Пропадание сахарозы приводит к быстрому заражению рецепторами AMPA (2013)

J Neurosci. Авторская рукопись; доступно в PMC Oct 3, 2013.
Опубликовано в окончательной отредактированной форме как:
Окончательная отредактированная версия этой статьи издателем доступна бесплатно по адресу J Neurosci
См. Другие статьи в PMC, которые цитата опубликованной статьи.

Абстрактные

Механизмы, с помощью которых естественные награды, такие как сахар, влияют на синаптическую передачу и поведение, в основном не изучены. Здесь мы исследуем регуляцию синапсов оккульмината ядра при введении сахарозы. Предыдущие исследования показали, что торговля рецепторами AMPA является основным механизмом регулирования синаптической силы, и что в пробирке, торговля рецепторами AMPA, содержащими субъединицу GluA1, происходит с помощью двухшагового механизма, включающего экстрасинаптический, а затем синаптический рецепторный транспорт. Мы сообщаем, что у крысы, повторенное ежедневное употребление раствора 25% сахарозы, временно ускоренная спонтанная локомоция и потенцированные синапсы синусита синусита через введение Са2+-проницаемые рецепторы AMPA (CPAR), которые представляют собой GluA1-содержащие, GluA2-отсутствующие рецепторы AMPA. Электрофизиологические, биохимические и количественные исследования с помощью электронной микроскопии показали, что тренировка сахарозы (7 дней) индуцировала стабильную (> 24 часов) внутриостистую популяцию GluA1, и что у этих крыс однократный стимул сахарозы быстро (5 минут), но временно (<24 часов) усиливался. GluA1 на внесинаптических участках. Требуются CPAR и рецепторы дофамина D1 in vivo для повышенной локомоции после приема сахарозы. Примечательно, что 7-дневный протокол ежедневного приема 3% раствора сахарина, некалорийного подсластителя, индуцировал синаптический GluA1 аналогично 25% сахарозы. TЭти данные выявляют многоэтапный трафик GluA1, ранее описанный в пробирке, как механизм острого регулирования синаптической передачи в естественных условиях с помощью естественной орроносной награды. Торговля людьми стимулируется хемосенсорным путем, который не зависит от калорийности сахарозы.

Введение

Чрезмерное потребление сахарозы является важной проблемой общественного здравоохранения (Ху и Малик, 2010), но механизмы, с помощью которых естественные, orosensory вознаграждения, такие как сахароза, регулируют синаптическую передачу, влияют на поведение, неизвестны. Синаптическая пластичность в ядре accumbens, интегральный компонент схемы вознаграждения мозга (Sesack and Grace, 2010), способствует многим формам мотивированного поведения, в том числе вознаграждению за обучение (День и Карелли, 2007), ответы на социальные стрессы (LaPlant et al., 2010) и патологий зависимости (Luscher и Malenka, 2011). Неоднократное воздействие кокаина вызывает синаптическую пластичность в нейронах accumbens и вентральной тегментальной области (VTA) (Brebner и др., 2005; Grueter и др., 2010; Мамели и др., 2009; Pascoli et al., 2012; Томас и др., 2001; Ungless и др., 2001). При расширенном доступе к кокаину с последующим длительным отторжением синапсы потенцируются посредством введения Ca2+-проницаемый, GluA2-отсутствие рецепторов глутамата типа AMPA (CPARs), передача сигналов которых обеспечивает инкубацию кокаиновой тяги (Conrad et al., 2008; McCutcheon et al., 2011a). Подобно кокаину, orosensory вознаграждения, такие как сахароза, надежно повышают уровень акцепгенов допамина (Смит, 2004), но неопластическая награда за индукцию пластичности accumbens не исследовалась.

AMPA-рецепторы (AMPAR) являются первичными медиаторами возбудительной передачи центральной нервной системы, а их торговля людьми способствует различным нервным процессам, включая обучение и память (Nedelescu et al., 2010; Rumpel et al., 2005; Whitlock и др., 2006). AMPARs состоят из четырех разных субъединиц, GluA1-4. GluA2-содержащие AMPAR являются Ca2+-проницаемость и интенсивность движения в синапсах, в то время как GluA2-недостающие рецепторы (CPAR), которые преимущественно являются гомогенами GluA1, проводят Ca2+ и проявлять внутреннюю ректификацию. GluA1 подвергается активности-зависимой синаптической трагедии на двухступенчатом пути, в котором фосфорилирование Ser 845 cAMP-зависимой протеинкиназой (PKA) и cGMP-зависимой протеинкиназой II (cGKII) способствует накоплению рецепторов в экстрасинаптических сайтах в плазматической мембране (Esteban et al., 2003; Serulle et al., 2007; Sun и др., 2008; Sun и др., 2005). После боковой диффузии к синапсу фосфорилирование Ser 818 PKC стабилизирует AMPAR в синапсе (Boehm и др., 2006), привязанные к постсинаптической плотности (Элерс и др., 2007; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007). Как2+/ кальмодулин-зависимая протеинкиназа II (CaMKII) фосфорилирование Ser 567 и Ser 831 также способствует синаптическому включению и экстрасинаптическому таргетированию (Lu et al., 2010; Roche et al., 1996), соответственно. Однако неизвестно, в естественных условиях включение CPAR использует эти быстрые, многошаговые механизмы, описанные в пробирке.

Чтобы исследовать механизмы, с помощью которых оросенсорные награды, такие как сахароза, регулируют возбуждающие синапсы, мы использовали парадигму краткого приема сахарозы и измеренные изменения синаптической передачи в нейронах accumbens. Мы наблюдаем, что повторное употребление сахарозы усиливает синапсы accumbens посредством включения CPAR, и что у подготовленного сахарозой животного достаточно одного стимула сахарозы, чтобы вызвать быстрый оборот GluA1 до экстрасинаптических сайтов. Поскольку сахарин, некалорийный подсластитель, индуцированный синаптический оборот аналогично сахарозе, торговля людьми является ответом на ортосенсорные, а не на калорийные пути. Кроме того, блокада CPAR предотвращала вызванные сахарозой возвышения спонтанной локомоторной активности в естественных условиях, что еще больше определяет приоритеты CPAR как важных регуляторов ответов на естественные награды.

Материалы и методы

Предметы и хирургические процедуры

Субъектами были самцы крыс Sprague-Dawley (Taconic, поведенческие эксперименты), взвешивающие 150-300 граммы по прибытии и самки E18 беременных крыс Sprague-Dawley (Taconic, эксперименты с клеточной культурой). Крыс размещали 2 на клетку для поведенческих экспериментов в светло-темном цикле 12h / 12h (загорается в 18: 00) и имели доступ к пище и воде вволю всегда. Все экспериментальные процедуры были одобрены Комитетом по лечению и уходу за животными в Нью-Йоркском университете медицины и проводились в соответствии с «Принципами лабораторного ухода за животными» (номер публикации NIH 85-23).

Обучающие и локомоторные измерения сахарозы

Крыс транспортировали в испытательный зал 3 в течение последующих дней для 2 h / day в их домашних клетках. На четвертый день бутылки с водой или 25% сахарозы вводились через крышку клетки для 5 мин. Затем взвешивали бутылки. Для всех экспериментов крысам требовалось пить по меньшей мере 1 г сахарозы во время доступа 5 min в течение 3 дней начала обучения, которые должны быть включены в исследование; на самом деле, все крысы соответствовали этому критерию. После удаления бутылочки крысы оставались в испытательной комнате за 30 мин до транспортировки обратно на объект для животных. В день жертвоприношения крысы были без сознания2, обезглавленные гильотиной, и образцы тканей собирали на льду. Для локомоторных экспериментов крыс помещали в локомоторные измерительные камеры (Accuscan, Columbus, OH) в общей сложности 35-min. После 15-min в камере через верхнюю часть камеры вводили бутылку с пробкой из буртика и стабилизировали. Бутылку удаляли из верхней части камеры после 5-min, и крысы оставались в камере для дополнительного 15-мин после удаления бутылки. Эта процедура повторялась одинаково для 7 последовательных дней. Промежуточное расстояние измеряли с использованием системы VersaMax (Accuscan, Columbus, OH), которая контролировала активность животных через сетку инфракрасных лучей 16 × 16, которые пересекали клетку для животных (42 × 42 × 30 см) спереди назад и слева направо , Информация о статусе луча, сканируемая со скоростью 100 раз в секунду, хранилась на диске. Активность выражалась как амбулаторное расстояние, измеренное в см в течение 12 различных 3-мин-бункеров в сеансе минут 35 (последний бит был 2-min).

