Zaposlovanje CRF sistema posreduje temno stran kompulzivnega prehranjevanja (2009)

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

Objavljeno na spletu 2009 Nov 9. doi:  10.1073 / pnas.0908789106

PMCID: PMC2785284

Minimalizem

Dieta za nadzor telesne teže vključuje cikle pomanjkanja okusne hrane, ki lahko spodbujajo kompulzivno prehranjevanje. Ta študija je pokazala, da podgane, ki se umaknejo iz intermitentnega dostopa do okusne hrane, kažejo prenajedanje okusne hrane ob ponovnem dostopu in afektivno odtegnitveno stanje, za katerega je značilen faktor 1, ki sprosti kortikotropin (CRF)1reverzibilno vedenje receptorskih antagonistov, vključno s hipofagijo, motivacijskimi pomanjkljivostmi za pridobitev manj okusne hrane in anksiogeno podobnega vedenja. Umik je spremljal povečan izraz CRF in CRF1 elektrofiziološka odzivnost v osrednjem jedru amigdale. Predlagamo, da se nabere ekstrahipotalamski CRF-CRF1 sistemi med odvzemom od okusne hrane, analogno abstinenci pri zlorabljenih drogah, lahko spodbujajo kompulzivno izbiro okusne hrane, podcenjevanje bolj zdravih alternativ in negativno čustveno stanje, ko je preprečen vnos okusne hrane.

ključne besede: motnje hranjenja, debelost, okusnost, okusna prehranska odvisnost, umik

Oblike debelosti in motenj hranjenja, podobne zasvojenosti z drogami, je mogoče razumeti kot kronične relapsne bolezni z izmeničnimi obdobji abstinence (npr. Dieto, da bi se izognili „prepovedanim“ okusnim živilom) in recidivom (tj. Kompulzivno, pogosto neobvladljivo, uživanje visoko- živila), ki se kljub negativnim posledicam nadaljujejo (\ t). Čeprav so pozitivne ojačitvene lastnosti okusnih živil dobro znane (\ t, ), je bilo manj pozornosti namenjene njihovim negativnim okrepitvam (-), in sicer povečana verjetnost vedenjskega odziva, ki ga povzroči odstranitev neželenega dražljaja (npr. vnos okusne hrane za lajšanje negativnih čustvenih stanj). Intermitentni cikli podaljšane uporabe zdravil za zlorabo lahko postopoma vodijo do "afektivne odvisnosti", ki jo opazimo kot potrebo po višjih in / ali bolj rednih količinah zdravila za vzdrževanje dane čustvene točke kot tudi negativnega čustvenega stanja po prenehanju zdravljenja. vnos drog (, ). Takšno čustveno umikanje lahko ohrani uporabo in spodbudi ponovitev bolezni zaradi negativnih okrepitvenih lastnosti nadaljevanja in ponovne uporabe drog (\ t, ).

Stresni sistemi možganskega stresa ekstrahipotalamičnega kortikotropina (CRF) domnevno sodelujejo pri prehodu iz uporabe drog na odvisnost, pri čemer vnos zlorabljenih drog postaja vedno bolj motiviran s temi negativnimi, ne pa pozitivnimi mehanizmi za okrepitev. CRF igra pomembno vlogo pri odtegnitvenih sindromih za vsako večjo zlorabo, vključno z alkoholom, nikotinom, kokainom, opiati, amfetamini in tetrahidrokanabinolom (, ). Po analogiji so ponavljajoči se cikli intermitentnega, podaljšanega dostopa do zelo okusne hrane, domnevali, da inducirajo nevroopogonitve sistema CRF, podobne tistim pri modelih odvisnosti od drog (, , ).

Rezultati

Intermitenten, razširjen dostop do okusne hrane postopoma vodi do podcenjevanja manj priljubljenih diet, ko ni na voljo okusne hrane, in do prenajedanja okusne hrane ob ponovnem dostopu (-). Preizkusiti hipotezo, da je CRF1 sistemi, ki posredujejo pri teh prehranjevalnih prilagoditvah, samci Wistar podgan (\ tn = 20) je bila vsak dan dodeljena prehrana po želji ad libitum (Chow / Chow) ali pa je bila zagotovljena hrana ad libitum za 5 dni (faza C), ki ji je sledila zelo okusna, sladka prehrana za 2 dni (faza P) (Chow / Palatable) ) (glej Slika S1 za prehrano in urnik Slika S2 učinke prehrane na vnos hrane in telesno težo). Po 7 tednih ciklične prehrane so podgane prejele nepeptidni CRF1 antagonist receptorja R121919 (0, 5, 10 in 20 mg / kg, sc) v obliki latinskega kvadrata (\ t). Zdravljenje je dobilo zdravilo 1 h, preden je prešlo iz okusne prehrane na prehrano iz hrane ali hrane. R121919 je od odmerka odvisno zmanjšal okusen vnos diete in povečal vnos hrane iz chow pri Chow / Palatable podganah (prehrana faza × Dietni načrt × Doza za zdravila: F3,54 = 7.25, P <0.001), brez spreminjanja vnosa kontrolnikov chow. R121919 zmanjšal vnos zelo okusne prehrane po obnovljenem dostopu do okusne hrane (faza P) (Slika 1A). V neodvisnih preskusih je CRF1 antagonist receptorja povečan vnos manj okusne hrane v podganah Chow / Palatable, umaknjenih iz okusne prehrane (faza C) (\ tSlika 1B). Tako je z zavrtanjem obeh hipofagij in prenajedanjem okusne hrane R121919 oslabilo amplitudo vnosnega kolesarjenja (razlika med vnosom v prvi okusni fazi P in prvim umikom v fazo C: Dietni načrt × Doza za zdravila: F3,54 = 7.25, P <0.001) (Slika 1C). Podpiranje postopnega zaposlovanja CRF-CRF1 prehranjevalnih navad, namesto z akutnim učinkom prehrane, R121919 po enkratni izpostavljenosti prehrani ni zmanjšal užitnega vnosa hrane ali povečal vnos hrane med prvim umikom iz okusne hrane (\ tSlika S3).

