Vzorce nervovej aktivácie ovplyvňujúce vplyv bazolaterálnej amygdaly na konzumáciu poháňanú opioidmi v rámci accumbens vs.

Behav Neurosci. Autorský rukopis; dostupné v PMC 2015 Dec 1.

Publikované v konečnom upravenom formulári ako:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

Konečná upravená verzia tohto článku vydavateľa je k dispozícii na stránke Behav Neurosci
 

abstraktné

Predkladaná štúdia skúmala úlohu amygdaly pri sprostredkovaní jedinečného vzoru správania pri kŕmení vyvolaného aktiváciou opioidov v potkanovom prostredí. Dočasná inaktivácia bazolaterálnej amygdaly (BLA) prostredníctvom podávania musculínu agonistom GABAA zabraňuje zvýšenej konzumácii po podaní intraperitoneálneho opioidu selektívnym agonistom opioidu D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkefalínom (DAMGO), ale ponecháva prístup k potravinám. neporušené správanie, najmä po skončení spotreby. Jedna interpretácia je, že inaktivácia BLA selektívne blokuje neurálnu aktivitu, ktorá je základom DAMGO-riadeného konzumného (spotrebného), ale nie apetitívneho (prístupového) správania. Predkladané experimenty využívajú túto časovú disociáciu správania a prístupového správania na skúmanie ich asociovanej neurálnej aktivity. Po intra-Acb fyziologickom roztoku alebo po podaní DAMGO, s alebo bez podávania BLA muscimolu, sa potkanom podal 2hr prístup k obmedzenému množstvu stravy s vysokým obsahom tuku. Bezprostredne po kŕmení boli potkany usmrtené a mozgy boli testované na vzorky nervovej aktivity v kritických oblastiach mozgu, o ktorých je známe, že regulujú ako chuťové, tak konzumačné správanie. Výsledky ukazujú, že podanie intra-Acb DAMGO zvýšilo aktiváciu c-Fos v neurónoch orexínu v perifornickej oblasti hypotalamu a že toto zvýšenie aktivácie je blokované inaktiváciou muscimolu BLA. Podávanie intra-Acb DAMGO významne zvýšilo aktiváciu c-Fos v rámci dopaminergných neurónov ventrálnej tegmentálnej oblasti v porovnaní s kontrolami fyziologického roztoku a inaktivácia BLA nemala žiadny vplyv na toto zvýšenie. Celkovo tieto údaje poskytujú základný obvod, ktorý môže sprostredkovať selektívny vplyv BLA na riadenie konzumačného správania, ktoré nie je žiaduce, ale v modeli chovania založeného na hedonicky riadenom kŕmení.

Kľúčové slová: motivované správanie, systémy a analýza obvodov, laboratórne správanie (apetitívny / averzívny), zvierací model, model opioidného kŕmenia neurálny aktivačný vzor

Distribuovaná sieť prispievajúca k intra-akumulovaným (Acb) opioidom sprostredkovaným kŕmeniam bola rozsiahle skúmaná (; ; ; ) a zvlášť zaujímavé boli príspevky bazolaterálnej amygdaly (BLA). Dočasná deaktivácia BLA s GABAA agonista muscimol zabraňuje silnému zvýšeniu príjmu vysokotučného tuku po intra-Acb podaní selektívneho β-opioidného agonistu D-Ala2, NMe-Phe4, glyol5-enkefalínu (DAMGO), ale inaktivácia BLA nemá žiadny vplyv na zvýšenie kŕmenia vyvolaného akútnym 24hr potravinová deprivácia (). Tento vplyv BLA na špecificky sprostredkujúci model hedonického kŕmenia sa ďalej charakterizoval, aby sa ukázalo, že inaktivácia BLA zabránila zvýšenej spotrebe vyvolanej intra-Acb DAMGO, ale ponechala zvýšené správanie pri prístupe k potravinám neporušené, najmä po ukončení konzumácie diéty. Hoci poskytli dôkladnejšiu charakterizáciu a interpretáciu týchto údajov Zdá sa, že inaktivácia BLA interferuje iba so spotrebnou fázou správania s vysokým príjmom potravy, ale nie s fázou potravinového prístupu, ktorá je vyvolaná aktiváciou opioidov Acb.

Historicky boli odmeňujúce správanie zaradené do kategórie appetitive fáza, ktorá zahŕňa prístupové správanie pri hľadaní odmeňovania stimulov, ako sú potraviny, a. \ t consummatory fázy, ktorá zahŕňa správanie, ako je spotreba potravín (\ t; ). Toto rozlíšenie sa pozorovalo už celé desaťročia a dnes je stále populárne ako teórie motivácie súvisiace s vývojom potravín a iných odmien (; ; ; ; ). Pokusy o definovanie fyziológie, ktorá je základom týchto odlišných fáz motivovaného správania, zahŕňali modely, v ktorých liečba zasahovala do vyjadrenia jednej fázy bez ovplyvnenia druhej fázy (; ; ; ). Predkladaná štúdia skúma základnú fyziológiu jedinečného modelu kŕmenia, pri ktorom sa disociačná a apetitívna fáza oddelila.