Обучение сахарину

Для сравнения заражения сахарозой GluA1 с эффектом приема сахарина взрослые самцы крыс 12 (250 g) размещались на животном объекте в цикле света / темноты 12. Затем всех крыс привили в испытательную комнату, отвезли в испытательный зал, отправили в течение 2 часов и отправили обратно на объект для животных. Через 4-ый день (после 3-дней привыкания) крысам давали доступ к бутылкам, содержащим воду, сахарозу или сахарин. Крысам 4 был предоставлен доступ к бутылке, содержащей воду, лежащую на верхней части клетки, с носиком, выступающим в клетку через крышку. Время доступа составляло 5 минут, затем бутылку удаляли, а после 15 мин дополнительные минуты крыс переносили обратно на объект для животных. Крысам 4 был предоставлен доступ к раствору 25% сахарозы, а крысам 4 был предоставлен доступ к раствору сахарина 3% (Sweet'n Low). Измеряли объем потребляемой жидкости. Эта процедура повторялась для дней 7. В 7-ый день выпивки, сразу после удаления бутылки, крыс приносили в жертву и убирали ядро ​​ядра, и уровни GluA1 исследовали вестерн-блоттингом.

Электрофизиология

Крысы получали сахарозу, как описано выше, в прозрачных пластиковых клетках и после удаления бутылки в день 7 подвергали анестезии с помощью кетамина (100 мг / кг) и ксилазина (10 мг / кг) и транскрипционно перфузировали с помощью холодного солевого раствора (эксперименты mEPSC) или обезглавливаются немедленно (эксперименты по ректификации). Мозги быстро удалялись в искусственную спинномозговую жидкость (ACSF), состоящую из следующего (в мМ): для экспериментов mEPSC: NaCl (118), KCl (2.5), CaCl2 (3), MgCl2 (1), NaHCO3 (26), NaH2PO4 (1), D-глюкоза (10), осмолярность, доведенная до 325 mOsm и газированная 95% O2/ 5% CO2 (pH 7.4); для экспериментов по ректификации: 75 сахароза, 87 NaCl, 2.5 KCl, 1.25 NaH2PO4, 0.5 CaCl2, 7 MgCl2 6 H2O, 25 NaHCO3, 10-декстроза, пузырьковая с 95% O2 / 5% CO2 (pH 7.4). Корональные ломтики (толщина 300μm), содержащие ядро ​​accumbens, разрезали в ледяной ACSF с использованием вибротома (Leica, VT1200S) и продолжали погружаться в ACSF (ACSF, в мМ: 124 NaCl, 2.5 KCl, 1.25 NaH2PO4, 2.5 CaCl2, 1.5 MgSO4 7H2O, 26 NaHCO3и 10 декстрозы) в течение <30 мин; затем выдерживают в предварительном инкубаторе срезов при комнатной температуре не менее 1 часа для восстановления. Для экспериментов mEPSC: затем один срез переносили в записывающую камеру, в которой он был погружен нейлоновой сеткой при 32 ° C с встроенным нагревателем раствора TC324B и контроллером (Warner Instruments, CT). Камеру непрерывно перфузировали ACSF с постоянной скоростью 2 мл / мин. Средние шиповатые нейроны центральной области прилежащего ядра были идентифицированы под визуальным контролем с использованием инфракрасно-дифференциальной интерференционной контрастной видеомикроскопии (Hamamatsu C5405) с вертикальным микроскопом Olympus BX50WI, оснащенным водно-иммерсионным объективом с 40-кратным увеличением рабочего расстояния. Патч-электроды (4–6 МОм) заполнены внутриклеточным пипеточным раствором, состоящим из (в мМ): CsCl (145), HEPES (10), EGTA (0.5) и MgATP (5). Осмолярность доводили до 290 мОсм с помощью сахарозы, а pH доводили до 7.4 с помощью CsOH. Миниатюрные возбуждающие постсинаптические токи (mEPSC) регистрировали в присутствии бикукуллина (10 мкМ) и тетродотоксина (1 мкМ) с помощью усилителя Axopatch 200B (Molecular Devices, Калифорния) и оцифровывали с помощью Digidata 1322A (Molecular Devices, CA). Для экспериментов по ректификации: срезы переносили в записывающую камеру и перфузировали (2.0–2.5 мл мин.-1) с кислородсодержащим ACSF при 33-35 ° C, содержащем пикротоксин 50 μm для выделения EPSC. Соматические записи цельной ячейки были сделаны из центральных срединных колючих нейронов в зажиме напряжения с усилителем Multiclamp 700B (Molecular Devices) с использованием видеомикроскопии IR-DIC. Патч-пипетки (4-6 MΩ) заполняли внутриклеточным раствором (в мМ: 125 Cs-глюконат, 2 CsCl, 5 TEA-Cl, 4 Mg-ATP, 0.3 GTP, 10 фосфокреатин, 10 HEPES, 0.5 EGTA и 3.5 QX -314). Данные фильтровали на 2 кГц, оцифровывали на 10 кГц и анализировали с помощью Clampfit 10 (Molecular Devices). Внеклеточная стимуляция (0.01-1 мс, 5-150 μA, 0.2 Гц) была нанесена с помощью небольшого стеклянного биполярного электрода 0.05-0.5 мм от регистрирующего электрода. После ~ 10 мин записи базовой линии раствор, содержащий Naspm (200 мкМ), перфузировали в ванну для 10 мин. Изменения амплитуды EPSC измерялись до и после применения препарата при удерживающих потенциалах -70, -50, -30, 0, + 20, + 40 и + 60 мВ. Индекс выпрямления (ir) рассчитывали путем коррекции любых потенциальных сдвигов в потенциале разворота и вычисляли по следующему уравнению: ir = (I-70 / 70) / (I+40 / 40), где I-70 и I+40 являются амплитуды EPSC, записанные при -70 мВ и + 40 мВ соответственно.

Субклеточное фракционирование и Вестерн-блоттинг

Акмбенсы собирали на льду, как описано выше. Когда сердцевина и оболочка подвергались раздельному разделению, разделение было подтверждено зондированием синаптосомальных фракций для дофаминовой β-гидроксилазы, фермента, обнаруженного в терминалах аксонов в оболочку, но не в ядре (Sesack and Grace, 2010). Фракции цельной клетки, синаптосомы и PSD получали, как описано ранее (Иордания и др., 2004). Синаптосомальные гранулы ресуспендировали в 200 мкл 25 mM Tris с 1% Triton X-100, качались при 4 ° C для 30-min и центрифугировали при 13,800 × g для 15-min в микроцентрифуге для осаждения PSD. Осадок, содержащий сырые PSD, ресуспендировали в 25 mM Tris с 2% SDS. Фракции анализировали вестерн-блоттингом на гелях SDS-PAGE, как описано ранее (Иордания и др., 2004). Использовали следующие антитела: дофамин -гидроксилазу (1: 1,000, Abcam), GluA1 (1: 1,000, Millipore), фосфор-Ser 845 GluA1 (1: 1,000, Millipore), GluA2 (1: 1,000, Millipore) и тубулин (1: 10,000, Sigma).

