Sex, drogy a nepríjemnosť: Ako mozog riadi motivované správanie (2011)

2.1. Účinky 5-HT v prednej LH

Môj bývalý študent Dan Lorrain použil mikrodialýzu, aby ukázal, že 5-HT sa uvoľňuje v prednej LH v čase ejakulácie [8] (pozri Obr. 1), rovnako ako Bart Hoebel ohlásil uvoľňovanie 5-HT tam s kŕmením [9]. Mikroinjekcia selektívneho inhibítora spätného vychytávania 5-HT (SSRI) do LH inhibovala kopuláciu, podobnú post-ejakulačnému stavu a podobnú inhibičným sexuálnym vedľajším účinkom SSRI používaných na liečbu depresie. Laboratórium Hoebel teda preukázalo, že systémové zvýšenie 5-HT zhoršeného ženského sexuálneho správania [10] a laboratórium Hull lokalizovalo aspoň jednu oblasť mozgu, prednú LH, kde lokálne zvýšenie 5-HT inhibuje mužské sexuálne správanie [8]. V neskoršom článku sme uviedli, že reverzná dialýza 5-HT do predného (perifornického) LH znížila uvoľňovanie DA v NAc [11]. Preto uvoľňovanie 5-HT v LH v čase ejakulácie môže prispievať k post-ejakulačnému pokoju, aspoň čiastočne, inhibíciou mezokortikolimickej DA dráhy.

     

Obr. 1

 

Časové zmeny extracelulárneho serotonínu (5-HT) zozbierané z laterálneho hypotalamu samcov potkanov pred a počas kopulácie. Každý údajový bod je priemer (± SEM) pre vzorky dialyzátu 6-min odobraté počas základnej línie (B), v prítomnosti estrálnej ženy (F), počas kopulácie (C), počas post-ejakulačného intervalu (P), a po odstránení samice (vyjadrené ako% priemerných východiskových hladín), Hladiny 5-HT sa zvýšili počas druhého (P2) a tretieho (P3) postejaculačného intervalu v porovnaní na konečnú základnú líniu. 5-HT počas P3 bol tiež vyšší ako vo štvrtom intervale kopulácie. Vzorky odobraté počas druhej a tretej kopulačnej série sa neanalyzovali, pretože väčšina samcov ejakulovala predtým, ako sa mohla odobrať celá vzorka 6-min. Súhrnný graf (vložený) ukazuje priemer (± SEM) pre dáta pre vzorkovacie periódy 15 kolapsované do piatich skupín na základe stavu správania. Vzorky odobraté v post-ejakulačných intervaloch vykazovali vyššie hladiny 5-HT ako všetky ostatné stavy. (Obrázok z [8] s povolením.)

 

2.2. OX / HCRT v prednom (perifornickom) hypotalame

Nedávno sme poskytli pokračovanie laterálneho hypotalamického príbehu 5-HT. Skupina neurónov v LH produkuje peptid orexín (OX, tiež známy ako hypokretín, HCRT). Okrem toho bolo hlásené, že 5-HT inhibuje tieto neuróny (12). OX / HCRT je primárne známy svojou stimuláciou kŕmneho správania [13,14] a riadenie cyklov spánku a bdenia [15, 16]. Neuróny obsahujúce OX / HCRT boli predtým hlásené, že premietajú do ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA) [17], ktorý je zdrojom mesocorticolimibc DA traktu. Okrem toho bolo hlásené, že podávanie OX / HCRT vo vnútri VTA zvyšuje uvoľňovanie DA v NAc [18]. Môj bývalý študent John Muschamp predpokladal, že laterálne hypotalamické neuróny, ktoré boli inhibované post-ejakulačným 5-HT, môžu byť bunky obsahujúce OX / HCRT. Ukázali sme, že párovanie zvýšenej imunoreaktivity c-Fos v bunkách obsahujúcich OX / HCRT [19]. Okrem toho kastrácia znížila počet OX / HCRT-imunoreaktívnych neurónov, ktoré boli väčšinou obnovené systémovými injekciami estradiolu. OX / HCRT je behaviorálne relevantný, pretože systémové podanie OX / HCRT antagonistu zhoršilo kopuláciu [19]. Okrem toho mikroinjekcia OX / HCRT do VTA vyvolala na dávke závislé účinky na dopaminergné bunkové spaľovanie. Dve nižšie dávky zvýšili bunkové vypaľovanie a populačné odozvy, hoci najvyššia dávka zjavne viedla k depolarizačnému bloku VTA dopaminergných neurónov, ktorý bol zvrátený stimuláciou DA autoreceptorov DA agonistom apomorfínom. Nakoniec, trojnásobná imunohistochémia odhalila, že párovanie zvýšenej c-Fosimmunoreaktivity v dopaminergných neurónoch vo VTA, ktoré boli aplikované na vlákna OX / HCRT. Preto sa zdá, že neuróny OX / HCRT pôsobia spôsobom závislým od steroidov, aby aktivovali mezokortikolimickú DA dráhu, čím podporujú sexuálne správanie a iné prírodné a drogom vyvolané odmeny.

