Группы содержали крыс 6-8. Все экспериментальные процедуры проводились в соответствии с протоколами, одобренными Комитетом по организации и уходу за животными Университета Миссури.

Хирургия

Крыс анестезировали смесью кетамина и ксилазина (90 мг / кг и 9 мг / кг соответственно, Sigma, Сент-Луис, Миссури) и наборов направляющих из нержавеющей стали 2 (калибр 23, 10 мм) были ориентированы на стероиду на двусторонней основе над краем ядра Acb и боковым корпусом и BLA и закреплены на черепе винтами из нержавеющей стали и легко отверждаемой смолой (Dental Supply of New England, Boston). После операции в направляющие канюли помещали проволочные сетки для предотвращения окклюзии. Координаты для целевых сайтов следующие: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (координата DV представляет собой размещение иглы инжектора 12.5mm, которая расширяет 2.5mm вентральную часть канюли).

Аппараты

Поведенческая оценка кормления происходила в комнате отдельно от комнаты колонии в восьми камерах для хранения плексигласа (30.5 см × 24.1 см × 21.0 см) (Med Associates, St. Albans, VT). Крысы имели доступ к воде ad libitum и приблизительно 35g приемлемой диеты, за исключением случаев, когда это было отмечено. Кормовые камеры были оснащены четырьмя лучами инфракрасной локомоторной активности, расположенными на расстоянии 6 см друг от друга по длине камеры и 4.3 см над полом. Автоматизированная шкала взвешивания для продовольственного бункера контролировала потребление пищи. Дополнительный инфракрасный луч, охватывающий вход в продовольственный бункер, определял количество и продолжительность каждого входа головки в зону бункера. Бутылка для пищевых продуктов и бутылка с водой были расположены на одной стороне (противоположные углы) одной стенки камеры, а под половым домом был установлен съемный лоток для отходов. Измерения включали локомоторную активность (количество горизонтальных разрывов луча), длительность входа бункера (средняя продолжительность разрыва пучка на входе в бункер), заготовки бункера (количество разрывов луча на входе в бункер) и количество потребляемого ( граммов потребляемой диеты). Периоды тестирования состояли из поведенческого мониторинга в питающих камерах с помощью компьютера с программным обеспечением Med-PC (Med Associates Version IV, St. Albans, VT).

Процедура

Микроинъекция лекарств

D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-энкефалин (DAMGO, Research Biochemicals, Natick, MA) и мусцимол (Sigma, St. Louis, MO) растворяли в стерильном растворе 0.9%. Контроллер транспортного средства всегда был стерильным 0.9% физиологическим раствором. Вливания были поставлены с помощью микроприводного насоса (Harvard Apparatus, South Natick, MA), соединенного посредством полиэтиленовой трубки (PE-10), в то время как крысы были аккуратно настроены. Использовались инжекторы длиной 30 мм 12.5-mm, расширяющие 2.5 мм за концом направляющих канюлей. Скорость инъекции составляла 0.32 мкл / мин для Acb и 0.16 мкл / мин для BLA, при этом общая продолжительность инфузии составляла 93 s, что приводило к объемам 0.5-мкл и 0.25-мкл соответственно. Еще одна минута была разрешена для диффузии.

Проект

Experiment 1

Используя дизайн внутри предметов, все группы крыс получали каждую из четырех комбинаций лекарственных препаратов в течение четырех отдельных дней лечения в уравновешенном порядке. Все поведенческие испытания для обоих экспериментов начали 1 неделю после операции в камерах мониторинга потребления пищевых продуктов Med-Associates. Крысам был предоставлен доступ к рациону в этих камерах для 2hr ежедневно в течение 6 дней подряд. На 5th день, инжектор 10-mm был вставлен и оставлен на месте для 2 мин без ввода объема. На 6th день вводили инсулятор 12.5-mm и физиологический раствор для 93. В каждый тестовый день в БЛА вводили мусцимол (20 ng / 0.25 мкл / сторона на двусторонней основе) или физиологический раствор, затем немедленно вводили DAMGO (0.25 мг / 0.5 мкл / сторона на двусторонней основе) или физиологический раствор в Acb, что приводило к четырем возможным методам лечения комбинации. Сессия 2hr началась сразу же после последней инъекции, и крысам был предоставлен доступ к высокодоходной диете. Существовал по крайней мере 1 день между лечебными днями.

