Nábor systému CRF sprostredkúva temnú stránku kompulzívneho stravovania (2009)

, 2009 Nov 24; 106 (47): 20016 – 20020.

Publikované online 2009 Nov 9. doi:  10.1073 / pnas.0908789106

PMCID: PMC2785284

abstraktné

Diéta na kontrolu telesnej hmotnosti zahŕňa cykly deprivácie z chutných potravín, ktoré môžu podporiť nutkavé jedenie. Táto štúdia ukazuje, že potkany, ktoré boli vyradené z prerušovaného prístupu k chutnému jedlu, vykazujú prejedanie chutných potravín po obnovenom prístupe a stav citlivý na abstinenčný stav charakterizovaný faktorom uvoľňujúcim kortikotropín-1 (CRF).1) reverzibilné správanie antagonistov receptora, vrátane hypofágie, motivačných deficitov na získanie menej chutných potravín a správania podobného anxiogénu. Odstúpenie bolo sprevádzané zvýšenou expresiou CRF a CRF1 elektrofyziologická citlivosť v centrálnom jadre amygdaly. Navrhujeme, aby nábor antihypothalamic CRF-CRF1 systémy počas vysadenia z chutných potravín, podobne ako abstinencia od zneužívaných liekov, môžu podporovať nutkavý výber chutných potravín, podhodnotenie zdravších alternatív a negatívny emocionálny stav, keď sa zabráni príjmu chutných potravín.

Kľúčové slová: poruchy príjmu potravy, obezita, chutnosť, chutná potravinová závislosť, vysadenie

Formy obezity a porúch príjmu potravy, podobne ako drogová závislosť, sa môžu chápať ako chronické relapsujúce stavy so striedavými obdobiami abstinencie (tj diéty, aby sa zabránilo „zakázaným“ chutným potravinám) a relapsu (tj nutkavému, často nekontrolovateľnému, jedeniu vysoko potravín), ktoré napriek negatívnym dôsledkom pretrvávajú (\ t). Aj keď sú pozitívne posilňujúce vlastnosti chutných potravín dobre známe (, ), ich negatívnym posilňujúcim vlastnostiam sa venovala menšia pozornosť (\ t-), a to zvýšená pravdepodobnosť behaviorálnej odpovede vyvolanej odstránením averzívneho stimulu (napr. príjem chutných potravín na zmiernenie negatívnych emocionálnych stavov). Prerušované cykly rozšíreného užívania drog môžu postupne viesť k „afektívnej závislosti“ pozorovanej ako potreba vyšších a / alebo pravidelnejších množstiev lieku na udržanie danej emocionálnej hodnoty, ako aj negatívneho emocionálneho stavu po ukončení liečby. príjem drog (, ). Takéto abstinenčné abstinenčné ochorenie môže zachovať používanie a motivovať k relapsu prostredníctvom negatívnych posilňujúcich vlastností pokračujúceho užívania drog a obnovenia ich užívania (, ).

Systémy stresového stresu extrafotylamického faktoru uvoľňujúceho kortikotropín (CRF) sa údajne podieľajú na prechode od užívania drog k závislosti, počas ktorých sa užívanie zneužívaných drog stáva čoraz viac motivovaným týmito negatívnymi, než pozitívnymi posilňujúcimi mechanizmami. CRF hrá motivačne významnú úlohu pri abstinenčných syndrómoch pri každom hlavnom drogách, vrátane alkoholu, nikotínu, kokaínu, opiátov, amfetamínov a tetrahydrokanabinolu (, ). Analogicky sa predpokladalo, že opakované cykly prerušovaného, ​​rozšíreného prístupu k vysoko chutným potravinám indukujú neuroadaptácie CRF systému podobné tým, ktoré sa vyskytujú v modeloch drogovej závislosti (, , ).

výsledky

Prerušovaný, rozšírený prístup k chutným potravinám progresívne vedie k podhodnoteniu menej uprednostňovaných diét, keď nie je k dispozícii chutné jedlo, ak prejedaniu chutných potravín po obnovení prístupu (-). Testovať hypotézu, že CRF1 systémy sprostredkujú tieto kŕmne úpravy, samce potkanov Wistar (n = 20) boli každý deň podávané každý týždeň potravou ad libitum (Chow / Chow), alebo bola poskytnutá potrava ad libitum počas 5 dní (fáza C) nasledovaná vysoko chutnou, sladkou stravou po dobu 2 dní (P fáza) (Chow / Palatable) ) (pozri Obrázok S1 pre diétu a Obrázok S2 účinky diéty na príjem potravy a telesnú hmotnosť). Po 7 týždňoch cyklickej diéty dostávali potkany nepeptidový CRF1 antagonistu receptora R121919 (0, 5, 10 a 20 mg / kg, sc) v latinsko-štvorcovom tvare (). Ošetrenia sa podávali 1 h pred prepnutím z chutnej stravy do krmiva alebo z jedla na chutnú stravu. R121919 v závislosti od dávky znížil príjem chutného krmiva a zvýšil príjem potravy z potravy u potkanov Chow / Palatable (Diéta × Diéta × Dávka dávky: F3,54 = 7.25, P <0.001), bez toho, aby došlo k zmene príjmu kontroly čau. R121919 znížil príjem vysoko chutnej stravy po obnovení prístupu k chutnej strave (fáza P) (Obr. 1A). V nezávislých testoch CRF1 receptorový antagonista zvýšený príjem menej chutného krmiva u potkanov Chow / Palatable, ktoré boli vyradené z chutnej stravy (fáza C) \ tObr. 1B). Tým, že R121919 otupuje hypofágiu aj prejedanie chutných potravín, zoslabil amplitúdu cyklov príjmu (rozdiel medzi príjmom počas prvej chutnej fázy P a prvým vysadením do fázy C: Diéta × Dávka lieku: F3,54 = 7.25, P <0.001) (Obr. 1C). Podpora postupného prijímania CRF-CRF1 R121919 neznížil chuťovo prijateľný príjem potravy po jednorazovej expozícii diéty, ale skôr ako akútny diétny účinok, alebo nezvýšil príjem potravy počas prvého vysadenia z chutných potravín (Obrázok S3).