2.3. Uvoľňovanie DA v mediálnej preoptickej oblasti (MPOA)

Okrem LH a mezokortikolimbického DA systému, moje laboratórium skúmalo úlohu MPOA na prednom konci hypotalamu pri kontrole mužského sexuálneho správania. Lézie MPOA narušujú mužské sexuálne správanie u všetkých druhov stavovcov, ktoré boli študované (prehľad v [20]). Elektrická alebo chemická stimulácia MPOA zlepšuje kopuláciu a ex copula genitálne reflexy. Lokálne periventrikulárne neuróny A14 inervujú MPOA, rovnako ako neuróny DA z niekoľkých ďalších miest [21].

Existuje úzka súvislosť medzi mužským pohlavným správaním a extracelulárnymi hladinami DA v MPOA. DA sa uvoľňuje v MPOA samcov potkanov v odozve na estrálnu samicu a počas kopulácie [22] (pozri Obr. 2). Nedávna prítomnosť testosterónu bola nevyhnutná pre DA aj pre kopuláciu. Nepoškodení samci, kastráty liečené testosterónom a kastre ošetrené olejom, ktoré kopulovali, vykazovali pre-kopulačný DA nárast, ktorý sa udržiaval alebo sa ďalej zvyšoval počas párenia [22, 23]. Kastráty ošetrené olejom, ktoré neboli kopulované, nepreukázali nárast. Pre DA reakciu existovala behaviorálna aj anatomická špecifickosť. Okrem toho skutočnosť, že DA sa zvýšila pred začatím párenia, naznačuje, že tento nárast nebol spôsobený kopuláciou, ale pravdepodobne súvisel so sexuálnou motiváciou. Dvoj-, päť- a desaťdňové režimy liečby kastrátmi testosterónom viedli k zvýšeniu schopnosti kopulácie, ktorá úzko korelovala s obnovením uvoľňovania DA [24]. Liečba testosterónom počas dvoch dní neobnovila párenie ani odpoveď DA. Väčšina z päťdňových kastrátov liečených testosterónom sa dokázala kopulovať a vykazovala odpoveď DA, pričom polovica z nich bola schopná ejakulovať. Všetky kastráty ošetrené testosterónom počas 10 dní sa kopulovali do ejakulácie a všetky vykazovali odpoveď DA. Medzi kopulačnými opatreniami a hladinami DA opäť boli početné korelácie. Strata kopulácie po kastrácii a jej obnovenie testosterónom sú preto úzko spojené s odpoveďou MPOA DA na estrálnu ženu.