Experiment 2

Четыре группы крыс с использованием конструкции между субъектами, каждая из которых имеет двусторонние канюли, нацеленные на Acb и BLA. Крысам был предоставлен доступ к рациону в этих камерах для 2hr ежедневно через 6 в течение последовательных дней, и процедуры инъекции были идентичны экспериментам 1, однако каждая крыса получала только 1 из возможных комбинаций лекарственных средств 4. Потребление диеты с высоким содержанием жиров в 6-ый день базового лечения использовалось для уравновешивания назначения лекарственной терапии для обеспечения аналогичных базовых контрольных показателей потребления. На 8th день животным давали 1 4 возможные лекарственные препараты и доступ к 8g приемлемой диеты для 2hr.

Гистологическая проверка размещения канвулы

Сразу после сеанса кормления 2hr животных удаляли из кормовых камер, глубоко анестезировали кетамином и ксилазином (90 мг / кг и 9 мг / кг) и транскрипционно перфузировали. Мозги удаляли и погружали в формалин (10%) в течение ночи при 4 ° C, а затем криозащиты переносили в раствор сахарозы (20%) при 4 ° C. Замороженные серийные секции (50 мкм) собирали по всей площади места инъекции, смонтировали на желатинизированных слайдах и контр-окрашивали крезиловым фиолетовым. Профили размещения каннулы затем анализировали на предмет точности, а данные с крыс с неуместной канюлей не были включены в анализ.

Иммуногистохимия

Мозги нарезали толщиной 40 мкм и хранили в 0.1M фосфатном буферном растворе (PB, pH 7.4) при 4 ° C. Протокол свободного плавающего иммунофлуоресцентного окрашивания был следующим: Участки промывали (3 × 10 мин) в PBS. Неспецифические сайты связывания блокировали с использованием блокирующего раствора [смесь 10% нормальной козьей сыворотки (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) и 0.3% Triton X-100 (Sigma) в PBS)] для 2 hr. Затем секции инкубировали в коктейльной смеси, содержащей антитело против c-Fos кролика (1: 5000, Calbiochem) и куриную антитирозингидроксилазу (VTA) или мышь-антиэрезин-A (гипоталамус) в течение ночи. Разделы промывали (4 × 30 мин) в PBS, содержащем 0.05% Tween-20 (PBST). Затем секторы инкубировали в течение 2 часов в блокирующем буфере с коктейлем вторичных антител: Alexa Fluor 555 коза Anti-rabbit IgG и Alexa Fluor 488 коза Anti-chicken IgG (Invitrogen). Все вторичные антитела использовались при рекомендованной концентрации 1: 500. Разделы промывали (4 × 30 мин) в PBST и PB (2 × 10 мин). Разделы были установлены на сверхморозных слайдах (VWR International, США) и давали высохнуть при комнатной температуре, при этом защищались от света. Используя ProLong Anti-fade монтажный комплект (Invitrogen), срезы были покрыты крышкой и хранились при 4 ° C. Все инкубации проводили при комнатной температуре, за исключением тех, которые были получены в первичных антителах, которые были инкубированы при 4 ° C. Чтобы контролировать изменение иммуногистохимической реакции, ткань из разных групп обработки подвергали взаимодействию вместе. Кроме того, окрашивание отсутствовало в контрольных экспериментах с отсутствием первичных антител.

Поведенческий статистический анализ

Для эксперимента 1 все меры кормления для общей сессии 2-hr и в разных условиях лечения были проанализированы с помощью двухфакторного внутривенного ANOVA (лечение Acb Treatment X Amygdala Treatment), при этом уровни для каждого фактора были либо носителем, либо лекарственным средством , Для эксперимента 2 все показатели кормления были проанализированы с использованием двухфакторного метода ANOVA (лечение Acb Treatment X Amygdala Treatment) с уровнями для каждого фактора, являющегося либо носителем, либо лекарственным средством.

