Rozdielne obvody, z ktorých vychádza potravinová odmena a účinky príjmu grelínu: dopaminergná projekcia VTA-accumbens sprostredkováva účinok Ghrelínu na príjem potravy, ale nie na príjem potravy (2013)

Neuropharmacology. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 jún 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.


prednosti

  • Intra-VTA ghrelín sa zaoberá akumuláciou D1 a D2 receptorov

  • Potravinová deprivácia zvyšuje správanie sa pri odmeňovaní potravín prostredníctvom akumulátorov D1 a D2

  • Príjem potravy nie je ovplyvnený akumulovanými manipuláciami D1 a D2.

  • Správanie potravín a jednoduchý príjem krmiva sú riadené divergentnými obvodmi.

  • Nac dopamín hrá dôležitú úlohu v odmeňovaní potravín, ale nie v príjme potravy.


abstraktné

Obezita dosiahla globálne epidemické rozmery a vytvára naliehavú potrebu pochopiť mechanizmy, ktoré sú základom nadmerného a nekontrolovaného príjmu potravy. Ghrelín, jediný známy cirkulujúci orexigénny hormón, silne zvyšuje správanie potravy. Neurochemické obvody, ktoré spájajú ghrelín s mezolimbickým systémom odmeňovania a so zvýšeným správaním sa v odmeňovaní potravín, zostávajú nejasné.

Tu skúmame, či je pre účinky ghrelínu na potravinovú odmenu a príjem potrebná dopaminergná signalizácia VTA-NAc. Okrem toho skúmame možnosť endogénneho ghrelínu pôsobiaceho na dopamínové neuróny VTA-NAc. Antagonista D1 alebo D2 receptora bol injikovaný do NAc v kombinácii s mikroinjekciou ghrelínu do VTA, aby sa zistilo, či táto blokáda zoslabuje správanie ghrelínu vyvolané potravou. VTA injekcie ghrelínu viedli k výraznému zvýšeniu motivácie / odmeňovania potravín, merané pomocou progresívneho pomeru operatívneho pomeru vyvolaného sacharózou a príjmu žrádla. Predošetrenie buď antagonistom D1 alebo D2 receptorom v NAc, úplne zablokovalo odmeňovací účinok ghrelínu, pričom príjem potravy ostal nedotknutý. Tiež sme zistili, že tento okruh je potenciálne relevantný pre účinky endogénne uvoľneného ghrelínu, pretože obaja antagonisti znižujú hladovanie (stav vysokých hladín cirkulujúceho ghrelínu), zvýšené správanie motivované sacharózou, ale nie hyperglykémiu.

Naše údaje spolu identifikujú dopamínergické projekcie VTA až NAc spolu s receptormi typu D1 a D2 v NAc, ako podstatné prvky obvodov reagujúcich na ghrelín, ktoré riadia správanie potravy. Zaujímavé výsledky tiež naznačujú, že správanie sa pri odmeňovaní potravín a jednoduchý príjem potravy sú riadené divergentnými obvodmi, kde NAc dopamín hrá dôležitú úlohu v odmeňovaní potravín, ale nie v príjme potravín.

Kľúčové slová

  • ghrelin;
  • Potravinová motivácia;
  • Príjem potravy;
  • prejedanie;
  • Operatívne kondicionovanie;
  • dopamín;
  • D1;
  • D2

1. Úvod

Cirkulujúci hormón ghrelín a nervové okruhy, ktorými pôsobí, sú dobre preskúmané v kontexte kontroly obezity a apetítu (Skibicka a Dickson, 2011), motivované aj terapeutickými možnosťami v tejto oblasti (\ tCardona Cano a kol., 2012). Ghrelín je jedinečný medzi cirkulujúcimi črevnými peptidmi v tom, že zvyšuje príjem potravy (Wren a kol., 2000, Inui, 2001, Shintani a kol., 2001 a Kojima a Kangawa, 2002) účinok CNS sprostredkovaný dedikovanými receptormi, GHS-R1A (Salome a kol., 2009 a Skibicka a kol., 2011) najmä tých, ktoré sa nachádzajú v oblastiach mozgu zapojených do „homeostatického kŕmenia“ (tj kŕmenie spojené s energetickým deficitom), hypotalamu a mozgového kmeňa (\ tMelis a kol., 2002, Faulconbridge a kol., 2003 a Olszewski a kol., 2003). Nedávno sa však objavila úloha ghrelínu mimo týchto homeostatických oblastí. GHS-R1A je tiež prítomný v kľúčových uzloch mezolimbického systému odmeňovania v oblastiach ako je ventrálna tegmentálna oblasť (VTA) a nucleus accumbens (NAc) (Zigman a kol., 2006 a Skibicka a kol., 2011), oblastí zapojených do stimulovaného motivovaného správania, ktoré bolo spojené aj s „hedonickým kŕmením“ (tj príjem potravy spojený s jeho odmeňovaním). Ghrelin je schopný riadiť príjem potravy z oboch týchto lokalít a tento účinok pravdepodobne súvisí s jeho činnosťou zameranou na zvýšenie stimulačnej a motivačnej hodnoty potravín (Naleid a kol., 2005, Abizaid a kol., 2006 a Skibicka a kol., 2011). U plne nasýtených potkanov alebo myší teda ghrelín aplikovaný periférne alebo centrálne (vrátane priamo do VTA) vedie k zvýšenému príjmu potravy a tiež k správaniu pri odmeňovaní potravín (Naleid a kol., 2005, Perello a kol., 2010, Skibicka a kol., 2011 a Skibicka a kol., 2012b) odráža napríklad zvýšený pákový tlak na cukornú odmenu v progresívnom pomere operatívneho pomeru. Táto akcia odráža vznikajúcu úlohu ghrelínu v rámci mezolimbického systému odmeňovania, aby sa zlepšilo odmeňovanie nielen pre potraviny, ale aj pre alkohol a drogy zneužívania (Dickson a kol., 2011). Dôležité je, že tento účinok ghrelínu na potravinovú motiváciu predbieha signály sýtosti, pretože ghrelín vyvoláva správanie pri odmeňovaní potravín u nasýtených zvierat na úrovni porovnateľnej s hladinou zistenou u potkanov zbavených potravy. Okrem toho skutočnosť, že blokáda ghrelínového signálu nie je len systémovo, ale aj selektívne v rámci VTA (Skibicka a kol., 2011), vedie k silnému potlačeniu správania sa pri odmeňovaní potravín, čo podčiarkuje dôležitosť a nevyhnutnosť signálu ghrelínu v potravinovej odmene.

