Različna vezja, na katerih temeljijo učinki grelina na nagrajevanje in vnos hrane: dopaminergična projekcija VTA-accumbens posreduje učinek grelina na nagrado s hrano, ne pa tudi na vnos hrane (2013)

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

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

Minimalizem

Debelost je dosegla svetovne razsežnosti epidemije in povzročila nujno potrebo po razumevanju mehanizmov, na katerih temelji prekomerni in nenadzorovani vnos hrane. Ghrelin, edini znani cirkulirajoči oreksigeni hormon, močno poveča obnašanje hrane. Nevrokemično vezje, ki povezuje grelin s sistemom nagrajevanja za mezolimbične nagrade in s povečanim vedenjem za nagrajevanje hrane, ostaja nejasno. Tu preučujemo, ali je za učinke grelina na nagrado in vnos hrane potrebna dopaminergična signalizacija VTA-NAc. Poleg tega preučujemo možnost endogenega grelina, ki deluje na dopaminske nevrone VTA-NAc. D1 podoben ali antagonist receptorja D2 je bil injiciran v NAc v kombinaciji z mikroinjekcijo grelin v VTA, da bi raziskal, ali ta blokada zmanjšuje vedenje za nagrajevanje hrane, ki ga povzroča grelin. VTA injekcije grelina so povzročile znatno povečanje motivacijskega / nagradnega vedenja hrane, merjeno s postopkom kondicioniranja operaterja, ki ga povzroča saharoza, in vnosom čebule. Predobdelava z antagonistom D1 ali D2 receptorja v NAc je popolnoma blokirala učinek nagrajevanja ghrelina, pri čemer je vnos črevesja ostal nedotaknjen. Ugotovili smo tudi, da je to vezje potencialno pomembno za učinke endogeno sproščenega grelina, saj oba antagonista zmanjšujeta na tešče (stanje visokih ravni kroženja grelina) povišano saharozno motivirano vedenje, ne pa hiperfagije. Skupaj z našimi podatki identificiramo dopaminergične projekcije VTA do NAc, skupaj z D1 podobnimi in D2 receptorji v NAc kot bistvene elemente odzivnih vezij na grelin, ki nadzirajo vedenje za nagrajevanje hrane. Zanimivi rezultati kažejo tudi na to, da vedenje za nagrajevanje hrane in preprost vnos čajnika nadzirajo različna vezja, kjer ima NAc dopamin pomembno vlogo pri nagrajevanju hrane, ne pa pri vnosu hrane.

Izbor

  • •

  • Intra-VTA ghrelin aktivira akumulirane D1 in D2 receptorje.

  • •

  • Prikrajšanje hrane poveča vedenje nagrajevanja s pomočjo akumuliranih D1 in D2 receptorjev.

  • •

  • Na vnos hrane ne vplivajo običajne manipulacije D1 in D2.

  • •

  • Obnašanje hrane in preprost vnos črevesja nadzirajo različna vezja.

  • •

  • NAc dopamin ima pomembno vlogo pri nagrajevanju hrane, ne pa tudi pri vnosu hrane.

Minimalizem

Debelost je dosegla svetovne razsežnosti epidemije in povzročila nujno potrebo po razumevanju mehanizmov, na katerih temelji prekomerni in nenadzorovani vnos hrane. Ghrelin, edini znani cirkulirajoči oreksigeni hormon, močno poveča obnašanje hrane. Nevrokemično vezje, ki povezuje grelin s sistemom nagrajevanja za mezolimbične nagrade in s povečanim vedenjem za nagrajevanje hrane, ostaja nejasno.

Tu preučujemo, ali je za učinke grelina na nagrado in vnos hrane potrebna dopaminergična signalizacija VTA-NAc. Poleg tega preučujemo možnost endogenega grelina, ki deluje na dopaminske nevrone VTA-NAc. D1 podoben ali antagonist receptorja D2 je bil injiciran v NAc v kombinaciji z mikroinjekcijo grelin v VTA, da bi raziskal, ali ta blokada zmanjšuje vedenje za nagrajevanje hrane, ki ga povzroča grelin. VTA injekcije grelina so povzročile znatno povečanje motivacijskega / nagradnega vedenja hrane, merjeno s postopkom kondicioniranja operaterja, ki ga povzroča saharoza, in vnosom čebule. Predobdelava z antagonistom D1 ali D2 receptorja v NAc je popolnoma blokirala učinek nagrajevanja ghrelina, pri čemer je vnos črevesja ostal nedotaknjen. Ugotovili smo tudi, da je to vezje potencialno pomembno za učinke endogeno sproščenega grelina, saj oba antagonista zmanjšujeta na tešče (stanje visokih ravni kroženja grelina) povišano saharozno motivirano vedenje, ne pa hiperfagije.

Skupaj z našimi podatki identificiramo dopaminergične projekcije VTA do NAc, skupaj z D1 podobnimi in D2 receptorji v NAc kot bistvene elemente odzivnih vezij na grelin, ki nadzirajo vedenje za nagrajevanje hrane. Zanimivi rezultati kažejo tudi na to, da vedenje za nagrajevanje hrane in preprost vnos čajnika nadzirajo različna vezja, kjer ima NAc dopamin pomembno vlogo pri nagrajevanju hrane, ne pa pri vnosu hrane.