Fig. 1. 

Učinki CRF1 antagonist receptorja R121919 (predzdravljenje z 1 h, 0, 5, 10 in 20 mg / kg, sc) na kumulativnem vnosu hrane 3-h (A) P faza (ob obnovljenem dostopu do okusne hrane), (B) C faza (ko so bile podgane umaknjene iz okusa ...

Prekinitev intermitentnega, razširjenega dostopa do okusne hrane lahko tudi poveča anksiozno vedenje (). Preizkusiti hipotezo, da je CRF1 receptorji so vključeni v negativne čustvene vedenjske znake, ki sledijo umiku iz okusne hrane, podganam so dajali R121919 (0, 20 mg / kg, sc, predobdelava 1-h) in testirali med različnimi oblikami v povišanem plus-labirintu (), 5 – 9 h po prehodu z okusne prehrane na hrano. Vozički, zdravljeni s Chow / Palatable podganami, so imeli manj odprtega roka kot kontrole s hrano, kar odraža anksiogeno podoben učinek, med odvzemom iz 7 tednov prehranjevanja (Slika 2A), učinek, ki še ni bil opažen po samo dveh ciklih umika (Slika S4). Predhodna obdelava z R121919-om (20 mg / kg, odmerek, ki je spremenil tako prekomerno uživanje okusne hrane kot podhranjenost hrane) je preprečil zmanjšanje odkritih prostih rok s Chow / Palatable podganami pri odmerku, ki ni spremenil vedenja v labirintu v kontrolnem vzorcu ( Načrt prehrane × Odmerek: F1,43 = 7.25, P <0.02; Slika 2Levo). Administracija R121919 ni spremenila splošne aktivnosti, izmerjene kot zapisi z zaprtimi rokami. Zato je zdravilo R121919 blokiralo povečano anksiozno podobno vedenje, povezano z odtegnitvijo od prekinitve, podaljšanim dostopom do okusne hrane, brez spreminjanja obnašanja kontrol, kar kaže na zaposlovanje CRF.1 sistemi.

Fig. 2. 

Učinki CRF1 antagonist receptorja R121919 (predzdravljenje -1h, 0, 20 mg / kg, sc) pri povišanem vedenju plus-labirinta (n = 47) in progresivno razmerje, ki se odziva na manj okusno hrano (n = 17) pri samcih podgan Wistar, umaknjenih iz okusne hrane ...

Umik s prekinitvami, podaljšan dostop do okusne hrane, lahko povzroči tudi pomanjkanje motivacije za pridobitev manj priljubljenih diet, potencialni indeks hipoedoničnega vedenja (). Analogno je bil odziv na manj priljubljene okrepitve pod okriljem progresivnega razmerja okrepitev prej uporabljen za indeksiranje motivacijskih primanjkljajev, ki so jih opazili med odvzemom drog (). Za določitev vključenosti CRF1 Receptorji smo testirali na učinke R121919-a na učinkovitost podgane s cikli, ki so se prehranjevali, da bi dobili manj priljubljeno hrano po progresivnem razmerju. Potrjevanje prejšnjih ugotovitev (, podgane, ki so jih zdravili Chow / Palatable, so imele zmanjšano motivacijo za delo, da bi dobili manj okusno hrano, kar se je odrazilo z zmanjšano mejo in zmanjšanim skupnim odzivom v primerjavi s Chow / Chow podganami () (Slika S5). Predhodno zdravljenje z R121919 (20 mg / kg, odmerek, ki je učinkovit pri povečevanju hipofagije chow, zmanjšanje hiperfagije okusne hrane in zmanjšanje anksiogenega podobnega vedenja), je selektivno zmanjšalo primanjkljaje v napredujočem razmerju pri podganah, ki so prejemali dieto in so bile neučinkovite pri kontroli hrane. (prelomna točka: Dietni načrt × Zdravilo: F1,15 = 8.17, P <0.02; skupni odzivi: prehranski načrt × droga: F1,15 = 9.14, P <0.01; Slika 2B, levo). V nasprotju z alternativno interpretacijo, da je R121919 olajšal delovanje pri Chow / Palatable podganah z zmanjšanjem postitestivne sitosti, je R121919 blokiral primanjkljaje pri odzivanju že v 5 min na sejo (Dietni raspored × Drug: F1,15 = 2.55, P <0.05) (Slika 2B Desno). Zato je CRF1 antagonisti receptorjev so zmanjšali motivacijski primanjkljaj v progresivnem razmerju, ko so se odzvali na manj priljubljene ojačevalce okusa, ki so jih opazili pri živalih, umaknjenih iz intermitentnega, razširjenega dostopa do zelo okusne hrane.