Obr. 1. 

Účinky CRF1 antagonistu receptora R121919 (−1 h pred liečbou, 0, 5, 10 a 20 mg / kg, sc) na kumulatívny príjem potravy 3-h (A) P fáza (po obnovení prístupu k chutnému jedlu), \ tB) C fáza (keď boli potkany stiahnuté z chutného ...

Zrušenie prerušovaného, ​​rozšíreného prístupu k chutným potravinám môže tiež zvýšiť správanie podobné úzkosti (). Testovať hypotézu, že CRF1 receptory sú zapojené do negatívnych príznakov emocionálneho správania, ktoré nasledujú po vysadení z chutného jedla, potkanom sa podávali R121919 (0, 20 mg / kg, sc, predbežné ošetrenie 1-h) a testovali sa medzi subjektmi v zvýšenom plus-bludisku (), 5 – 9 h po prechode z chutnej stravy na potravu. Potkany, ktoré boli ošetrené vehikulom, vykazovali menej otvorenú dobu ramena ako kontrolné krmivá kŕmené krmivom, čo odrážalo anxiogénny účinok, počas vysadenia z cyklov 7 týždňa diéty.Obr. 2A), účinok, ktorý ešte nebol pozorovaný po dvoch cykloch \ tObrázok S4). Predošetrenie s R121919 (20 mg / kg, dávka, ktorá modulovala prejedanie chuťovo prijateľných potravín a podvádzanie kurčiat) blokovala pokles skúmania otvorenými ramenami u potkanov Chow / Palatable v dávke, ktorá nemenila plus-bludisko v chow kontrolách ( Diéta × Dávka: F1,43 = 7.25, P <0.02; Obr. 2Ľavé). Podávanie R121919 nezmenilo celkovú aktivitu meranú ako vstupy do uzavretých ramien. Preto R121919 blokoval zvýšené správanie podobné úzkosti spojené s vysadením z prerušovaného, ​​rozšíreného prístupu k chutnému jedlu bez toho, aby sa zmenilo správanie kontrolných skupín, čo svedčí o nábore CRF.1 systémy.

Obr. 2. 

Účinky CRF1 antagonista receptora R121919 (−1 h pred liečbou, 0, 20 mg / kg, sc) pri zvýšenom správaní v bludisku (n = 47) a progresívny pomer reagujúci na menej chutné potraviny (n = 17) u samcov potkanov Wistar stiahnutých z chutných potravín ...

Odstúpenie od prerušovaného, ​​rozšíreného prístupu k chutným potravinám môže tiež viesť k motivačným deficitom na získanie menej preferovaných diét, potenciálny index správania podobného hypohedonizmu (). Analogicky bola reakcia na menej preferované chuťové zosilňovače v programoch posilňovania progresívneho pomeru predtým použitá na indexovanie motivačných deficitov pozorovaných počas vysadenia lieku (). Určiť zapojenie CRF1 Receptory R121919 sme testovali na účinok potkanov s cyklickými diétami, aby sme získali ich menej preferovanú potravu v režime progresívneho pomeru. Potvrdenie predchádzajúcich zistení (), potkany Chow / Palatable ošetrené vehikulom vykazovali zníženú motiváciu pracovať na získanie menej chutného krmiva, čo sa prejavilo zníženým bodom prerušenia a zníženými celkovými odpoveďami emitovanými v porovnaní s potkanmi Chow / Chow () (Obrázok S5). Predbežná liečba R121919 (20 mg / kg, dávka účinná pri zvýšenej hypofágii, zníženie chutnej potravinovej hyperfágie a redukcia správania podobného anxiogénu) selektívne otupila deficity v progresívnom pomere u potkanov s cyklickou diétou v dávke, ktorá bola neúčinná v kontrolách na zvieratách. (breakpoint: Diéta Plán × Drog: F1,15 = 8.17, P <0.02; celkový počet odpovedí: Plán stravovania × Droga: F1,15 = 9.14, P <0.01; Obr. 2B, vľavo). Proti alternatívnemu výkladu, že R121919 uľahčil výkon u potkanov Chow / Palatable znížením postingestálneho nasýtenia, R121919 blokoval deficity v odpovedi už v čase 5 min. F1,15 = 2.55, P <0.05) (Obr. 2B Vpravo). Preto CRF1 Antagonista receptora receptora otupil motivačné deficity v progresívnom pomere reagujúcom na menej preferované chuťové zosilňovače, ktoré sa pozorovali u zvierat vysadených z prerušovaného rozšíreného prístupu k vysoko chutným potravinám.