Процедуры подсчета, визуализации и статистического анализа

Для количественной оценки экспрессии иммунореактивности в гипоталамусе (включая боковой гипоталамус, периморфную область, дорсомедиальный гипоталамус) и VTA были проанализированы и усреднены три анатомически параллельных среза ткани из каждого полушария (всего 6 по региону). Все изображения были сгенерированы с помощью объектива 4 × или 10 × с конфокальным микроскопом с использованием программного обеспечения для создания изображений Slidebook 4.3 (Intelligent Imaging Innovations, Denver, CO). В зависимости от конкретного региона флуоресцентная иммунореактивность в срезе 40 мкм была отображена либо для c-Fos, только для c-Fos / TH, либо для c-Fos / OrexinA каналов, разделенных эксклюзивным набором пороговых значений. Затем изображения отображались на полноэкранном режиме с использованием бесплатного программного обеспечения ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, США) на основе Java, в качестве программы обработки и анализа изображений, которая позволяла маркировать каждый отдельный нейрон и позитивное окрашивание для каждого канала. подсчитывается в режиме слепого лечения. Нейроны были классифицированы только как c-Fos, только пептид или дважды помечены в соответствии с наличием вышеодного продукта реакции антитела в ядре клетки.

Все области были обозначены и нанесены на карту с использованием Атласа мозга крысы (Paxinos & Watson, 1998). Вентральная тегментальная область и тирозингидроксилаза; Выбранные срезы были между -5.2 и -5.5 мм перед брегмой. На каждом уровне подсчитывали область, содержащую клетки тирозингидроксилазы (TH-IR) и c-Fos-IR, в обоих полушариях. Гипоталамус и Орексин-А; Выбранные срезы находились на расстоянии от -2.8 до -3.3 мм перед брегмой. Гипоталамическая область (от -2.8 до -3.3 мм), содержащая положительные клетки орексина-А, была разделена на три области от медиальной до латеральной. Все клетки внутри, вентрально и дорсально от свода были включены в среднюю область, обозначенную как перифорниальная (PeF). Меченные орексином-A клетки латеральнее этой области были включены в латеральный гипоталамус (ЛГ), а клетки, расположенные медиальнее от свода, были в медиальной группе (DMH), которая перекрывалась дорсомедиальным гипоталамусом. Подсчитывали нейроны в обоих полушариях.

Итоги

Все лечебные эффекты указаны в отношении местоположения (ов) введения лекарственного средства или носителя (то есть внутримышечного ДАМПО). Поскольку все крысы также получали доступ к и потребляли ограниченное количество диеты с высоким содержанием жиров, все изменения в связанных режимах питания (Exp. 1 и 2) и шаблонах нейронной активации (Exp. 2) обязательно являются комбинированным эффектом каждого соответствующего препарата лечения и диеты.

Пищевое поведение

Experiment 1

Влияние инактивации BLA на поведение с высоким содержанием жиров, обусловленное внутриутробным введением DAMGO.

Потребление топлива

Как показано в Рис. 1a, ANOVA, проведенный по данным потребления продуктов питания, показал существенный основной эффект лечения Acb (F (1, 7) = 13.9, p <01), лечение BLA (F (1, 7) = 8.6, p <05), и взаимодействие обработки Acb × BLA (F (1, 7) = 8.9, p <05). Апостериорный анализ показал, что обработка солевым раствором intra-Acb DAMGO + intra-BLA привела к значительно более высоким уровням потребления (p <05) по сравнению с обеими контрольными обработками (физиологический раствор внутри Acb + физиологический раствор с интра-BLA; физиологический раствор с интра-Acb + мусцимол с интра-BLA), а обработка мусцимолом с интра-BLA блокировала это увеличение (p <05).

Рисунок 1 

Поведенческая экспертиза: A) Количество потребляемой диеты с высоким содержанием жиров (доступ к свободному доступу), B) общая продолжительность входного бункера, C) общее количество заготовок продовольственных бункеров и количество активности локомоторной активности (то есть горизонтальный разрыв луча). Обработки 4 вводили в ...
Продолжительность входного бункера

Как показано в Рис. 1b, ANOVA, проведенный по данным продолжительности входа в продовольственный бункер, показал значительный основной эффект лечения Acb (F (1, 7) = 36.3, p <001), лечение BLA (F (1, 7) = 12.1, p <05), и взаимодействие обработки Acb × BLA (F (1, 7) = 16.5, p <005). Апостериорный анализ показал, что обработка мусцимолом внутри Acb DAMGO + intra-BLA привела к значительно более высокому общему времени поступления в пищевые бункеры по сравнению со всеми другими видами лечения (p <001), при этом никакие другие методы лечения существенно не отличались друг от друга.