Ključne besede

  • Grelin;
  • Motivacija s hrano;
  • Vnos hrane;
  • Prenajedanje;
  • Kondicioniranje operantov;
  • Dopamin;
  • D1;
  • D2

1. Predstavitev

Obtočni hormon grelin in nevronski krogi, skozi katere deluje, so dobro raziskani v okviru nadzora debelosti in apetita (Skibicka in Dickson, 2011), motivirani tudi s terapevtskimi možnostmi na tem območju bolezni (Cardona Cano et al., 2012). Ghrelin je med kroženimi črevesnimi peptidi edinstven po tem, da povečuje vnos hrane (Wren et al., 2000, Inui, 2001, Shintani in sod., 2001 in Kojima in Kangawa, 2002) učinek CNS, ki ga posredujejo namenski receptorji, GHS-R1A (Salome et al., 2009 in Skibicka et al., 2011) zlasti tistih, ki se nahajajo na možganskih območjih, vključenih v "homeostatsko hranjenje" (tj. hranjenje, povezano z pomanjkanjem energije), hipotalamusu in možganskem deblu (Melis in sod., 2002, Faulconbridge et al., 2003 in Olszewski et al., 2003). V zadnjem času pa se je pojavila vloga grelina izven teh homeostatskih regij. GHS-R1A je prisoten tudi v ključnih vozliščih mezolimbičnega sistema nagrajevanja, na področjih, kot so ventralno tegmentalno območje (VTA) in nukleus accumbens (NAc) (Zigman in sod., 2006 in Skibicka et al., 2011) področja, ki so vključena v spodbujevalno motivirano vedenje, ki so bila prav tako povezana z "hedonskim hranjenjem" (tj. vnos hrane skupaj s svojimi koristnimi lastnostmi). Ghrelin lahko spodbudi vnos hrane z obeh lokacij in ta učinek je verjetno povezan z njegovim delovanjem za povečanje spodbujevalne in motivacijske vrednosti nagrad živil (Naleid in sod., 2005, Abizaid et al., 2006 in Skibicka et al., 2011). Tako pri popolnoma nasičenih podganah ali miših ghrelin, ki se aplicira periferno ali centralno (vključno neposredno v VTA), vodi do povečanega vnosa hrane in tudi do obnašanja hrane (Naleid in sod., 2005, Perello et al., 2010, Skibicka et al., 2011 in Skibicka et al., 2012b) odraža na primer povečano stiskanje vzvodov za nagrado za sladkor v progresivnem razporedu dela. Ta akcija odraža nastajajočo vlogo grelina v sistemu mezolimbičnega nagrajevanja za izboljšanje nagradnega vedenja ne le za hrano, ampak tudi za alkohol in droge (Dickson et al., 2011). Pomembno je, da ta učinek grelina na motivacijo hrane prekomerno oddaja signale sitosti, saj grelin pri nasičenih živalih izzove vedenje za nagrajevanje hrane na raven, ki je primerljiva z učinkom, ki so ga odkrili pri podganah, prikrajšanih za hrano. Poleg tega je dejstvo, da blokada signala grelina ne le sistemsko, ampak tudi selektivno znotraj VTA (Skibicka et al., 2011), kar ima za posledico močno zatiranje vedenja pri nagrajevanju hrane, poudarja pomen in nujnost signala ghrelina pri nagrajevanju hrane.

Delovanje Ghrelina na ravni VTA zadostuje za zaužitje zaužite hrane in motivirano vedenje, učinki, za katere se zdi, da zahtevajo signalizacijo prek GHS-R1A (Abizaid et al., 2006 in Skibicka et al., 2011). Presenetljivo je, da vezje, ki grelinovo spodbujajo k nagrajevanju v VTA, ostaja večinoma nerazrešeno. Znotraj VTA grelin vključuje opioidno, NPY in GABAergično signalizacijo (Abizaid et al., 2006 in Skibicka et al., 2012a). Kljub temu so dopaminski nevroni VTA, ki so bili predhodno prikazani za izražanje grelinskih receptorjev (Abizaid et al., 2006), je lahko končni cilj VTA za učinke grelina na nagrado s hrano. Okusna / nagrajujoča živila vključujejo VTA dopaminske nevrone in dopaminski signal na izbranih področjih CNS, kot je NAc, s čimer spodbujajo vedenje ob nagrajevanju s hrano (Hernandez in Hoebel, 1988 in Joseph in Hodges, 1990). Kljub temu je treba opozoriti, da je sproščanje dopamina močno povezano z motiviranim vedenjem za hrano, vendar je potrebno tudi za osnovno hranjenje, saj miši, ki ne morejo sintetizirati dopamina, umrejo od lakote (Cannon in drugi, 2004). Na funkcionalno povezavo med grelinom in dopaminom kažejo učinki grelina na aktivnost dopaminskega nevrona VTA in tudi dejstvo, da so za učinke grelina na nagrajevanje s hrano potrebni nedotaknjeni dopaminergični nevroni VTA.Abizaid et al., 2006 in Weinberg in sod., 2011). Vendar dopaminski nevroni VTA štrlijo na številna mesta in ostaja popolnoma neraziskano, ali je za dotaminsko signalizacijo v NAc potreben vpliv gretana na živčno motivirano vedenje. Poleg tega je grelin vključen v nadzor vedenj, ki niso vnos hrane ali motivacija, in sicer iskanje novosti, ki so bila povezana tudi z sproščanjem dopamina v NAc (Bardo in sod., 1996 in Hansson et al., 2012).

V pričujoči študiji smo preizkusili hipotezo, da učinki grelina na vedenje hrane in / ali vnos hrane, ki se izvajajo na ravni VTA, zahtevajo signalizacijo dopaminskih receptorjev v NAc. V ta namen smo ocenili vnos hrane in vedenje za hrano, ki ga povzroča VTA ghrelin, v progresivnem razmerju stiskanja z vzvodom za paradigmo saharoze, ob hkratni blokadi signala docamina NAc. V ločenih študijah smo preizkusili posamični prispevek dopaminskih 1 (D1) receptorjev in dopaminskih 2 receptorjev (D2). Poleg tega smo z namenom raziskovanja prispevka endogenega ghrelina v signalu dopamina NAc ugotovili, ali ti dopaminski receptorji igrajo vlogo pri povečanju lakote pri obnašanju hrane. Nazadnje smo za oceno molekulskih posledic endogeno zvišanega ghrelina v signaliziranju dopamina NAc ugotovili učinek lakote / pomanjkanja hrane na izražanje mRNA NAc receptorjev in encimov za dopamin.

