Biol Psychiatry, Autorský rukopis; dostupné v PMC 2014 Jan 8.
Biol Psychiatria. 2013 Môže 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Publikované online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Konečná upravená verzia tohto článku vydavateľa je k dispozícii na stránke Biol Psychiatry
Pozri komentár „Zvieracie modely vedú cestu k ďalšiemu pochopeniu závislosti na potravinách, ako aj poskytovaniu dôkazov, že drogy používané úspešne v závislostiach môžu byť úspešné pri liečbe prejedania sa"v Biol Psychiatry, zväzok 10 na strane e11.
abstraktné
pozadia
Je veľký záujem skúmať, či krmivo riadené odmenou môže v mozgu spôsobiť plastickosť plastov. Systém gama-aminomaslovej kyseliny (GABA) v jadre nucleus accumbens (Acb), ktorý moduluje systémy na kŕmenie hypotalamu, má dobrú pozíciu na „uzurpovanie“ homeostatickej kontroly kŕmenia. Nie je však známe, či sa v tomto systéme vyskytujú neuroadaptácie indukované kŕmením.
Metódy
Samostatné skupiny potkanov, ktorým sa podávala ad libitum, boli vystavené denným záchvatom príjmu sladkého tuku, stresu predátormi alebo infúzie v rámci Acb v podobe d-amfetamínu (2 alebo 10 μg) alebo μ-opioidného agonistu D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkefalín (DAMGO, 2.5 μg), potom stimulovaný intra-Acb shell infúziou GABAA agonista, muscimol (10 ng).
výsledky
Vystavenie slazenému tuku silne senzibilizované kŕmenie vyvolané muscimolom. Senzibilizácia bola prítomná v týždni 1 po ukončení chutného režimu kŕmenia, ale poklesol o 2 týždňov. Potkany vystavené sladenému tuku nepreukázali zmenenú reakciu kŕmenia na potravinovú depriváciu. Opakované intramuskulárne infúzie DAMGO (2.5 μg) tiež senzibilizovali intramuskulárne muscimolové kŕmenie. Ani opakované infúzie d-amfetamínu vo vnútri Acbondu (2 alebo 10 μg) ani prerušovaná expozícia voči averzívnemu stimulu (stres predátora) nezmenili citlivosť na muscimol.
Závery
Palatable kŕmenie vyvoláva hypersenzitivitu Acb shell GABA reakcií; tento účinok môže zahŕňať uvoľňovanie opioidných peptidov indukované kŕmením. Zvýšené vzrušenie, averzívne zážitky alebo zvýšený prenos samotného katecholamínu sú nedostatočné na vyvolanie účinku a kŕmenie vyvolané hladom nie je dostatočné na odhalenie účinku.. Tieto zistenia ukazujú nový typ neuroadaptácie vyvolanej jedlom v rámci Acb; diskutuje sa o možných dôsledkoch pre pochopenie efektov kríženia medzi odmenou potravín a odmenou za drogy.
Predpokladá sa, že hlavným faktorom, ktorý prispieva k súčasnej „epidémii“ obezity, je prevalencia lacných, vysoko chutných a energeticky náročných potravín, ktoré poháňajú nehomeostatické stravovacie návyky prostredníctvom ich silných odmeňovacích vlastností (1-3). Pretože tieto potraviny sa zaoberajú rovnakými centrálnymi cestami, ktoré sa podieľajú na závislosti (4-6), existuje značný záujem o určenie, či ich príjem vyvoláva neuroplastické zmeny podobné tým, ktoré produkujú drogy zneužívania. Systémy, ktorým sa v tomto ohľade venuje najväčšia pozornosť, sú systémy dopamínu a opiátov v EÚ. \ T nucleus accumbens (Acb). Niekoľko skupín preukázalo, že opakované vystavenie chutnému kŕmeniu, najmä na potravinách obohatených cukrom alebo tukom, silne mení dynamiku neurotransmiterov, citlivosť receptorov a expresiu génov v týchto systémoch a produkuje vzory kŕmenia bingelike a iné zmeny správania pripomínajúce procesy podobné závislosti. (7-13).