Вход в бункер для еды

Как показано в Рис. 1c, ANOVA, проведенный на входных данных в загрузочный бункер, показал значительный основной эффект обработки Acb (F (1, 7) = 10.6, p <05), тогда как лечение BLA приблизилось к значимости (F (1, 7) = 3.89, p = .08) и Acb × BLA (F (1, 7) = 7.9, p <05). Апостериорный анализ показал, что обработка мусцимолом внутри Acb DAMGO + intra-BLA привела к значительно большему количеству попаданий в пищевые накопители по сравнению со всеми другими видами лечения (p <05), при этом никакие другие методы лечения существенно не отличались друг от друга.

Локомоторная активность

Как показано в Рис. 1c, ANOVA, проведенный на входных данных в загрузочный бункер, показал значительный основной эффект обработки Acb (F (1, 7) = 23.5, p <005), но нет основного эффекта лечения БЛА (F (1, 7) = 1.4, p > .05) и отсутствие взаимодействия с обработкой Acb × BLA (F (1, 7) = .056, p > .05).

Experiment 2

Влияние инактивации BLA на поведение с высоким содержанием жиров и схемы нейронной активации, обусловленные внутриутробным введением DAMGO.

Назначение лекарственного средства было уравновешено высоким уровнем потребления жира из 6th день базовой линии. Эти уровни потребления были следующими: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

Потребление топлива

Как показано в Рис. 2a, ANOVA, проведенный по данным потребления продуктов питания, показал существенный основной эффект лечения Acb (F (3, 24) = 26.60, p <001), но никакого эффекта от лечения БЛА (F (3, 24) = 0.02, ns) или взаимодействие Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Рисунок 2 

Поведенческая экспертиза: a) Количество потребляемой диеты с высоким содержанием жиров (пунктирная линия отражает ограниченный доступ к 8g); b) количество заготовок продовольственных бункеров, c) общая продолжительность входного бункера и d) показатели локомоторной активности (т.е. горизонтальные разрывы луча). Обработка 4 ...
Вход в бункер для еды

Как показано в Рис. 2b, ANOVA, проведенное по общему количеству записей бункера по всему сеансу питания, показало значительный основной эффект лечения Acb (F (3, 24) = 8.55, p <01), но отсутствие лечебного эффекта от лечения BLA (F (3, 24) = 1.68, ns) или взаимодействие Acb × BLA (F (3, 24) = 0.39, ns).

Продолжительность входного бункера

Как показано в Рис. 2c, ANOVA, проведенный на общей длительности всех записей бункера во время всего сеанса кормления, выявил значительный основной эффект лечения Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), но никакого эффекта обработки BLA (F (3, 24) = .62, ns) или взаимодействие Acb × BLA (F (3, 24) = 0.07, ns).

Локомоторная активность

Как показано в Рис. 2d, ANOVA, проведенный по общей локомоторной активности в течение сеанса кормления, выявил значительный основной эффект лечения Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), но никакого эффекта обработки BLA (F (3, 24) = .198, ns) или Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Иммуногистохимия

Вентральная область

Как показано в Рис. 3a, ANOVA, проведенный на c-Fos IR-клетках в VTA, выявил значительный эффект обработки Acb (F (3, 24) =, 25.67 p <001), но отсутствие эффекта обработки BLA (F (3, 24) = 1.13, нс) или взаимодействие между обработками (F (3, 24) = 2.80, нс). ANOVA, проведенный для процентного содержания клеток TH-IR, которые демонстрируют c-Fos IR, выявил эффект обработки Acb (F (3, 24) = 6.33, p <05), но не влияние обработки BLA на процентное содержание TH- ИК-клетки, которые демонстрируют c-Fos IR (F (3, 24) = 07, нс), отсутствие значительного взаимодействия между обработками (F (3, 24) = 63, нс).

Рисунок 3 

a) Число клеток VTA, экспрессирующих c-Fos IR; b) Процент клеток VTA TH-IR, экспрессирующих c-Fos IR. c) Число клеток, экспрессирующих c-Fos-IR в периморфной области гипоталамуса (PeF) d) Процент ИК-клеток PeF Orexin-A, экспрессирующих c-Fos-IR. Обработка 4 ...