     

Obr. 2

 

Zvýšenie sexuálnej aktivity sprostredkované testosterónom sa môže čiastočne prejaviť zvýšeným uvoľňovaním DA v MPOA. Gonadálne intaktné samce potkanov vykazovali zvýšenie extracelulárneho DA počas prekopulačnej expozície neprístupnej estrálnej samici a všetky intaktné samce sa potom kopulovali, keď bola samica umiestnená do svojej klietky. Samci kastrali 2 týždne skôr, než sa samica dokázala uvoľniť DA, a nikto sa kopuloval. Dve tretiny kastrátov 1 za týždeň sa kopírovali a vykazovali nárast DA, zatiaľ čo zvyšná tretina sa kopulovala a nevykazovala zvýšenie DA. * P <05 v porovnaní s východiskovou hodnotou kastrátov liečených testosterónom; ** P <01, v porovnaní s konečnou základnou hodnotou pre intaktných mužov alebo pre týždňové kastráty ošetrené vehikulom, ktoré kopulovali; + P <05 v porovnaní s konečnou základnou hodnotou pre kastráty ošetrené vehikulom, ktoré sa nepodarilo kopulovať. (Dotlač z odkazu [22] s povolením.)

 

Metabolity testosterónu boli rôzne účinné pri obnovovaní uvoľňovania DA u dlhodobých kastrátov [25]. Estradiol obnovil normálne bazálne hladiny DA, ale nie zvýšenie odpovede na ženu. Kastráty ošetrené estradiolom sú intromitované, ale žiaden nevykazoval ejakulačné vzorce správania. Ani dihydrotestosterón ani olejové vehikulum neudržiavali kopuláciu alebo bazálne alebo ženské stimulované uvoľňovanie DA. Keď sa však dihydrotestosterón podával s estradiolom, táto kombinácia obnovila kopuláciu aj bazálne a ženské stimulované uvoľňovanie DA [25].

Hoci extracelulárne hladiny MPOA DA sú u kastrátov nižšie ako u gonadálne intaktných mužov, intracelulárne hladiny sú v skutočnosti vyššie ako u intaktných mužov [26]. Skutočne existuje negatívna korelácia medzi hladinami DA (tkanív) (uloženými) DA a schopnosťou kopulovať [27]. Zvieratá bez kopulácie (kastráty ošetrené dihydrotestosterónom a olejom) mali vyššie hladiny DA v tkanive ako skupiny, ktoré sa kopulovali (kastráty ošetrené estradiolom, estradiolom + dihydrotestosterónom a testosterónom). Preto je syntéza a skladovanie DA v MPOA prinajmenšom rovnako veľké u kastrátov ako u intaktných samcov; nedostatok kastrátov nie je v ich schopnosti syntetizovať a uchovávať DA, ale v ich schopnosti uvoľniť svoje bohaté zásoby.

2.4. Úloha NO pri uvoľňovaní MPOA DA

Skoršie štúdie uviedli, že uvoľňovanie DA v striatu uľahčilo NO [28, 29]. Preto sme testovali, či by NO malo podobné účinky na MPOA. Prekurzor NO, L-arginínu, zvýšené bazálne uvoľňovanie MPOA DA a antagonista NO-syntázy (NOS) L-NMMA znížené uvoľňovanie [30]. Iný inhibítor NOS, L-NAME, inhiboval kopuláciou indukované uvoľňovanie DA [31], účinok sprostredkovaný programom cGMP [32]. Ďalej sa po kastrácii znížila imunoreaktivita neuronálnych NOS (nNOS) a obnovila sa podávaním testosterónu [33]. Preto jedným spôsobom, ktorým testosterón uľahčuje kopuláciu, je zvýšenie nNOS v MPOA, ktoré zase zvyšuje ako bazálne, tak ženami stimulované uvoľňovanie DA u intaktných mužov a testosterónom ošetrených kastrátov.