Ďalším kľúčovým hráčom pri nervovom riadení chutného správania je systém Acb-lokalizovaný gama-aminomaslová kyselina (GABA). Akútna inhibícia neurónov Acb shell s GABA agonistami vyvoláva masívnu odozvu kŕmenia u nasýtených potkanov; tento efekt patrí k najdramatickejším syndrómom hyperfágie vyvolanej liečivom vyvolaným odkiaľkoľvek v brain (14-19). Táto hyperfágia je čiastočne spôsobená náborom hypotalamických systémov kódovaných peptidmi, ktoré sa podieľajú na regulácii energetickej rovnováhy (20-22). Okrem toho, predná škrupina Acb je jediným telencefalickým miestom, o ktorom je známe, že podporuje GABA-indukované uľahčenie reaktivity hedonickej chuti (23). Škrupina Acb bola preto navrhnutá ako základný uzol v sieti predného mozgu, ktorý moduluje systémy energetickej bilancie smerom nadol v súlade s afektívnymi / motivačnými podmienkami. (24-26). Sieťový uzol s týmito vlastnosťami by preto mohol predstavovať rozhodujúci lokus pre chutnú neuroplasticitu vyvolanú kŕmením; prekvapivo však nebol v tomto ohľade študovaný systém Acb shell GABA.
Naším cieľom v tejto štúdii bolo posúdiť, či opakované skúsenosti s nehomostatickým kŕmením riadeným odmenou vyvolávajú neuroadaptácie v systémoch GABA systému Acb shell. Zistili sme, že skromný režim prerušovaného príjmu sladených tukov silne senzibilizuje reakcie kŕmenia vyvolané priamou stimuláciou GABA.A receptorov v Acb shell. Skúmali sme behaviorálne a farmakologické mechanizmy, ktoré sú základom tohto efektu, s dôrazom na možné zapojenie lokálnych opiatergických a dopaminergných mechanizmov do vnútra Acb shell.
Metódy a materiály
Predmety
Samce potkanov Sprague-Dawley (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) s hmotnosťou 300 až 325 g po príchode sa umiestnili do párov v čírych klietkach s prístupom k potrave a vode ad libitum (s výnimkou určitých experimentov, ako je opísané ďalej) pri svetle a teplote. -kontrolované vivárium. Boli udržiavané v cykle 12-h svetlo / tma (svetlá na 7: 00 AM). Všetky zariadenia a postupy boli v súlade s pokynmi týkajúcimi sa používania a starostlivosti o zvieratá zo strany US National Institutes of Health a boli pod dohľadom a schválené Výborom pre inštitucionálnu starostlivosť o zvieratá a používanie na Univerzite vo Wisconsine.
Chirurgia a overovanie umiestnenia
Bilaterálne vodiace kanyly z nehrdzavejúcej ocele zamerané na Acb shell (23-meradlo) boli implantované podľa štandardných stereotaxických postupov [podrobnosti pozri v publikácii Baldo a Kelley (27)]. Súradnice miesta infúzie (v milimetroch od bregma) boli + 3.2 (anteroposterior); + 1.0 (lateromedial); −5.2 z povrchu lebky (dorsoventrálne). Drôtené mandrény sa umiestnili do kanyly, aby sa zabránilo upchatiu, a potkany sa zotavili na 7 dní pred testovaním. Na konci každého experimentu sa umiestnenia kanyly určili pozorovaním rezov mozgu s Nisslovým farbením pod svetelnou mikroskopiou (ďalšie podrobnosti viď. Doplnok 1). Potkany s nesprávnym umiestnením kanyly boli zo štatistickej analýzy vynechané; veľkosti skupín uvedené v tejto časti predstavujú výsledné veľkosti skupín po vynechaní subjektov s nesprávnym umiestnením.
Drogy a mikroinfúzie
Injektory z nehrdzavejúcej ocele (30-meradlo) boli znížené, aby sa predĺžilo 2.5 mm okolo špičky vodiacej kanyly. Bilaterálne tlakové injekcie sa uskutočňovali pomocou mikrodrive čerpadla. Lieky boli podávané infúziou rýchlosťou xxxlL za minútu. Celkové trvanie infúzie bolo 32 sec, čo viedlo k celkovému objemu infúzie 93 μL na stranu. Po infúzii boli injektory ponechané na mieste pre 5 min, aby sa umožnila difúzia injektátu pred výmenou styletov. Muscimol, D- [Ala1, N-MePhe2, Gly-ol] -enkefalín (DAMGO) a d-amfetamín (AMPH) sa rozpustili vXXXX% sterilnom fyziologickom roztoku.