Периорничный гипоталамус

Как показано в Рис. 3b, ANOVA, проведенный на c-Fos IR в PeF (анализ области, изображенный на рис. 5b), показал значительный эффект лечения Acb (F (3, 24) = 30.78, p <001), лечение BLA (F (3, 24) = 30.52, p <001) и взаимодействие обработки Acb × BLA (F (3, 24) = 8.75, p <01). ANOVA, проведенный на процентном содержании клеток OrxA-IR, которые показывают c-Fos IR, выявил значительный эффект обработки Acb (F (3, 24) = 55.85, p <001), лечение BLA (F (3, 24) = 23.52, p <001), и взаимодействие обработки Acb × BLA (F (3, 24) = 14.32, p <001). На рисунках 5a и 5b апостериорный анализ показывает, что инактивация BLA значительно снижает экспрессию c-Fos, индуцированную внутри-Acb DAMGO, и снижает количество клеток орексина, экспрессирующих c-Fos (p <05).

Дорсомедиальный гипоталамус

Как показано в Таблица 1, ANOVA, проведенный для количества c-Fos IR-клеток в DMH, выявил значительный эффект обработки intra-Acb (F (3, 24) = 20.19, p <001), но отсутствие эффекта обработки intra-BLA ( F (3, 24) = 1.63, ns) или взаимодействие Acb × BLA (F (3, 24) = 0.05, ns). ANOVA, проведенный на процентном содержании клеток OrxA-IR, которые демонстрируют c-Fos IR, выявил значительный эффект обработки Acb (F (3, 24) = 13.39, p <001), обработка BLA (F (3, 24) = 5.85, p <05), но отсутствие взаимодействия с лечением Acb × BLA (F (3, 24) = 89, p = 36).

Таблица 1 

Количество клеток, экспрессирующих c-Fos-IR (общее количество) в латеральном гипоталамусе и дорсомедиальной гипоталамусе, и процент ИК-клеток PeF Orexin-A, экспрессирующих c-Fos-IR (% orexin-A). Обработку 4 вводили, в том числе интра-Acb DAMGO или физиологический раствор (SAL) сразу ...

Боковой гипоталамус

Как показано в Таблица 1, ANOVA, проведенный для количества c-Fos IR клеток в LH, не выявил эффекта Acb ((F (3,24) = 11, нс) или обработки BLA ((F (3, 24 = 6.82, p < 05) и отсутствие взаимодействия (F (3,24) = 26, нс). ANOVA, проведенный на процентном содержании клеток OrxA-IR, которые демонстрируют c-Fos IR, не выявил значительного эффекта от обработки Acb (F (3, 24 ) = 64, нс), лечение BLA (F (3, 24) = 08, нс) или взаимодействие лечебных процедур (F (3, 24) = 77, нс.)

Обсуждение

В условиях повышенного жирового отложения ad libitum, инактивация BLA уменьшала увеличение потребления жиров с высоким содержанием жиров, производимого интра-Acb DAMGO, при этом сохраняя привкус поведения преувеличенных пищевых бункеров, подтверждая предыдущий отчет (). Второй эксперимент исследовал эти же явления, но в условиях ограниченного доступа с высоким содержанием жиров, позволяя всем группам лечения, за исключением только обработанной группой внутриутробного DAMGO, достичь сытости (т.е. потреблять количества, наблюдаемые в условиях ad lib в Exp 1). Как было предсказано, животные, обработанные физиологическим раствором, содержащими внутримышечно-активные вещества, с инактивацией BLA или без него, потребляют одинаковые уровни диеты с высоким содержанием жиров и демонстрируют аналогичные уровни поведения в поведении. Две группы лечения, представляющие особый интерес, получающие внутримышечный DAMGO с инактивацией BLA или без нее, потребляли почти всю диету с высоким содержанием жиров, доступную на первом сеансе 30 сеанса 2hr, и отображали идентичные образцы аппетитного поведения (то есть число записей в загрузочном бункере, продолжительности входа в бункер) за конечный 90 мин, как и прогнозировалось. Внутриглазная обработка DAMGO преувеличивала как количество, так и продолжительность поведения подходов к пищевому бункеру, независимо от инактивации BLA, по сравнению с обеими группами, обработанными in-Acb физиологическим раствором, как сообщалось ранее (). Важно отметить, что наблюдалось в эксперименте 1 и ранее (, ), лечение внутримышечным ДАМГО, без инактивации БЛА, приводит к уровням потребления, по меньшей мере, вдвое превышающему количество, предоставляемое в условиях ограниченного доступа. Таким образом, модели нейронной активности у крыс, которые получали внутримышечную терапию ДАМПО без ИААД, должны отражать как мотивацию к подхода и потреблять дополнительное питание за пределами того, что было доступно. Напротив, схемы нейронной активности у крыс, получающих внутриутробное лечение ДАМГО, при инактивированном БЛА, должны отражать повышенную мотивацию к подхода пищи, но уменьшенная мотивация к потреблять дополнительное питание, по сравнению с крысами, получавшими внутримышечно DAMGO без инактивации BLA. Это важно не только для обоснования дизайна, но и для интерпретации текущих данных. Уровень доступности диеты был выбран не только для того, чтобы удерживать уровни потребления в пределах ограниченного диапазона по группам, но также для обеспечения крыс в каждой группе лечения, за исключением группы только DAMGO, достигнутой или приближенной насыщенности (как определено экспериментальным 1 и предыдущим результаты, см. ).