Электронная микроскопия

В день сбора ткани (день 7 тренировки сахарозы) крысы из тестовых групп 3 (вода, сахароза / вода, сахароза, крысы 3 / контрольная группа) помещались в локомоторные измерительные камеры для 15-min; на 15-мин через верх камеры была введена бутылка. Крысам в группе Воды принимали воду, крысы в ​​группе уроновой получали 25% сахарозу, крысы в ​​группе сахарозы / воды, которые потребляли 25% сахарозы в течение 6 дней, получали воду. Крыс глубоко анестезировали с помощью Nembutal (50 мг / кг) и транскритически перфузировали фосфатным буфером 0.1 M (pH 7.4), содержащим 4% параформальдегид и 0.1% глутаральдегида со скоростью 50 мл / мин в течение первого 3-мин, затем на скорость 20 мл / мин для последующего 7-мин. Ткань была подготовлена ​​для последующей эмболизации иммуноглобулина (ПЭГ), и изображения были захвачены, как описано ранее (Nedelescu et al., 2010). Иммуноанализ классифицировали по их положению относительно PSD на асимметричных синаптических переходах как «расщелина», «около PSD» (в пределах ширины PSD 1 от PSD), «при PSD», «интраспине» или «экстрасинаптической мембране». каждое животное, синапсы 93 были образцами из ядра accumbens. Случайная выборка была обеспечена путем анализа всех первых случайных синапсов 93, которые мы систематически проводили по сетке, затем объединяли одинаковое количество синапсов у каждого из трех животных, получивших одинаковые побочные эффекты. Были выполнены два типа количественной оценки. Один из них заключался в оценке уровня иммунореактивности GluR1 путем подсчета количества частиц ПЭГ, которые имели место в дискретных функциональных областях позвоночника. Другим было оценить долю синапсов, помеченных в PSD, любым количеством ПЭГ-частиц. Даже синапсы, помеченные только частицей 1 PEG, считались помеченными на основе более ранней работы, демонстрирующей специфичность процедуры GluR1-PEG (Nedelescu et al., 2010). Эффекты лечения на долю и уровень GluR1-иммуноблока были проанализированы односторонним ANOVA с запланированными post hoc-сравнениями (Fisher's LSD). Чтобы устранить экспериментальное смещение, данные были трехкратными: один экспериментатор провел тренировку сахарозы и вел учет животных в трех тестовых группах, второй экспериментатор создал электронные микрофотографии и присвоил каждому алфавитно-цифровому коду каждому микрофотографию и сохранил код, запечатанный , и три дополнительных экспериментатора сканировали микрофотографии и количественно определяли ПЭГ-частицы. После того, как количественное определение ПЭГ было завершено, экспериментаторы собрались, чтобы выявить тождества каждой микрофотографии.

Имплантация канюли и внутричерепные инъекции

Внутричерепную инъекцию использовали для доставки Naspm и APV в ядро ​​accumbens. Для имплантации канюли, как описано ранее (Carr et al., 2010), крыс глубоко анестезировали кетамином (100 мг / кг внутривенно) и ксилазином (10 мг / кг) и вводили после операции анальгетический бенамин (1 мг / кг подкожно). Крысам были стереотаксически имплантированы две канюли с направляющими 26 (PlasticsOne, Roanoke, VA) на двусторонней основе в ядре accumbens с координатами: 1.6 мм перед брегмой; 2.9 мм поперечно к сагиттальному шву, концы под углом 8 ° к средней линии, 5.6 мм вентрально к поверхности черепа. Канюли удерживали на месте с помощью зубного акрила, и проходимость проходила с окклюзионным стилетом. Для внутричерепных инъекций растворы Naspm и APV загружались в две длины 30-cm труб из полиэтилена PE-50, прикрепленных на одном конце к 25-мкл гамильтоновым шприцам, заполненным дистиллированной водой, а с другого конца - к канюлям инжектора 31, которые удлиняли 2.0 мм вне имплантированных направляющих. Шприцы были установлены на двойных держателях шприцевого насоса с микролитровальным станком Harvard 2272, который поставлял объемы инъекции 0.5 мкл в течение 100 сек. Через минуту после завершения инъекций канюли инъецирования удаляли из направляющих, заменяли стили, а животных помещали в локомоторные испытательные камеры для обучения сахарозе. После жертвоприношения животных криогенные секции мозга анализировали на локализацию канюли; 2 из 15 животных были исключены из исследования из-за неправильного размещения канюли.

статистический анализ

Однофакторный ANOVA с последующими послеоперационными испытаниями Фишера использовался для экспериментов по электронной микроскопии, иммуноцитохимии и биотинилирования. Для электрофизиологии использовались t-тесты для двух хвостов-учеников. Для экспериментов по гиперактивности сахарозы использовали двухсторонний ANOVA, а затем Fisher post hoc.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Характеристика парадигмы пищеварения сахарозы

Мы использовали сахарозную парадигму для приема пищи, чтобы исследовать влияние естественной, orosensory награды за синаптическую передачу (Рисунок 1A). Взрослых самцов крыс переносили в испытательный зал в течение трех дней подряд. На четвертый день (первый день обучения) крысы помещали в локомоторную измерительную камеру. После 15 минут измерения локомоторной активности в камере бутылки, содержащие либо воду (для водных животных), либо раствор 25% сахарозы (для животных Сахарозы), вводили в измерительные камеры через отверстия в крышке камеры. Бутылки удаляли после 5 минут, и активность локомотора измеряли в течение дополнительных минут 15 до того, как животные были возвращены в домашние клетки. Мы повторили эту процедуру для 7 последовательных дней. В некоторых экспериментах обучение сахарозе было расширено до 8th день. Этот краткий, бесконтактный доступ к очень приемлемому решению позволил нам исследовать как острый, так и кумулятивный эффект потребления сахарозы, поскольку животные надежно впитывали сахарозу энергично во время окна доступа в течение трех дней после тренировки (Рисунок 1B). Эти экспериментальные условия позволили сравнить тестовые группы сразу после прекращения приема пищи. Наш критерий для включения в исследование заключался в том, что крысы начинают потреблять по меньшей мере один грамм сахарозы в течение периода доступа в течение трех дней после начала обучения; никакие животные не были исключены из исследования на основе этого критерия.

Рисунок 1  

Повторное употребление сахарозы вызывает временные возвышения спонтанной локомоции.

Мы заметили, что в течение трех дней после тренировки животные Сахарозы потребляли значительно больше раствора сахарозы, чем водные животные, потреблявшие воду (Рисунок 1B). Кроме того, несмотря на то, что в дни обучения 1-6 (данные не показаны) не наблюдалось существенных различий в спонтанной локомоции, мы наблюдали значительное увеличение общего расстояния, пройденного у животных Сахарозы, по сравнению с водными животными за три минуты после удаления бутылки в день 7 (Рисунок 1D), и эта разница также присутствовала в день 8 (Рисунок 1E). Никаких различий в общем пройденном расстоянии не наблюдалось между животными воды и сахарозы за три минуты до введения бутылки в любой из испытательных дней (Рисунок 1C), предполагая, что повышенная локомоция представляет собой острый ответ на прием сахарозы, специфичный для крысы, обработанной сахарозой, а не условный ответ на локомоторную камеру. В соответствии с этой возможностью наблюдалась значительная положительная корреляция между количеством потребляемой сахарозы и пройденным пройденным расстоянием (Рисунок 1F). Не было различий в весах животных между группами Сахарозы и Воды до или после 7 дней обучения (данные не показаны).

Приём сахарозы индуцирует включение CPAR

Обучение сахарозе привело к кратковременному повышению локомоции в заключительный учебный день. Чтобы определить, сопровождалось ли это последствием приема сахарозы электрофизиологическими изменениями в ядре accumbens, регионом, который регулирует поведение награды, мы подготовили кусочки укусов ядра сразу после удаления бутылки в день 7 и регистрировали из нейронов ядра accumbens (Рисунок 2A). Основной субрегион был вовлечен в локомоторные ответы на поощрительные стимулы (Sesack and Grace, 2010). Мы обнаружили, что как амплитуда, так и частота спонтанных миниатюрных возбуждающих постсинаптических токов (mEPSCs) были значительно больше в ядре аксумнов сахарозы по сравнению с водными животными (Рисунок 2B). Это продемонстрировало, что повторное потребление сахарозы может положительно регулировать синаптическую передачу в ядре accumbens. Чтобы определить, сыграло ли роль CPAR роль потенцирования после сахарозы, мы определили индексы выпрямления для нейронных клеток accumbens путем измерения EPSC при разных мембранных потенциалах (Рисунки 2C, 2D и 2E). CPARs внутренне выпрямляются при деполяризованных потенциалах из-за эндогенной блокады полиамина. Мы наблюдали значительную ректификацию в записях от нейронов животных Сахарозы, о чем свидетельствует нелинейность отношения I / V по сравнению с водными животными (Рисунок 2E), в дополнение к значительному увеличению индекса выпрямления (Рисунок 2F).