Konzumačný režim kŕmenia
Potkany boli vystavené dvom 30-minútovým reláciám (ráno a popoludňajšie sedenie) denne počas 5 po sebe idúcich dní. Tieto sedenia sa konali v testovacích klietkach Plexiglas identických s domácimi klietkami, s výnimkou podláh z drôteného roštu, ktoré umožňovali jednoduchý zber úniku potravín. Počas ranného sedenia (11: 00 – 11: 30 AM) sa potkanom ponúkol buď sladený tuk (experimentálna skupina; n = 14) alebo štandardné krmivo (kontrolná skupina; n = 14) a povolené jesť voľne. Sladený tuk bol experimentálnou diétou Teklad (TD 99200) pozostávajúcou zo skrátenia s 10% sacharózy, s hustotou energie 6.2 kcal / g (ďalšie podrobnosti viď. Doplnok 1). Voda bola k dispozícii pre obe skupiny. Potom sa vrátili do svojich domovských klietok, pričom jedlo a voda boli voľne dostupné. V popoludňajších stretnutiach (3: 00 – 3: 30 PM) sa potkany opäť umiestnili do testovacích klietok, ale obidve skupiny dostali štandardné krmivo (a vodu). Potkany v experimentálnej skupine tak zažili v testovacom prostredí ako chutné jedlo, tak štandardné krmivo. Toto sa uskutočnilo tak, aby sa experimentálna skupina aklimatizovala na príjem potravy v testovacích klietkach, pretože v druhej fáze experimentu sa použilo krmivo (pozri „Chudnutie s nízkou dávkou muscimolu v testovacom prostredí“ nižšie). Každý deň sa zaznamenával príjem v testovacích klietkach. V domácich klietkach boli vždy k dispozícii štandardné krmivo (Tekladova laboratórna diéta) a voda.
Expozičný režim stresu
Táto manipulácia napodobnila 5-denný chutný kŕmny plán, okrem toho, že potkany v experimentálnej skupine (n = 11) dostal v ranných sedeniach aversívny stimul (stres predátora) namiesto chutného jedla. Každá krysa bola umiestnená denne do ochrannej kovovej mriežkovej klietky (7 v x 8 v x 9), ktorá bola umiestnená pre 5 min do domácej klietky fretky (prirodzený predátor potkanov). Ochranné klietky umožnili zvieratám navzájom vidieť, počuť a cítiť sa, ale zakázali fyzický kontakt. Je známe, že táto úroveň expozície významne zvyšuje hladiny kortikosterónu v plazme a podporuje zvýšené vzrušenie a ostražitosť, ktorá trvá najmenej 30 min po ukončení expozície fretkami (28,29). Kontrolné potkany (n = 10) boli umiestnené do identických malých ochranných klietok a premiestnené do novej, ale neutrálnej (tj bez fretiek), miestnosti. Po expozícii 5-min fretkami alebo neutrálnymi zvieratami boli z malých klietok odobraté experimentálne a kontrolné potkany a okamžite umiestnené do štandardných testovacích klietok Plexiglas (podrobnejšie informácie nájdete v časti „Režim prípravy na kŕmenie“) v testovacej miestnosti odlišnej od miestnosti s fretkou alebo neutrálnej miestnosti. , pre reláciu 30-min (11: 00 – 11: 30 AM). Jedlo (štandardné potkanie krmivo) a voda boli voľne dostupné. Všetky potkany sa po tomto sedení vrátili do svojich domovských klietok. Na ďalšie napodobňovanie chutného režimu kŕmenia boli potom všetky potkany vystavené druhej dennej relácii 30-min (3: 00-3: 30 PM) v rovnakých testovacích klietkach ako ich ranné klietky, ale bez vystavenia fretkám (alebo neutrálnym). , Na toto popoludňajšie zasadnutie bolo opäť k dispozícii jedlo a voda. Potkany sa po dokončení testovania vrátili do svojich domovských klietok.
Opakovaný režim AMPH
Táto manipulácia napodobňovala 5-denný chutný režim kŕmenia, okrem toho, že potkany v experimentálnej skupine dostávali denne intra-Acb shell infúzie AMPH namiesto chutného jedla na ich každodenné ranné sedenia. Intra-Acb infúzie AMPH (2 alebo 10 μg, n = 11 pre každú dávku) alebo fyziologický roztok (n = 20) boli podávané bezprostredne pred umiestnením potkanov do testovacích klietok pre ich ranné sedenia (11: 00-11: 30 AM). Počas tejto doby bolo voľne dostupné štandardné potkanie krmivo a voda a zaznamenával sa príjem. Hyperaktivita indukovaná AMPH bola monitorovaná experimentátorom, ktorý bol slepý k liečbe, s použitím postupu pozorovania správania s časovým odberom vzoriek, pri ktorom bol zaznamenaný počet výskytov štyroch správaní (kríženie klietky, chov, usmerňovanie čichania a úprava) v 20-sec. časových košov každých 5 min pre každého potkana. Potkany zo stresového experimentu predátormi boli znovu použité pre skupinu 2-μg AMPH.
Všetky potkany dostávali druhú dennú expozíciu testovacím klietkam (3: 00 – 3: 30 PM) so štandardným krmivom a prítomnou vodou, ale bez infúzií lieku. Potkany sa po dokončení testovania vrátili do svojich domovských klietok.
