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 časti LH v čase ejakulácie [ 8 ] (pozri obr. 1 ), rovnako ako Bart Hoebel zaznamenal uvoľňovanie 5-HT pri kŕmení [ 9 ]. Okrem toho mikroinjekcia selektívneho antidepresíva inhibítora spätného vychytávania 5-HT (SSRI) do LH inhibovala kopuláciu, podobne ako postejakulačná kľudnosť a podobne ako inhibičné sexuálne vedľajšie účinky SSRI používaných na liečbu depresie. Hoebelovo laboratórium teda ukázalo, že systémové zvýšenie 5-HT zhoršilo sexuálne správanie žien [ 10 ] a Hullovo laboratórium lokalizovalo aspoň jednu oblasť mozgu, prednú časť LH, kde lokálne zvýšenie 5-HT inhibovalo sexuálne správanie mužov [ 8 ]. V neskoršom článku sme uviedli, že reverzná dialýza 5-HT do prednej (perifornikálnej) časti LH znížila uvoľňovanie DA v NAc [ 11 ]. Preto uvoľňovanie 5-HT v LH v čase ejakulácie môže prispievať k postejakulačnému pokoju, aspoň čiastočne, inhibíciou mezokortikolimbickej DA dráhy.

     

Obr. 1

 

Časové zmeny extracelulárneho serotonínu (5-HT) odobratého z laterálneho hypotalamu samcov potkanov pred a počas kopulácie. Každý dátový bod predstavuje priemer (± SEM) pre 6-minútové vzorky dialyzátu odobraté počas východiskového stavu (B), v prítomnosti estrálnej samice (F), počas kopulácie (C), počas postejakulačného intervalu (P) a po odstránení samice (vyjadrené ako % priemerných východiskových hladín) . Hladiny 5-HT sa zvýšili počas druhého (P2) a tretieho (P3) postejakulačného intervalu v porovnaní s konečným východiskovým stavom. 5-HT počas P3 bol tiež vyšší ako vo štvrtom kopulačnom intervale. Vzorky odobraté počas druhej a tretej kopulačnej série neboli analyzované, pretože väčšina samcov ejakulovala predtým, ako bolo možné odobrať celú 6-minútovú vzorku. Súhrnný graf (vložka) zobrazuje priemer (± SEM) pre údaje za 15 období odberu vzoriek, rozdelených do piatich skupín na základe behaviorálneho stavu. Vzorky odobraté počas postejakulačných intervalov vykazovali vyššie hladiny 5-HT ako všetky ostatné podmienky. (Obrázok z [ 8 ] s povolením.)

 

2.2. OX / HCRT v prednom (perifornickom) hypotalame

Nedávno sme priniesli pokračovanie príbehu o laterálnom hypotalamickom 5-HT. Skupina neurónov v LH produkuje peptid orexín (OX, tiež známy ako hypokretín, HCRT). Okrem toho sa už predtým uvádzalo, že 5-HT inhibuje tieto neuróny ( 12 ). OX/HCRT je primárne známy svojou stimuláciou stravovacieho správania [ 13 , 14 ] a kontrolou cyklov spánku a bdenia [ 15 , 16 ]. Už predtým sa uvádzalo, že neuróny obsahujúce OX/HCRT sa premietajú do ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA) [ 17 ], zdroja mezokortikolimibového DA traktu. Okrem toho sa uvádzalo, že podávanie OX/HCRT intra-VTA zvyšuje uvoľňovanie DA v NAc [ 18 ]. Môj bývalý študent John Muschamp predpokladal, že laterálne hypotalamické neuróny, ktoré boli inhibované postejakulačným 5-HT, by mohli byť tie bunky obsahujúce OX/HCRT. Ukázali sme, že párenie zvýšilo imunoreaktivitu c-Fos v bunkách obsahujúcich OX/HCRT [ 19 ]. Okrem toho kastrácia znížila počet neurónov imunoreaktívnych voči OX/HCRT, ktoré boli väčšinou obnovené systémovými injekciami estradiolu. OX/HCRT je behaviorálne relevantný, pretože systémové podávanie antagonistu OX/HCRT zhoršilo kopuláciu [ 19 ]. Okrem toho mikroinjekcia OX/HCRT do VTA mala od dávky závislé účinky na aktiváciu dopaminergných buniek. Dve nižšie dávky zvýšili aktiváciu buniek a populačné reakcie, hoci najvyššia dávka zrejme viedla k depolarizačnému bloku dopaminergných neurónov VTA, čo bolo zvrátené stimuláciou DA autoreceptorov DA agonistom apomorfínom. Nakoniec, trojitá imunohistochémia ukázala, že párenie zvýšilo imunoreaktivitu c-Fos v dopaminergných neurónoch vo VTA, ktoré boli pripojené k vláknam OX/HCRT. Zdá sa teda, že neuróny OX/HCRT pôsobia steroidne závislým spôsobom, aby aktivovali mezokortikolimbickú DA dráhu, čím podporujú sexuálne správanie a iné prirodzené a liekmi 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 v kontrole mužského sexuálneho správania. Lézie MPOA narúšajú mužské sexuálne správanie u všetkých študovaných druhov stavovcov (prehľad v [ 20 ]). Elektrická alebo chemická stimulácia MPOA zvyšuje kopuláciu a ex copula genitálne reflexy. Lokálne A14 periventrikulárne DA neuróny inervujú MPOA, rovnako ako DA neuróny z niekoľkých ďalších miest [ 21 ].