2. Materiali in metode

živali: Odrasli samci podgan Sprague-Dawley (200–250 g, reka Charles, Nemčija) so bili nameščeni v 12-urnem ciklu svetloba / tema (lučke prižgane ob 6. uri zjutraj) z rednim čajem in vodo. ad libitum v njihovih domačih kletkah. Vsi postopki na živalih so bili izvedeni z etičnim dovoljenjem in v skladu s smernicami Odbora za institucionalno nego in uporabo Univerze v Göteborgu.

Surgery: Vsem podganam v vedenjskih študijah je bila implantirana vodilna kanila (merilnik 26; Plastics One, Roanoke, VA), usmerjena na VTA in lupino NAc za nadaljnje enostranske ipsilateralne injekcije. Uporabljena je bila anestezija s ketaminom. Kanili so bili nameščeni 1.5 mm nad ciljnim mestom, za mikroinjekcije pa je bil uporabljen injektor, ki je segal 1.5 mm od vodilnih kanil. Za ciljanje na VTA so bile izbrane naslednje koordinate Skibicka et al. (2011): ± 0.75 od srednje črte, 5.7 mm zadaj od bregme in 6.5 mm trebušno od površine lobanje, z injektorjem, usmerjenim 8.0 mm ventralno do lobanje. Za lupino NAc so bile uporabljene naslednje koordinate (spremenjene iz: Quarta et al. (2009): ± 0.75 od srednje črte, 1.7 mm spredaj do bregme in 6.0 mm trebušno do lobanje, z injektorjem, usmerjenim 7.5 mm v ventralni del). Kanili so bili pritrjeni na lobanjo z zobnim akrilnim cementom in draguljarskimi vijaki ter zaprti z obturatorjem, kot je bilo opisano prej (Skibicka et al., 2009). Pri vseh podganah je bilo mesto morinjejeciranja za VTA in NAc preverjeno po zakolu z mikroinjekcijo indijskega črnila pri enakem volumnu mikro injekcije (0.5 μl), uporabljenem v celotni študiji. Samo predmeti s pravilno postavitvijo (Slika 2) so bili vključeni v analizo podatkov.

  • Slika v polni velikosti (48 K)
  • Slika 1.  

    Uporabljeni diagrami, ki predstavljajo različne eksperimentalne zasnove. Za pridobitev podatkov, predstavljenih v., Je bil uporabljen seznam 1 Sl. 3. in 4. Za pridobitev podatkov, predstavljenih v., Je bil uporabljen seznam 2 Slika 5 in razporedite 3 za podatke, prikazane v Sl. 6. in 7. Trdno sive polja predstavljajo obdobja, ko so bile zbrane meritve.

  • Slika v polni velikosti (77 K)
  • Slika 2.  

    Reprezentativno mesto injiciranja NAc (A) in VTA (B) (označeno s krogom). Desna plošča predstavlja možganski odsek koronalne podgane z mikro-injekcijskim črnilom, vbrizganim v lupino VTA ali NAc (NAcS) pri 0.5 μl prostornine, uporabljene v študiji. Na levi plošči je prikazan ustrezen odsek atlasa možganov podgan, 2.16 mm spredaj od bregme za NAc in 5.64 od bregme za VTA; Aq, vodovod; cc, corpus collosum; CPu, caudate in putamen; LV, stranski prekat; NAcC, jedro NAc; SN, substantia nigra.

2.1. Postopek kondicioniranja izvajalca

Poskusi kondicioniranja operantov so potekali v komorah za kondicioniranje operantov podgan (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, ZDA). Postopek usposabljanja, ki se je uporabljal za kondicioniranje operantov, je bil prilagojen prejšnjim študijamla Fleur in sod., 2007 in Hansson et al., 2012). Da bi olajšali trening operantov za saharozo, so bile vse podgane izpostavljene blagim omejitvam hrane, med katerimi se je njihova začetna telesna teža v enem tednu postopoma zmanjševala na 90%. Pred namestitvijo v operantne škatle so bile podgane vsaj dvakrat izpostavljene peletom saharoze (45 mg peroze saharoze; test Diet, Richmond, IN, ZDA). Nato so se podgane naučile pritiskati vzvod za pelete saharoze v skladu z razporedom FR1 z določenim razmerjem z dvema sejama na dan. V FR2 je en sam pritisk na aktivni vzvod povzročil dostavo ene pelete saharoze. Vse seje FR so trajale 1 minut ali dokler podgane niso zaslužile 30 peletov, kar se je prej zgodilo. Večina podgan je po 50-50 dneh dosegla merilo 5 pelet na sejo. Zapisani so bili pritiski na neaktivni vzvod, vendar niso imeli programiranih posledic. Zasedanjem po urniku FR7 sta sledili FR1 in FR3 (tj. 5 in 3 stiskov na pelet). Razporedu FR5 je sledil razpored progresivnega razmerja (PR), med katerim so se stroški nagrade postopoma povečevali za vsako naslednjo nagrado, da bi določili obseg dela, ki ga je podgana pripravljena pridobiti za nagrado. Zahteva po odzivu se je povečala v skladu z naslednjo enačbo: razmerje odziva = (5e (5 × število infuzije)) - 0.2 v naslednjih serijah: 5, 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40 , 50, 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268. PR seja se je končala, ko podgana v 328 minutah ni dobila nagrade. Odziv se je zdel stabilen, kadar se število peletov, ki so jih zaslužili na seanso, v treh zaporednih sejah ni razlikovalo za več kot 60%. V večini primerov se je odziv ustalil v petih sejah. Tiste podgane, ki v tem času niso dosegle zahtevanih meril, so bile usposobljene na dodatnih sejah. PR test je bil izveden 15 sejo / dan. Podgane so nato premestili v domače kletke za 5-urno merjenje vnosa čaja. Na koncu treninga in pred operacijo in testiranjem so imeli podgane ad libitum dostop do običajnega krava.