Nízka dávka Muscimol Challenge v testovacom prostredí
Po 5 dňoch vystavenia sladenému tuku, predátorskému stresu alebo opakovaným manipuláciám s AMPH dostávali potkany v testovacom prostredí bilaterálne intra-Acb shell výzvy s fyziologickým roztokom a muscimolom (10 ng / .5 μL na stranu). Soľný roztok bol podaný všetkým potkanom v šiesty deň (tj 1 deň po ukončení príslušných manipulácií s 5-dňovou liečbou) a intra-Acb shell muscimolu siedmy deň. V každom z týchto dní potkany dostávali intramuskulárne infúzie v puzdre bezprostredne pred umiestnením do testovacích klietok pre svoje zvyčajné popoludňajšie sedenie (3: 00-3: 30 PM). V týchto dňoch sa neuskutočnili žiadne ranné sedenia. Jedlo (štandardné krmivo) a voda boli voľne dostupné. Meral sa príjem a potkany sa po ukončení testovania vrátili do svojich domovských klietok. Pre túto fázu experimentu sa použila Chow, pretože všetky skupiny už predtým dostali testovacie prostredie v potrave, čím sa eliminovala zmätenosť potravinovej novosti. Okrem toho, pretože východiskové hladiny príjmu potravy boli nízke, existovala menšia šanca stretnúť sa s účinkami stropu na hyperfágiu indukovanú muscimolom.
Podskupina potkanov vystavených chutnému režimu kŕmenia (\ tn = 10 sladený tuk, n = Kontrolné vzorky 10 chow) dostali ďalšie infúzie fyziologického roztoku a muscimolu 7 dní po ukončení protokolu o vystavení sladenému tuku bez toho, aby medzi nimi došlo k vystaveniu sladeného tuku. Tretia sekvencia infúzie fyziologického roztoku / muscimolu bola podaná týmto potkanom 14 dní po ukončení protokolu, opäť bez prechodného vystavenia slazenému tuku.
Všimnite si, že poradie infúzií fyziologického roztoku a muscimolu nebolo vyvážené (tj fyziologický roztok bol vždy na prvom mieste), takže všetky možné súvislosti alebo reakcie vyvolané podnecovaním vyvolané cue mohli byť detegované v deň s fyziologickým podaním bez interpretačného zmätku predchádzajúceho muscimolu výzva. Tiež si všimnite, že pre skupinu 10-μg AMPH bola podaná ďalšia provokačná dávka muscimolu (50 ng) v deň 8.
Výzva týkajúca sa nedostatku potravín v prostredí testovania
Potkany sa podrobili chutnému režimu kŕmenia počas 5 dní, ako je opísané vyššie (n = 10 pre skupinu so sladeným tukom, n = 11 pre kontrolnú skupinu chow). Šiesty deň dostali všetky zvieratá infúziu fyziologického roztoku a boli testovaní v ich zvyčajnom popoludňajšom sedení (3: 00-3: 30 PM) so štandardným krmivom a vodou. Nebolo podané žiadne ranné sedenie. Potom všetky potkany dostali výzvu na depriváciu potravy, v ktorej bola potrava odstránená z domácich klietok 18 hodín pred testovaním (tj večer na deň, kedy bol podaný fyziologický roztok). Nasledujúci deň boli týmto potkanom zbaveným potravy podávané infúzie fyziologického roztoku vo vnútri Acb a umiestnené do testovacích klietok (so štandardným krmivom a vodou) v popoludňajšom testovacom čase, bez ranného sedenia. Meral sa príjem a potkany sa po ukončení testovania vrátili do svojich domovských klietok.
DAMGO / Muscimol Cross-Sensitization
Pre tento experiment sme použili mierne odlišný návrh, pretože 2.5-μg DAMGO spôsobuje sedáciu na prvej expozícii potkanov; táto sedácia klesá v približne 30 na 45 min (na čo krysy začnú jesť po dobu približne 90 min). Preto sme používali jednu dennú reláciu 2-hour s neprítomnosťou poobede. U potkanov, ktorým sa podávali ad libitum, sa podávali štyri infúzie intra-Acb shell (jedna infúzia denne, každý druhý deň) buď sterilného fyziologického roztoku (9%)n = 7) alebo DAMGO (2.5 μg / .5 μL na stranu; n = 6). Po infúzii boli potkany okamžite umiestnené do testovacích klietok pre 2 h (11: 00 AM – 1: 00 PM) s prístupom k štandardnému krmivu a vode. Štyridsaťosem hodín po poslednom opakovanom ošetrení dostali pacienti intramuskulárnu infúziu sterilného fyziologického roztoku a umiestnili sa do testovacích klietok po dobu 2 hodín so štandardným krmivom a vodou. O dva dni neskôr boli provokované muscimolom (10 ng / .5 μL), opäť umiestnené bezprostredne po infúzii do testovacích klietok po dobu 2 hodín so štandardným krmivom a vodou. Každý testovací deň sa zaznamenal príjem a potkany sa vrátili do svojich domácich klietok bezprostredne po ukončení testovania.