Účinok grelínu na úrovni VTA je dostatočný na riadenie príjmu potravy a motivovaného správania, účinky, ktoré sa javia ako potrebné na signalizáciu prostredníctvom GHS-R1A (Abizaid a kol., 2006 a Skibicka a kol., 2011). Prekvapujúce je, že obvody po prúde akcií ghrelinu zameraných na odmeňovanie vo VTA zostávajú zväčša nevyriešené. V rámci VTA sa ghrelín podieľa na opioidnej, NPY a GABAergickej signalizácii (Abizaid a kol., 2006 a Skibicka a kol., 2012a). Predsa len neuróny VTA dopamínu, o ktorých sa predtým zistilo, že exprimujú receptory ghrelínuAbizaid a kol., 2006), môže byť konečným cieľom VTA pre účinky ghrelinu na potravinovú odmenu. Chutné jedlá odmeňujúce zaberajú dopamínové neuróny VTA a dopamínový signál vo vybraných oblastiach CNS, ako je NAc, a tým stimulujú správanie za odmenu (Hernandez a Hoebel, 1988 a Joseph a Hodges, 1990). Treba však poznamenať, že hoci uvoľňovanie dopamínu je silne spojené s motivovaným správaním sa potravy, je tiež nevyhnutné pre základné kŕmenie, pretože myši, ktoré nie sú schopné syntetizovať dopamínovú smrť hladom (Cannon a kol., 2004). Funkčné spojenie medzi ghrelínom a dopamínom je naznačené účinkami ghrelínu na aktivitu neurónov VTA dopamínu a tiež skutočnosťou, že na ovplyvnenie účinkov ghrelinu na odmenu za potravu sú potrebné intaktné dopaminergné neuróny VTA (Abizaid a kol., 2006 a Weinberg a kol., 2011). Avšak VTA dopamínové neuróny premietajú do radu miest a zostáva úplne nepreskúmané, či je dopamínová signalizácia v NAc potrebná pre VTA-riadené účinky ghrelínu na potravinové motívy. Okrem toho sa ghrelín podieľa na kontrole správania iného ako je príjem potravy alebo motivácia, a to hľadanie novosti, ktoré tiež súvisia s uvoľňovaním dopamínu v NAc (Bardo a kol., 1996 a Hansson a kol., 2012).

V tejto štúdii sme testovali hypotézu, že účinky ghrelínu na správanie motivované potravinami a / alebo príjem potravy na úrovni VTA vyžadujú signalizáciu dopamínového receptora v NAc. Za týmto účelom sa hodnotil príjem potravy a potravou motivované správanie indukované VTA ghrelínom v progresívnom pomere pákového lisovania pre sacharózovú paradigmu spolu so súčasnou blokádou NAc dopamínovej signalizácie. V samostatných štúdiách sme testovali individuálny prínos receptorov dopamínu 1 (D1) a receptorov dopamínu 2 (D2). Okrem toho, aby sme preskúmali príspevok endogénneho ghrelínu k NAc dopamínovému signálu, zistili sme, či tieto dopamínové receptory hrajú úlohu pri zlepšovaní správania sa v odmeňovaní potravín vyvolanom hladom. Nakoniec, aby sme vyhodnotili molekulárne dôsledky endogénne zvýšeného ghrelínu v NAc dopamínovej signalizácii, určili sme vplyv hladu / potravinovej deprivácie na expresiu mRNA NAc dopamínových receptorov a enzýmov.

2, Materiály a metódy

zver: Dospelé samce potkanov Sprague-Dawley (200 - 250 g, Charles River, Nemecko) boli chované v 12-hodinovom cykle svetlo / tma (svetlá zapnuté o 6:XNUMX) s pravidelným krmením a vodou podľa chuti v ich domácich klietkach. Všetky postupy na zvieratách sa uskutočňovali s etickým súhlasom av súlade s pokynmi Výboru pre ústavnú starostlivosť o zvieratá a používanie Univerzity v Göteborgu.

chirurgia: Všetkým potkanom v štúdiách správania bola implantovaná vodiaca kanyla (26 gauge; Plastics One, Roanoke, VA), zameraná na VTA a NAc plášť pre ďalšie jednostranné ipsilaterálne injekcie. Použila sa ketamínová anestézia. Kanyly sa umiestnili 1.5 mm nad cieľové miesto a na mikroinjekcie sa použil injektor siahajúci 1.5 mm od vodiacich kanyl. Na zameranie VTA boli vybrané nasledujúce súradnice Skibicka a kol. (2011): ± 0.75 od stredovej čiary, 5.7 mm zozadu k bregme a 6.5 ​​mm ventrálne od povrchu lebky, s injektorom nasmerovaným 8.0 mm ventrálne k lebke. Pre shell NAc boli použité nasledujúce súradnice (upravené z Quarta a kol. (2009): ± 0.75 od stredovej čiary, 1.7 mm pred bregmou a 6.0 mm ventrálne k lebke, s injektorom nasmerovaným na 7.5 mm ventrálne). Kanyly boli pripevnené k lebke dentálnym akrylovým cementom a klenotníckymi skrutkami a uzavreté pomocou obturátora, ako už bolo opísané (Skibicka a kol., 2009). U všetkých potkanov bolo miesto mikroinjekcie pre VTA aj NAc post mortem overené mikroinjekciou india-atramentu pri rovnakom objeme mikroinjekcie (0.5 μl) použitom počas celej štúdie. Iba predmety so správnym umiestnením (Obr) boli zahrnuté do analýzy údajov.

  • Obrázok v plnej veľkosti (48 K)
  • Obr.  

    Diagramy predstavujúce rôzne použité experimentálne návrhy. Rozvrh 1 bol použitý na získanie údajov prezentovaných v Obr. 3 a 4, Rozvrh 2 bol použitý na získanie údajov prezentovaných v Obr a naplánovať 3 pre dáta zobrazené v Obr. 6 a 7, Tuhé sivé okienka predstavujú obdobia, v ktorých sa merali.

  • Obrázok v plnej veľkosti (77 K)
  • Obr.  

    Reprezentatívne miesto vpichu NAc (A) a VTA (B) (označené krúžkom). Pravý panel predstavuje sekciu mozgu koronálnych potkanov s indickým atramentom mikroinjikovaným do škrupiny VTA alebo NAc (NAcS) v objeme 0.5 μl použitom v štúdii. Ľavý panel zobrazuje zodpovedajúci rez atlasom mozgu potkanov, 2.16 mm pred Bregmou pre NAc a 5.64 zadným pre Bregmu pre VTA; Aq, akvadukt; cc, corpus collosum; CPu, kaudát a putamen; LV, bočná komora; NAcC, jadro NAc; SN, substantia nigra.