2.2. Droge

Acilirani grelin podgan (Tocris, Bristol, Združeno kraljestvo) smo dajali VTA v odmerku 1.0 μg z umetno likvorjem (aCSF) kot vehiklom (in nadzorom). Pred tem je bilo dokazano, da je odmerek 1.0 μg grelina povečal odziv operantov na sladkor in povzročil oreksigeni odziv, ko je bil dostavljen VTA (Naleid in sod., 2005 in Skibicka et al., 2011). D1-podobni receptorski antagonist, SCH-23390, smo dajali NAc v odmerku 0.3 μg (Tocris) z aCSF kot vehiklom (kontrola). Za študijo pomanjkanja hrane so odmerek povečali na 0.5 μg zaradi pomanjkanja učinka prvotnega odmerka 0.3 μg. SCH-23390 je močan in selektiven antagonist D1 podobnih dopaminskih receptorjev z> 1000-kratno afiniteto za D1 podobne do D2 podobne dopaminske receptorje (Barnett in sod., 1986). Ima podobno afiniteto za receptorje D1 in D5 (Barnett in sod., 1992), zato se bomo v celotni študiji sklicevali na njegovo sposobnost blokiranja receptorjev, podobnih D1, izraz, ki zajema receptorje D1 in D5. Začetni odmerek 0.3 μg zdravila SCH-23390 je bil izbran na podlagi (Grimm et al., 2011). Ta odmerek, vbrizgan v lupino NAc, se je izkazal za učinkovitega pri zmanjševanju pritiska na vzvod za znak, ki je bil prej seznanjen z oddajo raztopine saharoze, ne da bi to vplivalo na delovanje neaktivnega vzvoda. Antagonist dopaminskega receptorja D2, etiklopridijev klorid (Tocris), smo dajali NAc z aCSF kot vehiklom (kontrola). Začetni odmerek etikloprida (1.0 μg) je temeljil na (Laviolette et al., 2008), vendar se je v študiji pomanjkanja hrane povečalo na 1.5 μg. Vsa zdravila so bila dostavljena v 0.5 μl volumna aCSF.

2.3. Eksperimentalna zasnova

Vse podgane so prejele injekcije, usmerjene v NAc in VTA, zgodaj v svetlobnem ciklu, z drugo injekcijo 10 minut pred začetkom operantnega testiranja. Vsi pogoji so bili ločeni za najmanj 48 ur in so delovali uravnoteženo, tako da je vsaka podgana prejela vse štiri pogoje: najprej vehikel ali antagonist dopaminskega receptorja za NAc in nato, 10 minut kasneje, vehikel ali grelin za VTA. Za vsako podgano sta bila ciljana ipsilateralna VTA in NAc. Podrobnosti o vsakem poskusu so prikazane tudi v Slika 1.

2.3.1. Vpliv blokade receptorjev, ki so podobni D1, na nagrajevanje hrane, ki jo povzroča grelin, in vnos čebule

Odzive smo preučili po ciljno usmerjenih VTA in NAc (n = 12–14) dostava zdravila po štirih naslednjih pogojih: 1) stanje nadzora (raztopine nosilca za NAc in VTA), 2) vozilo NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + vozilo VTA, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg grelina. Testiranje je bilo izvedeno v nasičenem stanju (po temnem obdobju hranjenja). V poskusnih dneh so bile podgane vrnjene v domače kletke po 120 minutah testiranja operantov in v 1 urah v okolju domače kletke izmerjen vnos čaja (kot v razporedu 1, Slika 1). Ta časovna točka ustreza tretji uri po injiciranju gretlina VTA, med katero se pričakuje, da se bo oreksigeni odziv nadaljeval na podlagi predhodnih študij, ki raziskujejo časovni potek delovanja grelina, ki se daje centralno ali periferno ( Wren et al., 2000 in Faulconbridge et al., 2003) in naše prejšnje študije, ki so uporabile podobno eksperimentalno postavitev.

2.3.2. Vpliv blokade receptorjev D2 na nagrajevanje hrane, ki jo povzroča grelin, in vnos čebule

Odzive smo preučili po ciljno usmerjenih VTA in NAc (n = 7) dostava zdravila v štirih pogojih, kot sledi: 1) stanje nadzora (raztopine nosilca za NAc in VTA), 2) vozilo NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) NAc 1 μg etikloprid hidroklorida + nosilca VTA, 4) NAc 1 μg etiklopridijevega klorida + VTA 1.0 μg grelina. Testiranje je bilo izvedeno v nasičenem stanju (po temnem obdobju hranjenja). Podgane so po 120 minutah testiranja na operant vrnili v domače kletke in v 1 urah v okolju domače kletke izmerili vnos čaja (kot v razporedu 1, Slika 1), saj je oreksigeni učinek, ki ga posreduje grelin, še vedno prisoten po zapozneli namestitvi pelet iz chow (po 2 urah).

2.3.3. Učinki blokade receptorjev, podobnih D1 in D2 (ločeno ali kombinirano) na samo vnos črevesja, ki ga povzroča grelin