Da bi testirali hipotezo, da bi umik iz okusne hrane lahko aktiviral ekstrahipotalamični CRF sistem, povezan s stresom, so bile vrednosti mRNA CRF in peptida v osrednjem jedru amigdale izmerjene s kvantitativno PCR v realnem času in RIA. Podgane so v ciklih 7 tednov prehranjevali ali pa smo jih neprekinjeno hranili. Po anesteziji in odrlitvi glave so bili med umikom iz in po obnovitvi dostopa do okusne prehrane zbrani možganski udarci iz osrednjega jedra amigdale. Umikanje okusne hrane v Chow / Palatable podganah je povzročilo petkratno povečanje izražanja mRNA CRF v osrednjem jedru amigdale v primerjavi s Chow / Chow podganami (Slika 3A). Nasprotno, CRF mRNA se je vrnila na kontrolno podobne ravni z obnovljenim dostopom do okusne hrane (F2,19 = 6.97, P <0.01). Ekspresija CRF mRNA v osrednjem jedru amigdale se ni spremenila, ko so podgane Chow / Palatable samo enkrat kolesarile (Chow / Chow proti Chow / Palatable: 5.5 ± 2.2 proti 6.3 ± 1.7 ns), kar podpira postopno rekrutiranje CRF- CRF1 zgodovino prehrane, in ne z akutnim učinkom prehrane. Poleg tega se ekspresija mRNA CRF ni spremenila v nucleus accumbens, prefrontalni korteks ali insularni skorji, kar podpira regionalno specifičnost ugotovitev (Slika S6). Zanimivo je, da v paraventricularnem jedru hipotalamusa ali v kortikosteronu, ki je krožil v isti časovni točki umika v Chow / Palatable podganah, niso opazili pomembnih sprememb v ekspresiji CRF mRNA.Sl. S6 in S7), kar kaže na hipotezo, da so spremembe v amigdalarnih, namesto v hipotalamičnem CRF stresnem sistemu skoraj podredile vedenjske prilagoditve. Poleg tega je imunoreaktivnost peptida CRF v osrednjem jedru amigdale živali, ki so bile umaknjene iz okusne diete, 70% višja kot pri živalih, hranjenih s hrano, vendar se je vrnila na kontrolne nivoje s hrano s dostopom do okusne prehrane (F2,24 = 4.01, P <0.01) (Slika 3B). Tako je umik okusne hrane aktiviral stresno povezan CRF peptidni sistem v osrednjem jedru amigdale, analogno ugotovitvam v modelih odvzema zdravila in etanola (, ). Ker je obnovljeni dostop do okusne hrane zmanjšal aktivacijo ekstrahipotalamičnega CRF sistema v osrednjem jedru amigdale, kjer je aktivacija CRF povezana z anksioznostjo (), predstavljeni rezultati tudi kažejo, da bi okusna hrana lahko pridobila negativne ojačitvene lastnosti z lajšanjem negativnih afektivnih posledic abstinence ().

Fig. 3. 

Vplivi okusne prehranske spremembe na (A) CRF mRNA in (B) Ekspresija peptida CRF v osrednjem jedru amigdale. Podgane (n = 45) so bili ciklično krmljeni za 7 tedne in zbrano je bilo osrednje jedro amigdalskih udarcev. Tako CRF mRNA kot peptid ...

Za preizkus hipoteze, da bi lahko podgane, umaknjene iz okusne hrane, pokazala povečano občutljivost za CRF1 antagonistična modulacija signalizacije γ-aminobutirne kisline (GABA) v osrednjem jedru amigdale, ki se pojavi med odvzemom etanola (), smo preučevali učinek R121919 na GABAergični prenos osrednjega jedra amigdalnih nevronov v pripravo rezine. Moški podganji Wistar (n = 14) so bili ciklično krmljeni za 7 tedne in so bili žrtvovani po prehodu na manj okusno hrano. Bazalni GABAergični prenos v osrednjem jedru sinusov amigdale se ni razlikoval glede na zgodovino prehrane (n = Celice 23) v vseh intenzivnostih dražljajev, ki se uporabljajo za pozivanje postsinaptičnih potencialov, ki zavirajo GABA (IPSP). Vendar pa je superfuzija 20 min z R121919 (1 μM) povzročila večje zmanjšanje evociranega GABA.A-IPSPs v osrednjem jedru amygdalskih nevronov Chow / Palatable podgan (M ± SEM: 30 ± 6%, n = Celice 9), kot v celicah krmil s hrano (M ± SEM: 12 ± 6%, P <0.05, n = Celice 11) (Slika 4). Po obdobju izpiranja 30 min so se IPSP obeh skupin vrnile na podobne bazične ravni. Zato je v skladu s preobremenitvijo amigdala CRF-CRF1 in učinke, ki so jih opazili med odvzemom etanola (\ t), so podgane, ki so bile podvržene prehrani, pokazale povečano občutljivost za zaviralne učinke CRF1 antagonist receptorjev na osrednjem jedru amigdalnega GABAergičnega prenosa.