Aby sa otestovala hypotéza, že stiahnutie z chutného jedla by mohlo aktivovať stresovo príbuzný extrahypotalamický CRF systém, hladiny CRF mRNA a peptidu v centrálnom jadre amygdaly sa merali kvantitatívnou PCR v reálnom čase a RIA. Potkany sa cyklicky kŕmili počas 7 týždňov alebo sa kŕmili nepretržite. Po anestézii a dekapitácii sa odobrali mozgové údery z centrálneho jadra amygdaly počas vysadenia a po obnovení prístupu k chutnej strave. Vyberanie chutných potravín u potkanov Chow / Palatable vyvolalo päťnásobné zvýšenie expresie mRNA CRF v centrálnom jadre amygdaly v porovnaní s krysami Chow / Chow (Obr. 3A). Naopak, CRF mRNA sa vrátila na hladiny podobné kontrolám s obnoveným prístupom k chutným potravinám (F2,19 = 6.97, P <0.01). Expresia CRF mRNA v centrálnom jadre amygdaly sa nezmenila, keď sa krysy Chow / Palatable cyklovali iba raz (Chow / Chow vs. Chow / Palatable: 5.5 ± 2.2 oproti 6.3 ± 1.7 ns), čo podporuje progresívny nábor CRF- CRF1 stravovacích návykov, namiesto akútneho účinku diéty. Okrem toho sa expresia mRNA CRF nezmenila v nucleus accumbens, prefrontálnom kortexe alebo insulóznom kortexe, čo podporuje regionálnu špecifickosť zistení (Obrázok S6). Zaujímavé je, že v paraventrikulárnom jadre hypotalamu alebo v cirkulujúcom kortikosteróne neboli pozorované žiadne signifikantné zmeny v expresii mRNA CRF v rovnakom čase odberu u potkanov Chow / Palatable (Obr. S6 a S7), poukazujúc na hypotézu, že zmeny v amygdalar skôr ako hypotalamus, CRF stres systémy takmer podriadené behaviorálne adaptácie. Okrem toho imunoreaktivita peptidu CRF v centrálnom jadre amygdaly zvierat stiahnutých z chutnej stravy bola o 70% vyššia ako u zvierat kŕmených krmivom, ale vrátila sa do kontrolných hladín kŕmených krmivom s prístupom k chutnej strave (F2,24 = 4.01, P <0.01) (Obr. 3B). Teda, odobratie chutného jedla aktivovalo peptidový systém CRF spojený so stresom v centrálnom jadre amygdaly, analogicky k zisteniam v modeloch odobratia lieku a etanolu (, ). Pretože obnovený prístup k chutnému jedlu znížil aktiváciu extrahypothalamického CRF systému v centrálnom jadre amygdaly, pričom aktivácia CRF je spojená s úzkosťou (), súčasné výsledky tiež naznačujú, že chutné potraviny môžu nadobudnúť negatívne posilňujúce vlastnosti tým, že zmiernia negatívne afektívne následky abstinencie ().

Obr. 3. 

Účinky chutného striedania stravy na (A) CRF mRNA a (B) Expresia CRF peptidu v centrálnom jadre amygdaly. Potkany (n = 45) boli cyklované počas diéty počas 7 týždňov a boli odobrané centrálne jadro amygdala punches. CRF mRNA aj peptid ...

Na overenie hypotézy, že potkany, ktoré boli stiahnuté z chutných potravín, by sa mohla prejaviť zvýšená citlivosť na CRF1 modulácia signalizácie y-aminomaslovej kyseliny (GABA) v centrálnom jadre amygdaly, ktorá sa vyskytuje počas odoberania etanolu (), sme skúmali účinok R121919 na GABAergný prenos centrálneho jadra amygdala neurónov v preparáte rezu. Samce potkanov Wistar (n = 14) boli cyklované počas diéty počas 7 týždňov a usmrtené po prechode na menej chutnú potravu. Bazálny GABAergický prenos v centrálnom jadre amygdala synapsií sa nelíšil vo vzťahu k histórii diéty (n = Bunky 23) naprieč všetkými intenzitami stimulov, ktoré sa používajú na vyvolanie postsynaptických potenciálov inhibujúcich GABA (IPSP). Superfúzia 20 min s R121919 (1 μM) však indukovala väčšiu redukciu evokovanej GABAA-IPSP v centrálnom jadre amygdala neurónov u potkanov Chow / Palatable (M ± SEM: 30 ± 6%, n = Bunky 9) ako v kontrolách s chow-fed (M ± SEM: 12 ± 6%, P <0.05, n = Bunky 11) (Obr. 4). Po perióde vymývania 30 min sa IPSP oboch skupín vrátili na podobné hladiny podobné základnej línii. Preto je v súlade s nadmernou aktiváciou amygdala CRF-CRF1 a účinky pozorované počas vysadenia etanolu (\ t) potkany s cyklickou diétou vykazovali zvýšenú citlivosť na inhibičné účinky CRF1 antagonistu receptora na centrálnom jadre amygdala GABAergného prenosu.