Da bi potrdili, da rezultati, pridobljeni z vnosom čaja v prejšnjih poskusih, niso bili zmedeni zaradi predhodne izpostavljenosti saharozi v operantni paradigmi ali 2-urne časovne zakasnitve, smo v ločeni študiji raziskali učinke oddajanja NAc dva antagonista dopaminskih receptorjev samostojno ali v kombinaciji z 2-urnim in 3-urnim vnosom hrane z VTA grelinom pri sitih podganah (n = 10-11; kot v razporedu 2, Slika 1). V tem primeru podgane pred merjenjem čaja niso bile izpostavljene paradigmi kondicioniranja. Tako je bil vnos hrane izmerjen po ciljni dostavi zdravila VTA in NAc po štirih pogojih, kot sledi: 1) stanje nadzora (raztopine nosilcev NAc in VTA), 2) nosilec NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) antagonist dopaminskega receptorja NAc + Nosilec VTA, 4) antagonist dopaminskih receptorjev NAc + VTA 1.0 μg grelina. Najprej smo ločeno raziskali dva antagonista dopaminskih receptorjev, tako da je v pogojih 3 in 4 ena skupina podgan prejela 0.3 μg SCH-23390, druga skupina pa 1 μg etiklopridijevega klorida. Po tridnevnem okrevanju je bila ponovno testirana približno polovica podgan iz vsake skupine, tokrat s kombinacijo obeh antagonistov v pogojih 3 in 3. V vsakem od teh 4 poskusov je bila med obdelavami uporabljena uravnotežena zasnova, kot prej (vsi podgane so v vsakem poskusu prejele vse pogoje za primerjavo učinka znotraj subjekta). Položaj kanil je bil preverjen post mortem kot prej. Prikazani podatki vključujejo samo podgane, pri katerih je bilo mesto injiciranja potrjeno, da dosežejo VTA in NAc.

2.3.4. Vpliv blokade receptorjev, podobnih D1 in D2, na nagrado hrane, ki jo povzroča pomanjkanje hrane, in vnos drobnice

Antagonisti receptorjev dopamina so bili testirani v različnih poskusih 2. V prvem poskusu smo odzive preučili po ciljanem NAc (n = 20) dostava bodisi nosilca bodisi D1-podobnega receptorskega antagonista (0.5 μg SCH-23390). Testiranje je potekalo na tešče (potem ko je bila hrana omejena za čas temnega cikla). V drugem poskusu so bili odzivi preučeni po ciljni NAc (n = 7) dostava bodisi nosilca bodisi 1.5 μg NAc etiklopridijevega klorida. Testiranje je bilo izvedeno na tešče (potem ko je bila hrana omejena za čas temnega cikla; kot je prikazano v razporedu 3, Slika 1).

2.3.5. Spremembe hrane, ki jih povzročajo izražanja genov dopamina v NAc

Spremembe hrane, ki jih povzročajo izražanja genov ključnih izbranih genov, povezanih z dopaminom [dopaminski receptorji D1A, D2, D3, D5, katehol-O-metiltransferaza (COMT) in monoamin oksidaza A (MAO)], so bile izmerjene v NAc.

2.3.6. Izolacija RNA in ekspresija mRNA

Možgane so hitro odstranili in NAc secirali z možgansko matrico, zamrznili v tekočem dušiku in shranili pri -80 ° C za kasnejše določanje izražanja mRNA. Posamezne vzorce možganov smo homogenizirali v Qiazolu (Qiagen, Hilden, Nemčija) z uporabo tkivnega liserja (Qiagen). Celotno RNA smo ekstrahirali z RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) z dodatnim zdravljenjem z DNAse (Qiagen). Kakovost in količino RNA smo ocenili s spektrofotometričnimi meritvami (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, ZDA). Za sintezo cDNA smo uporabili iScript cDNA Synthesis kit (BioRad). Real-time RT PCR smo izvedli z uporabo TaqMan® kompleti sond in primerjev za ciljne gene, izbrane iz spletnega kataloga (Applied Biosystems). Vrednosti izražanja genov so bile izračunane na podlagi Ct metoda ( Livak in Schmittgen, 2001), kje za ad libitum krmna skupina je bila določena za kalibrator. Za referenčni gen je bil uporabljen gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaza (GAPDH).

2.3.7. Statistična analiza

Vsi vedenjski parametri so bili analizirani z večkratno analizo variance (ANOVA), ki ji je sledila naknadnega Tukey HSD test, kot je primerno, ali študentski t test, kjer so primerjali samo dva pogoja. Vse statistične analize so bile izvedene s programsko opremo GraphPad. Razlike so bile obravnavane kot pomembne p <0.05.

3. Rezultati

3.1. Vpliv blokade receptorjev, podobnih D1 (NAc), na nagrado hrane, ki jo povzroča Vhrelin, in vnos čebule

Da bi ugotovili, ali je aktivnost na receptorjih, ki so podobni D1, potrebna za povečanje vedenja za nagrajevanje hrane, ki ga povzroča Vhrelin, je bil preizkušen vpliv predobdelave z antagonistom, podobnim D1 (SCH-23390), na operaterja, ki se je sprožil na grelin, in se odzval na saharozo. Post-hoc test Tukey po enosmernem 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 za nagrade, aktivni vzvod oziroma chow) je razkril pomemben učinek grelina na povečanje števila zasluženih nagrad (p <0.0005; Slika 3A) število aktivnih pritisk vzvodov (p <0.05; Slika 3B) in vnos paprike (p <0.05; Slika 3C). Predhodna obdelava SCH-23390 je očitno blokirala parametre, povezane z nagradami, zaslužene nagrade in aktivne stiskalne ročice ( Slika 3A, B). Dejavnost pri neaktivnem vzvodu je bila manjša in se ni razlikovala med posameznimi skupinami zdravljenja ( Slika 3B) namigovanja, da zdravljenje ne povzroči nespecifičnih sprememb, usmerjenih v cilje. Hiperfagija chow-ja, opažena po mikroinjekciji gretlina v VTA, ni bila spremenjena s predhodnim zdravljenjem s SCH-23390 ( Slika 3C). Ti podatki kažejo, da so dopaminski in D1 podobni receptorji v lupini NAc nižji od grelina in so potrebni, da grelin, ki ga daje VTA, vpliva na vedenje ob nagrajevanju s hrano. Niso pa bistvenega pomena za sposobnost grelina, da poveča vnos čaja. Zdravljenje NAc s SCH-23390 ni imelo učinka po sebi bodisi na operaterju, ki se je odzval na hrano ali zaužil Slika 3).

  • Slika v polni velikosti (37 K)
  • Slika 3.  