Štatistická analýza
Na vyhodnotenie rozdielov medzi experimentálnymi manipuláciami (diéta, liečba liekom, stres) a príslušnými kontrolami sa použili dvojfaktorové analýzy rozptylu (liečba × deň alebo história liečby × výzva na liek, podľa potreby) s plánovanými porovnaniami. Alfa bola nastavená na p <05. Analýzy sa uskutočňovali pomocou softvéru StatView (SAS Institute, Cary, Severná Karolína).
výsledky
Intermitentné záchvaty sladeného tuku Príjem senzibilizovať kŕmenie Reakcia vyvolaná Intra-Acb Shell Muscimol
Príjem sladených tukov počas ranných kŕmnych stretnutí sa zvyšoval v priebehu 5-denného intermitentného prístupu [F(4,52) = 13.3; p <0001; Obrázok 1A]. Piaty deň bol stredný príjem sladeného tuku 4.9 g, čo je ekvivalentné s 30.4 kcal, v porovnaní so stredným príjmom 1.8 kcal v kontrolnej skupine. Dôležité je, že v priebehu 5-denného protokolu neboli zistené žiadne celkové rozdiely v telesnej hmotnosti medzi sladenými tukmi a skupinami kurčiat [F(1,26) = .3; nevýznamné (ns)] a žiadna diéta × denná interakcia na telesnej hmotnosti [F(4,104) = 1.2; NS]. Zdá sa teda, že potkany v experimentálnej skupine kompenzujú zvýšený kalorický príjem, pravdepodobne znížením ich ad libitum chow príjmu v domácich klietkach (tj krátke epizódy vystavenia slazenému tuku nevyvolali účinky podobné obezite). Pre popoludňajšie sedenia, v ktorých boli obom skupinám ponúkané čau, neboli rozdiely medzi skupinami medzi príjmami a diétou × denná interakcia (Fs = .2 – 1.3; ns). Expozícia ranného sladeného tuku teda neovplyvnila nízku mieru kŕmenia pozorovanú počas popoludňajších sedení.
Po dokončení tohto intermitentného prístupu boli všetky potkany vystavené intra-Acb shell infúziám fyziologického roztoku a muscimolu (10 ng). Potkany vystavené sladenému tuku nevykazovali zmenenú reakciu kŕmenia na provokačnú dávku fyziologického roztoku v porovnaní s kontrolami vystavenými chow. Ukazovali však silnú, vysoko významnú senzibilizáciu na príjem potravy vyvolanej muscimolom (diéta × liekové interakcie [F(1,26) = 13.6, s = .001; Obrázok 2 pre špecifické porovnania]. Príjem vody nebol ovplyvnený. Ako je znázornené na obrázku Obrázok 2senzibilizácia muscimolu bola stále prítomná 7 dní po režime sladkého tuku [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 dní po expozícii sa však senzibilizovaná reakcia znížila [F(1,14) = 1.6; NS]. Nakoniec, potkany vystavené režimu sladeného tuku nepreukázali zvýšenú odpoveď na kŕmenie pri 18-hodinovej stimulácii potravy-deprivácii v porovnaní s ich náprotivkami, ktoré boli vystavené pôsobeniu žrádla [F(1,19) = .004, ns; Obrázok 2].
Krížová senzibilizácia medzi stimuláciou receptora μ a receptorom GABA v Acb Shell
Ako je zobrazené v Obrázok 3, intra-Acb shell DAMGO vyvolal silnú hyperfágiu v každom z dní injekcie 4 „opakovanej DAMGO“ fázy [F(1,11) = 62.3; p <0001]. Po týchto opakovaných ošetreniach sme potkany infikovali soľným roztokom a muscimolom; pre tieto výzvy priniesla analýza rozptylu silné hlavné účinky histórie chronickej liečby [F(1,11) = 7.8; p = .018] a výzva na podanie lieku [F(1,11) = 12.1; p = .005], ale žiadna interakcia [F(1,11) = 1.4; NS]. Avšak plánované porovnania medzi skupinami s DAMGO a fyziologickým roztokom pre každú z provokačných injekcií ukázali, že príjem potravy v reakcii na intracelulárnu stimuláciu muscimolu vo vnútri puzdra Acb bol významne vyšší u potkanov liečených DAMGO v porovnaní s potkanmi pred liečbou fyziologickým roztokom (p <05), ale že odpoveď na výzvu soľným roztokom sa medzi skupinami nelíšila.