Predkladané experimenty skúmali neurálne vzorce aktivity, ktoré sú základom chutných a konzumných stravovacích návykov poháňaných intra-Acb DAMGO. Po prvé, prvé zistenie () bola replikovaná, aby sa stanovil predpoklad pre druhý experiment, vrátane potreby stanoviť správne množstvo obmedzenej diéty na poskytnutie v druhej štúdii. V druhom experimente, po každom zo štyroch rôznych stavov liečenia liečivom, dostali všetci pacienti prístup k obmedzenému množstvu diéty s vysokým obsahom tukov, čím sa každej skupine s výnimkou skupiny liečenej len DAMGO podarilo dosiahnuť sýtosť (tj množstvá pozorované pod reklamou). podmienky lib z experimentu 1). Bezprostredne po kŕmení 2hr sa potkany usmrtili, aby sa zachytili vzory nervovej aktivity spojené so zobrazenými vzormi správania. Predchádzajúce údaje ukázali, že celkové správanie sa pri spotrebe a prístupe k potravinovému zásobníku sa vyskytuje v prvom 30 min testovacej relácie po všetkých ošetreniach, avšak intra-Acb DAMGO, s alebo bez inaktivácie BLA, produkujú silné úrovne správania sa pri prístupe k potravinám počas posledného 90 min. testovacej relácie 2hr (). Preto nervová aktivita spojená s motiváciou prístup a konzumovať by mali byť zastúpené u potkanov, ktorí dostávali intra-Acb DAMGO liečbu bez inaktivácie BLA. Naproti tomu vzory neurálnej aktivity u potkanov, ktoré dostávali intra-Acb DAMGO liečbu s inaktiváciou BLA, by mali odrážať rovnakú motiváciu k \ t prístup, ale odrážajú zníženú motiváciu konzumovať.

Neurálna aktivita sa skúmala v oblastiach mozgu, o ktorých je známe, že sprostredkúvajú zaujímavé a konzumné správanie, ktoré je predmetom záujmu, vrátane ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA), dorzálneho mediálneho hypotalamu (DMH), perifornickej oblasti hypotalamu (PeF) a laterálneho hypotalamu (LH) (; ; ). Podávanie intra-Acb DAMGO zvyšuje expresiu c-Fos v perifornických hypotalamických neurónoch a táto expresia vyžaduje signalizáciu orexínu v rámci VTA (). Súhrnne tieto a ďalšie údaje naznačujú, že tento model kŕmenia vyvolaného chutnosťou prostredníctvom aktivácie Acb u-opioidného receptora môže získavať PeF orexínové neuróny a zvyšovať orexínovú signalizáciu v rámci VTA, ktorá môže následne modulovať tok DA do Acb a mPFC, čo vedie k správaniu kŕmenia. (). Bude skúmaný účinok aktivácie BLA, aby bolo možné pozorovať zvýšenie intra-Acb DAMGO vysokej spotreby tukov, ale nie správanie s vysokým obsahom tuku.

Metódy

Rats

Tridsaťšesť dospelých samcov potkanov Sprague-Dawley (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN) s hmotnosťou 300-400 g bolo chovaných v pároch v klietkach Plexiglas v kolóniovej miestnosti s kontrolovanou klímou pri teplote 22 ° C. Potkany sa udržiavali na cykle 12-hr light - dark a všetky experimenty sa uskutočňovali počas svetelnej fázy (0700 –1900) medzi hodinami 1200 a 1500. Pokial 'nie je uvedené inak, potkany mali pred pokusom a v priebehu pokusu voľný prístup k laboratórnemu krmivu a pitnej vode. Skupiny obsahovali krysy 6 – 8. Všetky experimentálne postupy boli uskutočnené v súlade s protokolmi schválenými Inštitucionálnou komisiou pre starostlivosť o zvieratá a použitie na univerzite v Missouri.

chirurgia

Potkany sa anestetizovali zmesou ketamínu a xylazínu (90 mg / kg a 9 mg / kg, v tomto poradí, Sigma, St. Louis, MO) a sady 2 vodiacich kanyl z nehrdzavejúcej ocele (23, 10 mm) boli sterotaxicky zacielené bilaterálne nad hranicou jadra Acb a laterálneho plášťa a BLA a pripevnené k lebke skrutkami z nehrdzavejúcej ocele a svetlom vytvrditeľnou živicou (Dental Supply of New England, Boston). Po chirurgickom zákroku sa do vodiacich kanyl umiestnili drôtené stylety, aby sa zabránilo oklúzii. Súradnice pre cieľové miesta sú nasledujúce: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (DV súradnica predstavuje umiestnenie injekčnej ihly 12.5mm, ktorá rozširuje 2.5mm ventrálnu kanylu).

Zariadenie

Behaviorálne hodnotenie kŕmenia sa uskutočnilo v miestnosti oddelenej od kolóniovej miestnosti v ôsmich komorách na kŕmenie Plexiglas (30.5 cm x 24.1 cm x 21.0 cm) (Med Associates, St. Albans, VT). Potkany mali prístup k vode ad libitum a približne 35g chutnej stravy, pokiaľ nie je uvedené inak. Dávkovacie komory boli vybavené štyrmi lúčmi infračervenej lokomotorickej aktivity umiestnenými 6 cm od seba po dĺžke komory a 4.3 cm nad podlahou. Automatická vážiaca váha zásobníka na potraviny monitorovala spotrebu potravín. Ďalší infračervený lúč, ktorý prechádza vstupom do násypky, určoval počet a trvanie každého vstupu do oblasti násypky. Násypka na jedlo a fľaša s vodou boli umiestnené na rovnakej strane (proti rohom) jednej steny komory a pod podlahou baru bola umiestnená odnímateľná nádoba na odpad. Merania zahŕňali lokomotorickú aktivitu (počet horizontálnych lámaní lúčov), trvanie vstupu násypky (priemerné trvanie lámania lúča pri vstupe násypky), vstupy násypky (počet lúčov lúča pri vstupe do násypky) a spotrebované množstvo ( gramov spotrebovanej diéty). Testovacie periódy pozostávali z monitorovania správania v napájacích komorách počítačom so softvérom Med-PC (Med Associates Version IV, St. Albans, VT).