    Učinki blokade receptorjev D1 znotraj NAc lupine na vedenje nagrajevanja s hrano, ki ga povzroča grelin, in hiperfagijo chow. Predobdelava z antagonistom receptorjev, podobnih D1, SCH-23390, je v celoti blokirala povečanje zasluženih nagrad saharoze (A), ki ga je povzročil grelin, in število aktivnih pritiskov vzvoda (črne črte), medtem ko je bila aktivnost na neaktivnem vzvodu (sive palice) na katero ne vpliva nobeno zdravljenje (B). Intra-VTA grelinska hiperfagija ni bila oslabljena z selektivno blokado receptorjev D1 (C) v lupini NAc. Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Vpliv blokade D2 (NAc) na nagrado hrane, povzročeno z grelinom, in vnos črevesja

Da bi ugotovili, ali je aktivnost na D2 potrebna za izražanje zvišanja vedenja hrane, ki ga povzroča VRE grelin, je bil preizkušen vpliv predobdelave s selektivnim antagonistom D2 (etikloprid hidroklorid) na povečanje vedenja saharoze, ki ga povzroča grelin. En način ANOVA je pokazal pomemben učinek zdravljenja z zdravili (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 za nagrade, aktivni vzvod oziroma chow). Post hoc test Tukey je pokazal znatno povečanje zasluženih nagrad (p <0.01; Slika 4A) in aktivne pritisne ročice (p <0.01; Slika 4B) po zdravljenju z grelinom, ki so ga blokirali z etiklopridom. Dejavnost pri neaktivnem vzvodu je bila manjša in se ni razlikovala med posameznimi skupinami zdravljenja ( Slika 4B). V nasprotju s podatki, ki se odzivajo na operaterja, predhodno zdravljenje z etiklopridom ni spremenilo povečanja vnosa črede, ki ga povzroča grelin (p <0.05; Slika 4C). V tej kombinirani študiji je bila interakcija potrjena z dvosmernim ANOVA med predhodno obdelavo × grelin v dobljenih nagradah: F(1,24) = 4.8, p <0.05; aktivne ročice stiskalnice: F(1,24) = 4.7, p <0.05, vendar ne vnosa čaja. Tako lahko grelin D2 receptorje uporablja za spodbujanje sprememb v vedenju, povezanem z nagrado, ne pa tudi za uživanje čaja.

  • Slika v polni velikosti (39 K)
  • Slika 4.  

    Učinki blokade receptorjev D2 znotraj NAC lupine na vedenje nagrajevanja s hrano, ki ga povzroča grelin, in hiperfagijo chow. Predobdelava z antagonistom receptorjev D2, etiklopridijevim kloridom (ETC), je odpravila z grelinom povzročeno povečanje zaslužkov za saharozo (A) in število aktivnih pritiskov vzvoda (črne črte), medtem ko aktivnost na neaktivnem vzvodu (sive palice) ni bila na katero koli zdravljenje (B). Nasprotno pa hiperfagija znotraj VTA grelina ni oslabila selektivna blokada receptorjev D2 v lupini NAc (C). Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Vpliv blokade receptorjev, podobnih D1 in / ali D2 (NAc), na vnos črede, ki ga povzroči VTA ghrelin

Da bi poiskali nadaljnjo potrditev pomanjkanja učinka dveh dopaminskih antagonistov na hranjenje z chowom, smo ponovili študijo, tokrat na podganah, ki niso bile nikoli izpostavljene paradigmi operantne kondicije. Ta validacijska študija je bila razširjena na tretji test, v katerem smo preučevali učinke sočasne dostave antagonistov D1 podobnih in D2 receptorjev NAc na vnos hrane z greninom, ki ga vodi VTA. Vnos chow-ja se je v 2 urah po injiciranju znatno povečal z VTA grelinom (enosmerna ANOVA: F(3,30) = 6.4, p <0.005 in F(3,27) = 9.0, p <0.0005 za študijo receptorjev D1 in D2) in na to predhodna obdelava z D1 podobnim ( Slika 5A) ali antagonist receptorja D2 ( Slika 5B). V zadnjem testu, ki je preučeval skupni učinek obeh antagonistov dopaminskih receptorjev, nismo mogli zaznati pomembnega učinka VTA grelina do 3-urne točke, kar morda odraža vpliv trikratne parenhimske injekcije, potrebne v tej študiji. En način ANOVA je nakazal pomemben učinek zdravljenja (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Vnos hrane po dostavi VTA grelina je dosegel pomen v 3-urni točki, vendar tega spet ni zatrla sočasna uporaba antagonistov dopaminskih receptorjev na NAc ( Slika 5C). Upoštevajte, da kombinirana uporaba obeh antagonistov dopaminskih receptorjev na NAc ni imela učinka po sebi o vnosu hrane.

  • Slika v polni velikosti (48 K)
  • Slika 5.  

    Učinki blokade dopaminskih receptorjev lupine znotraj NAc na hiperfagijo chow chow pri intra-VTA grelinu pri podganah brez predhodnega treninga operantov ali izpostavljenosti saharozi. Hiperfagija, povzročena z VTA grelinom, izmerjena 2 uri po injiciranju, ni bila zatrta s predhodno obdelavo NAc z (A) antagonistom D1 podobnih receptorjev, SCH-23390 (SCH) ali (B) antagonistom receptorjev D2, etiklopridijevim kloridom ( ETC). V (C) sočasna uporaba NAc obeh antagonistov hivfafije chow, ki jo je povzročil grelin, izmerjena v 3-urni časovni točki, ni zatrela. Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Vpliv blokade receptorjev, podobnih D1 in D2, na nagrado hrane, ki jo povzroča pomanjkanje hrane, in vnos drobnice