2.1. Postup operatívneho kondicionovania

Experimenty s kondicionovaním operantov sa uskutočňovali v komôrkach s kondicionovaním operantov (30.5 x 24.1 x 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, USA). Výcvikový postup používaný na operačnú úpravu bol upravený z predchádzajúcich štúdií (la Fleur a kol., 2007 a Hansson a kol., 2012). Na uľahčenie operatívneho tréningu na sacharózu boli všetky potkany podrobené miernemu obmedzeniu potravy, počas ktorého bola ich pôvodná telesná hmotnosť postupne znižovaná na 90% v priebehu jedného týždňa. Pred umiestnením do operančných boxov boli potkany najmenej dvakrát vystavené pôsobeniu sacharózových peliet (45 mg sacharózových peliet; test Diet, Richmond, IN, USA) v prostredí domácej klietky. Ďalej sa potkany naučili páčiť na pelety sacharózy podľa plánu FR1 s pevným pomerom, s 2 sedeniami denne. Vo FR1 viedlo jediné stlačenie aktívnej páky k dodaniu jednej pelety sacharózy. Všetky FR sedenia trvali 30 minút alebo kým potkany nezískali 50 peliet, podľa toho, čo nastalo skôr. Väčšina potkanov dosiahla kritérium 50 peliet na reláciu po 5–7 dňoch. Stlačenia neaktívnej páky boli zaznamenané, ale nemali žiadny naprogramovaný následok. Po rozvrhovacích reláciách FR1 nasledovali FR3 a FR5 (tj. 3 a 5 lisov na peletu). Po rozvrhu FR5 nasledoval rozvrh progresívneho pomeru (PR), počas ktorého sa náklady na odmenu postupne zvyšovali za každú nasledujúcu odmenu, aby sa určilo množstvo práce, ktoré je krysa ochotná vynaložiť na získanie odmeny. Požiadavka na odpoveď sa zvýšila podľa nasledujúcej rovnice: pomer odpovede = (5e (0.2 × číslo infúzie)) - 5 prostredníctvom nasledujúcich sérií: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. Relácia PR sa skončila, keď si potkan nezískal odmenu do 60 minút. Reakcia sa považovala za stabilnú, keď sa počet potravinových peliet zarobených na jedno sedenie nelíšil o viac ako 15% v troch po sebe idúcich sedeniach. Vo väčšine prípadov sa odpoveď stabilizovala do 5 sedení. Tie potkany, ktoré za ten čas nedosiahli požadované kritériá, boli vyškolené v ďalších sedeniach. PR test sa uskutočňoval 1 reláciu / deň. Potkany sa následne preniesli do ich domácich klietok na meranie príjmu potravy 1 hodinu. Na konci tréningu a pred chirurgickým zákrokom a testovaním mali potkany podľa chuti prístup k normálnemu krmivu.

2.2. lieky

Acylovaný potkaní grelín (Tocris, Bristol, UK) sa podával VTA v dávke 1.0 μg s umelou cerebrospinálnou tekutinou (aCSF) ako vehikulom (a kontrolou). Už predtým sa ukázalo, že dávka 1.0 μg grelínu zvyšuje operantnú odpoveď na cukor a indukuje orexigénnu reakciu po podaní do VTA (Naleid a kol., 2005 a Skibicka a kol., 2011). Antagonista receptora podobný D1, SCH-23390, sa podával NAc v dávke 0.3 μg (Tocris), s vehikulom (kontrola) aCSF. Pre štúdiu potravinovej deprivácie bola dávka zvýšená na 0.5 μg z dôvodu nedostatočného účinku pôvodnej dávky 0.3 μg. SCH-23390 je silný a selektívny antagonista dopamínových receptorov podobných D1 s> 1000-násobnou afinitou k dopamínovým receptorom podobným D1 oproti D2 (Barnett a kol., 1986). Má podobnú afinitu k receptorom D1 a D5 (Barnett a kol., 1992) preto sa v celej štúdii budeme odvolávať na jeho schopnosť blokovať receptory podobné D1, čo je termín zahŕňajúci receptory D1 aj D5. Počiatočná dávka 0.3 μg SCH-23390 bola zvolená na základe (Grimm a kol., 2011). Ukázalo sa, že táto dávka injikovaná do obalu NAc je účinná pri znižovaní stlačenia páky pre tágo predtým spárované s dodávkou roztoku sacharózy bez ovplyvnenia výkonu pri neaktívnej páke. Antagonista dopamínového D2 receptora, etikloprid hydrochlorid (Tocris), sa podával NAc s aCSF ako vehikulom (kontrola). Zvolená počiatočná dávka etiklopridu (1.0 μg) bola založená na (Laviolette a kol., 2008), ale v štúdii potravinovej deprivácie sa zvýšila na 1.5 μg. Všetky lieky sa dodávali v 0.5 ul objemu aCSF.

2.3. Experimentálny dizajn

Všetky potkany dostali injekcie zamerané na NAc a VTA skoro na začiatku svetelného cyklu, s druhou injekciou 10 minút pred začiatkom operantného testovania. Všetky podmienky boli oddelené minimálne 48 hodín a prebiehali vyváženým spôsobom tak, že každá krysa dostala všetky štyri podmienky: prvé vehikulum alebo antagonista dopamínového receptora k NAc a potom, o 10 minút neskôr, vehikulum alebo ghrelín k VTA. Pre každú krysu boli zamerané ipsilaterálne VTA a NAc. Podrobnosti o každom experimente sú tiež ilustrované v Obr.

2.3.1. Účinok blokády receptora podobného D1 na ghrelín vyvolanú potravu a príjem potravy

Odpovede sa skúmali po cielenej VTA a NAc (n = 12–14) dodávka lieku po štyroch nasledujúcich podmienkach: 1) kontrolná podmienka (roztoky vehikula do NAc a VTA), 2) vehikulum NAc + VTA 1.0 μg ghrelínu, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA vehikulum, 4) ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg ghrelinu. Testovanie sa uskutočňovalo v nasýtenom stave (po perióde kŕmenia). V experimentálne dni boli potkany vrátené do svojich domovských klietok po 120 minútach operatívneho testovania a príjem potravy bol meraný počas 1 hodiny v prostredí domácej klietky (ako v harmonograme 1, Obr). Tento časový bod zodpovedá tretej hodine po injekcii VTA ghrelínu, počas ktorej sa očakáva pokračovanie orexigénnej odpovede na základe predchádzajúcich štúdií skúmajúcich časový priebeh pôsobenia ghrelínu podávaného centrálne alebo periférne ( Wren a kol., 2000 a Faulconbridge a kol., 2003) a naše predchádzajúce štúdie, ktoré využívali podobné experimentálne nastavenia.

2.3.2. Účinok blokády receptora D2 na ghrelínom indukovanú potravu a príjem potravy

Odpovede sa skúmali po cielenej VTA a NAc (n = 7) dodávka liečiva za štyroch nasledujúcich podmienok: 1) kontrolná podmienka (roztoky vehikula do NAc a VTA), 2) vehikulum NAc + VTA 1.0 μg ghrelinu, 3) NAc 1 μg etiklopridiumchlorid + VTA vehikulum, 4) NAc 1 μg etiklopridiumchloridu + VTA 1.0 μg ghrelinu. Testovanie sa uskutočňovalo v nasýtenom stave (po perióde kŕmenia). Potkany sa vrátili do svojich domácich klietok po 120 minútach operatívneho testovania a príjem potravy sa meral počas 1 hodiny v prostredí domácej klietky (ako v harmonograme 1, Obr), pretože orexigénny účinok sprostredkovaný ghrelínom je stále prítomný po oneskorenom umiestnení peliet s chow (po 2 hodinách).