Postup

Drogová mikroinjekcia

D-Ala2, NMe-Phe4, glyol5-enkefalín (DAMGO; Research Biochemicals, Natick, MA) a muscimol (Sigma, St. Louis, MO) boli obidva rozpustené v sterilnom 0.9% fyziologickom roztoku. Kontrolný nosič bol vždy sterilný 0.9% fyziologický roztok. Infúzie boli dodané s mikrodrive pumpou (Harvard Apparatus, South Natick, MA), pripojenou pomocou polyetylénovej rúrky (PE-10), zatiaľ čo potkany boli opatrne ručne držané. Použili sa injektory 12.5-mm s hrúbkou tridsaťtri-stupňov, ktoré presahujú 2.5 mm za koniec vodiacich kanyl. Rýchlosť injekcie bola 0.32 ul / min pre Acb a 0.16 ul / min pre BLA, pričom celkové trvanie infúzie bolo 93 s, čo viedlo k objemom 0.5-ul a 0.25-ul. Jedna ďalšia minúta bola ponechaná na difúziu.

dizajn

experiment 1

Použitím návrhu v rámci jedincov dostali všetky skupiny potkanov každú zo štyroch kombinácií liečenia liečivom v štyroch oddelených dňoch liečby v vyváženom poradí. Všetky behaviorálne testy pre oba experimenty začali 1 týždeň po operácii v Med-Associates monitorovacích komorách na príjem potravy. Krysy dostávali prístup k diéte v týchto komorách pre 2hr denne počas 6 po sebe nasledujúcich dní. Na 5th Injekčný roztok 10-mm bol vložený a ponechaný na mieste pre 2 min, bez injekčného objemu. Na 6th Injekčný roztok 12.5-mm bol zavedený a fyziologický roztok bol podávaný pre 93 s. V každý testovací deň bol do BLA podaný muscimol (20 ng / 0.25 µl / strana bilaterálne) alebo fyziologický roztok, ihneď nasledoval DAMGO (0.25 mg / 0.5 µl / strana bilaterálne) alebo fyziologický roztok do Acb, čo viedlo k štyrom možným liečeniam. kombinácie. Testovacia relácia 2hr začala ihneď po poslednej injekcii a potkanom bol podávaný ad libitum prístup k diéte s vysokým obsahom tuku. Medzi dňami liečby bol najmenej 1 deň.

experiment 2

Štyri skupiny potkanov s použitím návrhu medzi jedincami, pričom každý z nich má dvojstranné kanyly zamerané na Acb a BLA. Potkanom bol poskytnutý prístup k diéte v týchto komorách pre 2hr denne počas 6 po sebe idúcich dní a injekčné procedúry boli identické s experimentom 1, avšak každý potkan by dostával 1 len z 4 možných kombinácií liečiv pre liečivá. Spotreba diéty s vysokým obsahom tuku na 6th deň základnej liečby sa použila na vyváženie priraďovania liečiv liečivám, aby sa zabezpečili podobné východiskové kontrolné modely príjmu. Na 8th deň boli zvieratám podávané 1 4 možných liekov a prístup k 8g chutnej stravy pre 2hr.

Histologické overenie umiestnenia kanyly

Ihneď po kŕmení 2hr sa zvieratá odobrali z kŕmnych komôr, hlboko sa anestetizovali ketamínom a xylazínom (90 mg / kg a 9 mg / kg) a transkardiálne sa perfundovali. Mozgy sa odstránili a ponorili do formalínu (10%) cez noc pri 4 ° C a potom sa kryoprotekciou preniesli na roztok sacharózy (20%) pri 4 ° C. Zmrazené sériové rezy (50 um) sa zozbierali celým rozsahom miesta vpichu injekcie, umiestnili na želatínované sklíčka a zafarbili sa s krezyl violetou. Profily umiestnenia kanyly sa potom analyzovali na presnosť a údaje od potkanov s nesprávne umiestnenou kanylou neboli zahrnuté do analýz.

imunohistochémia

Mozgy sa narezali pri hrúbke 40 um a uskladnili v roztoku 0.1M fosfátového pufra (PB, pH 7.4) pri 4 ° C. Voľne plávajúci protokol imunofluorescenčného farbenia bol nasledujúci: Rezy sa premyli (3 x 10 min) v PBS. Nešpecifické väzbové miesta boli blokované použitím blokovacieho roztoku [zmes 10% normálne kozie sérum (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) a 0.3% Triton X-100 (Sigma) v PBS)] pre 2 hod. Potom sa rezy inkubovali v koktailovej zmesi obsahujúcej králičiu anti-c-Fos protilátku (1: 5000; Calbiochem) a kurča anti-tyrozínhydroxylázu (VTA) alebo myšací anti-orexín-A (hypotalamus) cez noc. Rezy sa premyli (4 x 30 min) v PBS obsahujúcom 0.05% Tween-20 (PBST). Potom sa rezy inkubovali po dobu 2 hodín v blokovacom pufri s koktailom sekundárnych protilátok: Alexa Fluor 555 kozia anti-králičia IgG a Alexa Fluor 488 kozia anti-kuracia IgG (Invitrogen). Všetky sekundárne protilátky boli použité v odporúčanej koncentrácii 1: 500. Rezy sa premyli (4 x 30 min) v PBST a PB (2 x 10 min). Rezy sa umiestnili na supermrazové sklíčka (VWR International, USA) a nechali sa vysušiť pri teplote miestnosti, zatiaľ čo boli chránené pred svetlom. Použitie ProLong Anti-fade montážnej súpravy (Invitrogen) rezy boli zakryté preklzom a skladované pri 4 ° C. Všetky inkubácie sa uskutočňovali pri teplote miestnosti okrem tých, ktoré boli primárne protilátky, ktoré boli inkubované pri 4 ° C. Na kontrolu variácie v imunohistochemickej reakcii reagovalo tkanivo z rôznych liečebných skupín. Okrem toho farbenie chýbalo v kontrolných experimentoch s vynechaním primárnych protilátok.

Behaviorálna štatistická analýza

Pri experimente 1 sa analyzovali všetky kŕmne opatrenia pre celkové 2-hod relácie a cez rôzne podmienky liečby s dvojfaktorovým vnútropodnikovým ANOVA (liečba Acb X liečbou X Amygdala), pričom hladiny pre každý faktor boli buď vehikulum alebo liek. , Pri experimente 2 boli všetky kŕmne miery analyzované s použitím dvojfaktorového ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), pričom hladiny pre každý faktor boli buď vehikulom alebo liečivom.