Obr. 4. 

Účinky CRF1 antagonistu receptora R121919 na GABAA-IPSPs v centrálnom jadre amygdaly po anamnéze striedavého chutného prístupu k strave u samcov potkanov Wistar (n = 14) stiahnutý z chutného prístupu k potravinám. (A) R121919 sa významne znížil ...

Diskusia

Kolektívne výsledky poskytujú funkčný dôkaz, že intermitentný, rozšírený prístup k chutným potravinám v anamnéze vedie k progresívnym, motivačne relevantným neuroadaptáciám pri strese vyvolanom extrahypothalamickom CRF-CRF.1 systémy. Konkrétne selektívny CRF1 Antagonista receptora R121919 diferencovane a selektívne ovplyvňoval kŕmenie u potkanov s cyklickým stravovaním, zvyšoval pravidelný príjem krmiva a znižoval príjem vysoko chutných potravín po obnovení prístupu. CRF1 Antagonista receptora receptora tiež selektívne blokuje zvýšené správanie podobné úzkosti a motivačné deficity v reakcii na menej preferovanú stravu, ktorá bola pozorovaná počas vysadenia chutnej stravy. Odstránenie prístupu k chutnej strave zvýšilo expresiu CRF génu a peptidu v centrálnom jadre amygdaly, účinky, ktoré boli eliminované s obnoveným prístupom. Okrem toho potkany s cyklickou diétou vykazovali zvýšenú citlivosť na inhibičné účinky CRF1 antagonistu receptora GABAergného prenosu v centrálnom jadre amygdaly, čo ďalej naznačuje nadmernú aktiváciu amygdala CRF-CRF1 Systém. Prejedanie chutných potravín po obnovení prístupu môže byť dôsledkom zvýšenej aktivácie systému CRF v práve ukončenej ochrannej dobe, čo sa prejavuje zvýšenou expresiou CRF a elektrofyziologickou citlivosťou na CRF.1 blokáda receptora v centrálnom jadre amygdaly. CRF1 pred liečbou antagonistom tesne pred chutným prístupom k potravinám sa týmto interpretuje tak, že je proti pôvodne stále prítomnému CRF-CRF1 nadmerná aktivácia systému. Krátkodobý priebeh chutného prejedania sa potravy, ktorý sa inak pozoroval u neliečených zvierat () môže odrážať časový priebeh, ktorým sa expresia, uvoľňovanie a účinky CRF peptidu normalizujú, keď sa znovu získa prístup k chutnému jedlu, ako je vidieť v tejto štúdii. Prerušovane jesť chutnú diétu môže teda vyvolať alostatický posun v systémoch odmeňovania mozgov s náborom anti-odmeny CRF-CRF.1 v centrálnom jadre amygdaly.

Tieto výsledky majú vplyv nielen na nutkavé stravovanie, ale aj na motiváciu všeobecne. Opakovaná aktivácia hedonických systémov vyvolala v mozgu procesy podobné súperovi (tj nábor CRF1 ktoré boli odlišné od jednoduchej straty funkcie v systémoch vysielačov odmien. Takéto neuroadaptácie medzi systémami () sa vyskytujú aj počas prechodu na závislosť od všetkých hlavných drog zneužívania (, ). Zovšeobecnenie na stimuly, ktoré nie sú liekom, v tejto štúdii naznačuje, že motivačné procesy môžu byť narušené u jedincov, u ktorých sa opakujú kontrasty intenzity hedonických stimulov v čase (). Takéto procesy môžu adaptívne posúvať hľadanie potravy a konzumné správanie smerom k energeticky výdatným potravinám s vysokou odmenou a zároveň znehodnocovať úsilie o získanie menej energeticky bohatých potravín s nízkou odmenou (alebo nepotravín), čo je adaptácia evolučne užitočná, keď existujú náklady na zháňanie potravy (napr. expozícia predátora, obmedzený čas a zdroje energie). V dnešnom prostredí však môžu rovnaké procesy riadiť príjem potravín, ktoré podporujú obezitu, na úkor menej chutných, ale možno výživnejších alternatív.

Takže zmeny závislé od závislosti v CRF1 môžu pomôcť riadiť (i) príjem energeticky náročných chutných potravín, \ tii) nedostatočná spotreba zdravších alternatív a \ tiii) súvisiaci negatívny emocionálny stav, ku ktorému dochádza pri zabránení prístupu k chutnému jedlu (, , -, ). Aktivácia systému CRF, ktorá sa premieta do stavu človeka, môže podporovať recidívu pri obezite a súvisiacich poruchách príjmu potravy, ako aj iné negatívne motivačné následky cyklickej abstinencie z chutných potravín.

Materiály a metódy

Predmety.