Existuje úzka korelácia medzi sexuálnym správaním samcov potkanov a extracelulárnymi hladinami DA v MPOA. DA sa uvoľňuje v MPOA samcov potkanov v reakcii na estrálnu samicu a počas kopulácie [ 22 ] (pozri obr. 2 ). Nedávna prítomnosť testosterónu bola nevyhnutná pre uvoľňovanie DA aj kopuláciu. Intaktní samci, kastráty liečené testosterónom a kastráty liečené olejom, ktoré kopulovali, vykazovali predkopulačné zvýšenie DA, ktoré sa počas párenia udržiavalo alebo ďalej zvyšovalo [ 22 , 23 ]. Kastráty liečené olejom, ktoré nekopulovali, nevykazovali zvýšenie. Pre odpoveď DA existovala behaviorálna aj anatomická špecifickosť. Okrem toho skutočnosť, že DA sa zvýšila pred začiatkom párenia, naznačuje, že zvýšenie nebolo spôsobené kopuláciou, ale pravdepodobne súviselo so sexuálnou motiváciou. Dvoj-, päť- a desaťdňové režimy liečby kastrátov testosterónom viedli k zvýšeniu kopulačnej schopnosti, ktoré úzko korelovalo s obnovením uvoľňovania DA [ 24 ]. Liečba testosterónom počas dvoch dní neobnovila párenie ani odpoveď DA. Väčšina kastrovaných samíc liečených testosterónom počas päť dní bola schopná kopulácie a vykazovala DA odpoveď, pričom polovica z nich bola schopná ejakulovať. Všetci kastrovaní liečení testosterónom počas 10 dní kopulovali až do ejakulácie a všetci vykazovali DA odpoveď. Opäť existovali početné korelácie medzi kopulačnými mierami a hladinami DA. Preto sú strata kopulácie po kastrácii aj jej obnovenie testosterónom úzko spojené s DA odpoveďou MPOA u estrálnej samice.

     

Obr. 2

 

Zvýšenie sexuálnej aktivity sprostredkované testosterónom môže byť čiastočne spôsobené zvýšeným uvoľňovaním DA v MPOA. Gonádne intaktné samce potkanov vykazovali zvýšenie extracelulárnej DA počas predkopulačnej expozície neprístupnej estrálnej samici a všetci intaktní samci potom kopulovali, keď bola samica umiestnená do ich klietky. Samce kastrované 2 týždne predtým nevykazovali žiadne uvoľňovanie DA v reakcii na samicu a žiadny nekopuloval. Dve tretiny kastrovaných samcov starých 1 týždeň kopulovali a vykazovali zvýšenie DA, zatiaľ čo zostávajúca tretina nekopulovala a nevykazovala ani zvýšenie DA. *P<05 v porovnaní s východiskovou hodnotou pre kastrovaných samcov liečených testosterónom; **P<01 v porovnaní s konečnou východiskovou hodnotou pre intaktných samcov alebo pre kastrovaných samcov liečených vehikulom jeden týždeň, ktorí kopulovali; +P<05 v porovnaní s konečnou východiskovou hodnotou pre kastrovaných samcov liečených vehikulom, ktorí nekopulovali. (Pretlačené z Ref. [ 22 ] s povolením.)

 

Metabolity testosterónu boli u dlhodobo kastrovaných zvierat rozdielne účinné pri obnove uvoľňovania DA [ 25 ]. Estradiol obnovil normálne bazálne hladiny DA, ale nie ich zvýšenie v reakcii na samicu. Kastráty liečené estradiolom zaznamenali introdukciu, ale žiadny z nich nepreukázal ejakulačný vzorec. Ani dihydrotestosterón, ani olejové vehikulum neudržiavali kopuláciu ani bazálne či samicou stimulované uvoľňovanie DA. Avšak, keď sa dihydrotestosterón podával s estradiolom, kombinácia obnovila kopuláciu aj bazálne a samicou stimulované uvoľňovanie DA [ 25 ].

Hoci extracelulárne hladiny DA v MPOA sú u kastrovaných samcov nižšie ako u samcov s intaktnými gonádami, intracelulárne hladiny sú v skutočnosti vyššie ako u intaktných samcov [ 26 ]. V skutočnosti existovala negatívna korelácia medzi hladinami DA v tkanive (uloženej) a schopnosťou kopulovať [ 27 ]. Nekopulujúce zvieratá (kastrovaní liečení dihydrotestosterónom a olejom) mali vyššie hladiny DA v tkanive ako skupiny, ktoré kopulovali (kastrovaní liečení estradiolom -, estradiolom + dihydrotestosterónom a testosterónom). Preto je syntéza a ukladanie DA v MPOA u kastrovaných samcov prinajmenšom rovnako veľké ako u intaktných samcov; nedostatok u kastrovaných nespočíva v ich schopnosti syntetizovať a ukladať DA, ale v ich schopnosti uvoľňovať svoje bohaté zásoby.