Внутриутробное введение DAMGO значительно увеличивало VTA c-Fos IR в дофаминергических нейронах по сравнению с контролем за физиологическим раствором, и введение внутримышечного муксимола не влияло на это увеличение. Предыдущие исследования показывают, что увеличение c-Fos IR в VTA и, в частности, VTA допамина (DA) нейроны, играют центральную роль в вознаграждении, мотивации и наркомании (; ; ). Введение антагонистов допамина в Acb блокирует аппетитное поведение подходов к питанию, но не влияет на потребление голода, вызванного голодом () или потребление жиров ДАМГО внутри-Acb (). Внутриадробное введение агонистов допамина увеличивает прогрессирующее соотношение, отвечающее за пищевое усиливающее средство, но не влияет на свободное питание (). Эти данные и другие данные свидетельствуют о том, что поведение преувеличенных аппетитных пищевых подходов, наблюдаемое в обеих группах лечения, которым вводили внутримышечно DAMGO, с инактивацией BLA и без нее, опосредовано повышенной активностью в дофаминергических нейронах VTA.

Паттерн активности нейронов PeF orexin-A соответствует шаблонам потребления, обычно наблюдаемым после этих же эффектов лечения в условиях доступа к ad lib (, ), с внутриутробной обработкой DAMGO, что приводит к более высокому потреблению, чем к любому другому лечению. Мы также обнаружили, что внутримышечный DAMGO увеличивал активность DMH c-Fos независимо от лечения BLA, но только внутри-DAMGO только увеличивал долю нейронов orexin, выражающих c-Fos, по сравнению с контрольными. Несмотря на свою роль в индуцированном ДАМГО питании (; ), DAMGO существенно не увеличивало активность LH c-Fos, хотя не позволили животным достичь сытости.

Гипоталамус уже давно считается центром вегетативной регуляции энергетического гомеостаза; включая регулирование питания, возбуждение и вознаграждение (, ). Известно, что нейроны, экспрессирующие orexigenic пептиды orexin-A и меланин-концентрационный гормон (MCH), плотно заполняют боковые области гипоталамуса (), в частности, периморфной области. Потребление диеты с высоким содержанием жиров, которое, как полагают, контролируется централизованно управляемым орэксином-А () блокируется предшествующим введением опиоидного антагониста налоксона (), предполагая взаимодействие пептидов опиоидов и ордезинов в медикаментозном потреблении пищи. Введение Intra-VTA orexin-A также возбуждает дофаминовые нейроны (Borgland et al., 2006). Блокировка сигналов orexin в VTA снижает индуцированную DAMGO подачу диеты с высоким содержанием жиров (), но в какой степени это происходит за счет сокращения аппетитных поведений, которые могут способствовать увеличению потребления, неизвестно. Таким образом, обнаружение в настоящее время того факта, что повышенная дофаминергическая активность VTA после интра-Acb DAMGO не зависела от инактивации BLA, несмотря на снижение активности PeF-адецина, повышает важность поведенческой характеристики как аппетитных, так и завершающих фаз поведения кормления. Кроме того, эти данные предоставляют проверяемые гипотезы для изучения влияния дофаминергической модуляции ПеФ-Орексина и VTA на опиоидный подход и завершающие фазы питания.