2.3.3. Účinky blokády receptora D1 a D2 (oddelené alebo kombinované) na príjem samotného ghrelínu

S cieľom potvrdiť, že výsledky získané pri príjme potravy v predchádzajúcich experimentoch neboli skreslené predchádzajúcou expozíciou sacharóze v operatívnej paradigme alebo dvojhodinovým oneskorením, v samostatnej štúdii sme skúmali účinky NAc dodania dvaja antagonisti dopamínového receptora samotní alebo v kombinácii s VTA ghrelínom indukovaným 2 a 2 h príjmom potravy u nasýtených potkanov (n = 10–11; ako v harmonograme 2, Obr). V tomto prípade neboli potkany vystavené paradigme operatívnej úpravy pred meraním dávky. Príjem potravy sa teda meral po cielenom podaní VTA a NAc liečiva po štyroch nasledujúcich podmienkach: 1) kontrolná podmienka (roztoky vehikula pre NAc a VTA), 2) vehikulum NAc + VTA 1.0 μg ghrelinu, 3) antagonista NAc dopamínového receptora + VTA vehikulum, 4) antagonista NAc dopamínového receptora + VTA 1.0 μg ghrelinu. Najskôr sme skúmali dvoch antagonistov dopamínových receptorov oddelene, takže za podmienok 3 a 4 jedna skupina potkanov dostávala 0.3 μg SCH-23390 a druhá skupina dostávala 1 μg etiklopridiumchloridu. Po zotavení po dobu 3 dní bola približne polovica potkanov z každej skupiny opätovne testovaná, tentokrát kombináciou dvoch antagonistov v podmienkach 3 a 4. V každom z týchto 3 experimentov bol použitý vyvážený návrh medzi liečbami, ako predtým (všetky potkany dostali všetky podmienky v každom experimente na porovnanie účinku subjektom). Pozícia kanyly sa overovala post mortem ako predtým. Zobrazené údaje zahŕňajú iba potkany s potvrdeným umiestnením injekcie, že dosiahnu VTA a NAc.

2.3.4. Účinok blokády receptora D1 a D2 na potravinovú odmenu a príjem potravy vyvolanej potravinovou depriváciou \ t

Antagonisty dopamínového receptora boli testované v 2 rôznych experimentoch. V prvom experimente boli odpovede sledované po cielenom NAc (n = 20) dodávka buď vehikula alebo antagonistu receptora podobného D1 (0.5 ug SCH-23390). Testovanie sa uskutočňovalo nalačno (po obmedzení jedla na dobu obdobia tmavého cyklu). V druhom experimente sa odpovede skúmali po cielenom NAc (n = 7) dodávka buď vehikula alebo 1.5 μg hydrochloridu etiklopridu NAc. Testovanie sa uskutočňovalo nalačno (po obmedzení jedla na dobu obdobia tmavého cyklu; ako je znázornené v pláne 3, Obr).

2.3.5. Zmeny v génovej expresii dopamínu vyvolanej depriváciou v NAc

Zmeny génovej expresie kľúčových génov vybraných pre dopamín vyvolané potravinovou depriváciou [dopamínové receptory D1A, D2, D3, D5, katechol-O-metyltransferáza (COMT) a monoaminooxidáza A (MAO)] boli merané v NAc.

2.3.6. Izolácia RNA a expresia mRNA

Mozgy boli rýchlo odstránené a NAc bol rozrezaný pomocou mozgovej matrice, zmrazený v kvapalnom dusíku a uskladnený pri -80 ° C pre neskoršie stanovenie expresie mRNA. Jednotlivé vzorky mozgu sa homogenizovali v Qiazole (Qiagen, Hilden, Nemecko) pomocou tkaniva Lyser (Qiagen). Celková RNA sa extrahovala pomocou súpravy RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) s ďalšou úpravou DNAse (Qiagen). Kvalita a množstvo RNA sa hodnotili spektrofotometrickými meraniami (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, USA). Na syntézu cDNA sa použila súprava iScript cDNA Synthesis (BioRad). RT PCR v reálnom čase sa uskutočňovala pomocou TaqMan® sady sond a primerov pre cieľové gény vybrané z online katalógu (Applied Biosystems). Hodnoty génovej expresie boli vypočítané na základe Ct metóda ( Livak a Schmittgen, 2001), kde podľa chuti kŕmená skupina bola označená ako kalibrátor. Ako referenčný gén sa použil glyceroldehyd-3-fosfátdehydrogenáza (GAPDH).

2.3.7. Štatistická analýza

Všetky parametre správania sa analyzovali analýzou rozptylu opakovaných meraní (ANOVA), po ktorej nasledovala analýza post hoc Tukey HSD test podľa potreby alebo študentský t test, kde sa porovnávali iba dve podmienky. Všetky štatistické analýzy sa uskutočňovali pomocou softvéru GraphPad. Rozdiely boli považované za významné pri p <0.05.

3. výsledok

3.1. Účinok blokády receptora podobného D1 (NAc) na VTA ghrelinom indukovanú potravinovú odmenu a príjem žrádla

Aby sa určilo, či je aktivita na receptoroch podobných D1 nevyhnutná pre zvýšenie VTR ghrelinom vyvolaného správania sa pri odmeňovaní potravy, testoval sa vplyv predošetrenia antagonistom podobným D1 (SCH-23390) na ghrelínom indukovanú operantnú reakciu na sacharózu. Post hoc test Tukey po jednosmernej ANOVA (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 pre odmeny, aktívna páka a chow) odhalili významný účinok ghrelinu na zvýšenie počtu získaných odmien (p <0.0005; ObrA), počet aktívnych pákových lisov (p <0.05; ObrB) a príjem žrádla (p <0.05; ObrC). Parametre súvisiace s odmeňovaním, odmenené a aktívne pákové lisy boli jasne predčasne ošetrené SCH-23390 ( ObrA, B). Aktivita inaktívnej páky bola malá a medzi jednotlivými liečebnými skupinami sa významne nelíšila ( ObrB) naznačujúc, že ​​liečba nevyvoláva nešpecifické necieľové zmeny aktivity. Hypertrofia Chow pozorovaná po mikroinjekcii ghrelínu do VTA nebola pred liečbou SCH-23390 zmenená ( ObrC). Tieto údaje demonštrujú, že dopamínové a D1 podobné receptory v NAc obale sú po prúde od ghrelínu a sú potrebné na to, aby ghrelín podávaný VTA pôsobil na správanie pri odmeňovaní potravinami. Nie sú však nevyhnutné pre schopnosť ghrelinu zvýšiť príjem potravy. Liečba NAc s SCH-23390 nemala žiadny účinok sama o sebe u operujúceho reagujúceho na príjem potravy alebo žrádla ( Obr).

  • Obrázok v plnej veľkosti (37 K)
  • Obr.  

    Účinky blokovania receptora D1 intra-NAc na chovanie potravinovej odmeny vyvolané intra-VTA ghrelínom a na hyperfágiu. Predbežné ošetrenie antagonistom receptora podobného D1, SCH-23390, úplne blokovalo zvýšenie dávky sacharózy vyvolané ghrelínom (A) a počet aktívnych stlačení páky (čierne pruhy), zatiaľ čo aktivita na neaktívnej páke (šedé pruhy) bola nie je ovplyvnená žiadnym z ošetrení (B). Hyperfágia Intra-VTA ghrelinu nebola oslabená selektívnou blokádou NAc škrupiny D1 receptorov (C). Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Účinok D2 blokády (NAc) na VTA ghrelinom vyvolanú stravu a príjem potravy

Aby sa určilo, či je aktivita na D2 nevyhnutná na expresiu VTA ghrelínom indukovaného zvýšenia správania pri odmeňovaní potravy, testoval sa vplyv predliečenia selektívnym antagonistom D2 (hydrochlorid eticlopridu) na zvýšenie správania vyvolaného ghrelínom. Jednosmerná ANOVA demonštrovala významný účinok liekovej liečby (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 pre odmeny, aktívna páka a čau). Post hoc test Tukey naznačil významné zvýšenie získaných odmien (p <0.01; ObrA) a aktívne pákové lisy (p <0.01; ObrB) po liečbe ghrelínom, ktoré boli blokované pred liečbou eticlopridom. Aktivita inaktívnej páky bola malá a medzi jednotlivými liečebnými skupinami sa významne nelíšila ( ObrB). Na rozdiel od operatívne reagujúcich údajov predliečba eticlopridom nezmenila zvýšenie dávky žrádla indukované ghrelínom (p <0.05; ObrC). V tejto kombinovanej štúdii bola interakcia potvrdená obojsmernou ANOVOU medzi predbežnou liečbou × ghrelínom v získaných odmenách: F(1,24) = 4.8, p <0.05; aktívne pákové lisy: F(1,24) = 4.7, p <0.05, ale nie príjem potravy. Receptory D2 teda môže grelín využiť na vyvolanie zmien v správaní súvisiacich s odmenou, ale nie na konzumáciu.