Fig. 4. 

Učinki CRF1 antagonist receptorja R121919 na GABAA-IPSPs v osrednjem jedru amigdale po anamnezi izmenljivega uživanja hrane v podganjih samcih Wistar (n = 14), umaknjeno iz okusnega dostopa do hrane. (A) R121919 se je znatno zmanjšal ...

Razprava

Skupni rezultati zagotavljajo funkcionalne dokaze, da zgodovina presihajočega razširjenega dostopa do okusne hrane vodi do progresivnih, motivacijsko pomembnih nevroadaptacij v ekstrahipotalamskem CRF-CRF, povezanem s stresom1 sistemov. Natančneje, selektivni CRF1 receptor antagonist R121919 diferencialno in selektivno prizadeti hranjenje s podganami, ki so ciklično krmiljeni s hrano, s povečanjem rednega uživanja hrane in zmanjšanjem vnosa zelo okusne hrane ob ponovnem dostopu. CRF1 antagonist receptorjev tudi selektivno blokira povečano anksiozno podobno vedenje in motivacijske pomanjkljivosti pri odzivanju na manj priljubljeno krmo, ki so jo opazili med umikom iz okusne prehrane. Umikanje dostopa do okusne hrane je povečalo CRF gen in ekspresijo peptidov v osrednjem jedru amigdale, učinke, ki so bili odpravljeni z obnovljenim dostopom. Poleg tega so podgane s krožno prehrano pokazale povečano občutljivost na zaviralne učinke CRF1 antagonist receptorja na GABAergičnem prenosu v osrednjem jedru amigdale, nadalje kaže na preobremenitev amigdalne CRF-CRF1 sistema. Prehranjenost okusne hrane ob ponovnem dostopu je lahko posledica povečane aktivacije CRF sistema v pravkar zaključeni karenci, ki se kaže kot povečana ekspresija CRF in elektrofiziološka občutljivost na CRF.1 blokade receptorjev v osrednjem jedru amigdale. CRF1 predobdelava antagonistov tik pred okusnim dostopom do hrane se tako razlaga, da nasprotuje prvotno še prisotni CRF-CRF1 prekoračitev sistema. Kratek časovni potek okusne hrane, ki je bila drugače opažena pri neobdelanih živalih (\ tlahko odraža časovni potek, s katerim se izražanje, sproščanje in učinki peptida CRF normalizirajo, ko se ponovno pridobi dostop do okusne hrane, kot je prikazano v tej študiji. Tako lahko občasno jedo okusne diete povzroči alostatični premik v sistemih nagrajevanja možganov z zaposlovanjem CRF-CRF proti nagrajevanju1 v osrednjem jedru amigdale.

Ti rezultati vplivajo ne le na kompulzivno prehranjevanje, ampak tudi na splošno motivacijo. Ponavljajoča aktivacija hedonskih sistemov je v možganih sprožila procese podobne nasprotnikom (tj. Pridobivanje CRF1 ki so se razlikovale od preproste izgube funkcije v sistemih oddajanja oddajnikov. Takšne neevadopatizacije med sistemi (\ t) se pojavijo tudi med prehodom na odvisnost od vseh glavnih drog zlorab (, ). Posploševanje na dražljaje brez zdravil v tej študiji kaže, da lahko motivacijski procesi postanejo moteni pri posameznikih, ki doživljajo ponavljajoče se kontraste v intenzivnosti hedonskih dražljajev skozi čas (). Prilagodljivo lahko takšni procesi vedenje iskanja in uživanja hrane preusmerijo na energijsko gosto hrano z visoko nagrado, obenem pa razvrednotijo ​​prizadevanja za pridobivanje manj energijsko bogate hrane z nizko nagrado (ali neživila), prilagoditev, ki je evolucijsko koristna, kadar obstajajo stroški iskanja hrane (npr. izpostavljenost plenilcem, omejen čas in viri energije). V današnjem okolju pa lahko isti procesi spodbujajo vnos živil, ki spodbujajo debelost, na račun manj okusnih, a morda bolj hranljivih alternativ.

Tako so spremembe v CRF-ju podobne zasvojenosti1 sistemi lahko pomagajo voziti (i) vnos energijsko gostih okusnih živil (ii) nezadostna poraba bolj zdravih alternativ in (iii) s tem povezano negativno čustveno stanje, ki se pojavi, ko se prepreči dostop do okusne hrane (, , -, ). Aktivacija sistema CRF, ki je prevedena v človeško stanje, lahko spodbudi prehranjevanje ob ponovnem vnosu debelosti in s tem povezanih motenj hranjenja kot tudi druge negativne motivacijske posledice ciklične abstinence iz okusne hrane.

Materiali in metode

Predmeti.