В текущем исследовании использовался ограниченный доступ к диете (т. Е. Граммы) для контроля за влиянием дифференциальных уровней потребления после различных видов лечения наркотиками. Исследование также ограничило его исследование одной диетой; поэтому существует вероятность того, что опиоидная подача других приемлемых диет может регулироваться аналогичным образом. Выбор диеты с высоким содержанием жиров был обусловлен прошлыми характеристиками ассоциированной сети, которые, как было установлено, лежали в основе внутриутробного ДАМГО с высоким содержанием жиров (; для обзора), в частности роль BLA (, ). Неизвестно, являются ли настоящие данные специфическими для диеты с высоким содержанием жиров или же они будут наблюдаться с использованием альтернативной диеты. Интересно, что недавнее исследование показало, что даже среди высокопривлекательных диет есть заметная разница в моделях активации c-fos в основных регуляторных областях кормления мезокортиколимической цепи (). Будущие исследования потребуются для определения того, являются ли настоящие данные конкретными для диеты с высоким содержанием жиров.

Таким образом, эти данные дают представление о том, как BLA реагирует на опиоидную активацию Acb, чтобы специально стимулировать потребление, но не подходит к поведению, связанному с диете с высоким содержанием жиров. Данные показывают, что поведение потребления, обусловленное внутриутробным DAMGO, может быть связано с повышенной активностью нейронов orexin-A в PeF, в то время как повышенное поведение в отношении пищевых подходов, по-видимому, связано с повышенной дофаминергической активностью VTA, причем активация BLA требуется только для наблюдения фазы потребления. Эти данные обеспечивают лучшее понимание двух диссоциирующих кормовых поведений в хорошо охарактеризованной модели питания. Это исследование расширяет наши знания о нейронных схемах, имеющих решающее значение для кормления и переносимости вкусовых качеств для понимания поведения, способствующего неадаптивным кормлениям, связанного с развитием поведения в области ожирения и питания.

Рисунок 4 

Схематические линейные рисунки, адаптированные из атласа Paxinos & Watson (1998), изображающие корональные срезы, содержащие проанализированные области мозга, выделенные синей областью (серая область) и увеличенные непосредственно под ним. Регионы: (A) брюшная тегментальная область, VTA; (B) дорсомедиальном ...

Благодарности

Авторы хотели бы подтвердить поддержку гранта DA024829 от Национального института злоупотребления наркотиками в MJW.

Сноски

Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.