Postupy počítania, zobrazovanie a štatistická analýza

Na kvantitatívne stanovenie expresie imunoreaktivity v hypotalame (vrátane laterálneho hypotalamu, perifornickej oblasti, dorsomediálneho hypotalamu) a VTA boli analyzované tri anatomicky paralelné rezy tkanív z každej hemisféry (celkový súčet 6 na oblasť) a spriemerované. Všetky obrazy boli generované buď pomocou objektívu 4 × alebo 10 × pomocou konfokálneho mikroskopu s použitím zobrazovacieho softvéru Slidebook 4.3 (Inteligentné zobrazovacie inovácie, Denver, CO). V závislosti od konkrétnej oblasti sa fluorescenčná imunoreaktivita v reze 40 um zobrazila pre kanály c-Fos, c-Fos / TH alebo c-Fos / OrexinA, oddelené s exkluzívnym prahovým súborom. Snímky sa potom zobrazili na celej obrazovke s použitím voľne dostupného bezplatného softvéru na báze java ImageJ (National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA), ako programu na spracovanie a analýzu obrazu, ktorý umožňoval značkovanie každého jednotlivého neurónu a pozitívne farbenie pre každý kanál bolo počítané v režime slepého ošetrenia. Neuróny boli klasifikované iba ako c-Fos, len peptid, alebo dvojito značené podľa prítomnosti vyššie uvedeného produktu reakcie na pozadí protilátky v bunkovom jadre.

Všetky oblasti boli označené a zmapované pomocou The Rat Brain Atlas (Paxinos & Watson, 1998). Ventrálna segmentová oblasť a tyrozínhydroxyláza; vybrané úseky boli medzi -5.2 a -5.5 mm pred bregmou. Na každej úrovni sa v obidvoch hemisférach spočítala oblasť obsahujúca bunky tyrozínhydroxylázy (TH-IR) a c-Fos-IR. Hypotalamus a Orexin-A; vybrané úseky boli medzi -2.8 až -3.3 mm pred bregmou. Zistilo sa, že hypotalamická oblasť (medzi -2.8 a -3.3 mm), ktorá obsahuje pozitívne bunky orexín-A, bola rozdelená do troch oblastí od strednej po bočnú. Všetky bunky vo vnútri, ventrálne a dorzálne k fornixu boli zahrnuté do strednej oblasti označenej ako perifornické (PeF). Bunky značené Orexin-A laterálne od tejto oblasti boli zahrnuté do laterálneho hypotalamu (LH) a bunky mediálne od fornixu boli v mediálnej skupine (DMH), ktorá sa prekrývala s dorzomediálnym hypotalamom. Neuróny sa počítali v oboch hemisférach.

výsledky

Všetky účinky liečby sú uvedené vo vzťahu k miestu (miestam) podávania lieku alebo vehikula (tj intra-Acb DAMGO). Pretože všetkým potkanom bol tiež umožnený prístup a konzumácia obmedzeného množstva diéty s vysokým obsahom tukov, všetky zmeny súvisiaceho správania sa pri kŕmení (Exp. 1 a 2) a vzory neurálnej aktivácie (Exp. 2) sú nevyhnutne kombinovaným účinkom každého príslušného liečiva. liečby a konzumácie stravy.

Chovanie pri kŕmení

experiment 1

Vplyv inaktivácie BLA na stravovanie s vysokým obsahom tukov riadené podávaním intra-Acb DAMGO.

Spotreba

Ako je zobrazené v Obrázok 1aANOVA uskutočnená na základe údajov o spotrebe potravín odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (1, 7) = 13.9, p <01), liečba BLA (F (1, 7) = 8.6, p <05) a interakcia s liečbou Acb × BLA (F (1, 7) = 8.9, p <05). Post-hoc analýza odhalila, že ošetrenie soľným roztokom DAMGO + intra-BLA soľným roztokom viedlo k významne vyššej hladine spotreby (p <05) v porovnaní s oboma kontrolnými liečbami (intra-Acb soľný roztok + intra-BLA soľný roztok; intra-Acb soľný roztok + intra-BLA muscimol) a intra-BLA ošetrenie muscimolom blokovalo toto zvýšenie (p <05).

Obrázok 1 

Behaviorálne vyšetrenie: A) Množstvo konzumovanej diéty s vysokým obsahom tuku (prístup ad libitum), B) celkové trvanie vstupu potravinového zásobníka, C) celkový počet vstupov potravinového zásobníka a počty lokomotorickej aktivity (tj horizontálne prerušenie lúča). Lieky 4 sa podávali v ...
Trvanie vstupu potravinového zásobníka

Ako je zobrazené v Obr. 1bANOVA uskutočnená na údajoch o dĺžke vstupu potravinového zásobníka odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (1, 7) = 36.3, p <001), liečba BLA (F (1, 7) = 12.1, p <05) a interakcia s liečbou Acb × BLA (F (1, 7) = 16.5, p <005). Post-hoc analýza odhalila, že liečba muscimolom intra-Acb DAMGO + intra-BLA viedla k významne vyššiemu celkovému času vstupu do zásobníka jedla v porovnaní so všetkými ostatnými liečbami (p <001), pričom žiadne iné zaobchádzanie sa od seba významne nelíšilo.

Vstupy potravinového zásobníka

Ako je zobrazené v Obr. 1c, ANOVA uskutočnená na vstupných údajoch potravinového zásobníka odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (1, 7) = 10.6, p Zatiaľ čo liečba BLA sa priblížila k významnosti (F (05, 1) = 7, p = .08), a interakciu Acb × BLA (F (1, 7) = 7.9, p <05). Post-hoc analýza odhalila, že ošetrenie muscimolom intra-Acb DAMGO + intra-BLA viedlo k významne väčšiemu počtu vstupov do zásobníka jedla v porovnaní so všetkými ostatnými spôsobmi liečby (p <05), pričom žiadne iné zaobchádzanie sa od seba významne nelíšilo.