2.4. Úloha NO pri uvoľňovaní MPOA DA

Skoršie štúdie uvádzali, že uvoľňovanie DA v striate bolo uľahčené NO [ 28 , 29 ]. Preto sme testovali, či by NO mal podobné účinky v MPOA. V skutočnosti prekurzor NO, L-arginín, zvýšil bazálne uvoľňovanie DA v MPOA a antagonista NO syntázy (NOS) L-NMMA znížil uvoľňovanie [ 30 ]. Iný inhibítor NOS, L-NAME, inhiboval uvoľňovanie DA indukované kopuláciou [ 31 ], čo bol účinok sprostredkovaný cGMP [ 32 ]. Okrem toho sa neuronálna imunoreaktivita NOS (nNOS) po kastrácii znížila a obnovila sa podávaním testosterónu [ 33 ]. Preto jedným zo spôsobov, akým testosterón uľahčuje kopuláciu, je zvýšenie nNOS v MPOA, čo následne zvyšuje bazálne aj samicami stimulované uvoľňovanie DA u intaktných samcov a kastrátov liečených testosterónom.

2.5. Účinky sexuálneho zážitku

Naše laboratórium tiež skúmalo účinky sexuálnej skúsenosti. Skúsenejšie samce kopulujú s väčšou „účinnosťou“. Majú kratšiu latenciu na orálny sex, intromisiu a ejakuláciu a sú schopné ejakulovať s menším počtom orálnych sexov a intromisií (prehľad v [ 20 ]). Samotné opakované vystavenie samca potkana estrálnej samici stačí na zvýšenie jeho kopulačných schopností 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 samcov a znížil počet intromisií a ejakulácií u sexuálne skúsených samcov [ 35 ]. Pri podaní do MPOA pred každou zo siedmich expozícií estrálnej samici blokoval facilitačné účinky týchto expozícií. Okrem toho, imunoreaktivita nNOS v MPOA je zvýšená predchádzajúcou sexuálnou skúsenosťou [ 36 ]. Zvýšenie produkcie NO v MPOA a následné zvýšenie uvoľňovania DA preto môže sprostredkovať niektoré z priaznivých účinkov sexuálneho zážitku.

2.6. Vstup zo stredného amygdaly do MPOA

Hlavným stimulom pre odpoveď MPOA DA na samicu je vstup z mediálnej amygdaly (MeA). Juan Dominguez spôsobil rozsiahle excitotoxické lézie amygdaly, ktoré u samcov potkanov zrušili kopuláciu [ 37 ]. Mikroinjekcie agonistu DA apomorfínu do MPOA však u týchto samcov úplne obnovili kopuláciu. Menšie rádiofrekvenčné lézie MeA kopuláciu zhoršili, ale nezrušili. Bazálne hladiny DA MPOA neboli ovplyvnené, ale zvýšenie DA v reakcii na samicu bolo blokované [ 37 ] (pozri obr. 3 ). Preto, rovnako ako pri obnove kopulácie estradiolom u kastrátov [ 25 ], boli bazálne hladiny DA MPOA postačujúce na neefektívne párenie, ale na optimálnu kopuláciu bolo potrebné ďalšie zvýšenie stimulované samicou. U anestetizovaných zvierat chemická stimulácia MeA pomocou glutamátu plus inhibítora spätného vychytávania glutamátu zvýšila extracelulárne hladiny DA v MPOA, čím napodobnila účinok kopulácie [ 38 ] (pozri obr. 4 ). Jedným zo spôsobov, akým MeA podporuje kopuláciu, je preto zvýšenie uvoľňovania DA v MPOA.

    

Obr. 3

 

Lézie mediálnej amygdaly inhibujú uvoľňovanie DA v MPOA v dôsledku vystavenia estrálnej samici a kopulácie . Hladiny predstavujú percentuálne zmeny od východiskovej hodnoty (BL) v reakcii na predkopulačnú expozíciu estrálnej samici (PRE), počas kopulácie (C1 – C3) a po kopulácii (POST). Extracelulárna DA sa významne zvýšila počas predkopulačnej a kopulačnej fázy testovania u zvierat so simulovanými léziami, ale nie u zvierat s MeA léziami. Hodnoty sú vyjadrené ako priemer ± SEM. *P<05; **P<01. (Pretlačené z [ 37 ] s povolením.)

 

    

Obr. 4

 

Hladiny DA v dialyzáte z MPOA zvierat, ktoré dostávali stimuláciu MeA alebo mikroinjekciu vehikula. Hladiny predstavujú % zmenu od východiskovej hodnoty (BL) v reakcii na stimuláciu MeA alebo mikroinjekciu vehikula; vzorky odobraté 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 dostávali vehikulum . Hodnoty sú vyjadrené ako priemer ± SEM. (*P<05) (Pretlačené z [ 38 ] s povolením.)

 

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