Samce potkanov Wistar (n = 155, 180 – 230 g, staré 45) boli získané od spoločnosti Charles River a boli umiestnené po príchode do plastových klietok (19 × 10.5 × 8 palcov) v cykle 12 h: 12 h (10 h). : 00 h svetlá vypnuté), vlhkosť (60%) a temperované (22 ° C) vivárium. Potkany mali prístup ku krmivu pre hlodavce na báze kukurice [Harlan Teklad LM-485 Diéta 7012: 65% (kcal) sacharid, 13% tuku, 21% proteín, metabolizovateľná energia 341 cal / 100 g] a voda ad libitum počas 1 týždňa pred začiatok pokusov. Experimentálne postupy sa riadili Národnými inštitútmi zdravotnej starostlivosti pre starostlivosť a používanie laboratórnych zvierat (NIH číslo publikácie 85 – 23, revidované 1996) a „Zásady starostlivosti o laboratórne zvieratá“ (http://www.nap.edu/readingroom / bookslabrats) a boli schválené Inštitucionálnym výborom pre starostlivosť o zvieratá a ich používanie vo Výskumnom inštitúte Scripps.

Drogy.

R121919 bol syntetizovaný ako je opísané v Chen et al. (). R121919 je vysoká afinita (Ki = 3.5 nM) selektívny CRF1 antagonista s fyzikálno-chemickými vlastnosťami lepší ako mnohé iné CRF1 (napr. znížená logP a logD, zvýšená rozpustnosť vo vode) (). Na testovanie sa R121919 najprv rozpustil v 1 M HCI (10% konečného objemu), potom sa zriedil na konečný nosič 20% (hmotn./obj.) 2-hydroxypropyl-p-cyklodextrín (Sigma-Aldrich), spätne titrovaný s NaOH na pH 4.5. Roztok R121919 bol podávaný sc (sc) v objeme 2 ml / kg.

Ad Libitum Strava Alternatíva.

Po aklimatizácii boli potkany rozdelené do dvoch skupín zodpovedajúcich príjmu potravy, telesnej hmotnosti a účinnosti krmiva z predchádzajúcich dní 3-4. Jednej skupine bola poskytnutá diéta („Chow“) ad libitum 7 dní v týždni (Chow / Chow) a druhej skupine bol podávaný chow ad libitum počas 5 dní každý týždeň nasledovaný 2 dňami ad libitum prístupu k vysoko chutným , diéta s čokoládovou príchuťou, s vysokým obsahom sacharózy („Palatable“; Chow / Palatable). Chuťová strava je nutrične kompletná, vysoko aromatizovaná čokoláda s vysokým obsahom sacharózy (50% kcal), diéta na báze AIN-76A, ktorá je porovnateľná v makronutrientných pomeroch a hustote energie k krmivu pre krmivo [TestDiet; vzorca 5TUL: 66.8% (kcal) sacharid, 12.7% tuku, 20.5% proteínu, metabolizovateľná energia 3.48 kcal / g; formulované ako presné potravinové pelety 45-mg na zvýšenie jeho preferencie (, )]. Pre stručnosť sú prvé 5 dni (len chow) a posledné 2 dni (chow alebo palatable podľa experimentálnej skupiny) každého týždňa označené vo všetkých experimentoch ako C a P fázy. Diéty neboli súčasne dostupné. Diéta Chow bola buď Harlan Teklad LM-485 Diéta 7012 [65% (kcal) sacharid, 13% tuku, 21% proteín, metabolizovateľná energia 341 cal / 100 g] alebo strava 5TUM formulovaná ako extrudované pelety 4- až 5-g [65.5 % (kcal) sacharidov, 10.4% tuku, 24.1% proteínu, metabolizovateľná energia 330 cal / 100 g; TestDiet]. Podobne ako v predchádzajúcich štúdiách sa na kŕmenie a experimenty so zvýšeným plus-bludiskom použili krmivo Harlan Teklad LM-485 (), zatiaľ čo testDiet 5TUM chow () bola použitá v progresívnom pomere, CRF mRNA, CRF peptidovom obsahu, kortikosteróne RIA a elektrofyziologických experimentoch.

Ako už bolo uverejnené (), relatívna diéta preferencie, vypočítaná ako percento denného príjmu (kcal) prvej diéty vo vzťahu k druhej diéte, boli nasledovné: 5TUL čokoládová diéta (sladká Palatable diéta) vs Harlan LM-485 chow (M ± SEM preferencia 90.7 ± 3.6%) a 5TUL Chocolate Diet (sladká Palatable diéta) vs 5TUM chow Diet (M ± SEM preferencia 91.2 ± 3.7%).

Zvýšená Plus-bludisko.

Test zvýšeného plus-bludiska sa uskutočnil tak, ako je opísané v Cottone et al. (). Potkany Chow / Palatable boli podrobené cyklickej diéte počas aspoň 7 týždňov a potom boli predošetrené buď vehikulom alebo 20 mg / kg R121919 (-1 h, sc) a testované 5-9 h po prepnutí z chutnej stravy na krmivo (P → fáza C). Kontrolné potkany Chow / Chow boli testované súčasne v dizajne medzi jedincami (n = 47). Chuťová diéta bola k dispozícii ad libitum až do času testovania. Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Program postupného pomeru posilňovania potravín.