Absencia hypersenzitivity muscimolu po opakovanej, intermitentnej expozícii stresu alebo infúzii AMPH v plášti \ t
Uskutočnili sa dva experimenty na testovanie účinkov predátorskej expozície a opakovanej liečby AMPH na následnú reakciu na muscimol. Po prvé, potkany podstúpili 5-denný intermitentný režim predátorskej expozície nasledovaný intra-Acb shell soľným roztokom a muscimolom (10 ng). Ako je znázornené na obrázku Obrázok 4táto anamnéza vystavenia stresoru nezmenila odpoveď na kŕmenie na následnú muscimálnu výzvu [F(1,19) = 1.1, ns]. Ďalej boli rovnaké potkany podrobené 5-dennému režimu denných intra-Acb shell AMPH infúzií (2 μg). Ako sa očakávalo, AMPH produkoval silnú motorickú aktiváciu, ako sa odráža v „skóre zloženej aktivity“ kríženia klietky, chovu, nasmerovaného čuchania a starostlivosti (pozri metódy a materiály) v porovnaní s potkanmi liečenými fyziologickým roztokom [F(1,22) = 53.9; p <0001; Obrázok 5A], čo ukazuje, že dávka bola jasne behaviorálne aktívna. Akútna liečba AMPH však nezmenila ingestívne správanie [liečba × denná interakcia: F(4,76) = .5, ns; údaje nie sú zobrazené]. Po dokončení opakovanej AMPH-fázy alebo fázy ošetrenia fyziologickým roztokom v experimente boli všetky potkany vystavené pôsobeniu fyziologického roztoku a muscimolu. AMPH významne nezmenila citlivosť na kŕmenie indukované muscimolom (\ tObrázok 5B). Významný predliečebný účinok bol signifikantný [F(1,19) = 3.6; p = .02]; plánované porovnania však ukázali, že táto interakcia bola spôsobená hlavne veľkým rozdielom medzi pacientmi v odpovediach na problémy s fyziologickým roztokom a muscimolom v skupine s AMPH (p = .0009). V odpovedi na výzvu muscimolu však nebol signifikantný rozdiel medzi skupinami s fyziologickým roztokom a AMPH (p = .11).
Na ďalšie skúmanie účinkov viacnásobných infúzií AMPH na citlivosť muscimolu (vzhľadom na to, že stresované potkany boli opätovne použité na experiment AMPH a tento predchádzajúci stresový zážitok by mohol modifikovať ich reakcie na AMPH), druhý pokus sa uskutočnil v samostatnej skupine naivných potkanov, v ktorých jedinci podstúpili 5-denný režim intra-Acb shell infúzií vyššej dávky AMPH (10 μg), po ktorom nasledovali intra-Acb shell výzvy so soľným roztokom a dvoma dávkami muscimolu (10 a 50 ng). Opäť sme pozorovali silnú akútnu motorickú aktiváciu v reakcii na infúzie AMPH [F(1,22) = 83.7; p <0001; Obrázok 6], ale žiadne účinky na kŕmenie [F(4,76) = 1.7, ns]. Keď boli tieto potkany provokované buď 10-ng alebo 50-ng intracelulárnym muscimolom, neúspešne vykazovali senzibilizované reakcie na kŕmenie [F(2,38) = 1.4; NS]. Ako pozitívna kontrola sa potkany v skupine AMPH potom vystavili režimu 5-denného sladeného tuku (a potkanom v skupine s fyziologickým roztokom do režimu s jedlom); Všetkým potkanom sa potom podala intramuskulárna infúzia 10-ng muscimolu. U týchto potkanov sme pozorovali senzibilizovanú odpoveď kŕmenia muscimolu po expozícii sladeného tuku [F(1,19) = 5.8; p = .027; vložka, Obrázok 6], čo dokazuje, že rovnaké potkany, ktoré po opakovaných infúziách AMPH nepreukázali senzibilizáciu, boli schopné vyvinúť a exprimovať senzibilizáciu muscimolu v reakcii na expozíciu sladeného tuku.