Рисунок 2  

Синапсы синусита синусита усиливаются после повторного приема сахарозы.

Чтобы подтвердить повышение уровней CPAR другим способом, мы записали из нейронных клеток accumbens после включения в ванну специфического блокатора CPAR, 1-нафтилацетил-спермина (Naspm). Мы обнаружили, что Naspm значительно уменьшал амплитуду EPSC в записях от нейронов от Сахарозы, но не от водных животных (Цифры 3A-C). Кроме того, после обработки Naspm отношения I / V в нейронах от животных Сахарозы стали линейными, что отражает ингибирование CPARs в синапсах животных Сахарозы, в то время как существенное влияние на соотношение I / V не наблюдалось после лечения Naspm в нейронах из водных животных (Цифры 3D). Эти результаты показывают, что повторное употребление сахарозы индуцирует включение CPAR в синапсах ядра accumbens.

Рисунок 3  

Приём сахарозы вызывает включение Ca2 + -проницаемых рецепторов AMPA.

Проглатывание сахарозы вызывает торговлю GluA1

CPAR - рецепторы AMPA, которым не хватает субъединицы рецептора GluA2 AMPA. Таким образом, синаптическое включение CPARs чаще всего связано с синаптической деятельностью, зависящей от активности субъединицы GluA1 (Он и др., 2009; Исаак и др., 2007; Лю и Зукин, 2007; Plant et al., 2006). Чтобы подтвердить синаптическое включение CPAR после тренировки сахарозы, мы исследовали, увеличила ли сиропатическая экспрессия GluA1 при проглатывании сахарозы. Крысам был предоставлен доступ к сахарозе, как описано выше для 7 последовательных дней. В дни 1, 3, 5 и 7 мы выделили фракции цельной клетки, синаптосомы и постсинаптической плотности (PSD) из трех областей мозга: сердцевина аксумнов (сердцевина), оболочка раковины (оболочка) и соматосенсорная кора (коры). Мы проанализировали фракции цельной клетки и PSD с помощью Вестерн-блоттинга для экспрессии GluA1 и GluA2.

Мы не обнаружили изменений в GluA1 или GluA2 во всех клеточных фракциях лизатов accumbens в исследуемые дни исследования, предполагая, что повторное потребление сахарозы не регулирует общие уровни этих белков (Цифры 4A-C). Тем не менее, в фракциях PSD в аккренсах GluA1 значительно увеличился в течение дня 7 в ядре, но не в оболочке, в то время как GluA2 существенно не изменялся ни в одной фракции (Цифры 4D-4F и данные не показаны). Мы не наблюдали значительного увеличения GluA1 в фракциях PSD в аккренальном сердечнике в предыдущие испытательные дни (Цифры 4D-F) и GluA1 или GluA2 не изменялись в фракциях PSD коры в любой из тестовых дней (данные не показаны). Повышенный GluA1, особенно по сравнению с GluA2, в прилежащих PSD-сетях после повторного приема сахарозы соответствует повышенному выпрямлению, наблюдаемому в нейронных ядрах accumbens, как описано выше.

Рисунок 4  

Потенциальная плотность GluA1, но не GluA2, увеличивается в ядре acumens ядра после приема сахарозы.

Показано, что активность, зависящая от активности GluA1, способствует синаптической пластичности в пробирке , а также в естественных условиях (Лу и Рош, 2011). Был продемонстрирован быстрый многоэтапный механизм торговли GluA1 в пробирке (Serulle et al., 2007; Sun и др., 2008; Sun и др., 2005). Тем не менее, однако, вклад этого многоступенчатого механизма в синаптическое накопление GluA1 в естественных условиях не был протестирован. Для определения того, что тренировка сахарозы вызывает чрезмерный механизм GluA1 с помощью многоступенчатого механизма, мы локализуем GluA1 в синапсах синуса accumbens животных, обработанных сахарозой и водой, с помощью количественной электронной микроскопии. Оцинкованную основную ткань собирали на седьмой день тренировки сахарозы из тест-групп 3 крыс. Это были крысы, которые: 1) потребляли воду в течение 7 дней (вода), 2), потребляли сахарозу в течение 7-дней (Sucrose) и 3) потребляли сахарозу в течение дней 6 и воду в день 7 (Сахароза / Вода). Крыс умерщвляли на 7th день, 5 минут после потребления сахарозы или воды. Таким образом, сравнение двух испытуемых групп, животных Сахарозы / воды и Сахарозы друг с другом и с водными животными показало временные рамки постсинаптических изменений, вызванных потреблением сахарозы у крыс, обработанных сахарозой. Мы измерили пологий иммуноглобулин (ПЭГ) GluA1 в 5 различных постсинаптических отделениях: дендритный цитозоль позвоночника (интраспинальный), экстрасинаптическая плазматическая мембрана (мембрана), PSD, около PSD и синаптическая щель, причем последние три отсека группируются вместе как «PSD '(Рис. 5A). Чтобы устранить смещение экспериментатора, идентичности тестовых групп электронной микрофотографии были тройными слепыми.

Рисунок 5  

Электронная микроскопия выявляет индукцию многоступенчатого трафика GluA1 путем приема сахарозы.

Как сахароза, так и сахароза / водные животные проявили значительно повышенный внутрисуставный GluA1 относительно водных животных (Рис. 5B и 5C). Это говорит о том, что хроническое потребление сахарозы увеличивает внутриклеточный пул рецепторов AMPA, содержащих GluA1, рядом с синаптическими сайтами, рецепторы, которые могут быть легко доступны для синаптической торговли, и, что важно, что этот внутриклеточный пул может сохраняться в течение 24 часов после конечного потребления сахарозы , Затем мы исследовали важный вопрос о том, может ли острый стимул сахарозы вызвать быстрый оборот GluA1. Мы обнаружили, что экстрасинаптическая плазматическая мембрана GluA1 была значительно увеличена у животных саксозы по сравнению с обоими сахарозой / водой и водой (Рисунки 5B и 5D). Это наблюдение показывает, что естественное, оросенсорное вознаграждение, обеспечиваемое одним стимулом сахарозы, может быстро (<5 мин), но временно (время распада <24 ч) увеличивать внесинаптическую популяцию рецепторов AMPA, содержащих GluA1, создавая лабильный пул, из которого рецепторы может трафик к синапсу.

Важно отметить, что в пробирке исследования показали, что синаптическое введение рецепторов AMPA происходит в стадиях 2. В первом случае глутамат-или допаминзависимое фосфорилирование Ser 845 повышает уровень рецепторов в экстрасинаптических сайтах в плазматической мембране (Esteban et al., 2003; Serulle et al., 2007; Sun и др., 2008; Sun и др., 2005), тогда как во втором фосфорилирование Ser 818 способствует синаптическому включению (Boehm и др., 2006). Сравнение наших электронных микроскопов животных Сахарозы с сахарозой / водными и водными животными показывает, что первый этап торговли GluA1 наблюдался в пробирке (Макино и Малинов, 2009), также происходит быстрый оборот до экстрасинаптической мембраны в естественных условиях после предоставления orosensory награды.