Lokomotorická aktivita

Ako je zobrazené v Obr. 1c, ANOVA uskutočnená na vstupných údajoch potravinového zásobníka odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (1, 7) = 23.5, p <005), ale žiadny hlavný účinok liečby BLA (F (1, 7) = 1.4, p > 05) a žiadna interakcia s liečbou Acb × BLA (F (1, 7) = 056, p > 05).

experiment 2

Vplyv inaktivácie BLA na stravovacie návyky s vysokým obsahom tukov a vzory neurálnej aktivácie riadené podávaním intra-Acb DAMGO.

Priradenie liečiva bolo vyvážené vysokými hladinami príjmu z 6th deň základnej línie. Tieto hladiny príjmu boli nasledovné: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

Spotreba

Ako je zobrazené v Obrázok 2aANOVA uskutočnená na základe údajov o spotrebe potravín odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 26.60, p <001), ale žiadny účinok liečby BLA (F (3, 24) = 0.02, ns) alebo interakcie Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Obrázok 2 

Behaviorálne vyšetrenie: a) Spotreba vysokotučnej stravy (prerušovaná čiara odráža obmedzený prístup 8g); b) počet vstupov potravinového zásobníka, c) celkové trvanie vstupu potravinového zásobníka a d) počty lokomotorickej aktivity (tj prerušenia horizontálneho lúča). Liečby 4 ...
Vstupy potravinového zásobníka

Ako je zobrazené v Obr. 2b, ANOVA uskutočnená na celkovom počte vstupov násypky počas celej kŕmnej relácie odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 8.55, p <01), ale žiadny liečebný účinok liečby BLA (F (3, 24) = 1.68, ns) alebo interakcie Acb × BLA (F (3, 24) = 0.39, ns).

Trvanie vstupu potravinového zásobníka

Ako je zobrazené v Obr. 2c, ANOVA vykonaná na celkovom trvaní všetkých vstupov násypky počas celej kŕmnej relácie odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), ale žiadny účinok liečby BLA (F (3, 24) = .62, ns) alebo interakcie Acb × BLA (F (3, 24) = 0.07, ns).

Lokomotorická aktivita

Ako je zobrazené v Obr. 2d, ANOVA uskutočnená na celkovej lokomotorickej aktivite počas kŕmenia odhalila významný hlavný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), ale žiadny účinok liečby BLA (F (3, 24) = .198, ns) alebo interakcie Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

imunohistochémia

Ventrálna segmentová oblasť

Ako je zobrazené v Obrázok 3a, ANOVA uskutočnená na c-Fos IR bunkách vo VTA odhalila významný účinok liečby Acb (F (3, 24) =, 25.67 p <001), ale žiadny účinok liečby BLA (F (3, 24) = 1.13, ns) alebo interakcia medzi liečbami (F (3, 24) = 2.80, ns). ANOVA uskutočnená na percentuálnom podiele TH-IR buniek, ktoré vykazujú c-Fos IR, odhalila účinok liečby Acb (F (3, 24) = 6.33, p <05), ale žiadny vplyv liečby BLA na percento TH- IR bunky, ktoré vykazujú c-Fos IR (F (3) = 24, ns), žiadna významná interakcia medzi ošetreniami (F (07) = 3, ns).

Obrázok 3 

a) Počet VTA buniek exprimujúcich c-Fos IR; b) Percento buniek VTA TH-IR exprimujúcich c-Fos IR. c) Počet buniek exprimujúcich c-Fos-IR v perifornickej oblasti hypotalamu (PeF) d) Percento IR buniek PeF Orexín-A exprimujúcich c-Fos-IR. Liečby 4 ...

Perifornický hypotalamus

Ako je zobrazené v Obr. 3bANOVA uskutočnená na c-Fos IR v PeF (oblasť analyzovaná na Obr. 5b) odhalila významný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 30.78, p <001), liečba BLA (F (3, 24) = 30.52, p <001) a liečebná interakcia Acb × BLA (F (3, 24) = 8.75, p <01). ANOVA uskutočnená na percente buniek OrxA-IR, ktoré vykazujú c-Fos IR, odhalila významný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 55.85, p <001), liečba BLA (F (3, 24) = 23.52, p <001) a interakcia s liečbou Acb × BLA (F (3, 24) = 14.32, p <001). Na obrázkoch 5a a 5b post hoc analýzy ukazujú, že inaktivácia BLA významne znižuje expresiu c-Fos indukovanú intra-Acb DAMGO a znižuje počet orexínových buniek exprimujúcich c-Fos (p <05).

Dorsomediálny hypotalamus

Ako je zobrazené v Tabuľka 1, ANOVA uskutočnená pre počet c-Fos IR buniek v DMH odhalila signifikantný účinok liečby intra-Acb (F (3, 24) = 20.19, p <001), ale žiadny účinok liečby intra-BLA ( F (3, 24) = 1.63, ns) alebo interakcie Acb × BLA (F (3, 24) = 0.05, ns). ANOVA uskutočnená na percentách buniek OrxA-IR, ktoré vykazujú c-Fos IR, odhalila významný účinok liečby Acb (F (3, 24) = 13.39, p <001), liečby BLA (F (3, 24) = 5.85, p <05), ale žiadna interakcia s liečením Acb × BLA (F (3) = 24, p = 89).

Tabuľka 1 

Počet buniek exprimujúcich c-Fos-IR (celkom) v laterálnom hypotalame a dorsomediálnom hypotalame a percento IR buniek peF Orexínu-A exprimujúcich c-Fos-IR (% orexín-A). Ošetrenia 4 boli podávané okamžite, vrátane intra-Acb DAMGO alebo fyziologického roztoku (SAL) ...