Umiestnenie kanyly
Obrázok 7 ukazuje schematické mapovanie umiestnení kanyly zo všetkých experimentov v tejto štúdii. Ako je možné vidieť na obrázku, drvivá väčšina umiestnení (95%) spadala do prednej polovice mediálneho puzdra Acb, vrátane ďaleko rostrálneho sektora. Päť percent umiestnení kleslo len kaudálne na stred anteroposteriorného rozsahu shellu, v rámci sektora, ktorý prináša chutné reakcie, ale rostrálne do zóny, ktorá poskytuje správanie podobné obrane (18). Umiestnenia v týchto zónach boli rovnomerne zastúpené vo všetkých experimentoch a neboli pozorované žiadne systematické rozdiely v behaviorálnych alebo farmakologických účinkoch v dôsledku variability umiestnenia v predozadnej osi.
Diskusia
V tejto štúdii sme demonštrovali nový typ adaptácie vyvolanej kŕmením v mozgu. Prerušované záchvaty sladenej tukovej spotreby silne senzibilizovali kŕmny účinok vyvolaný podaním nízkej dávky muscimolu v obale Acb; senzibilizovaný účinok bol zhruba ekvivalentný účinku, ktorý sa dosiahol pri päťnásobne vyššej dávke muscimolu u naivných potkanov. Táto hypersenzitivita sa nezdala byť nešpecifickým dôsledkom generalizovanej vzrušivosti alebo environmentálnej diverzifikácie spojenej s prerušovanou expozíciou sladeného tuku. V dôsledku toho opakovaná expozícia vysoko vzrušujúcim stimulom (prerušovaná expozícia stresoru), dokonca aj tým s pozitívnou motivačnou valenciou (intracelulárny AMPH) (30-33), neboli dostatočné na senzibilizáciu kŕmenia indukovaného muscimolom, Na rozdiel od toho infúzie DAMGO vo vnútri obalu Acb, ktoré vyvolali kŕmenie počas fázy senzibilizácie a indukcie experimentu, viedli k silnej krížovej senzibilizácii na muscimol. Z tohto dôvodu je na indukciu senzibilizácie GABA potrebná spoločná vlastnosť príjmu sladených tukov a príjem jačiatka s opioidným riadením, okrem zvýšenia celkového vzrušenia. Implicitne to demonštruje, že orosenzorické alebo postestívne vlastnosti špecifické pre cukor alebo tuk nie sú povinné pre rozvoj senzibilizácie muscimolu. Namiesto toho môže byť bežným indukčným mechanizmom opakovaná μ-opioidná signalizácia v škrupine Acb, produkovaná buď exogénnym podávaním DAMGO alebo uvoľňovaním endogénneho μ-opioidného peptidu vyvolaného sladkým tukom.
V tomto ohľade sa ukázalo, že stimulácia intra-Acb μ-opioidných receptorov na úrovni Acb vyvoláva senzibilizáciu opioidov a podmienenú reakciu na kŕmenie následným podaním fyziologického roztoku (34). Tieto účinky sú nezávislé od dopamínu (35), ako aj iné Acb-lokalizované, μ-opioidmi sprostredkované procesy, ako je zvýšenie reaktivity hedonickej chuti (\ t30,36,37). Všeobecne platí, že zlyhanie opakovaných infúzií AMPH na senzibilizáciu kŕmenia vyvolaného muscimolom súhlasí s týmito nálezmi; krížová senzibilizácia opioid-GABA teda môže predstavovať typ neuroadaptácie nezávislej od dopamínu v Acb. Zaujímavé je, že sme nepozorovali podmienenú reakciu na kŕmenie u potkanov liečených DAMGO. Treba však poznamenať, že indukcia kŕmneho účinku podmieneného opioidmi môže byť variabilná a vyžaduje viac ako štyri opakované liečby (V. Bakshi, osobná komunikácia, jún 2012). Bez ohľadu na to tieto výsledky naznačujú, že podmienený kŕmny účinok (aspoň taký, ktorý je možné odhaliť podaním fyziologického roztoku) nie je potrebný na expresiu krížovej senzibilizácie opioid-GABA. Okrem toho sme nikdy nepozorovali rozšírené kŕmne reakcie u potkanov vystavených osladenému tuku v popoludňajších sedeniach, alebo v reakcii na výzvy fyziologického roztoku alebo hladu, čo poukazuje na určitý stupeň špecificity v mechanizme vyvolávania senzibilizovanej reakcie na kŕmenie.