В соответствии с электрофизиологическими и биохимическими результатами, описанными выше, ПЭГ ЭМ продемонстрировала, что потребление сахарозы также вызвало вторую стадию входа GluA1 в GluA1-рецептор в синапс, поскольку уровень иммунореактивности GluA1 при PSD был значительно выше для сахарозы по сравнению с водными крысами, и наблюдалась тенденция к увеличению GluA1 в сахарозе / воде по сравнению с водяными крысами (Цифры 5B и 5E). Увеличение количества сахарозы / водных животных согласуется либо с быстрым включением GluA1, который распадается с синаптическим периодом полураспада ~ 24 hr ,, или с быстрым включением GluA1 и заменой синаптическим GluA1 / 2 за аналогичный период времени. Процент синапсов, экспрессирующих GluA1 в PSD, также был значительно выше у крыс сахарозы по сравнению с водяными крысами (Рисунок 5F), предполагая, что GluA1 передавался в синапсы, в которых ранее отсутствовал GluA1. Это также предполагает, что увеличение амплитуды mEPSC, наблюдаемое у крыс с сахарозой, является результатом увеличения синаптического GluA1, и что увеличение частоты mEPSC может быть результатом рекрутирования GluA1 в ранее молчащие синапсы accumbens, хотя усиление высвобождения глутамата нельзя игнорировать. Мы также измерили количество синапсов в каждой из трех тестовых групп, чтобы определить, индуцирует ли прием сахарозы синаптогенез; не было различий между тремя тестовыми группами (данные не показаны). Мы пришли к выводу, что повторное употребление сахарозы увеличивает стабильный (> 24 часов) внутриостистый пул GluA1, и однократного стимулирования сахарозы у тренированной (6 дней) крысы достаточно для быстрого (5 минут) повышения уровня GluA1 во внесинаптической плазматической мембране, потенциально извлечение рецепторов из внутриостистого бассейна. Мы предполагаем, что часть этих внесинаптических рецепторов стабильно включается в PSD, что приводит к наблюдаемым изменениям индекса ректификации и PSD GluA1 до того, как внесинаптический пул вернется к исходному уровню через 24 часа после стимуляции. Эти результаты показывают, что естественное вознаграждение может быстро вызвать быстрый перенос GluA1 у обученного животного.

Активность CPAR требуется для повышенной локомоции после приема сахарозы

Средние колючие нейроны получают как дофаминергические, так и глутаматергические входы (Calabresi и др., 1992). Чтобы оценить участие глутаматной сигнализации в повышенной спонтанной локомоции, которую мы наблюдали после приема сахарозы у крыс, обработанных сахарозой, мы вложили канюли в ядро ​​крысы крыс и обученных животных в локомоторные измерительные камеры, как описано выше. В день 8 тренировки сахарозы мы микроинъектировали Naspm в сердечник до размещения в локомоторной испытательной камере. Инъекция уменьшала общее расстояние, пройденное от животных Сахарозы, и устраняла разницу между сахарозой и водными животными, наблюдаемыми сразу после удаления бутылки (Рисунок 6A). Чтобы убедиться, что стресс, вызванный обработкой животных, не повлиял на реакцию сахарозы, мы вводили физиологический раствор в ядро ​​на следующий день (день 9 тренировки сахарозы); снова значительная гиперактивность наблюдалась у животных Сахарозы сразу после удаления бутылки (Рисунок 6B). Это демонстрирует, что Naspm специально ингибировал повышение локомоции, вызванное сахарозой. Инъекция антагониста NMDAR, APV, в ядро ​​в последующие дни также устраняет разницу между сахарозой и водными животными (Рисунок 6C), демонстрируя, что NMDAR также необходимы для повышения спонтанной локомоции после приема сахарозы. Чтобы определить, сыграл ли условная реакция в испытательной камере роль индукции гиперактивности, животных помещали в камеру для 35 min без введения бутылки; не наблюдалось различий в пройденном расстоянии между сахарозой и водными животными (Рисунок 6D). Naspm и APV не влияли на потребление сахарозы (Рисунок 6E), демонстрируя, что основные CPAR и NMDAR не требуются для интенсивного приема сахарозы. Животные, в которых канюли не были помещены в ядро ​​accumbens (2 из животных 15), как оценивалось после жертвоприношения (Рисунок 6F), не были включены в исследование. В заключение, эти данные вместе демонстрируют, что потребление сахарозы крысой, обработанной сахарозой, индуцирует синаптический оборот GluA1 в течение 5 минут и что блокада сигнальных механизмов, которые контролируют этот оборот, предотвращает повышение спонтанной двигательной активности после сахарозы.

Рисунок 6  

Повышенная спонтанная локомоция после приема сахарозы требует CPAR и NMDAR.

Можно предусмотреть два пути передачи сигналов сахарозы. Один, строго хемосенсорный или оросенсорный путь, инициируется связыванием сахарозы с рецептором сладкого вкуса, что соответствует гетеромерному рецепторному комплексу, связанному с белком G, T1R2 / T2R3 (Kitagawa и др., 2001; Макс и др., 2001; Nelson и др., 2001; Sainz et al., 2001). Богатые калориями питательные вещества также могут регулировать функцию мозга по метаболическим путям, не зависящим от вкуса, хотя механизмы недостаточно понятны (de Araujo и др., 2008). Чтобы провести различие между этими двумя альтернативами пути распространения GluA1, вызванным сахарозой, мы повторили протокол тренировки с тремя группами крыс (крыс / групп крыс 4), которым был предоставлен доступ для минут 5 к бутылкам, содержащим раствор воды, 25% сахарозы , или 3% сахарина (сладкий и низкий). Бутылки были удалены, и крысы оставались на протяжении 15 минут в тренировочной клетке. Обучение повторялось в течение 7 дней. Объемы жидкости, потребляемой испытуемыми группами сахарозы и сахарина, существенно не отличались друг от друга, и оба были больше, чем потребление группой воды, в соответствии с вознаграждением за оба сладких вещества (Рисунок 7A). В 7-ый день выпивки, сразу после удаления бутылки, крыс приносили в жертву, убирали основную ткань, собирали и объединяли для каждой испытуемой группы, выделение фракции PSD и уровни GluA1 с помощью Вестерн-блоттинга (Рисунок 7B). Как и прежде, животные, которые потребляли сахарозу, показали повышенную GluA1 в фракции PSD относительно водной группы (Рисунок 7C). Примечательно, что GluA1 также был повышен в доли PSD животных, которые потребляли сахарин. Не было существенной разницы в уровнях GluA1 во всех клеточных фракциях из аккументового ядра воды, сахарозы и сахариновых животных, что свидетельствует о том, что увеличение GluA1 было специфичным для синаптической фракции (Рисунок 7D). Поскольку сахарин стимулирует один и тот же гетеромерный G-рецепторный комплекс с рецептором белка в виде сахарозы (Масуда и др., 2012; Nelson и др., 2001), но не имеет калорийности, мы заключаем, что стимуляция рецептора сладкого вкуса достаточна для того, чтобы инициировать сигнализацию, повышающую уровни GluA1 в синапсах основного ядра ядра.

Рисунок 7  

Обучение сахарину вызывает увеличение синаптического gluA1, как и обучение сахарозе.

Обсуждение

Мы показали, что ортосенсорное вознаграждение, повторное потребление сахарозы, может остро индуцировать синаптическое включение GluA1 с помощью описанного выше многоэтапного механизма торговли людьми в пробирке. Повторное потребление сахарозы в течение дней 6-7 потенцирует синапсы синапсов acumbens электрофизиологически посредством введения CPAR. Этот эффект сопровождался накоплением GluA1, но не GluA2 в PSD ядра, и был региональным и временным, поскольку никаких изменений не наблюдалось до дня обучения 7 в ядре, и никаких изменений не наблюдалось в оболочке accumbens или в соматосенсорной коры. Электронно-микроскопический анализ показал, что повторное потребление сахарозы повышало относительно стабильную (t1/2 > 24 ч) популяция внутриостистых рецепторов, содержащих GluA1. Сахароза также быстро (5 мин) и временно (t1/2 <24 часов) повышенные уровни GluA1-содержащих рецепторов во внесинаптических сайтах у животных, обученных сахарозе, увеличивая популяцию AMPAR, способных диффундировать латерально в синапс. Synaptic GluA1, как представленный фракцией PSD, так и обнаруженный с помощью PEG-EM, был значительно повышен у сахарозы по сравнению с водными животными. На основании этих результатов мы предполагаем, что двухэтапный механизм внесинаптического экзоцитоза с последующим синаптическим трафиком для синаптической вставки AMPAR, описанный ранее в пробирке (Boehm и др., 2006; Макино и Малинов, 2009; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007; Sun и др., 2005) можно быстро инициировать в естественных условиях естественной, orosensory наградой.