Moški podganji Wistar (n = 155, 180 – 230 g, 45 dnevi) so bili pridobljeni iz reke Charles River in enoposteljni ob prihodu v plastične kletke (19 × 10.5 × 8 palcev) v 12 h: 12 h povratni svetlobni cikel (10) : 00 h izklopljena), vlažnost (60%) in vivarij z nadzorovano temperaturo (22 ° C). Podgane so imele dostop do krme glodalcev na osnovi koruze [Harlan Teklad LM-485 prehrana 7012: 65% (kcal) ogljikovih hidratov, 13% maščobe, 21% beljakovin, presnovljive energije 341 cal / 100 g] in vode ad libitum za 1 teden pred začetek poskusov. Eksperimentalni postopki so bili v skladu z navodili nacionalnih inštitutov za zdravje za oskrbo in uporabo laboratorijskih živali (številka publikacije NIH 85 – 23, revidirani 1996) in “načela laboratorijske oskrbe živali” (http://www.nap.edu/readingroom) / bookslabrats) in jih je odobril Institucionalni odbor za nego živali in uporabo Raziskovalnega inštituta Scripps.

Droge.

R121919 smo sintetizirali, kot je opisano v Chen et al. (). R121919 je visoka afiniteta (Ki = 3.5 nM) selektivni CRF1 antagonist s fizikalno-kemijskimi lastnostmi, ki so boljše od mnogih drugih CRF1 antagonistov (npr. zmanjšana logP in logD, povečana topnost v vodi) (). Za testiranje smo R121919 najprej solubilizirali v 1 M HCl (10% končnega volumna), nato pa razredčili do končnega vehikla 20% (wt / vol) 2-hidroksipropil-P-ciklodekstrina (Sigma-Aldrich), nazaj titriranega NaOH do pH 4.5. Raztopini R121919 smo dali sc (sc) v volumnu 2 ml / kg.

Ad Libitum Diet Alternation.

Po aklimaciji so podgane razdelili v dve skupini, primerni za vnos hrane, telesno težo in učinkovitost krme iz prejšnjih 3 – 4 dni. Ena skupina je dobila hrano ("Chow") ad libitum 7 dni na teden (Chow / Chow), drugi skupini pa je bila dodeljena hrana po lajanju za 5 dni vsak teden, ki ji sledi 2 dni ad libitum dostopa do zelo prijetnih okusov , z okusom čokolade, z visoko saharozno dieto ("Vpojna"; Chow / Palatable). Okusna prehrana je prehransko popolna, z aromo čokolade, visoko saharoza (50% kcal), prehrana na osnovi AIN-76A, ki je primerljiva z makrohranilnimi razmerji in gostoto energije za prehrano s hrano [TestDiet; Formula 5TUL: z aromo čokolade: 66.8% (kcal) ogljikovih hidratov, 12.7% maščobe, 20.5% beljakovin, presnovljiva energija 3.48 kcal / g; formuliran kot 45-mg natančni prehrambeni peleti za povečanje njegove prednosti \ t, )]. Za kratkotrajnost se prvi preskusni dnevi 5 (samo kratek obrok) in zadnji 2 dnevi (tedenska ali okusna po poskusni skupini) vsak teden navedejo v vseh poskusih kot C in P faze. Prehrana ni bila nikoli sočasno na voljo. Dieta Chow je bila bodisi Harlan Teklad LM-485 Diet 7012 [65% (kcal) ogljikovih hidratov, 13% maščobe, 21% beljakovin, presnovljiva energija 341 cal / 100 g] ali 5TUM prehrana, formulirana kot 4- v 5-g ekstrudirani peleti [65.5 % (kcal) ogljikovih hidratov, 10.4% maščobe, 24.1% beljakovin, presnovljiva energija 330 cal / 100 g; TestDiet]. Podobno kot v prejšnjih študijah je bilo v hrani in povišanih eksperimentih z labirintom uporabljeno hrano Harlan Teklad LM-485 (, medtem ko je TestDiet 5TUM chow () smo uporabili v progresivnem razmerju, CRF mRNA, vsebnosti peptida CRF, RIA kortikosterona in elektrofizioloških poskusih.

Kot je bilo prej objavljeno (), relativne preferencialne prehrane, izračunane kot odstotek dnevnega vnosa (kcal) prve prehrane v primerjavi z drugo dieto, so bile naslednje: 5TUL Čokoladna prehrana (sladka užitna prehrana) proti Harlan LM-485 chow (M ± SEM) preferenca 90.7 ± 3.6%) in 5TUL čokoladna prehrana (sladka prehrana) proti 5TUM prehrani (M ± SEM preferenca 91.2 ± 3.7%).

Povišan Plus-Maze.

Povišan plus-labirint test smo izvedli, kot je opisano v Cottone et al. (). Podgane s Chow / Palatable so bile podvržene prehranskemu ciklu vsaj 7 tednov in so bile nato predhodno obdelane bodisi z vehiklom bodisi z 20 mg / kg R121919 (-1 h, sc) in testirane 5-9 h po prehodu z okusne hrane na hrano → C faza). Chow / Chow kontrolne podgane so bile testirane sočasno v okviru med-subjektov (n = 47). Hrana za hrano je bila na voljo ad libitum do časa testiranja. Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

Progressive-Ratio Razpored okrepitve za hrano.