Postup progresívneho pomeru posilnenia potravy sa uskutočnil tak, ako je opísané v Cottone et al. (). Zvieratá dostávali ad libitum A / I chow (5 g extrudované pelety) vo svojich domácich klietkach v priebehu pokusu, pokiaľ nie je uvedené inak. Potravinárske spevňovače boli pelety 45-mg s presným krmivom, ktoré sú identické v zložení ako extrudovaná strava pre domáce klietky. Sessions skončili, keď subjekty nedokončili pomer pre 14 min, pričom posledný dokončený pomer bol definovaný ako bod prerušenia. Potkany Chow / Palatable boli podrobené cyklickej diéte počas aspoň 7 týždňov a potom boli pred prepracovaním R121919 (-1 h, sc) v čase prepnutia z chutnej stravy na krmivo (P → C fáza). Kontrolné potkany Chow / Chow boli testované súčasne v dizajne medzi jedincami (n = 17). Dávky lieku R121919 (0, 20 mg / kg telesnej hmotnosti, sc) boli podávané v rámci jedincov s vyváženým dizajnom v dvoch diétnych cykloch. Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Kvantitatívna real-time PCR.

Potkany (n = 20) boli 7 týždňov v cykle diéty, anestézii a dekapitovaní počas dvoch diétnych podmienok (5. a 7. deň každého týždenného cyklu). Mozgy sa rýchlo odstránili a nakrájali koronárne na plátky v mozgovej matrici a centrálne jadro amygdaly, nucleus accumbens, ostrovná mozgová kôra a prefrontálne kôry sa vybrali na ľadovo chladnom stupni. Celková RNA bola pripravená z každého mozgového razidla pomocou štandardného protokolu pre extrakciu RNA zo zvieracích tkanív. Celková RNA (1 ug) sa potom reverzne transkribovala v prítomnosti Oligo (dT) 20 podľa pokynov výrobcu. Kvantitatívne RT-PCR reakcie sa uskutočňovali v objeme 20 ul s použitím 0.5 μM primérov a 4 mM MgCI2, Výsledky boli analyzované metódami druhého derivátu a exprimované v ľubovoľných jednotkách, normalizovaných na hladiny expresie referenčného génu CypA. Všetky RT-PCR reakcie pre danú sekvenciu sa uskutočnili v rámci rovnakého cyklu. Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Extrakcia peptidovou kyselinou a CRF RIA.

Potkany (n = 25) sa cyklicky cyklovali najmenej 7 týždňov, anestetizovali a dekapitovali počas dvoch diétnych podmienok (dni 5 a 7 každého týždenného cyklu). Mozgy sa rýchlo odstránili a koronálne sa narezali v mozgovej matrici a centrálne jadro amygdala razníkov sa odobralo na ľadovo chladnom stupni. Extrakcia peptidovej kyseliny nasledovala už stanovený postup (\ t). Tkanivová CRF-podobná imunoreaktivita sa kvantifikovala pomocou citlivej a špecifickej RIA tuhej fázy prispôsobenej Zorrilla et al. (). Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Kortikosterón RIA.

Potkany (n = 12) boli v cykle diéty najmenej 7 týždňov a z krvi z chvosta sa odoberali vzorky počas dvoch diétnych podmienok (5. a 7. deň každého týždenného cyklu). Plazmatické hladiny imunoreaktivity podobnej kortikosterónu sa stanovili pomocou komerčne dostupnej súpravy RIA podľa pokynov výrobcu (MP Biomedicals, Inc.) (). Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Elektrofyziologické štúdie

Príprava rezov.

Centrálne jadro rezov amygdaly bolo pripravené ako bolo opísané vyššie (, ) z potkanov (n = 7 / skupina), ktorá bola diétne cyklovaná najmenej 7 týždne, anestetizovaná a dekapitovaná 2 – 3 h po vysadení z chutného jedla. Mozgy sa rýchlo odstránili a umiestnili do ľadovo studenej umelej cerebrospinálnej tekutiny (aCSF), ktorá bola splyňovaná s 95% O2 a 5% CO2, Rezy boli narezané, inkubované v konfigurácii rozhrania asi 30 min, a úplne ponorené a kontinuálne superfúzované teplým plynom aCSF. Liečivá sa pridali k aCSF zo zásobných roztokov, aby sa získali známe koncentrácie v superfuzáte. Pri použitej dávke 2 – 4 ml / min sa koncentrácie liečiva pohybujú na úrovni 90% koncentrácie rezervoáru v rámci 2 min.

Elektrofyziológia.

Zaznamenali sme centrálne jadro amygdala neurónov s ostrými mikropipetami s použitím diskontinuálneho režimu napätia alebo prúdu. Väčšinu neurónov sme držali v blízkosti ich pokojového membránového potenciálu. Údaje boli získané s predzosilňovačom a uložené na neskoršiu analýzu pomocou softvéru pClamp. Farmakologicky izolovaná GABAA receptorom sprostredkované inhibičné postsynaptické potenciály (GABA)A-IPSPs) boli vyvolané stimuláciou lokálne v centrálnom jadre amygdaly prostredníctvom bipolárnej stimulačnej elektródy pri superfúzii blokátorov glutamátových receptorov CNQX a APV a GABAB blokátor receptora CGP 55845A. Na určenie parametrov odozvy pre každú bunku sme vykonali vstupno-výstupný protokol. Použil sa rad prúdov, počnúc prahovým prúdom potrebným na vyvolanie IPSP až po napätie potrebné na vyvolanie maximálnej amplitúdy. Normalizovali sme tri intenzity stimulov rovnakých krokov (prahová, polovičná a maximálna) ako 1 – 3 ×. Kroky hyperpolarizačného a depolarizačného prúdu (prírastky 200-pA, trvanie 750-ms) sa tiež použili na generovanie kriviek napätia (VI). Vypočítali sme evokované amplitúdy IPSP a VI reakcie pomocou softvéru Clampfit. Všetky opatrenia boli prijaté pred superfúziou so selektívnym CRF1 antagonistu receptora R121919 (1 uM) počas jeho superfúzie (20 min) a po vymývaní (30 min). Ďalšie podrobnosti nájdete v časti SI Text.