Рекомендации

  1. Badiani A, Leone P, Noel MB, Стюарт J. Ventral тегментальной области опиоидных механизмов и модуляции пищевого поведения. Исследование мозга. 1995; 670 (2): 264-276. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Эффекты селективной блокады дофаминовых D1 или D2-рецепторов в субрегионах прилежащих ядов при пищевом поведении и связанной двигательной активности. Behav Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1-2): 165-177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Принципы мотивации, выявленные различными функциями нейрофармакологических и нейроанатомических субстратов, лежащие в основе поведения кормления. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985-1998. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  4. Ball GF, Balthazart J. Насколько полезным является аппетитное и завершающее различие для нашего понимания нейроэндокринного контроля над сексуальным поведением? Хорм Бехав. 2008 Feb; 53 (2): 307-311. автор ответ 315-8. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  5. Berridge KC. Мотивационные концепции в поведенческой нейронауке. Physiol Behav. 2004 Apr; 81 (2): 179-209. Обзор. [PubMed]
  6. Berridge KC. Награды за «нравится» и «желание» пищи: субстраты мозга и роль в расстройствах пищевого поведения. Физиология и поведение. 2009. 97 (5): 537–550. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Роль orexin / hypocretin в поощрении и зависимости: последствия для ожирения. Физиология и поведение. 2010; 100 (5): 419-428. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Сили RJ. Питание, вызванное orexin-A, но не меланин-концентрирующим гормоном, опосредованно опиоидом. Эндокринологии. 2002; 143 (8): 2995-3000. [PubMed]
  9. Крейг В. Аппетиты и отвращения как составляющие инстинктов. Биологический бюллетень. 1918; 34: 91-107. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  10. Дата Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexins, orexigenic hypothalamic peptides, взаимодействуют с автономными, нейроэндокринными и нейрорегуляторными системами. Proc Natl Acad Sci USA. 1999; 96 (2): 748-753. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Coke T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. c-Fos индукция в проекциях миотелеэнцефалического пути допамина и дорсальной полосатой после приема внутрь сахаров и жиров у крыс. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9-19. [PubMed]
  12. Поля Х.Л., Хельмстад Г.О., Марголис Е.Б., Никола С.М. Вентральные тегментальные области нейронов в изученном аппетитном поведении и положительном подкреплении. Ежегодный обзор нейронауки. 2007; 30: 289-316. [PubMed]
  13. Hanlon EC, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. Увеличивается потребление пищи или поведение пищи, вызванное ГАМКергической, опиоидной или дофаминергической стимуляцией ядра приступов: это голод? Психофармакология (Berl) 2004 Мар, 172 (3): 241-247. [PubMed]
  14. Harris GC, Aston-Jones G. Возбуждение и награда: дихотомия в функции orexin. Тенденции в области нейронауки. 2006; 29 (10): 571-577. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Диссоциации между аппетитными и завершающими ответами с помощью фармакологических манипуляций с областями мозга, относящимися к наградам. Behav Neurosci. 1996 Apr; 110 (2): 331-345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp RF. Эндоканнабиноидная система и аппетит: актуальность для награды за питание. Nutr Res Rev. 2014 Jun 2; 27 (1): 172-185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Визуализация динамики гипоталамической сети для аппетитного и завершающего поведения. Cell. 2015 Ян 29; 160 (3): 516-527. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. Взаимодействие аппетит-регуляционных путей в гипоталамической регуляции массы тела. Эндокринные обзоры. 1999; 20 (1): 68-110. [PubMed]
  19. Келли А.Е., Бальдо Б.А., Пратт МЭ, Уилл Мью. Кортикотрайно-гипоталамическая схема и мотивация пищи: интеграция энергии, действия и вознаграждения. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773-795. [PubMed]
  20. Лоренц К. Сравнительный метод изучения закономерностей поведения. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950; 4: 221-268.
  21. Nicola SM, Deadwyler SA. Частота обжига нейронов, находящихся в нейронах, зависит от дофамина и отражает время проявления кокаинового поведения у крыс в соответствии с графиком прогрессивного соотношения арматуры. J Neurosci. 2000 Jul 15; 20 (14): 5526-5537. [PubMed]
  22. Парк TH, Carr KD. Нейранотомические модели Фос-подобной иммунореактивности, индуцированные приемлемой пищей и питательной средой, у крыс, обработанных физиологическим раствором и налтрексоном. Исследование мозга. 1998; 805: 169-180. [PubMed]
  23. Будет MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Мукопиоиды Nucleus accumbens регулируют потребление диеты с высоким содержанием жиров путем активации распределенной сети мозга. J Neuroscience. 2003; 23 (7): 2882-2888. [PubMed]
  24. Будет MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Миггдала имеет решающее значение для опосредованного опиоидом выпивки, содержащего жир. Neuroreport. 2004; 15 (12): 1857-1860. [PubMed]
  25. Будут MJ, Pratt WE, Kelley AE. Фармакологическая характеристика высокожирного питания, вызванная опиоидной стимуляцией брюшной полосатой. Physiol Behav. 2006 Sep 30; 89 (2): 226-234. [PubMed]
  26. Будут MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Поведенческая характеристика участия миндалевидной железы в опосредовании внутрикорпусного опиоидного поведения кормления. Поведенческая нейронаука. 2009; 123 (4): 781-793. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  27. Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Орексин-индуцированное потребление пищи включает в себя путь нейропептида Y. Исследование мозга. 2000; 859 (2): 404-409. [PubMed]
  28. Чжан М, Келли А.Е. Усиленное потребление высокожирной пищи после стригальной муопиоидной стимуляции: микроинъекционное картирование и экспрессия фоса. Neuroscience. 2000; 99 (2): 267-277. [PubMed]
  29. Чжан М, Келли А.Е. Всасывание сахариновых, солевых и этанольных растворов увеличивается путем вливания мукопиоидного агониста в ядро ​​accumbens. Психофармакология (Berl) 2002; 159 (4): 415-423. [PubMed]
  30. Чжан М, Бальмадрид С, Келли А.Е. Nucleus accumbens опиоид, GABaergic и дофаминергическая модуляция вкусной пищевой мотивировки: контрастные эффекты, выявленные в исследовании прогрессивного отношения к крысе. Behav Neurosci. 2003 Apr; 117 (2): 202-211. [PubMed]
  31. Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Орексиновая сигнализация в брюшной тегментальной области необходима для аппетита с высоким содержанием жиров, вызванного опиоидной стимуляцией ядра accumbens. J Neuroscience. 2007; 27 (41): 11075-11108. [PubMed]