Bočný hypotalamus

Ako je zobrazené v Tabuľka 1, ANOVA uskutočnená pre počet c-Fos IR buniek v LH neodhalila žiadny účinok liečby Acb ((F (3,24) = 11, ns) alebo BLA ((F (3, 24 = 6.82, p < 05) a žiadna interakcia (F (3,24) = 26, ns). ANOVA uskutočnená na percentách buniek OrxA-IR, ktoré vykazujú c-Fos IR, neodhalila žiadny významný účinok liečby Acb (F (3, 24) ) = 64, ns), ošetrenie BLA (F (3, 24) = 08, ns) alebo interakcia ošetrení (F (3, 24) = 77, ns)

Diskusia

Za podmienok ad libitum s vysokým obsahom tukov, inaktivácia BLA znížila zvýšený príjem vysokotučných tukov produkovaný intra-Acb DAMGO, pričom ponechala prehnané správanie pri prístupe k potravinovému zásobníku neporušené, čo potvrdzuje predchádzajúcu správu (). Druhý experiment skúmal tieto isté javy, ale za obmedzených podmienok prístupu k diéte s vysokým obsahom tukov, čo umožnilo všetkým liečeným skupinám okrem skupiny liečenej len intra-Acb DAMGO dosiahnuť sýtosť (tj spotrebovať množstvá pozorované v podmienkach ad lib v Exp. 1). Zvieratá ošetrené fyziologickým roztokom intra-Acb, s alebo bez inaktivácie BLA, konzumovali podobné hladiny diéty s vysokým obsahom tukov a vykazovali podobné úrovne prístupového správania, ako sa predpokladalo. Tieto dve liečebné skupiny, ktoré sú obzvlášť zaujímavé, pacienti, ktorí dostávali intra-Acb DAMGO s alebo bez inaktivácie BLA, spotrebovali takmer všetku diétu s vysokým obsahom tuku, ktorá bola k dispozícii v prvom 30 min testovacej relácie 2hr a ukázali identické vzorce chuti (napr. Počet vstupov potravinového zásobníka, trvanie vstupu potravinového zásobníka) cez posledný 90 min. Liečba intra-Acb DAMGO zveličovala tak počet, ako aj trvanie správania sa pri prístupe k potravinovému násypku bez ohľadu na inaktiváciu BLA, v porovnaní s oboma skupinami liečenými intra-Acb fyziologickým roztokom, ako bolo uvedené predtým (). Dôležité je, ako bolo pozorované v experimente 1 a predtým (, ), liečba intra-Acb DAMGO, bez inaktivácie BLA, vedie k úrovni spotreby najmenej dvojnásobku množstva poskytnutého za podmienok obmedzeného prístupu. Preto vzory nervovej aktivity u potkanov, ktorým bola podávaná intra-Acb liečba DAMGO bez inaktivácie BLA, by mali odrážať ako motiváciu k \ t prístup a konzumovať doplnkové jedlo nad rámec toho, čo bolo k dispozícii. Naproti tomu vzory nervovej aktivity u potkanov, ktoré dostávali intra-Acb DAMGO liečbu, s inaktivovanou BLA, by mali odrážať zvýšenú motiváciu k \ t prístup potraviny, ale znížená motivácia konzumovať v porovnaní s potkanmi liečenými intra-Acb DAMGO bez inaktivácie BLA. Toto je rozhodujúce nielen pre zdôvodnenie návrhu, ale aj pre interpretáciu súčasných údajov. Úroveň dostupnej diéty bola zvolená nielen pre udržanie hladín konzumácie v obmedzenom rozsahu naprieč skupinami, ale aj pre zaistenie potkanov v každej liečenej skupine, okrem skupiny len s DAMGO, dosiahnutej alebo blížiacej sa nasýteniu (podľa experimentu 1 a predchádzajúcich zistenia, pozri ).

Podávanie intra-Acb DAMGO signifikantne zvýšilo VTA c-Fos IR v dopaminergných neurónoch v porovnaní s liečbou kontrolnou soľankou a podávanie intracelulárneho muscimolu nemalo žiadny vplyv na toto zvýšenie. Predchádzajúce výskumy naznačujú, že zvýšenie c-Fos IR vo VTA a najmä VTA dopamínových (DA) neurónoch zohráva hlavnú úlohu v odmeňovaní, motivácii a drogovej závislosti (; ; ). Podávanie antagonistov dopamínu do Acb blokuje chuťové správanie pri prístupe k jedlu, ale nemá žiadny vplyv na spotrebu vyvolanú hladom (\ t) alebo intra-Acb DAMGO \ t). Podávanie agonistov dopamínu agonistom intra-Acb zvyšuje progresívny pomer odpovedajúci potravinovému zosilňovaču, ale nemá žiadny vplyv na voľné kŕmenie (). Tieto údaje a ďalšie údaje naznačujú, že prehnané správanie sa pri príjme potravy pozorované v oboch liečebných skupinách podávaných intra-Acb DAMGO, s inaktiváciou BLA a bez nej, je sprostredkované zvýšenou aktivitou v dopaminergných neurónoch VTA.

Štruktúra neuronálnej aktivity PeF orexínu-A sa zhoduje so vzormi spotreby typicky pozorovanými po týchto rovnakých účinkoch liečby v podmienkach prístupu ad lib (, ), pričom liečba intra-Acb DAMGO vedie k vyššej spotrebe ako akákoľvek iná liečba. Tiež sme zistili, že intra-Acb DAMGO zvyšuje aktivitu DMH c-Fos bez ohľadu na liečbu BLA, ale iba samotný intra-DAMGO zvýšil podiel orexínových neurónov exprimujúcich c-Fos v porovnaní s kontrolami. Napriek svojej úlohe v správaní kŕmenia vyvolanom DAMGO (; ), DAMGO významne nezvýšil aktivitu LH c-Fos, hoci nedovolili zvieratám dosiahnuť sýtosť.