Pomanjkanje hrane poviša odziv operantov in 1 h vnosa čaja; podgane so pritisnile aktivni vzvod skoraj dvakrat toliko, ko so lačni, in tri do šestkrat več čaja na merilni točki 1 h (primerjajte stanje vozila v Sl. 3. in 4). Blokada receptorjev, ki so podobni D1 v lupini NAc, je znatno zmanjšala zvišanje v obnašanju nagrajevanja s hrano, ki ga povzroča pomanjkanje hrane, če ga ocenimo kot zmanjšanje zaslužene nagrade za hrano (p <0.01; Slika 6A) in zmanjšanje aktivnih ročnih stiskalnic (p <0.01; Slika 6B). To zdravljenje ni imelo pomembnih učinkov na vnos črede, ki ga povzroča pomanjkanje hrane ( Slika 6C). Infuzija antagonista D2 v lupino NAc je bistveno zmanjšala zvišanje hrane pri vedenju nagrajevanja s hrano, ki ga povzroča pomanjkanje hrane, če ga ocenimo kot zmanjšanje zaslužene nagrade za hrano (p <0.01; Slika 7A). Čeprav je vsaka podgana zmanjšala aktivno pritiskanje ročice po blokadi D2 v NAc, je učinek povzročil trend (p = 0.08; Slika 7B) verjetno zaradi velike osnovne spremenljivosti pritiska na ročico (standardna napaka = 86 za vozilo in 41 za pogoje uporabe drog, obseg aktivnega pritiska ročice na vozilo od 57 do 707 stiskalnic). Rezultat odstranitve podgane, ki se je najbolje odzvala iz nabora podatkov, je p = 0.001. Odstranjena podgana je pokazala 707 stiskalnic na vozilu in le 303 stiskalnic na drogah, kar je tudi podprlo splošen zaključek. Niti antagonist dopaminskih receptorjev ni spremenil vzvoda, ki pritiska na neaktivni vzvod. Blokada D2 v NAc vnosa chow-a ni spremenila ( Slika 7C).

  • Slika v polni velikosti (29 K)
  • Slika 6.  

    Učinki blokade receptorjev D1 znotraj NAc lupine na povišanje pomanjkanja hrane pri vedenju ob nagrajevanju hrane in hiperfagiji chow. Predobdelava z antagonistom receptorjev D1, SCH-23390, je oslabila povečanje zaslužkov nagrad za saharozo (A) in število aktivnih pritiskov vzvoda, medtem ko nobeno zdravljenje ni vplivalo na aktivnost neaktivnega vzvoda (B) . Chow hiperfagija ni bila oslabljena z selektivno blokado receptorjev D1 (C) v lupini NAc. Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Slika v polni velikosti (30 K)
  • Slika 7.  

    Učinki blokade D2 receptorjev znotraj NAc lupine na povišanje pomanjkanja hrane v vedenju nagrajevanja hrane in hiperfagiji chow. Predobdelava z antagonistom receptorjev D2, etiklopridijevim kloridom (ETC), je zmanjšala povečanje zaslužkov nagrad za saharozo (A) zaradi pomanjkanja hrane in ponavadi oslabila število aktivnih pritiskov vzvoda (B). Nobeno zdravljenje (B) ni vplivalo na aktivnost neaktivnega vzvoda. Chow hiperfagija ni bila oslabljena z selektivno blokado receptorjev D2 (C) v lupini NAc. Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Spremembe hrane, ki jih povzročajo izražanja genov, povezanih z dopaminom, v NAc

Čez noč je na tešče pomembno vplivalo na izražanje mRNA več genov, povezanih z dopaminom, v NAc. Ekspresija mRNA dopaminskega receptorja D2 se je znatno zmanjšala, medtem ko je bila mRNA dopaminskega receptorja D5 zvišana. Dopaminski receptorji D1, D3, COMT in MAO mRNA niso bili spremenjeni s tekom čez noč (Slika 8). D1 in D2 receptorji veljajo za najpogostejši dopaminski receptor v možganih, medtem ko je prisotnost D3 in D5 v CNS veliko bolj omejena. Zato smo primerjali raven mRNA v receptih D5 receptorjev z D1 in dosegli vrednost 2%; podobno razmerje smo zaznali za D3 in D2 (podatki niso prikazani). Tako tukaj potrjujemo, da znotraj NAc večino mRNA receptorja dopamina sestavljajo receptorji D1 in D2, medtem ko receptorji D3 in D5 predstavljajo le majhen del celotne mRNA dopaminskega receptorja, odkrite v NAc.

  • Slika v polni velikosti (21 K)
  • Slika 8.  

    Po omejevanju hrane odkritje izražanja genov, povezanih s signaliziranjem dopamina, Nucleus accumbens. Vrednosti so prikazane kot pomeni + SE. *p <0.05.

4. Diskusija

Glavne ugotovitve sedanje študije kažejo, da je signalizacija dopamina v lupini NAc nujni posrednik učinkov grelina na nagrajevanje hrane. Rezultati kažejo, da so D1 podobni in D2 receptorji v lupini NAc ključni sestavni deli vezja, ki ga aktivira grelin, in so ključni za to, da grelin, ki ga uporablja VTA, vpliva na vedenje ob nagrajevanju s hrano. Signalizacija D1 podobnega in D2 receptorja v NAc (lupini) pa ni bistvena za sposobnost grelina, da poveča vnos čaja. Ti podatki kažejo na razlike v živčnih ciljih za grelin, ki nadzorujejo okrepitev hrane v primerjavi z vnosom hrane. Nazadnje naše ugotovitve kažejo, da to vezje vključuje tudi endogeni grelin, saj je v stanju lakote, ko so ravni grelina v obtoku povišane, za povečano obnašanje s hrano potrebna signalizacija dopamina v NAc.