2.5. Účinky sexuálneho zážitku

Naše laboratórium skúmalo aj účinky sexuálneho zážitku. Skúsení samci sa kopulujú s väčšou „účinnosťou“. Majú kratšiu latenciu na nasadenie, intromit a ejakuláciu a sú schopní ejakulovať s menším počtom pripájaní a intromisií (prehodnotené v [20]). Samotné vystavenie samca potkana opakovane estrálnej samici je dostatočné na zvýšenie jeho kopulačnej schopnosti a na zvýšenie imunoreaktivity c-Fos v MPOA vyvolanej jednou ejakuláciou [34]. NO môže sprostredkovať niektoré bunkové účinky skúsenosti. Inhibítor NOS L-NAME, mikroinjektovaný do MPOA, zabránil kopulácii u sexuálne naivných mužov a znížil počet intromisií a ejakulácií u sexuálne skúsených mužov [35]. Keď sa podával do MPOA pred každou zo siedmich expozícií estrálnej žene, blokoval podporné účinky týchto expozícií. Imunoreaktivita nNOS v MPOA sa ďalej zvyšuje predchádzajúcim sexuálnym zážitkom [36]. Preto zvýšenie produkcie NO v MPOA a jeho následné zvýšenie v uvoľňovaní DA môže sprostredkovať niektoré z priaznivých účinkov sexuálneho zážitku.

2.6. Vstup zo stredného amygdaly do MPOA

Hlavným stimulom pre odpoveď MPOA DA na ženu je vstup zo stredného amygdaly (MeA). Juan Dominguez urobil veľké excitotoxické lézie amygdaly, ktorá zrušila kopuláciu samcov potkanov [37]. Avšak mikroinjekcie DA agonistu apomorfínu do MPOA úplne obnovili kopuláciu u týchto mužov. Menšie rádiofrekvenčné lézie MeA zhoršili, ale nezrušili kopuláciu. Bazálne hladiny MPOA DA neboli ovplyvnené, ale zvýšenie DA v reakcii na samicu bolo zablokované [37] (pozri obr 3). Preto, rovnako ako pri obnovovaní kopulácie estradiolu u kastrátov [25], bazálne hladiny MPOA DA boli dostatočné na neefektívne párenie, ale pre optimálnu kopuláciu bolo potrebné ďalšie zvýšenie stimulované ženami. U anestézovaných zvierat chemická stimulácia MeA pomocou glutamátu plus inhibítora spätného vychytávania glutamátu zvýšila hladiny extracelulárneho DA v MPOA, čo napodobňuje účinok kopulácie [38] (pozri Obr. 4). Preto jedným spôsobom, ktorým MeA podporuje kopuláciu, je zvýšenie DA uvoľňovania v MPOA.

    

Obr. 3

 

Lézie stredného amygdaly inhibujú uvoľňovanie DA v MPOA v dôsledku vystavenia estrálnej samici a kopulácie.. Úrovne predstavujú% zmien oproti východiskovej hodnote (BL) v reakcii na prekopulačnú expozíciu estrálnej samici (PRE), počas kopulácie (C1 - C3) a po kopulácii (POST). Extracelulárny DA sa významne zvýšil v predkopulačných a kopulačných fázach testovania na zvieratách s fingovanými léziami, ale nie na zvieratách s léziami MeA. Hodnoty sú vyjadrené ako priemer ± SEM. * P <05; ** P <01. (Dotlač od [37] s povolením.)

 

    

Obr. 4

 

Hladiny DA v dialyzáte z MPOA zvierat, ktoré dostávajú stimuláciu MeA alebo mikroinjekciu vehikulom. Úrovne predstavujú% zmenu oproti základnej hodnote (BL) v reakcii na stimuláciu MeA alebo mikroinjekciu vehikula; vzorky zozbierané po mikroinjekciách do MeA sú vzorky po injekcii 1 - 6 (P1 - P6). Hladiny extracelulárneho DA sa významne zvýšili po mikroinjekciách MeA u zvierat, ktoré dostávali stimuláciu MeA, ale nie u zvierat, ktoré dostali vehikulum.. Hodnoty sú vyjadrené ako priemer ± SEM. (* P <.05) (Dotlač od [38] s povolením.)

 

Výskum, o ktorom sa tu hovorí, bol podporený grantom NIH MH040826 spoločnosti EM Hull.