Hypotalamus bol dlho považovaný za centrum autonómnej regulácie energetickej homeostázy; vrátane regulácie kŕmenia, vzrušenia a odmeny (, ). Je známe, že neuróny exprimujúce orexigénne peptidy orexín-A a melanín-koncentračný hormón (MCH) husto osídľujú laterálne oblasti hypotalamu (), najmä perifornickú oblasť. Spotreba diéty s vysokým obsahom tukov sa pozorovala centrálne podávaným orexínom-A () je blokovaná predchádzajúcim podaním opioidného antagonistu naloxónu (\ t), čo naznačuje interakciu opioidných a orexínových peptidov pri sprostredkovaní chutnej konzumácie potravín. Podávanie intra-VTA orexínu-A tiež excituje dopamínové neuróny (Borgland et al., 2006). Blokovanie signalizácie orexínu vo VTA znižuje DAMGO-indukovanú výživu s vysokým obsahom tukov (), zatiaľ nie je známe, do akej miery je to prostredníctvom zníženia chutného správania, ktoré môže prispieť k zvýšeniu spotreby. Preto súčasné zistenie, že zvýšená dopaminergná aktivita VTA po intra-Acb DAMGO nebola ovplyvnená inaktiváciou BLA, napriek zníženiu aktivity PeF orexínu, zvyšuje význam behaviorálnej charakterizácie tak chutných, ako aj konzumných fáz kŕmenia. Okrem toho tieto údaje poskytujú testovateľné hypotézy na skúmanie vplyvu PeF orexínu a VTA dopaminergnej modulácie na prístup riadený opioidmi a na konzumačné fázy kŕmenia.

V súčasnej štúdii sa použil obmedzený prístup k diéte (tj gramy k dispozícii) na kontrolu vplyvu rôznych úrovní spotreby po rôznych liekoch. Štúdia tiež obmedzila svoje skúmanie na jedinú stravu; preto zostáva možnosť, že kŕmenie inými chuťovo prijateľnými stravami riadenými opioidmi môže byť regulované podobne. Voľba diéty s vysokým obsahom tukov bola ovplyvnená minulými charakteristikami asociovanej siete, ktorá odhalila, že je základom krmiva s vysokým obsahom tukov (Acb DAMGO).; na preskúmanie), najmä úlohu BLA (, ). Nie je známe, či sú tieto zistenia špecifické pre diétu s vysokým obsahom tukov, alebo či by sa tiež pozorovali s použitím alternatívnej stravy. Zaujímavé je, že nedávna štúdia zistila, že aj medzi vysoko prijateľnými diétami existuje výrazný rozdiel v c-fos aktivačných vzorcoch naprieč kľúčovými regulačnými oblasťami kŕmenia mezokortikolimického okruhu (). Budú potrebné ďalšie štúdie, aby sa zistilo, či sú tieto zistenia špecifické pre diéty s vysokým obsahom tuku.

Stručne povedané, tieto údaje poskytujú prehľad o tom, ako BLA reaguje na aktiváciu opioidov Acb, aby sa špecificky riadila spotreba, ale nie prístupové správanie spojené s diétou s vysokým obsahom tuku. Údaje naznačujú, že správanie pri konzumácii vyvolané intra-Acb DAMGO môže byť spôsobené zvýšenou aktivitou neurónov orexínu-A v PeF, zatiaľ čo zvýšené správanie pri prístupe k potravinám je spojené so zvýšenou dopaminergnou aktivitou VTA, pričom aktivácia BLA je potrebná len na pozorovanie fázy spotreby. Tieto údaje poskytujú lepšie pochopenie dvoch disociačných stravovacích návykov v dobre charakterizovanom krmivovom modeli. Tento výskum rozširuje naše vedomosti o nervových obvodoch, ktoré sú kritické pre chuťovo orientované kŕmenie a prinášajú dôsledky pre pochopenie maladaptívneho správania sa pri kŕmení, ktoré sa podieľa na rozvoji obezity a správania závislého od potravín.

​

Obrázok 4 

Schematické perokresby adaptované z atlasu Paxinos & Watson (1998), zobrazujúce koronálne rezy obsahujúce analyzované oblasti mozgu načrtnuté v modrej oblasti (šedá oblasť) a zväčšené priamo pod nimi. Regióny: () ventrálna tegmentálna oblasť, VTA; (B) dorsomedial ...

Poďakovanie

Autori by chceli oceniť podporu grantu DA024829 z Národného ústavu pre zneužívanie drog na MJW.

poznámky pod čiarou

Autori neuvádzajú žiadny konflikt záujmov.