Изменения в синаптических уровнях GluA1 наблюдались только после тренировок 7, предполагая, что для потенцирования требуется несколько недельного процесса. В биохимических экспериментах в естественных условиях, мы не наблюдали значительного увеличения уровней акцентуации основного уровня PSD GluA1 в дни 1, 3 и 5 тренировки сахарозы; только после 7 дней обучения сахарозе GluA1 в PSD значительно повысился. В экспериментах по электронной микроскопии мы наблюдали, что животные Сахароза / Вода, которые были обработаны сахарозой в течение дней 6, но не получили стимула сахарозы в течение 24, проявили тенденцию к увеличению PSD GluA1. Эти животные также демонстрировали повышенную внутрисуставную GluA1 по сравнению с водными животными, но никаких изменений в экстрасинаптической мембране GluA1 не наблюдалось. Из этих результатов мы делаем три вывода. Во-первых, GluA1-содержащие AMPA-рецепторы накапливаются интрапино с последовательными стимулами сахарозы. Учитывая, что предыдущие исследования продемонстрировали, что прием пищи сахарозой вызывает высвобождение допамина в акцепменах (Cacciapaglia et al., 2012; McCutcheon и др., 2012; Rada и др., 2005), и что D1R могут управлять локальным переводом GluA1 в дендритах (Smith et al., 2005), высвобождение дофамина после приема сахарозы может вызвать локальный синтез GluA1, что приводит к интраспиновому накоплению GluA1. В качестве альтернативы, внутрисуставное увеличение может отражать торговлю GluA1 с дистальных участков. Вполне вероятно, что экзоцитозная торговля из этого возвышенного интраспинового пула вносит вклад в экстрасинаптический пул в плазматической мембране. Во-вторых, наблюдение увеличения экстрасинаптической мембраны GluA1 в сахарозе, но не у животных с сахарозой / водой или водой, предполагает, что экстрасинаптические рецепторы либо проходят через вторую стадию в синапс, либо эндоцитируются в течение 24 hr после потребления сахарозы, экстрасинаптический пул. В-третьих, повышение уровня сахарозы PSD GluA1 по сравнению с водными животными, но не с сахарозой / водными животными, также предполагает, что после каждого стимула сахарозы рецепторы перемещаются в поперечном направлении в синапс из пула рецепторов, быстро попадающих в экстрасинаптическую плазматическую мембрану. Мы не можем исключить, что GluA1 трафик непосредственно из интраспинового пула в синапс. Однако такой путь представляется маловероятным, учитывая исследования, которые показывают, что GluA1 вставлен экстрасинаптически (Boehm и др., 2006; Макино и Малинов, 2009; Oh et al., 2006; Serulle et al., 2007; Sun и др., 2005). Эти результаты представляют собой первую демонстрацию того, что время движения GluA1 (<5 мин) и наблюдаемый путь в пробирке также наблюдаются в естественных условиях, Кроме того, наши результаты показывают, что повторные поощрительные стимулы изменяют способность к потенцированию синапса путем подъема пула внутрисуставных рецепторов, способных стать жертвами торговли людьми.

Поскольку сахарин индуцирует GluA1, так же как и сахарозу, калорийность сахарозы не требуется. Сахарин стимулирует такой же рецепт сладкого вкуса, T1R2 / T2R3, как сахароза (Масуда и др., 2012; Nelson и др., 2001), sВозможно, активация этого рецептора инициирует включение GluA1 в синапсы MSN. Сахароза повышает высвобождение допамина в акцепменах из нейронов VTA (Cacciapaglia et al., 2012; McCutcheon и др., 2012; Rada и др., 2005) лпоглощение на GluA1. Таким образом, путь, который связывает рецептор сладкого вкуса с VTA, вероятно, будет иметь решающее значение для изучаемой здесь пластичности.

Вероятно, что быстрый метаболизм GluA1 после приема сахарозы играет роль в регулировании спонтанной локомоции. Действительно, у животных, прошедших сахарозу, ингибирование CPAR предотвращало повышение спонтанной двигательной активности сразу после приема сахарозы. Общее расстояние, пройденное крысами после потребления сахарозы, измеренное в последовательные дни, было значительно увеличено только за период 3 мин сразу после потребления сахарозы на седьмой день обучения. Повышенная активность сразу после сахарозы наблюдалась начиная с дня 3 тренировки, но не стала существенно отличаться до дня 7. На этот раз курс активности коррелирует со временем нарастания GluA1 в дендритах дендритов, Повышенная локомоция была функциональным последствием заражения CPAR для синапсов MSN в ядре accumbens, так как инъекция Naspm в сердечник препятствовала увеличению активности. Предотвращение повышенной локомоции ингибитором NMDA-рецептора продемонстрировало, что глутаматная сигнализация через NMDA-рецепторы, а также CPARs необходима для повышения локомоторной активности. Однако при проглатывании сахарозы не влияла блокада глутаматной сигнализации, в соответствии с предыдущими исследованиями, демонстрирующими, что ядро ​​accumbens участвует в оркестровке моторных ответов, связанных с orosensory вознаграждением, но не с самим потреблением (Смит, 2004). Сообщается о том же курсе времени для развития гиперлокомоции для развития условной гиперактивности у животных, которым кормили их ежедневную еду в особой среде (Matthews и др., 1996). Если бы данный ответ был обусловленной гиперактивностью, возникающей из-за спаривания контекста и сахарозы, однако, это было бы предшествовать доставке сахарозы, которая не наблюдалась. Возможно, что испытуемые демонстрируют пробуждающее возбуждение. Дальнейшие эксперименты были бы необходимы для того, чтобы отличить ли повышенную локомоцию после приема сахарозы - возбуждение исследования, в отличие от формы моторной сенсибилизации или другого поведения. В любом случае, возвышение спонтанной локомоции требовало сигнализации глутамата и, по крайней мере, частично, было связано с включением CPAR в ядро ​​accumbens.

Повышенная локомоторная активность после приема сахарозы может возникать непосредственно из наблюдаемого потенцирования синапсов синусита акксибенса, поскольку увеличение выхода из прямого базального пути ганглиев способствует локомоции через растормаживание моторного таламуса (Sesack and Grace, 2010). Tон потенцированные синапсы, скорее всего, находятся на прямых путях, которые атакуют основные нейроны, которые выражают D1R. Потенцирование синапсов нейронных нейронных путей будет приводить к тому, что если активность D1R индуцирует GluA1-содержащие AMPARs синапсами в этих нейронах после устойчивого выхода дофамина. Результирующее потенцирование увеличивало бы активность в ингибирующих проекциях нейронных линий прямого пути к базальным ядрам базальных ганглиев, что приводило бы к растормаживанию моторного таламуса и развитию двигательной активности коры (Герфен и Сурмейер, 2011; Kravitz и др., 2010; Sesack and Grace, 2010). Синаптическое потенцирование, наблюдаемое после повторного приема сахарозы, вероятно, происходит специально в нейронах прямого пути, потому что дофамин, действующий через рецептор D1, может индуцировать фосфорилирование GluA1 S845, что приводит к поверхностному заражению.

В ряде исследований были рассмотрены последствия повторной стимуляции кокаином с последующим отторжением, лечение, которое оказывает глубокое влияние на функцию системы вознаграждения и в конечном итоге приводит к сенсибилизации кокаина, которая характеризуется повышенной двигательной реакцией на кокаин, тягу к наркотикам и рецидив (Kalivas et al., 1998). Повторная инъекция ИП с кокаином в течение дней 5-10 с последующим изъятием привела к постепенному увеличению количества дней 14 в поверхностных GluA2-содержащих AMPA-рецепторах (Boudreau et al., 2007; Kourrich и др., 2007). Тем не менее, в 45-дни отмены после 10 d самообслуживания наблюдалось значительное увеличение индекса ректификации у крыс MSNs (McCutcheon и др., 2011b) что указывает на увеличение CPAR. Таким образом, торговля CPAR наблюдалась после приема как сахарозы, в текущей работе, так и самообеспечения кокаина, хотя и в очень разных условиях лечения. Поскольку непосредственные последствия введения или инъекции кокаина (например, на столбе 5 минут) неизвестны, действие кокаина не может сравниваться непосредственно с текущей работой сахарозы. Аналогично, неизвестно, сохраняются ли CPARs в синапсах MSN, обученных сахарозе, после прекращения обучения сахарозе, или если такие животные проявляют сенсибилизацию сахарозы после длительного выведения.