Razpored progresivnega razmerja ojačitve za hrano smo izvedli, kot je opisano v Cottone et al. (). Živali so prejele ad libitum A / I chow (ekstrudirane pelete 5 g) v svojih domačih kletkah ves čas poskusa, razen če ni določeno drugače. Ojačevalci hrane so bili 45-mg peleti, ki so bili natančno prilagojeni ekstrudirani hrani iz domače kletke. Seje so se končale, ko subjekti niso izpolnili razmerja za 14 min, pri čemer je zadnje zaključeno razmerje določeno kot mejna vrednost. Chow / palatable podgane so bile krožene s prehrano vsaj 7 tednov in nato predhodno obdelane z R121919 (-1 h, sc) v času, ko so prešle iz okusne diete na chow (P → C faza). Chow / Chow kontrolne podgane so bile testirane sočasno v okviru med-subjektov (n = 17). Odmerki R121919 (0, 20 mg / kg telesne teže, sc) so bili podani znotraj posameznika, ki je bil uravnotežen v dveh prehranjevalnih ciklusih. Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

Kvantitativna PCR v realnem času.

Podgane (n = 20) so bili v dveh dietah (7. in 5. dan vsakega tedenskega cikla) ​​7-tedensko prehranjevani, anestezirani in odsekani. Možgane so hitro odstranili in koronalno razrezali v možganski matrici, na ledeno mrzlem odru pa zbrali osrednje jedro amigdale, nucleus accumbens, otoški skorji in predfrontalni skorji. Skupno RNA smo pripravili iz vsakega možganskega udarca z uporabo standardnega protokola za ekstrakcijo RNA iz živalskih tkiv. Nato je bila celotna RNA (1 μg) v navzočnosti proizvajalca obrnjeno prepisana v prisotnosti Oligo (dT) 20. Kvantitativne RT-PCR reakcije so bile izvedene v prostornini 20 μL z uporabo 0.5 μM primerjev in 4 mM MgCl2. Rezultati so bili analizirani z metodami drugega derivata in izraženi v poljubnih enotah, normaliziranih na nivoje izražanja referenčnega gena, CypA. Vse RT-PCR reakcije za dano zaporedje so bile izvedene znotraj istega poteka. Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

Ekstrakcija peptidne kisline in CRF RIA.

Podgane (n = 25) so bili ciklični cikli vsaj 7 tednov, anestezirani in obglavljeni med obema prehranskima pogojema (dnevi 5 in 7 vsakega tedenskega cikla). Možgane so hitro odstranili in narezali koronalno v matriksu možganov, osrednjo jedro amigdalskih udarcev pa smo zbrali na ledeno mrzli stopnji. Ekstrakcija s peptidno kislino je sledila že vzpostavljenemu postopku (). Tkivo CRF podobna imunoreaktivnost je bilo kvantificirano z občutljivo in specifično trdno fazno RIA, ki je bila prilagojena z Zorrilla et al. (). Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

RIA za kortikosterone.

Podgane (n = 12) so bili prehranjevalni vsaj 7 tednov, v obeh dietah pa sta bili vzorčeni repna kri (5. in 7. dan vsakega tedenskega cikla). Ravni kortikosteronu podobne imunoreaktivnosti v plazmi smo določili s komercialno dostopnim kompletom RIA v skladu z navodili proizvajalca (MP Biomedicals, Inc.) (). Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

Elektrofiziološke študije

Priprava rezine.

Osrednje jedro amigdalne rezine smo pripravili, kot je opisano prej (, ) od podgan (n = 7 / skupina), ki je bila vsaj 60-tedensko cikelizirana, anestezirana in obglavljena 7-2 h po odstranitvi iz okusne hrane. Možgani so bili hitro odstranjeni in položeni v ledeno mrzlo umetno cerebrospinalno tekočino (aCSF), pljuskano z 3% O2 in 5% CO2. Rezine so bile odrezane, inkubirane v konfiguraciji vmesnika za približno 30 min, in popolnoma potopljene in nepretrgano superfuzirane s toplim plinom aCSF. Zdravilom dodamo aCSF iz osnovnih raztopin, da dobimo znane koncentracije v superfuzatu. Pri uporabljenih stopnjah superfuzije 2 – 4 mL / min so koncentracije zdravil dosegle 90% koncentracije rezervoarja v 2 min.

Elektrofiziologija.

Zapisali smo osrednje jedro amigdalnih nevronov z ostrimi mikropipetami z diskontinuiranim načinom napetosti ali toka. Večina nevronov smo imeli blizu njihovega potenciala v mirovanju. Podatki so bili pridobljeni s predpojačilom in shranjeni za kasnejšo analizo s programsko opremo pClamp. Farmakološko izoliran GABAA receptorsko posredovanih inhibitornih postsinaptičnih potencialov (GABAA-IPSP) so se pojavili s stimulacijo lokalno znotraj osrednjega jedra amigdale skozi bipolarno stimulativno elektrodo, medtem ko so superfuzirali blokatorje glutamatnih receptorjev CNQX in APV ter GABAB blokator receptorjev CGP 55845A. Za določitev odzivnih parametrov za vsako celico smo izvedli vhodno-izhodni protokol. Uporabljen je bil razpon tokov, ki se je začel pri pragu toka, ki je bil potreben za pridobitev IPSP do napetosti, ki je potrebna za pridobitev največje amplitude. Normalizirali smo tri intenzitete dražljajev enakih korakov (prag, pol maximalna in maksimalna) kot 1 – 3 ×. Hiperpolarizacijske in depolarizacijske tokovne korake (stopnje 200-pA, trajanje 750-ms) so bile uporabljene tudi za ustvarjanje krivulj napetostnega toka (VI). Z uporabo programske opreme Clampfit smo kvantificirali izzvane amplitude IPSP in odzive VI. Vsi ukrepi so bili izvedeni pred superfuzijo s selektivnim CRF1 antagonistom receptorja R121919 (1 μM), med njegovim superfuzijo (20 min) in naslednjim izpiranjem (30 min). Za več podrobnosti glejte SI besedilo.