  • Obrázok v plnej veľkosti (39 K)
  • Obr.  

    Účinky blokovania D2 receptora intra-NAc na chovanie potravinovej odmeny vyvolané intra-VTA ghrelínom a na hyperfágiu. Predbežná liečba antagonistom D2 receptora, etiklopridiumchloridom (ETC), zrušila zvýšenie dávky sacharózy vyvolané ghrelínom (A) a počet aktívnych stlačení páky (čierne pruhy), zatiaľ čo aktivita na neaktívnej páke (šedé pruhy) nebola ovplyvnená niektorým z ošetrení (B). Naopak, hyperfágia intra-VTA ghrelinu nebola oslabená selektívnou blokádou NAc škrupiny D2 receptorov (C). Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Účinok blokády D1-u a / alebo D2-receptora (NAc) na príjem chow indukovaného VTA ghrelínom

Aby sme sa usilovali o ďalšie potvrdenie nedostatočného účinku dvoch antagonistov dopamínu na kŕmenie krmiva, zopakovali sme štúdiu, tentokrát u potkanov, ktorí nikdy neboli vystavení paradigme operatívneho podmieňovania. Táto validačná štúdia bola rozšírená o tretí test, v ktorom sme skúmali účinky spoločného dodávania antagonistov receptorov podobných D1 a D2 k NAc na príjem potravy riadený Vreglínom. VTA ghrelín príjem potravy výrazne zvýšil 2 hodiny po injekcii (jednosmerne ANOVA: F(3,30) = 6.4, p <0.005 a F(3,27) = 9.0, p <0.0005 pre štúdiu receptorov D1 a D2) a toto nebolo ovplyvnené predbežnou liečbou buď s D1 ( ObrA) alebo antagonistu D2 receptora ( ObrB). V záverečnom teste, pri skúmaní kombinovaného účinku dvoch antagonistov dopamínových receptorov, sme nedokázali detekovať signifikantný účinok VTA ghrelínu do 3 hodín, čo by pravdepodobne odrážalo vplyv injekcie trojitého parenchýmu potrebnej v tejto štúdii. Jedným spôsobom ANOVA naznačila významný účinok liečby (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Príjem potravy po dodaní VTA ghrelinu dosiahol význam v časovom bode 3 hodiny, avšak tento účinok nebol opäť potlačený súčasnou aplikáciou antagonistov dopamínových receptorov na NAc ( ObrC). Všimnite si, že kombinovaná aplikácia oboch antagonistov dopamínových receptorov na NAc nemala žiadny účinok sama o sebe na príjem potravy.

  • Obrázok v plnej veľkosti (48 K)
  • Obr.  

    Účinky blokovania dopamínového receptora v pláne intra-NAc na hyperfágiu chow vyvolanú chrelínom vyvolanú ghrelínom u potkanov bez predchádzajúceho zaškolenia operátora alebo vystavenia sacharóze. Hyperfágia vyvolaná VTA ghrelínom meraná 2 hodiny po injekcii nebola potlačená predbežnou liečbou NAc buď (A) antagonistom receptora podobného D1, SCH-23390 (SCH), alebo (B) antagonistom receptora D2, etiklopridiumchloridom ( ATĎ). V bode (C) nebola hyperfágia chow vyvolaná ghrelínom meraná v časovom bode 3 hodiny potlačená NAc súbežným podávaním oboch antagonistov. Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Účinok blokády receptora D1 a D2 na potravinovú odmenu a príjem potravy vyvolanej potravinovou depriváciou \ t

Potravinová deprivácia zvyšuje reakciu operantov aj príjem potravy 1 hodinu; potkany stlačili aktívnu páčku takmer dvakrát toľko, keď boli hladné, a trikrát až šesťkrát viac krmiva v 1 h meracieho bodu (porovnajte stav vozidla v Obr. 3 a 4). Blokáda receptorov podobných D1 v škrupine NAc významne znížila zvýšenie potravinovej odmeny vyvolané potravinovou depriváciou, keď sa hodnotí ako zníženie získaných potravinových odmien (p <0.01; ObrA) a redukcia aktívnych pákových lisov (p <0.01; ObrB). Táto liečba nemala žiadny významný vplyv na príjem potravy vyvolaný depriváciou potravín ( ObrC). Infúzia antagonistu D2 do škrupiny NAc významne znížila zvýšenie potravinového odmeňovania vyvolané potravinovou depriváciou, keď sa hodnotila ako zníženie zarobených potravinových odmien (p <0.01; ObrA). Hoci každý potkan znížil aktívne stlačenie páky po blokáde D2 v NAc, výsledkom bol trend (p = 0.08; ObrB) pravdepodobne kvôli vysokej základnej variabilite stlačenia páky (štandardná chyba = 86 pre vozidlo a 41 pre stav liečiva, rozsah aktívneho stlačenia páky na vozidle od 57 do 707 lisov). Výsledkom odstránenia krysy s najvyššou odozvou zo súboru údajov je p = 0.001. Najmä odstránený potkan vykázal 707 lisov na vehikulum a iba 303 na liečivo, čo tiež podporilo celkový záver. Ani jeden z antagonistov dopamínového receptora nezmenil stlačenie páky na neaktívnej páčke. Príjem potravy sa nezmenil blokádou D2 v NAc ( ObrC).

  • Obrázok v plnej veľkosti (29 K)
  • Obr.  

    Účinky blokády D1 receptora intra-NAc na zvýšenie nedostatku potravy vyvolaného nedostatkom potravy a zvýšenie hyperfágie. Predbežná liečba antagonistom D1 receptora, SCH-23390, zoslabila zvýšenie získaného množstva sacharózy vyvolaného nedostatkom potravy (A) a počet aktívnych lisov pákou, zatiaľ čo aktivita na neaktívnej páke nebola ovplyvnená žiadnym z ošetrení (B) . Hyperfágia čau nebola oslabená selektívnou blokádou NAc škrupiny D1 receptorov (C). Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Obrázok v plnej veľkosti (30 K)
  • Obr.  