Понимание того, как вознаграждающие стимулы регулируют пластичность и поведение прилегающих веществ, имеют решающее значение для борьбы с наркоманией, гиперфагией, патологическими азартными играми и другими поведенческими расстройствами (Basar и др., 2010; Berridge, 2009; Luscher и Malenka, 2011). Сахарное чрезмерное потребление способствует эпидемии ожирения (Ху и Малик, 2010), и, хотя они потенциально похожи на злоупотребление наркотиками (Avena и др., 2008), его механизм не был широко изучен. Нынешние результаты устанавливают основные элементы пластичности, вызванной вознаграждением, из которой в будущих исследованиях может быть рассмотрена регуляция сложного поведения, потенциально предоставляющая новые возможности противостоять патологиям, связанным с наградами.

Благодарности

Мы благодарим бывших и настоящих членов лаборатории Ziff за техническую помощь и полезные обсуждения, в том числе Х. Гирму, Л. Ли и докторов наук. Б. Фернхольц, Б. Джордан, В. Лу, Г. Рамо, С. Реституито и Ю. Серулле. Эта работа была поддержана предварительной стипендией Национального института психического здоровья F31MH76617-01 и учебным грантом NIH 5T32DC000063 в рамках Программы обучения неврологии Нью-Йоркского университета (DST), R01NS061920 от Национального института неврологических расстройств и инсульта (EBZ), 1R21MH091445- 01 от Национального института психического здоровья и Управления исследований женского здоровья, Программы грантов Фонда семьи Кларман на исследования расстройств пищевого поведения, Фонда научных исследований Нью-Йоркского университета и P30EY13079 (Калифорния), гранта DA003956 Национального института по борьбе со злоупотреблением наркотиками и награды независимого исследователя от NARSAD (KDC), Национальный институт глухоты и других коммуникативных расстройств предоставил RCF грант DC009635 и посевной грант в Центре передового опыта в области наркозависимости Медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете.

Сноски

Конфликт интересов: авторы не заявляют никаких конкурирующих финансовых интересов.