Statistika.

Skupinske primerjave so uporabile študentske t-preskusi (primerjave v dveh skupinah) ali analiza variance (ANOVA) (primerjave vsaj treh skupin), ki so bile interpretirane s preprosto analizo glavnega učinka ali Newman-Keulsovimi primerjavami po pomembnih omnibusnih učinkih (P <0.05). Podatki iz poskusa hranjenja so bili analizirani s trosmernimi mešanimi ANOVA s prehransko shemo kot dejavnikom med osebami in fazo odmerka in diete kot dejavniki znotraj oseb. Podatke iz povišanega eksperimenta z labirintom so analizirali dvosmerni ANOVA, pri čemer sta bila med dejavniki faktor prehrane in odmerek. Za razpored progresivnega razmerja okrepitvenega eksperimenta so bile mejne vrednosti in skupni odzivi analizirani z dvosmernimi mešanimi ANOVA s prehranskim razporedom kot faktorjem med preiskovanci in odmerkom kot dejavnikom znotraj preiskovancev. Časovni potek odziva v prvih 5 minutah so analizirali trosmerni mešani ANOVA s prehranskim razporedom kot dejavnikom med osebami in odmerkom in časom kot dejavniki znotraj subjekta. Podatki iz elektrofizioloških študij so bili analizirani z ANOVA med preiskovanci ali ANOVA znotraj preiskovancev s ponavljajočimi se meritvami, kot je primerno. Podatki iz RIA kortikosterona, ki so bili analizirani z dvosmerno mešano ANOVA z Diet Schedule kot dejavnikom med posameznimi subjekti in Diet Fazo kot dejavnikom znotraj subjekta. Uporabljeni statistični paketi so bili Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0 in SPSS 11.5 (SPSS).

 

Dodatni material

Podporne informacije: 

Zahvale.

Zahvaljujemo se Mikeu Arendsu za uredniško pomoč, Mary Gichuhi za administrativno pomoč, in Bobu Lintzu, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz in Molly Brennan za tehnično pomoč. To delo so podprli Nacionalni inštitut za diabetes in bolezni prebavil in ledvic DK70118, DK26741 in P30DK56336; Nacionalni inštitut za zlorabo drog DA023680; Nacionalni inštitut za zlorabo alkohola in alkoholizem odobri AA016731 in AA015566; Nacionalni inštitut za nevrološke motnje in možganske kapi IT32NS061847-01A2; Nacionalni inštitut za subvencije za staranje AG028040; Nacionalni inštitut za srce, pljuča in kri HL088083; Ellison Medical Foundation; in Pearsonov center za raziskovanje alkoholizma in odvisnosti. Del tega dela so podprli notranji raziskovalni programi Nacionalnega inštituta za zlorabo drog in Nacionalni inštitut za zlorabo alkohola in alkoholizem. To je številka rokopisa 19807 iz Inštituta za raziskovanje Scripps.

Opombe

 

Avtorji ne izražajo navzkrižja interesov.

 

 

Ta članek je PNAS neposredno predložitev.

 

 

Ta članek vsebuje dodatne informacije na spletu www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.

 