    Účinky blokovania D2 receptora intra-NAc na zvýšenie nedostatku potravy vyvolaného nedostatkom potravy a zvýšenie hyperfágie. Predbežné ošetrenie antagonistom D2 receptora, etiklopridiumchloridom (ETC), znížilo zvýšenie príjmu sacharózy vyvolané potravinovou depriváciou (A) a malo tendenciu oslabiť počet aktívnych pákových lisov (B). Aktivita na neaktívnej páke nebola ovplyvnená žiadnym z ošetrení (B). Hyperfágia čau nebola oslabená selektívnou blokádou NAc škrupiny D2 receptorov (C). Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Zmeny v génovej expresii dopamínu vyvolanej depriváciou v NAc

Jednodňové hladovanie malo významný vplyv na expresiu mRNA niekoľkých génov súvisiacich s dopamínom v NAc. Expresia mRNA dopamínového receptora D2 bola významne znížená, zatiaľ čo mRNA pre dopamínový receptor D5 bola zvýšená. Dopamínový receptor D1, D3, COMT a MAO mRNA neboli zmenené cez noc nalačno (Obr). Receptory D1 a D2 sú považované za najhojnejší receptor dopamínu v mozgu, zatiaľ čo prítomnosť D3 a D5 v CNS je omnoho viac obmedzená. Porovnávali sme teda hladiny mRNA v akumulovaných D5 receptoroch k D1 a prišli na 2%; podobný vzťah bol zistený pre D3 a D2 (údaje nie sú zobrazené). Tu teda potvrdzujeme, že v NAc je väčšina mRNA dopamínového receptora tvorená receptormi receptorov D1 a D2, zatiaľ čo receptory D3 a D5 predstavujú len malú frakciu celkovej mRNA dopamínového receptora detegovanú v NAc.

  • Obrázok v plnej veľkosti (21 K)
  • Obr.  

    Nucleus accumbens expresia génu súvisiaceho so signalizáciou dopamínu detegovaná po obmedzení potravy. Hodnoty sú uvedené ako priemer + SE. *p <0.05.

4. diskusia

Hlavné zistenia súčasnej štúdie naznačujú, že dopamínová signalizácia v plášti NAc je nevyhnutným sprostredkovateľom účinkov ghrelinu na potravinovú odmenu. Výsledky naznačujú, že receptory podobné D1 a D2 v obale NAc sú kľúčovými zložkami obvodov aktivovaných ghrelínom a sú nevyhnutné pre to, aby ghrelín aplikovaný VTA pôsobil na správanie pri odmeňovaní potravinami. Signalizácia receptorov podobných D1 a D2 v NAc (škrupine) však nie je nevyhnutná pre schopnosť ghrelinu zvýšiť príjem potravy. Tieto údaje naznačujú odchýlky v nervových cieľoch pre grelín, ktoré kontrolujú posilnenie potravy oproti príjmu potravy. Nakoniec naše zistenia naznačujú, že tento obvod je zapojený aj endogénnym grelínom, pretože v stave hladu, keď sú hladiny cirkulujúceho grelínu zvýšené, je potrebná signalizácia dopamínu v NAc kvôli zvýšenému správaniu za odmenu za jedlo.

Prekvapivo, hoci je jasné, že ghrelín má vplyv na dopaminergný systém (Abizaid a kol., 2006, Jerlhag a kol., 2007, Kawahara a kol., 2009 a Weinberg a kol., 2011), toto je prvá štúdia, ktorá demonštruje, že účinky ghrelinu na potravinovú odmenu vyžadujú signalizáciu dopamínového receptora NAc (v tomto prípade signalizácia podobná D1 a D2). Ukázalo sa to ako dôležitá otázka, pretože sa nedávno ukázalo, že iné hormóny alebo neuropeptidy spojené s kontrolou chuti do jedla majú pomerne neočakávaný vzťah s mezolimbickým dopamínovým systémom. Napríklad leptín, podobne ako grelín, má receptory na dopamínových neurónoch vo VTA; väčšina z týchto dopaminergných neurónov citlivých na leptín však nepremietajú do striata, ale inervujú amygdalu (Hommel a kol., 2006 a Leshan a kol., 2010). Melanokortín, silný anorexigénny neuropeptid s receptormi vo VTA, na rozdiel od toho, čo sa dá predpovedať pre anorexické činidlo, v skutočnosti zvyšuje dopaminergnú aktivitu a uvoľňovanie dopamínu v striate, pričom jasne znižuje správanie pri prijímaní potravy (Torre a Celis, 1988, Lindblom a kol., 2001 a Kužeľ, 2005). Ďalšiu vrstvu komplexnosti dopĺňajú údaje naznačujúce, že účinok uvoľňovania dopamínu ghrelínu je závislý od dostupnosti potravy: hladiny NAc dopamínu zistené mikrodialýzou sa zvýšili iba periférne aplikovaným ghrelínom u potkanov, ktorým bolo umožnené jesť po podaní ghrelínu. (ako v experimentálnych podmienkach použitých v tejto štúdii) a boli dokonca potlačené ghrelínom u tých, ktorým bol odmietnutý prístup k potravinám (Kawahara a kol., 2009), ktorý nedávno ukázal, že zahŕňa diferenciálne signálne dráhy opioidov vo VTA (Kawahara a kol., 2013). Tieto dva príklady zdôrazňujú zložitosť vzťahu medzi kŕmením peptidmi, dostupnosťou potravy a dopamínom a zdôrazňujú dôležitosť štúdií skúmajúcich užitočnosť účinkov ghrelinu na dopamínový systém v správaní za odmenu.

Zaujímavým aspektom výsledkov je kontrastný účinok blokády NAc dopamínového receptora na potravinovú motiváciu vs. príjem potravy. Najmä sme potvrdili nedostatok účinku potlačenej NAc dopamínovej signalizácie na príjem potravy indukovanej VTA ghrelínom v nezávislých štúdiách 2: v jednom paradigme sa meranie príjmu potravy uskutočnilo bezprostredne po operatívnom odpovedajúcom teste (pri ktorom konzumácia cukru odmenou mohla zmeniť následný test). príjem potravy) a na druhej strane sa u zvierat meral len príjem potravy bez predchádzajúceho operatívneho testovania. Okrem toho sme v druhom experimente dokázali, že spoločná aplikácia oboch antagonistov dopamínového receptora na NAc nemala žiadny vplyv na príjem potravy indukovaný VTA ghrelínom, čím sa zvýšila podpora hypotézy, že signalizácia NAc dopamínu prostredníctvom receptorov podobných D1 a D2 receptorom nie je potrebná na hyperfágiu ghrelínu. Spolu s faktom, že antagonisti prerušujú VTA ghrelinom indukované potravinové motivované správanie, tieto kolektívne výsledky naznačujú divergenciu neuro-obvodov v smere VTA ghrelínu, pričom jedna vetva kontroluje príjem potravy a inú potravinovú motiváciu / odmenu. Zdá sa, že ghrelín využíva dopamín na zmenu potravinovej motivácie, ale nie na príjem potravy. Predtým sme ukázali, že VTA ghrelín zapája neuropeptid Y do VTA selektívne na kontrolu príjmu potravy a opioidov opačným spôsobom (Skibicka a kol., 2012a). Existuje teda uprednostňovanie divergencie v obvodoch zapojených do ghrelínu na príjem potravy verzus správanie motivované potravinami.