Рекомендации

  1. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Доказательства сахарной зависимости: поведенческие и нейрохимические эффекты прерывистого, чрезмерного потребления сахара. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32: 20-39. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  2. Basar K, Sesia T, Groenewegen H, Steinbusch HW, Visser-Vandewalle V, Temel Y. Nucleus accumbens и импульсивность. Prog Neurobiol. 2010; 92: 533-557. [PubMed]
  3. Berridge KC. Награды за «нравится» и «желание» пищи: субстраты мозга и роль в расстройствах пищевого поведения. Физиология и поведение. 2009. 97: 537–550. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  4. Boehm J, Kang MG, Johnson RC, Esteban J, Huganir RL, Malinow R. Синаптическое включение AMPA-рецепторов во время LTP контролируется сайтом фосфорилирования PKC на GluR1. Neuron. 2006; 51: 213-225. [PubMed]
  5. Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M, Wolf ME. Поверхностные AMPA-рецепторы клеток в прилежащем ядре крысы усиливаются во время вывода кокаина, но интернализуются после заражения кокаином в связи с измененной активацией митоген-активированных протеинкиназ. J Neurosci. 2007; 27: 10621-10635. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  6. Brebner K, Wong TP, Liu L, Liu Y, Campsall P, Gray S, Phelps L, Phillips AG, Wang YT. Ядро усугубляет долгосрочную депрессию и выражает поведенческую сенсибилизацию. Наука. 2005; 310: 1340-1343. [PubMed]
  7. Cacciapaglia F, Saddoris MP, Wightman RM, Carelli RM. Дифференциальная динамика высвобождения допамина в ядрах ядра и оболочке ядра отражает различные аспекты целенаправленного поведения сахарозы. Нейрофармакология 2012 [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  8. Calabresi P, Maj R, Pisani A, Mercuri NB, Bernardi G. Долгосрочная синаптическая депрессия в полосатом теле: физиологическая и фармакологическая характеристика. J Neurosci. 1992; 12: 4224-4233. [PubMed]
  9. Carr KD, Chau LS, Cabeza de Vaca S, Gustafson K, Stouffer M, Tukey DS, Restituito S, Ziff EB. Субъединица рецептора AMPA GluR1 после стимуляции дофаминового рецептора D-1 в раковине accumbens оболочки обеспечивает увеличение величины лекарственной награды у крыс с ограниченными возможностями питания. Neuroscience. 2010; 165: 1074-1086. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  10. Конрад К.Л., Ценг К.Ю., Уэджима Дж. Л., Реймерс Дж. М., Хэн Л. Дж., Шахам Ю., Маринелли М., Вольф М. Е. Формирование accumbens GluR2-отсутствие рецепторов AMPA обеспечивает инкубацию кокаиновой тяги. Природа. 2008; 454: 118-121. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  11. День JJ, Карелли Р.М. Ядро упирается и изучает награду Павлово. Невролог. 2007; 13: 148-159. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  12. de Araujo IE, Oliveira-Maia AJ, Sotnikova TD, Gainetdinov RR, Caron MG, Nicolelis MA, Simon SA. Награда за питание в отсутствие сигнализации рецептора вкуса. Neuron. 2008; 57: 930-941. [PubMed]
  13. Ehlers MD, Heine M, Groc L, Lee MC, Choquet D. Диффузионное улавливание рецепторов GluR1 AMPA по специфической синаптической активности. Neuron. 2007; 54: 447-460. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  14. Esteban JA, Shi SH, Wilson C, Nuriya M, Huganir RL, Malinow R. PKA фосфорилирование субъединиц рецептора AMPA контролирует синаптическую торговлю, лежащую в основе пластичности. Nat Neurosci. 2003; 6: 136-143. [PubMed]
  15. Gerfen CR, Surmeier DJ. Модуляция систем полосатых проекций допамином. Ежегодный обзор нейронауки. 2011; 34: 441-466. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  16. Грютер Б.А., Брашджо Г., Маленка Р.К. Postsynaptic TRPV1 запускает долгосрочную депрессию типа клеток в ядре accumbens. Природа нейронауки. 2010; 13: 1519-1525. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  17. Он К, Песня L, Каммингс Л.В., Голдман Дж, Хуганир Р.Л., Ли Х.К. Стабилизация Ca2 + -проницаемых AMPA-рецепторов на перисинаптических сайтах с помощью фосфорилирования GluR1-S845. Proc Natl Acad Sci US A. 2009; 106: 20033-20038. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  18. Ху FB, Малик VS. Сахарные напитки и риск ожирения и диабета 2 типа: эпидемиологические данные. Физиология и поведение. 2010; 100: 47–54. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  19. Исаак Дж. Т., Эшби М. К., МакБейн К. Дж. Роль субъединицы GluR2 в функции рецептора AMPA и синаптической пластичности. Neuron. 2007; 54: 859-871. [PubMed]
  20. Иордания Б.А., Фернхольц Б.Д., Буссак М., Сюй С, Григорян Г., Зифф Е.Б., Нойбер Т.А. Идентификация и проверка новых белков постсинаптической плотности грызунов. Mol Cell Proteomics. 2004; 3: 857-871. [PubMed]
  21. Kalivas PW, Pierce RC, Cornish J, Sorg BA. Роль сенсибилизации в тяге и рецидиве в зависимости от кокаина. J Pharmacol. 1998; 12: 49-53. [PubMed]
  22. Kitagawa M, Kusakabe Y, Miura H, Ninomiya Y, Hino A. Молекулярно-генетическая идентификация гена-рецептора для сладкого вкуса. Биохимические и биофизические исследования. 2001; 283: 236-242. [PubMed]
  23. Kourrich S, Rothwell PE, Klug JR, Thomas MJ. Опыт кокаина контролирует двунаправленную синаптическую пластичность в ядре accumbens. J Neurosci. 2007; 27: 7921-7928. [PubMed]
  24. Кравиц А.В., Freeze BS, Parker PR, Kay K, Thwin MT, Deisseroth K, Kreitzer AC. Регулирование паркинсонического двигательного поведения путем оптогенного контроля схемы базальных ганглиев. Природа. 2010; 466: 622-626. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  25. LaPlant Q, Vialou V, Covington HE, 3rd, Dumitriu D, Feng J, Warren BL, Maze I, Dietz DM, Watts EL, Iniguez SD, et al. Dnmt3a регулирует эмоциональное поведение и пластичность позвоночника в ядре accumbens. Nat Neurosci. 2010; 13: 1137-1143. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  26. Лю С.Я., Зукин Р.С. Ca2 + -проницаемые AMPA-рецепторы в синаптической пластичности и смерти нейронов. Тенденции в нейронауках. 2007; 30: 126-134. [PubMed]
  27. Lu W, Isozaki K, Roche KW, Nicoll RA. Синаптическое нацеливание рецепторов AMPA регулируется сайтом CaMKII в первой внутриклеточной петле GluA1. Proc Natl Acad Sci US A. 2010; 107: 22266-22271. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  28. Lu W, Roche KW. Посттрансляционное регулирование торговли и функционирования рецепторов AMPA. Текущее мнение в нейробиологии 2011 [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  29. Luscher C, Malenka RC. Синаптическая пластичность, вызванная лекарством, в зависимости от молекулярных изменений до ремоделирования цепи. Neuron. 2011; 69: 650-663. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  30. Makino H, Malinow R. Введение рецептора AMPA в синапсы во время LTP: роль бокового движения и экзоцитоза. Neuron. 2009; 64: 381-390. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  31. Mameli M, Halbout B, Creton C, Engblom D, Parkitna JR, Spanagel R, Luscher C. Синаптическая пластичность, вызванная кокаином: постоянство в адаптации триггеров VTA в NAc. Nat Neurosci. 2009; 12: 1036-1041. [PubMed]
  32. Масуда К., Коидзуми А, Накадзима К., Танака Т., Абэ К., Мисака Т., Ишигуро М. Характеристика способов связывания рецептора сладкого вкуса человека и низкомолекулярных сладких соединений. PloS один. 2012; 7: e35380. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  33. Matthews K, Wilkinson LS, Robbins TW. Неоднократное разделение матерей на preweanling крыс ослабляет поведенческие реакции на первичные и обусловленные стимулы во взрослой жизни. Physiol Behav. 1996; 59: 99-107. [PubMed]
  34. Max M, Shanker YG, Huang L, Rong M, Liu Z, Campagne F, Weinstein H, Damak S, Margolskee RF. Tas1r3, кодирующий новый рецептор вкуса-кандидата, является аллелем к локусу сладкой чувствительности Sac. Природа генетики. 2001; 28: 58-63. [PubMed]
  35. McCutcheon JE, Beeler JA, Roitman MF. Прогностические сигналы сахарозы вызывают большее высвобождение фазического дофамина, чем сахарин-прогностические сигналы. Synapse. 2012; 66: 346-351. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  36. McCutcheon JE, Wang X, Tseng KY, Wolf ME, Marinelli M. Протеиновые проницаемые для AMPA рецепторы присутствуют в синапсах синусита accumbens после длительного отхода от самообслуживания кокаина, но не кокаина, которым управляют экспериментаторы. Журнал нейронауки: официальный журнал Общества нейронауки. 2011a; 31: 5737-5743. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  37. McCutcheon JE, Loweth JA, Ford KA, Marinelli M, Wolf ME, Tseng KY. Активация mGluR группы I сводит на нет кокаин-индуцированное накопление кальций-проницаемых AMPA-рецепторов в ядре accumbenssynapses через C-зависимый механизм протеинкиназы. J Neurosci. 2011b; 31: 14536-14541. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  38. Nedelescu H, Kelso CM, Lazaro-Munoz G, Purpura M, Cain CK, Ledoux JE, Aoki C. Эндогенные GluR1-содержащие AMPA-рецепторы транслоцируют в асимметричные синапсы в боковой миндалине на ранней стадии формирования памяти страха: электронно-микроскопический иммуноцитохимический изучение. Журнал сравнительной неврологии. 2010; 518: 4723-4739. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  39. Нельсон Г, Хун М.А., Чандрашекар Дж, Чжан У, Рыба Н.Ю., Цукер К.С. Рецепты сладкого вкуса млекопитающих. Cell. 2001; 106: 381-390. [PubMed]
  40. Oh MC, Derkach VA, Guire ES, Soderling TR. Трассировка экстрасинаптической мембраны, регулируемая серином GluR1, 845 фосфорилирует простые рецепторы AMPA для долгосрочного потенцирования. J Biol Chem. 2006; 281: 752-758. [PubMed]
  41. Pascoli V, Turiault M, Luscher C. Сторнирование вызванного кокаином синаптического потенцирования сбрасывает индуцированное лекарством адаптивное поведение. Природа. 2012; 481: 71-75. [PubMed]
  42. Plant K, Pelkey ​​KA, Bortolotto ZA, Morita D, Terashima A, McBain CJ, Collingridge GL, Isaac JT. Переходное включение естественных GluR2-отсутствующих рецепторов AMPA во время долгосрочного потенцирования гиппокампа. Nat Neurosci. 2006; 9: 602-604. [PubMed]
  43. Рада П, Авена Н.М., Хебель Б.Г. Ежедневный bingeing по сахару неоднократно высвобождает допамин в оболочке accumbens. Neuroscience. 2005; 134: 737-744. [PubMed]
  44. Roche KW, O'Brien RJ, Mammen AL, Bernhardt J, Huganir RL. Характеризация множественных сайтов фосфорилирования на субъединице GluR1 рецептора AMPA. Neuron. 1996; 16: 1179-1188. [PubMed]
  45. Rumpel S, LeDoux J, Zador A, Malinow R. Трудности, связанные с транспонированием лейкоцитарных рецепторов, которые лежат в основе ассоциативного обучения. Наука. 2005; 308: 83-88. [PubMed]
  46. Sainz E, Korley JN, Battey JF, Sullivan SL. Идентификация нового члена семейства рецепторов предполагаемого вкуса T1R. Журнал нейрохимии. 2001; 77: 896-903. [PubMed]
  47. Serulle Y, Zhang S, Ninan I, Puzzo D, McCarthy M, Khatri L, Arancio O, Ziff EB. Взаимодействие GluR1-cGKII регулирует торговлю рецепторами AMPA. Neuron. 2007; 56: 670-688. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  48. Sesack SR, Grace AA. Сеть награды Cortico-Basal Ganglia: микросхема. Нейропсихофармакология: официальная публикация Американского колледжа нейропсихофармакологии. 2010; 35: 27-47. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  49. Smith GP. Аксамбенс допамин опосредует полезный эффект оросенсорной стимуляции сахарозой. Аппетит. 2004; 43: 11-13. [PubMed]
  50. Smith WB, Starck SR, Roberts RW, Schuman EM. Допаминергическая стимуляция местного синтеза белка усиливает поверхностную экспрессию GluR1 и синаптической передачи в нейронах гиппокампа. Neuron. 2005; 45: 765-779. [PubMed]
  51. Sun X, Milovanovic M, Zhao Y, Wolf ME. Острая и хроническая стимуляция дофаминовых рецепторов модулирует передачу рецепторов АМРА в ядрах нейронных клеток, сокультурированных с помощью префронтальных нейронов коры. Журнал нейронауки: официальный журнал Общества нейронауки. 2008; 28: 4216-4230. [Бесплатная статья PMC] [PubMed]
  52. Sun X, Zhao Y, Wolf ME. Стимулирование рецептора допамина модулирует синаптическую вставку АМРА-рецептора в нейронах префронтальной коры. J Neurosci. 2005; 25: 7342-7351. [PubMed]
  53. Thomas MJ, Beurrier C, Bonci A, Malenka RC. Долгосрочная депрессия в ядре accumbens: нейронный коррелятор поведенческой сенсибилизации к кокаину. Nat Neurosci. 2001; 4: 1217-1223. [PubMed]
  54. Ungless MA, Whistler JL, Malenka RC, Bonci A. Однократное воздействие кокаина in vivo индуцирует долгосрочное потенцирование в дофаминовых нейронах. Природа. 2001; 411: 583-587. [PubMed]
  55. Whitlock JR, Heynen AJ, Shuler MG, Bear MF. Обучение вызывает долгосрочное потенцирование в гиппокампе. Наука. 2006; 313: 1093-1097. [PubMed]