Zdá sa, že nervový mechanizmus, ktorý je založený na správaní kŕmenia vyvolanom muscimolom a inými aminokyselinovými manipuláciami v Acb shell, je narušením rovnováhy excitačnej a GABA-sprostredkovanej inhibičnej signalizácie sprostredkovanej AMPA na stredne ostré neuróny. Keď je čistým efektom zníženie aktivity týchto neurónov, buď inhibíciou sprostredkovanou GABA alebo blokádou glutamátových receptorov typu AMPA, spustí sa robustná hyperfágia (14,23,38,39). Preto je parsimonióznym vysvetlením našich výsledkov, že opakovaná aktivácia μ-opioidných receptorov (exogénne podávaným DAMGO alebo endogénnym uvoľňovaním opioidného peptidu vyvolaného sladkým tukom) spôsobuje buď priamu zmenu v GABAA citlivosť receptora per se, alebo všeobecnejšia zmena rovnováhy excitačného / inhibičného prenosu tak, že prah pre inhibíciu sprostredkovanú GABA je ľahšie dosiahnuteľný, Liečba opakovaným opioidným agonistom (morfínom) vyvoláva určité účinky v tomto smere, ako je napríklad upregulácia GABAA väzbové miesta a absorpciu chloridov stimulovanú muscimolom v synaptozómoch (40), rozšírenie GABAA expresia δ-podjednotky v shell Acb (41) a internalizáciu GluR1 podjednotky AMPA receptorov v Acb shell (42). Ktorýkoľvek z týchto mechanizmov (alebo ich kombinácia) na úrovni škrupiny Acb by mohol spôsobiť hypersenzitivitu na muscimol-indukovanú neurálnu inhibíciu. Sú však možné aj iné vysvetlenia; napríklad môžu existovať aj neuroadaptácie v rámci „výstupných“ uzlov siete, prostredníctvom ktorých sa prejavuje správanie pri kŕmení sprostredkované Acb-shell (napríklad laterálny hypotalamus). Na testovanie tejto možnosti sú potrebné ďalšie štúdie.
Čo sa týka klinickej významnosti týchto nálezov, zaujímavou možnosťou je, že hypersenzitivita GABA v škrupine Acb sa vyvíja v reakcii na environmentálne nepredvídané udalosti, ktoré vyvolávajú prerušované fázové zvýšenia signalizácie μ-opioidmi, ako napríklad opakované „binges“ chutného kŕmenia.. JaV tomto kontexte by zmena GABA mohla predstavovať mechanizmus spätnej väzby pre ďalšie dysregulované chovanie. Naše výsledky môžu mať tiež vplyv na pochopenie efektov „crossover“ medzi odmenou potravín a určitými drogami zneužívania. Jedným z zrejmých kandidátov je alkohol (EtOH), ktorého účinky sú modulované systémom i-opioid a GABA v Acb (43-45). Je zaujímavé, že niektoré štúdie zaznamenali asociácie medzi túžbou po jedle, záchvatmi a patologickým požívaním alkoholu u ľudí (46,47). V štúdiách na zvieratách buď GABA alebo blokáda opioidných receptorov v škrupine Acb znižujú príjem EtOH [(48,49), ale pozri Stratford a Wirtshafter (50)], a je zrejmé, že EtOH sa podáva priamo do shellu Acb (51). Nedávna štúdia pozitrónovej emisnej tomografie okrem toho odhalila, že μ-opioidná signalizácia v Acb sprevádza príjem sladeného alkoholického nápoja (52). Na bunkovej úrovni sa zistilo, že Acb shell-lokalizovaný GABAA receptory obsahujúce podjednotku 8 modulujú behaviorálne účinky nízko-dávkovej spotreby EtOH (53); ako bolo uvedené vyššie, expresia génu pre túto podjednotku je upregulovaná v obale Acb opakovanou stimuláciou μ-opioidného receptora (41). Preto je možné, že uvoľňovanie ó-opioidných peptidov chutným potravinovým „snackingom“ v kontexte konzumácie EtOH alebo konzumáciou sladených EtOH nápojov (ako sú tie, ktoré sa predávajú mladým konzumentom alkoholu) sa môže zapojiť do rýchlo sa rozvíjajúcich neuroadaptácií závislých od opioidov v kódovaných obvodoch Acb shell aminokyselín. Táto hypotéza, hoci špekulatívna, vedie k testovateľným prognózam týkajúcim sa možného kontextu, v ktorom by senzibilizácia GABA v okruhoch odmeňovania mozgov zraniteľných jedincov mohla umožniť chutné potraviny, aby slúžili ako „brána drogy“ na eskaláciu príjmu potravy a príjmu EtOH.
Doplnkový materiál
Doplnkový súbor
Poďakovanie
Túto prácu podporili Národné ústavy zdravotných grantov č. DA 009311 a MH 074723. Podskupina týchto údajov bola prezentovaná v abstraktnej forme na stretnutí spoločnosti 2009 Spoločnosti pre štúdium konferencie o zápalovom správaní v Portlande v Oregone.
poznámky pod čiarou
Autori neuvádzajú žiadne biomedicínske finančné záujmy ani potenciálne konflikty záujmov.
Doplnkový materiál citované v tomto článku je dostupné online.
Referencie
;