Štatistika.

Použité skupinové porovnania t- testy (dvojskupinové porovnania) alebo analýza rozptylu (ANOVA) (aspoň tri-skupinové porovnania), ktoré sa interpretovali jednoduchou analýzou hlavného účinku alebo porovnaním Newman-Keulsovho testu po významných omnibusových účinkoch (P <0.05). Údaje z experimentu s kŕmením sa analyzovali trojcestnými zmiešanými ANOVA s diétnym programom ako faktorom medzi subjektmi a dávkou a diétou ako faktorom medzi subjektmi. Údaje z experimentu so zvýšeným výskytom bludiska sa analyzovali dvojcestnými ANOVA s diétnym programom a dávkou ako faktormi medzi subjektmi. Pre plán progresívneho pomeru zosilňovacieho experimentu sa bod zlomu a celková odpoveď analyzovali dvojcestnými zmiešanými ANOVA s diétnym programom ako faktorom medzi subjektmi a dávkou ako faktorom v rámci subjektu. Časový priebeh odpovede počas prvých 5 minút sa analyzoval trojcestnými zmiešanými ANOVA s diétnym harmonogramom ako faktorom medzi subjektmi a dávkou a časom ako faktormi v rámci subjektu. Údaje z elektrofyziologických štúdií sa analyzovali s ANOVA medzi subjektmi alebo s ANOVA medzi subjektmi, podľa potreby s opakovanými opatreniami. Údaje z kortikosterónu RIA sa analyzovali dvojcestnou zmesou ANOVA s diétnym programom ako medzipodmetovým faktorom a diétnou fázou ako medzifázovým faktorom. Použité štatistické balíčky boli Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0 a SPSS 11.5 (SPSS).

 

Doplnkový materiál

Podporujúce informácie: 

Poďakovanie.

Ďakujeme Mike Arends za redakčnú pomoc, Mary Gichuhi za administratívnu pomoc a Bob Lintz, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz a Molly Brennanovú za technickú pomoc. Táto práca bola podporená Národným inštitútom pre diabetes a tráviace a obličkové choroby Granty DK70118, DK26741 a P30DK56336; Národný inštitút pre zneužívanie drog Grant DA023680; Národný inštitút pre zneužívanie alkoholu a alkoholizmus Granty AA016731 a AA015566; Národný inštitút neurologických porúch a mozgová príhoda Grant IT32NS061847-01A2; Národný inštitút pre starnutie Grant AG028040; Národný ústav srdca, pľúc a krvi Grant HL088083; Ellison Medical Foundation; a Pearsonovo centrum pre alkoholizmus a výskum závislostí. Časť tejto práce bola podporená programami Národného výskumu Národného inštitútu pre zneužívanie drog a Národného inštitútu pre zneužívanie alkoholu a alkoholizmu. Toto je rukopisné číslo 19807 od Výskumného ústavu Scripps.

poznámky pod čiarou

 

Autori neuvádzajú žiadny konflikt záujmov.

 

 

Tento článok je PNAS priame podanie.

 

 

Tento článok obsahuje podporné informácie online na adrese www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.

 