Referencie

  1. Badiani A, Leone P, Noel MB, Stewart J. Mechanizmus opioidov v oblasti ventrálnej tegmentálnej oblasti a modulácia ingestívneho správania. Výskum mozgu. 1995, 670 (2): 264-276. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Účinky selektívnej blokády dopamínu D1 alebo D2 receptora v rámci nucleus accumbens subregiónov na ingestívne správanie a asociovanú motorickú aktivitu. Behav Brain Res. 2002 Dec 2; 137 (1 – 2): 165 – 177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Princípy motivácie odhalené rôznymi funkciami neurofarmakologických a neuroanatomických substrátov, ktoré sú základom kŕmenia. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985 – 1998. [Článok bez PMC] [PubMed]
  4. Lopta GF, Balthazart J. Ako užitočné je chutné a konzumné rozlíšenie pre naše chápanie neuroendokrinnej kontroly sexuálneho správania? Horm Behav. 2008 Feb; 53 (2): 307 – 311. odpoveď autora 315-8. [Článok bez PMC] [PubMed]
  5. Berridge KC. Motivačné koncepty v behaviorálnom neurovede. Physiol Behav. 2004 Apr; 81 (2): 179 – 209. Preskúmanie. [PubMed]
  6. Berridge KC. Odmeny za „lajkovanie“ a „chcenie“: mozgové substráty a úlohy pri poruchách stravovania. Fyziológia a správanie. 2009; 97 (5): 537–550. [Článok bez PMC] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Úloha orexínu / hypokretínu pri hľadaní odmeny a závislosti: dôsledky pre obezitu. Fyziológia a správanie. 2010, 100 (5): 419-428. [Článok bez PMC] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Woods SC, Seeley RJ. Stravovanie vyvolané orexínom-A, ale nie hormónom koncentrujúcim melanín, je sprostredkované opioidmi. Endocrinology. 2002, 143 (8): 2995-3000. [PubMed]
  9. Craig W. Chuť a averzie ako zložky inštinktov. Biologický bulletin. 1918, 34: 91-107. [Článok bez PMC] [PubMed]
  10. Dátum Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexíny, orexigénne hypotalamické peptidy interagujú s autonómnymi, neuroendokrinnými a neuroregulačnými systémami. Proc Natl Acad Sci USA. 1999, 96 (2): 748-753. [Článok bez PMC] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Coke T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. c-Fos indukcia v projektoch mesotelencefalickej dopamínovej dráhy a dorzálneho striata po orálnom príjme cukrov a tukov u potkanov. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9 – 19. [PubMed]
  12. Fields HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. Ventrálne tegmentálne oblasti neurónov v naučenom chovaní a pozitívnom posilnení. Ročný prehľad neurovedy. 2007, 30: 289-316. [PubMed]
  13. Hanlon EC, Baldo BA, Sadeghian K, Kelley AE. Zvýšenie príjmu potravy alebo správanie pri vyhľadávaní potravín vyvolané GABAergickými, opioidnými alebo dopaminergnými stimuláciami nucleus accumbens: je hlad? Psychofarmakológia (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241 – 247. [PubMed]
  14. Harris GC, Aston-Jones G. Vzrušenie a odmena: dichotómia vo funkcii orexínu. Trendy v Neuroscience. 2006, 29 (10): 571-577. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Disociácie medzi apetitívnymi a konzumnými reakciami farmakologickými manipuláciami oblastí mozgu relevantných pre odmeňovanie. Behav Neurosci. 1996 Apr; 110 (2): 331 – 345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp RF. Endokanabinoidný systém a chuť k jedlu: význam pre potravinovú odmenu. 2014 Jun 2; 27 (1): 172 – 185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Shilling-Scrivo K, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Vizualizácia dynamiky hypotalamickej siete pre chutné a konzumné správanie. Bunka. 2015 Jan 29; 160 (3): 516 – 527. [Článok bez PMC] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Xu B, Horvath TL, Kalra PS. Interakcia ciest regulujúcich chuť do jedla v hypotalamickej regulácii telesnej hmotnosti. Endocrine Recenzie. 1999, 20 (1): 68-110. [PubMed]
  19. Kelley AE, Baldo BA, Pratt WE, Will MJ. Kortikostriatálne-hypotalamické obvody a potravinová motivácia: integrácia energie, pôsobenia a odmeny. Physiol Behav. 2005 Dec 15; 86 (5): 773 – 795. [PubMed]
  20. Lorenz K. Komparatívna metóda skúmania vrodených vzorcov správania. Sympa. Soc. Exp. Biol. 1950, 4: 221-268.
  21. Nicola SM, Deadwyler SA. Rýchlosť vypaľovania neurónov nucleus accumbens je závislá od dopamínu a odráža načasovanie správania kokaínu hľadajúceho u potkanov na progresívnej schéme posilňovania. J Neurosci. 2000 Júl 15; 20 (14): 5526 – 5537. [PubMed]
  22. Park TH, Carr KD. Neuranatomické vzorce imunoreaktivity podobné Fos indukovanej chutným jedlom a prostredím spárovaným s jedlom u potkanov liečených fyziologickým roztokom a naltrexonom. Výskum mozgu. 1998, 805: 169-180. [PubMed]
  23. Bude MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens mu-opioidy regulujú príjem stravy s vysokým obsahom tukov prostredníctvom aktivácie distribuovanej siete mozgu. J Neuroscience. 2003, 23 (7): 2882-2888. [PubMed]
  24. Bude MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Amygdala je kritická pre opioidmi sprostredkované záchvaty tuku. Neuroreport. 2004, 15 (12): 1857-1860. [PubMed]
  25. Bude MJ, Pratt WE, Kelley AE. Farmakologická charakterizácia vysokotučného kŕmenia indukovaná opioidnou stimuláciou ventrálneho striata. Physiol Behav. 2006 Sep 30; 89 (2): 226 – 234. [PubMed]
  26. Bude MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Behaviorálna charakterizácia amygdalovej angažovanosti pri sprostredkovaní kŕmenia založeného na opioidoch pod vplyvom intra-akumulátorov. Behaviorálne neurovedy. 2009, 123 (4): 781-793. [Článok bez PMC] [PubMed]
  27. Yamanaka A, Kunii K, Nambu T, Tsujino N, Sakai A, Matsuzaki I, Miwa Y, Goto K, Sakurai T. Príjem potravy vyvolaný orexínom zahŕňa dráhu neuropeptidu Y. Výskum mozgu. 2000, 859 (2): 404-409. [PubMed]
  28. Zhang M, Kelley AE. Zvýšený príjem potravy s vysokým obsahom tuku po striatálnej mu-opioidnej stimulácii: mikroinjekčné mapovanie a fos expresia. Neuroscience. 2000, 99 (2): 267-277. [PubMed]
  29. Zhang M, Kelley AE. Príjem sacharínových, soľných a etanolových roztokov sa zvyšuje infúziou mu opioidného agonistu do nucleus accumbens. Psychofarmakológia (Berl) 2002, 159 (4): 415 – 423. [PubMed]
  30. Zhang M, Balmadrid C, Kelley AE. Opioid, GABaergná a dopaminergná modulácia nukleárnej akumulácie chutnej potravinovej motivácie: kontrastné účinky zistené štúdiou progresívneho pomeru u potkanov. Behav Neurosci. 2003 Apr; 117 (2): 202 – 211. [PubMed]
  31. Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Signalizácia orexínu vo ventrálnej tegmentálnej oblasti je potrebná pre apetít s vysokým obsahom tuku vyvolaný opioidnou stimuláciou nucleus accumbens. J of Neuroscience. 2007, 27 (41): 11075-11108. [PubMed]