Akumulačné receptory podobné D1 majú dobre zavedenú úlohu pri posilňovaní liečiv a potravín s radom predchádzajúcich dôkazov, ktoré naznačujú, že intra-NAc D1-podobná antagonistická infúzia znižuje cieľovo orientované správanie voči potravinám. Systémoví antagonisti receptora podobného D1 znižujú samovoľné podávanie kokaínu, heroínu, nikotínu a alkoholu vyvolané cue alebo kontextom (napr.Weissenborn a kol., 1996, Liu a Weiss, 2002, Bossert a kol., 2007 a Liu a kol., 2010)], zdôrazňujúc kľúčovú úlohu týchto receptorov v procesoch orientovaných na odmeňovanie. Tieto údaje ukazujú, že receptory podobné NAc D1 sú základným prvkom obvodov aktivovaných ghrelínom, pôsobiacim VTA. Ukázalo sa tiež, že periférna aplikácia tohto antagonistu D1 podporuje redukciu rozpoznávania objektu posilneného ghrelínom (Jacoby a Currie, 2011). Avšak vzhľadom na to, že periférna aplikácia sa zameriava na všetky neuronálne populácie exprimujúce D1 v mozgu a že populácie mimo NAc (napríklad v hipokampuse) môžu mať významnú úlohu vo vzdelávaní a pamäti, nie je jasné, či populácia NAc skúmala tu prispievajú k účinkom ghrelínu na zvýšenie pamäti.

Receptory D2 často pôsobia v zhode s D1; Preto mnohé štúdie naznačujú úlohu receptorov D2 v aspektoch spracovania odmien a správania orientovaného na odmeňovanie. Je však pozoruhodné, že receptory D1 a D2 nie vždy fungujú rovnako ako funkcia odmeny Wrt. V amygdale napríklad blokáda receptorov D1 zoslabuje opätovné navodenie vyhľadávaného kokaínu vyvolaného cue, zatiaľ čo antagonisti D2 môžu toto správanie skutočne zvýšiť (Berglind a kol., 2006). Táto funkčná disociácia môže mať tiež neuroanatomický prínos, pretože receptory D2 v NAc majú skôr opačnú funkciu ako v hypotalame. Kým v NAc stimulácii D2 receptorov môže zvýšiť potravinovú motiváciu, čo robí zviera s väčšou pravdepodobnosťou, že bude vyvíjať úsilie na získanie potravy, v hypotalamickej stimulácii D2 receptorov je jasne anorektická (Leibowitz a Rossakis, 1979 a Nowend a kol., 2001). Z toho vyplýva, že môže byť ťažké interpretovať výsledky po periférnej aplikácii liekov zameraných na D2, pre ktoré sú cieľové receptorové populácie spojené s protichodnou funkciou. To môže byť jeden z dôvodov, ktoré vysvetľujú, prečo v predchádzajúcej štúdii nemala periférna injekcia antagonistu D2 žiadny vplyv na odpoveď vyvolanú ghrelínom na roztok sacharózy. Ďalším možným vysvetlením je, že D2 je autoreceptor na neurónoch produkujúcich dopamín v substantia nigra a VTA, kde jeho aktivácia môže viesť k potlačeniu dopaminergnej aktivity (Lacey a kol., 1987). Takže, keď sa injekčne podávali periférne, D2-cieliace liečivá by mohli potenciálne získať prístup k tejto receptorovej populácii, zatiaľ čo v našej štúdii boli zacielené iba NAc shell D2 receptor. Najmä čistý účinok systémovej blokády receptora typu D1 blokoval reakciu na nápoj sacharózy v rovnakej paradigme (Overduin a kol., 2012). Okrem toho sa zdá, že systémová subkutánna injekcia agonistu D1 zvyšuje preferenciu chutného jedla, zatiaľ čo systémová injekcia agonistu D2 ho znižuje (\ tCooper a Al-Naser, 2006). Zdá sa teda, že naše údaje naznačujúce supresívny účinok antagonistov D1 na ghrelinom indukovanú potravinovú motiváciu sú v súlade s celkovým čistým (supresívnym) účinkom stimulácie receptorov D1 na funkciu odmeňovania. Naproti tomu čistý účinok populácie D2 receptorov je bližšie spojený s tým, čo je známe o hypotalamických receptoroch D2, ako údaje tu uvedené pre NAc.

V tejto štúdii boli antagonisti D1 a D2 schopní blokovať operatívne správanie sacharózy po podaní VTA ghrelínu a po deprivácii potravy, čo naznačuje, že je potrebný kooperačný účinok na obidvoch receptoroch v NAc, aby mohol ghrelín vykonávať svoje účinky. To dáva zmysel, keď sa uvažuje o endogénnej situácii, v ktorej dopamínergné terminály odvodené od VTA uvoľňujú dopamín v NAc škrupine, pričom súčasne aktivujú všetky dostupné dopamínové receptory. Potreba súčasnej aktivácie receptorov typu D1 a D2 už bola hlásená pre iné správanie vrátane posilnenia (Ikemoto a kol., 1997) a lokomotorickej aktivity (Plaznik a kol., 1989), ako aj pálenie neurónov (Biela, 1987). Výsledky tejto štúdie ukazujú, že blokáda len jedného z dvoch dopaminergných receptorov bola dostatočná na zníženie tohto správania, rovnako ako blokáda jedného z týchto receptorov bola dostatočná na zníženie správania operátora sacharózy riadeného ghrelínom. Mechanizmus tejto interakcie je nejasný. Niektoré neuróny v NAc koexprimujú D1 aj D2 receptory. Jednou z možností je zapojenie heterodimérov do odpovede odmeňovania, nedávno bola publikovaná tvorba heterodimérov receptormi D1 a D2 a ukázalo sa, že táto väzba prispieva k správaniu podobnému depresii (Pei a kol., 2010). Naše výsledky však ukazujú, že signál D1 a D2 v NAc nie je redundantný a každý receptor je potrebný na prenos účinku ghrelínu na potravinovú odmenu, pretože individuálna blokáda bola účinná pri zmierňovaní odozvy. Navyše, pretože individuálna blokáda nebola účinná pri hyperfágii ghrelínu, oddelene sme vyhodnotili možnosť, či signál D1 a D2 je pre príjem potravy redundantný, tj na elimináciu odpovede je potrebná simultánna blokáda oboch. Toto však nebolo možné, pretože hyperfágia ghrelínu nebola ovplyvnená súčasnou blokádou receptorov D1 a D2 v NAc. Takže samotný alebo v kombinácii signalizácia NAc D1 a receptora D2 nie je ghrelínom využívaná na zvýšenie príjmu potravy.

Tu sme sa zamerali na D1-like a D2 receptory v shell NAc. Zdá sa, že funkcia shell a jadra NAc je do určitej miery disociovateľná, najmä s podstatnými základnými zmenami vo vlastnom podávaní liečiva, ktoré sú spojené s diskrétnym tágom a shell je viac ovplyvnený v kontexte závislom podávaní drog (Bossert a kol., 2007). Táto funkčná disociácia je podporovaná neuroanatomickými spojeniami, kde jadro dostáva viac vstupov z amygdaly a shell je hustejšie inervovaný hipokampom (Groenewegen a kol., 1999 a Floresco a kol., 2001). Potkany si tiež sami podajú kombináciu agonistov D1 a D2 receptora iba v škrupine NAc a nie v jadre (Ikemoto a kol., 1997), v ktorom sa uvádza, že ich spolupráca pri odmeňovaní je primárne spojená s regiónom, na ktorý sa zameriava.