Referencie

1. Volkow ND, Wise RA. Ako môže drogová závislosť pomôcť pochopiť obezitu? Nat Neurosci. 2005, 8: 555-560. [PubMed]
2. Corwin RL. Bingeing krysy: Model prerušovaného nadmerného správania? Chuti do jedla. 2006, 46: 11-15. [Článok bez PMC] [PubMed]
3. Boggiano MM a kol. Vysoký príjem chutného jedla predpovedá prejedanie jedla nezávisle od náchylnosti k obezite: Zvierací model štíhleho vs obézneho záchvatu prejedania sa potravou a obezity s prejedaním a bez nej. Int J Obes. 2007, 31: 1357-1367. [PubMed]
4. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Dôkaz závislosti od cukru: Behaviorálne a neurochemické účinky prerušovaného nadmerného príjmu cukru. Neurosci Biobehav Rev. 2007, 32: 20 – 39. [Článok bez PMC] [PubMed]
5. Teegarden SL, Bale TL. Zníženie diétnej preferencie spôsobuje zvýšenú emocionalitu a riziko recidívy z potravy. Biol Psychiatry. 2007, 61: 1021-1029. [PubMed]
6. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Očakávaný negatívny kontrast závislý od opiátov a stravovanie podobné krívačke u potkanov s obmedzeným prístupom k vysoko preferovanému jedlu. Neuropsychofarmakologie. 2008, 33: 524-535. [PubMed]
7. Koob GF. Úloha pre systémy stresu v mozgu v závislosti. Neurón. 2008, 59: 11-34. [Článok bez PMC] [PubMed]
8. Koob GF, Le Moal M. Zneužívanie drog: Hedonická homeostatická dysregulácia. Science. 1997, 278: 52-58. [PubMed]
9. Ghitza UE, Gray SM, Epstein DH, Rice KC, Shaham Y. Anxiogénne liečivo yohimbín obnovuje chutné potravinové hľadisko v modeli relapsu potkanov: Úloha receptorov CRF1. Neuropsychofarmakologie. 2006, 31: 2188-2196. [Článok bez PMC] [PubMed]
10. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Prerušovaný preferovaný prístup k potravinám znižuje zosilňujúcu účinnosť potkanov na potkanoch. Am. J. Physiol. 2008, 295: R1066-1076. [Článok bez PMC] [PubMed]
11. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Úmyselné, úzkostné a metabolické adaptácie u samíc potkanov so striedavým prístupom k uprednostňovaným jedlom. Psychoneuroendocrinology. 2008, 34: 38-49. [Článok bez PMC] [PubMed]
12. Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Bingeing, samoregulácia a zvýšená telesná hmotnosť u potkanov S obmedzeným prístupom k diéte so sladkým tukom. Obezita. 2008, 16: 1998-2002. [PubMed]
13. Zorrilla EP, Koob GF. Terapeutický potenciál antagonistov CRF1 na úzkosť. Expert Opin Investig Drugs. 2004, 13: 799-828. [PubMed]
14. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Etologické a časové analýzy správania podobného úzkosti: Zvýšený model plus-bludisko 20 roky. Neurosci Biobehav Rev. 2005, 29: 1193 – 1205. [PubMed]
15. Markou A a kol. Zvieracie modely túžby po drogách. Psychopharmacology. 1993, 112: 163-182. [PubMed]
16. George O a kol. Aktivácia systému CRF-CRF1 sprostredkováva zvýšenie samovoľného podávania nikotínu u potkanov závislých od nikotínu. Proc Natl Acad Sci USA. 2007, 104: 17198-17203. [Článok bez PMC] [PubMed]
17. Wells AS, čítanie NW, Laugharne JD, Ahluwalia NS. Zmeny nálady po prechode na stravu s nízkym obsahom tukov. Br J Nutr. 1998, 79: 23-30. [PubMed]
18. Cruz MT a kol. Antagonisty receptora CRF1 blokujú uvoľňovanie GABA indukované etanolom v centrálnej amygdale in vitro a in vivo. Alcohol Clin Exp Res. 2008: 32: 6s1 P27A.
19. Koob GF, Bloom FE. Bunkové a molekulárne mechanizmy drogovej závislosti. Science. 1988, 242: 715-723. [PubMed]
20. Flaherty CF, Grigson PS. Od kontrastu k vystuženiu: Úloha reakčnej kontingencie v predikčnom kontraste. J Exp Psychol. 1988, 14: 165-176. [PubMed]
21. Chen C a kol. Návrh 2,5-dimetyl-3- (6-dimetyl-4-metylpyridín-3-yl) -7-dipropylaminopyrazolo [1, 5-a] pyrimidínu (NBI 30775 / R121919) a vzťahov medzi štruktúrou a aktivitou série účinných a perorálne aktívnych antagonistov receptora faktora uvoľňujúceho kortikotropín. J Med Chem. 2004, 47: 4787-4798. [PubMed]
22. Cooper SJ, Francis RL. Účinky akútneho alebo chronického podávania chlórdiazepoxidu na kŕmne parametre s použitím dvoch textúr potravín u potkanov. J Pharm Pharmacol. 1979, 31: 743-746. [PubMed]
23. Laboure H, Saux S, Nicolaidis S. Účinky zmeny textúry potravín na metabolické parametre: Krátkodobé a dlhodobé stravovacie návyky a telesná hmotnosť. Am. J. Physiol. 2001, 280: R780-R789. [PubMed]
24. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. FG 7142 špecificky znižuje veľkosť jedla a rýchlosť a pravidelnosť trvalého kŕmenia u samíc potkanov: Dôkazy o tom, že benzodiazepínové inverzné agonisty znižujú chuť k jedlu. Neuropsychofarmakologie. 2007, 32: 1069-1081. [PubMed]
25. Lahmame A, Grigoriadis DE, De Souza EB, Armario A. Imunoreaktivita a receptory faktora uvoľňujúceho kortikotropín mozgu u piatich inbredných kmeňov potkanov: Vzťah k nútenému plaveckému správaniu. Brain Res. 1997, 750: 285-292. [PubMed]
26. Zorrilla EP, Valdez GR, Weiss F. Zmeny hladín regionálnej imunoreaktivity podobnej CRF a plazmatického kortikosterónu počas protrahovaného vysadenia lieku u závislých potkanov. Psychopharmacology. 2001, 158: 374-381. [PubMed]
27. Roberto M, Madamba SG, Moore SD, Tallent MK, Siggins GR. Etanol zvyšuje GABAergný prenos na pre- aj postsynaptické miesta v krysích centrálnych amygdala neurónoch. Proc Natl Acad Sci USA. 2003, 100: 2053-2058. [Článok bez PMC] [PubMed]
28. Roberto M, Madamba SG, Stouffer DG, Parsons LH, Siggins GR. Zvýšené uvoľňovanie GABA v centrálnej amygdale potkanov závislých od etanolu. J Neurosci. 2004, 24: 10159-10166. [PubMed]