Reference

1. Volkow ND, Wise RA. Kako nas zasvojenost z drogami pomaga razumeti debelost? Nat Neurosci. 2005, 8: 555 – 560. [PubMed]
2. Corwin RL. Bingeing podgane: Model intermitentnega pretiranega vedenja? Apetit. 2006, 46: 11 – 15. [PMC brez članka] [PubMed]
3. Boggiano MM, et al. Visok vnos okusne hrane napoveduje prenajedanje, neodvisno od dovzetnosti za debelost: Živalski model vitke in debele prehrane in debelosti z in brez prenajedanja. Int J Obes. 2007, 31: 1357 – 1367. [PubMed]
4. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Dokazi za zasvojenost s sladkorjem: vedenjski in nevrokemični učinki intermitentnega, prekomernega vnosa sladkorja. Neurosci Biobehav Rev. 2007; 32: 20 – 39. [PMC brez članka] [PubMed]
5. Teegarden SL, Bale TL. Zmanjšanje prehranske preference povzroča povečano čustvo in tveganje za ponovitev prehrane. Biol Psychiatry. 2007, 61: 1021 – 1029. [PubMed]
6. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Negativni kontrast, odvisen od opioidov, in podobno prehranjevanje pri podganah z omejenim dostopom do zelo zaželene hrane. Nevropsihofarmakologija. 2008, 33: 524 – 535. [PubMed]
7. Koob GF. Vloga možganskih stresnih sistemov v odvisnosti. Neuron. 2008, 59: 11 – 34. [PMC brez članka] [PubMed]
8. Koob GF, Le Moal M. Zloraba drog: Hedonistična homeostatska disregulacija. Znanost. 1997, 278: 52 – 58. [PubMed]
9. Ghitza UE, siva SM, Epstein DH, riž KC, Shaham Y. Anksiogeno zdravilo yohimbine ponovno vzpostavi okusno hrano, ki išče v modelu relapsa za podgane: vlogo receptorjev CRF1. Nevropsihofarmakologija. 2006, 31: 2188 – 2196. [PMC brez članka] [PubMed]
10. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Intermitentni prednostni dostop do hrane zmanjša okrepitev učinkovitosti mesa pri podganah. Am J Physiol. 2008; 295: R1066 – 1076. [PMC brez članka] [PubMed]
11. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Potrošne, anksiozne in presnovne prilagoditve pri samicah podgan z izmeničnim dostopom do želene hrane. Psihoneuroendokrinologija. 2008, 34: 38 – 49. [PMC brez članka] [PubMed]
12. Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Prenašanje, samoomejitev in povečana telesna masa pri podganah Z omejenim dostopom do sladke maščobe. Debelost. 2008, 16: 1998 – 2002. [PubMed]
13. Zorrilla EP, Koob GF. Terapevtski potencial antagonistov CRF1 za anksioznost. Expert Opin Investig drog. 2004, 13: 799 – 828. [PubMed]
14. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Etološke in časovne analize obnašanja, podobnega anksioznosti: Povišan plus-labirint model 20 let naprej. Neurosci Biobehav Rev. 2005; 29: 1193 – 1205. [PubMed]
15. Markou A, et al. Živalski modeli hrepenenja po drogah. Psihofarmakologija. 1993, 112: 163 – 182. [PubMed]
16. George O, et al. Aktivacija sistema CRF-CRF1 posreduje povišanje nikotinske samo-dajanja v podganjih, odvisnih od nikotina. Proc Natl Acad Sci ZDA. 2007, 104: 17198 – 17203. [PMC brez članka] [PubMed]
17. Wells AS, Preberite NW, Laugharne JD, Ahluwalia NS. Spremembe razpoloženja po prehodu na prehrano z nizko vsebnostjo maščob. Br J Nutr. 1998, 79: 23 – 30. [PubMed]
18. Cruz MT, et al. Antagonisti receptorja CRF1 blokirajo sproščanje GABA, povzročeno z etanolom, v centralni amigdali in vitro in in vivo. Alkohol Clin Exp Res. 2008: 32: 6s1 P27A.
19. Koob GF, Bloom FE. Celični in molekularni mehanizmi odvisnosti od drog. Znanost. 1988, 242: 715 – 723. [PubMed]
20. Flaherty CF, Grigson PS. Od kontrasta do okrepitve: Vloga kontingence odziva v predhodnem kontrastu. J Exp Psychol. 1988, 14: 165 – 176. [PubMed]
21. Chen C, et al. Načrtovanje 2,5-dimetil-3- (6-dimetil-4-metilpiridin-3-il) -7-dipropilaminopirazolo [1, 5-a] pirimidina (NBI 30775 / R121919) in razmerij med strukturo in aktivnostjo serije močnih in peroralno aktivnih antagonistov receptorjev faktorja, ki sproščajo kortikotropin. J Med Chem. 2004, 47: 4787 – 4798. [PubMed]
22. Cooper SJ, Francis RL. Učinki akutne ali kronične uporabe klordiazepoksida na parametre hranjenja z uporabo dveh živilskih tekstur pri podganah. J Pharm Pharmacol. 1979, 31: 743 – 746. [PubMed]
23. Laboure H, Saux S, Nicolaidis S. Učinki spremembe teksture hrane na presnovne parametre: Kratkoročni in dolgoročni vzorci hranjenja in telesna teža. Am J Physiol. 2001, 280: R780 – R789. [PubMed]
24. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. FG 7142 specifično zmanjša velikost obroka, hitrost in rednost podaljšanega hranjenja pri samicah podgan: Dokazi, da benzoziazepinski inverzni agonisti zmanjšujejo okus po hrani. Nevropsihofarmakologija. 2007, 32: 1069 – 1081. [PubMed]
25. Lahmame A, Grigoriadis DE, De Souza EB, Armario A. Imunoreaktivnost in receptorji, ki sproščajo kortikotropin v možganih, in receptorji pri petih inbrednih sevih podgan: odnos do prisilnega plavalnega vedenja. Brain Res. 1997, 750: 285 – 292. [PubMed]
26. Zorrilla EP, Valdez GR, Weiss F. Spremembe ravni regionalne CRF podobne imunoreaktivnosti in plazemskega kortikosterona med dolgotrajnim umikom zdravil pri odvisnih podganah. Psihofarmakologija. 2001, 158: 374 – 381. [PubMed]
27. Roberto M, Madamba SG, Moore SD, Tallent MK, Siggins GR. Etanol poveča GABAergični prenos na obeh pred- in postsinaptičnih mestih na osrednjih nevronih amygdale podgan. Proc Natl Acad Sci ZDA. 2003, 100: 2053 – 2058. [PMC brez članka] [PubMed]
28. Roberto M, Madamba SG, Stouffer DG, Parsons LH, Siggins GR. Povečano sproščanje GABA v centralni amigdali podgan, odvisnih od etanola. J Neurosci. 2004, 24: 10159 – 10166. [PubMed]