V tejto štúdii sme konkrétne skúmali vplyv potlačenej NAc dopamínovej signalizácie na príjem potravy a na potraviny motivované správanie vyvolané ghrelínom aplikovaným VTA. Treba však poznamenať, že ghrelín môže tiež riadiť správanie pri kŕmení aktiváciou aferentných ciest k VTA. Ukázalo sa napríklad, že ghrelín zlepšuje správanie posilnené potravou aktiváciou neurónov orexínu v laterálnom hypotalame (Perello a kol., 2010), skupina orexinergných buniek, ktorá premieta VTA a stimuluje uvoľňovanie dopamínu (Narita a kol., 2006). Zatiaľ čo naša štúdia používajúca neuroanatómiu a neurofarmakológiu špecificky rozoberá cestu VTA-NAc, v endogénnej situácii ghrelín uvoľnený v obehu pravdepodobne stimuluje VTA ako jamky ako iné mozgové jadrá exprimujúce receptor ghrelínu s eferentnými projekciami do VTA. Takže vo fyziologickej situácii je vplyv ghrelínu distribuovaný na mnohých miestach v mozgu, ktoré pravdepodobne pôsobia v zhode. Koncepcia hormónu alebo neuropeptidu pôsobiaceho na mnohých distribuovaných miestach v mozgu, z ktorých môže vyvolať podobný výsledok, napríklad zmena príjmu potravy, nie je nová a už bola navrhnutá a vyhodnotená pre leptín a melanokortín (Gril, 2006, Leinninger a kol., 2009, Skibicka a Grill, 2009 a Faulconbridge a Hayes, 2011).

Potravinová deprivácia je spojená s vysokými hladinami cirkulujúceho ghrelínu. V podmienkach potravinovej deprivácie prezentácia potravín vyvoláva uvoľňovanie dopamínu v NAc (Kawahara a kol., 2013). Z toho vyplýva, že nutričný stav môže tiež ovplyvniť signalizáciu dopamínu v NAc, vplyv potravinovej deprivácie na expresiu mRNA dopamínových receptorov (receptory podobné D1 (D1, D5) a receptory podobné D2 (D2, D3)) a degradáciu dopamínu enzýmy (MAO, COMT) hodnotené v tejto štúdii. Zatiaľ čo potravinová deprivácia nemenila expresiu mRNA žiadneho z meraných enzýmov degradujúcich dopamín, zistili sme diferenciálnu reguláciu receptorov D5 vs. D2. Expresia receptorov D5 bola zvýšená o takmer 30%, zatiaľ čo mRNA receptora D2 bola znížená o približne 20%. V súlade s touto divergenciou sa ukázalo, že súčasná aplikácia agonistov receptora D1 a D2 doteraz znižovala receptory D2, ale upregulovala receptory D1 v substantia nigra (as podobným trendom v NAc) (Subramaniam a kol., 1992). Zaujímavé je, že účinky potravinovej deprivácie na expresiu NAc dopamínového receptora sa zbiehajú s našimi údajmi, ktoré preukazujú úlohu podobných D1 (vrátane D5) a D2 receptorov pri pôrode vyvolanej motivácii potravy.

Jednou z námietok našej štúdie je, že potravinová deprivácia zvyšuje hladiny cirkulujúceho ghrelínu, takže potenciálne môžu byť aktivované iné populácie ghrelínových receptorov mimo VTA. Zatiaľ čo potravinová deprivácia je endogénnym a fyziologicky relevantnejším spôsobom na zvýšenie ghrelínu, neumožňuje selektívnu stimuláciu VTA. Nemôžeme preto vylúčiť možnosť, že zmeny dopamínového receptora zistené v NAc sú výsledkom aktivity ghrelínu v oblastiach mimo VTA s nepriamym vplyvom na NAc. Nakoniec je potrebné poznamenať, že naše údaje spájajú pôst so zmenami v expresii NAc dopamínového receptora, ale ďalšie experimenty by boli potrebné na preukázanie sprostredkovania dopaminergnej projekcie VTA-NAc (stimulovanej ghrelínom) v tomto zmysle a na preskúmanie úlohy. iných dráh a systémov vysielačov v tomto zmysle, ako je laterálny hypotalamus (ako je uvedené vyššie).

Pretože mnohé z neurobiologických substrátov sú spoločné pre drogovú závislosť aj poruchu príjmu potravy, je možné, že súčasné zistenia svedčia o úlohe receptorov D1-like a D2 v účinkoch ghrelínu na posilňovanie liečiv a alkoholu (Dickson a kol., 2011). Odmeňovanie potravín a kokaínu vedie k uvoľňovaniu dopamínu v NAc (Hernandez a Hoebel, 1988). Blokáda receptorov D1 alebo D2 znižuje správanie odmeňovania u liekov, ktoré sú zneužívané, alkoholu a nikotínu. Vzhľadom na to, že významný prínos ghrelínu k správaniu príjmu alebo odmeňovania pre všetky tieto látky bol uvedený skôr, je skôr pravdepodobné, že tu opísané obvody ghrelín-VTA-dopamín-NAc sú relevantné pre rad odmeňovania a nie výlučne pre potraviny. Predbežnú podporu tejto myšlienke možno získať z údajov, ktoré dokazujú, že potravinová deprivácia môže obnoviť hľadanie heroínu, ktoré je blokované blokádou receptorov podobných D1 (Tobin a kol., 2009).

Naše údaje poskytujú nové poznatky o integrácii dvoch kľúčových signalizačných systémov spojených s odmeňovaním: obvody poháňané VTA, ktoré reagujú na orexigénny hormón, ghrelín, a obvody reagujúce na NA-dopamín. Najmä ukazujeme, že dobre zdokumentované účinky grelínu na VTA spojené s jedlom motivovaným správaním vyžadujú signalizáciu D1 a D2 v NAc. Naše údaje tiež naznačujú, že účinky ghrelínu (závislé na D1 / D2) založené na VTA na odmenu za jedlo zahŕňajú rozdielne obvody s tými, ktoré sú dôležité pre príjem potravy, pretože ani jeden antagonista neovplyvňoval príjem potravy vyvolanej ghrelínom, keď sa dostal do NAc. Napokon štúdie hladných (nalačno nalačno, a teda hyperghrelinemických) potkanov implikujú signalizáciu NAc D1 / D2 v účinkoch endogénneho grelínu na správanie motivované potravinami. Zdá sa teda, že mechanizmy a terapie interferujúce so signalizáciou dopamínu v NAc majú význam pre účinky sprostredkovania ghrelinu na systém odmien, vrátane tých, ktoré súvisia s kontrolou stravovania, a teda s obezitou a jej liečbou.

Vyhlásenie o zverejnení

Autori nemajú čo prezradiť.

Poďakovanie

Táto práca bola podporovaná Švédska výskumná rada pre medicínu (2011-3054 na KPS a 2012-1758 na SLD), Siedmy rámcový program Európskej komisie granty (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning och Forskning Göteborg (ALFGBG-138741) Švédska nadácia pre strategický výskum do centra Sahlgrenska pre kardiovaskulárny a metabolický výskum (A305 – 188) a NovoNordisk Fonden, Finančníci nemali žiadnu úlohu v návrhu štúdia, zhromažďovaní a analýze údajov, rozhodovaní o publikovaní alebo príprave rukopisu.

Referencie

  •  
  • Zodpovedajúci Autor. Katedra endokrinológie, Ústav neurovied a fyziológie, Sahlgrenská akadémia na univerzite v Göteborgu, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Göteborg, Švédsko. Tel .: +46 31 786 3818 (kancelária); fax: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Autori. Vydavateľ Elsevier Ltd.