Presenetljivo je, čeprav je jasno, da ghrelin vpliva na dopaminergični sistem (Abizaid et al., 2006, Jerlhag in sod., 2007, Kawahara et al., 2009 in Weinberg in sod., 2011), to je prva študija, ki dokazuje, da učinki grelina na nagrajevanje s hrano zahtevajo signalizacijo NAc dopaminskih receptorjev (v tem primeru signaliziranje D1 in D2). To se je pojavilo kot pomembno vprašanje, saj se v zadnjem času kaže, da imajo drugi hormoni ali nevropeptidi, povezani z nadzorom apetita, precej nepričakovano povezavo z mezolimbičnim dopaminskim sistemom. Leptin ima na primer tako kot grelin receptorje na dopaminskih nevronih v VTA; večina teh dopaminergičnih nevronov, občutljivih na leptin, pa ne projicira na striatum, temveč inervira amigdalo (Hommel in sod., 2006 in Leshan et al., 2010). Melanokortin, močan anoreksigeni nevropeptid z receptorji v VTA, v nasprotju s tistim, kar se lahko napoveduje za anoreksično sredstvo, dejansko poveča dopaminergično aktivnost in sproščanje dopamina v striatumu, hkrati pa očitno zmanjša vedenje zaužite hrane (Torre in Celis, 1988, Lindblom in sod., 2001 in Stožec, 2005). Dodatno kompleksnost dodajo podatki, ki kažejo, da je učinek grelina, ki sprošča dopamin, odvisen od razpoložljivosti hrane: ravni docamina NAc, odkrite z mikrodializo, so se povečale le s periferno nanesenim grelinom pri podganah, ki so jih smeli jesti po dajanju ghrelina (kot v eksperimentalnih pogojih, uporabljenih v tej študiji) in jih je grelin celo zatiral pri tistih, ki jim ni bil omogočen dostop do hrane (Kawahara et al., 2009), ki je bil nedavno prikazan, da v VTA vključuje različne poti opioidne signalizacije (Kawahara et al., 2013). Ta dva primera poudarjata zapletenost razmerja med peptidi za hranjenje, razpoložljivostjo hrane in dopaminom ter poudarjata pomen študij, ki raziskujejo koristnost učinkov grelina na sistem dopamina pri obnašanju s hrano.

Zanimiv vidik rezultatov je kontrastni učinek blokade receptorjev docamina NAc na motivacijo hrane v primerjavi z vnosom hrane. Zlasti smo potrdili pomanjkanje učinka potlačenega signala docina NAc na vnos hrane, ki ga povzroča grelin, v neodvisnih študijah 2: v eni paradigmi je bila meritev zaužite hrane opravljena takoj po odzivnem testu operaterja (za katerega bi lahko uživanje uživanja sladkorja spremenilo naknadno vnos črevesja), v drugem pa je bil pri živalih izmerjen le vnos hrane brez predhodnega testiranja na operaterju. Poleg tega smo v drugem poskusu lahko pokazali, da sočasna uporaba obeh antagonistov dopaminskih receptorjev na NAc ni vplivala na vnos hrane, povzročene z grelinom, kar je povečalo podporo hipotezi, da NAc signalizira dopamin prek D1 podobnih in D2 receptorjev ni potrebna za hiperfagijo grelina. Skupaj z dejstvom, da antagonisti prekinejo vedenje s hrano, ki ga povzroča VTA grelin, ti kolektivni rezultati kažejo na razhajanje nevro vezja navzdol od VTA ghrelina, pri čemer ena veja nadzira vnos hrane, druga pa motivacijo / nagrajevanje hrane. Kaže, da grelin uporablja dopamin, da spremeni motivacijo hrane, ne pa tudi vnosa. Prej smo pokazali, da VTA ghrelin nevropeptid Y v VTA selektivno nadzoruje vnos hrane in opioidov na nasprotni način (Skibicka et al., 2012a). Tako že obstaja prednost za razhajanja v vezjih, ki jih grelin uporablja za vnos hrane, v primerjavi z vedenjem, ki ga motivira hrana.

Akumulacijski receptorji, ki so podobni D1, imajo dobro uveljavljeno vlogo pri okrepitvi zdravil in hrane z vrsto predhodnih dokazov, ki kažejo, da intra-NAc D1 podobna infuzija antagonista zmanjša ciljno usmerjeno vedenje do hrane. Sistemski antagonisti receptorjev, ki so podobni D1, zmanjšujejo samo dajanje kokaina, heroina, nikotina in alkohola, povzročenega s pomočjo iztočnic ali konteksta [na primer (Weissenborn et al., 1996, Liu in Weiss, 2002, Bossert idr., 2007 in Liu in sod., 2010)], s poudarkom na ključni vlogi teh receptorjev v nagradno usmerjenih procesih. Sedanji podatki kažejo, da so NAc D1 podobni receptorji bistven element vezja, ki ga aktivira VTA delujoči grelin. Podporno je tudi, da je tudi periferna uporaba tega antagonista D1 zmanjšala prepoznavanje predmetov, ojačenih z grelinom (Jacoby in Currie, 2011). Vendar če upoštevamo, da periferna aplikacija cilja na vse populacije nevronov, ki izražajo D1 v možganih, in da imajo lahko populacije zunaj NAc (na primer v hipokampusu) pomembno vlogo pri učenju in pomnjenju, ni jasno, ali je preučena populacija NAc tu prispevajo k izboljšanju spomina na učinke ghrelina.

D2 receptorji pogosto delujejo skladno z D1; zato številne študije kažejo na vlogo D2 receptorjev v vidikih predelave nagrad in vedenja, usmerjenega v nagrado. Vendar je omembe vredno, da receptorji D1 in D2 ne delujejo vedno na enak način kot funkcija nagrajevanja wrt. Na primer, v amigdali blokada receptorjev D1 zmanjšuje ponovno vzpostavitev iskanja kokaina, medtem ko antagonisti D2 lahko to vedenje dejansko izboljšajo (Berglind in sod., 2006). Ta funkcionalna disociacija ima lahko tudi nevroanatomski prispevek, saj se zdi, da receptorji D2 v NAc delujejo precej nasprotno kot tisti v hipotalamusu. Medtem ko pri NAc stimulacija receptorjev D2 lahko poveča motivacijo hrane, zaradi česar se žival bolj potrudi za pridobivanje hrane, je stimulacija receptorjev D2 v hipotalamusu očitno anoreksična (Leibowitz in Rossakis, 1979 in Nowend et al., 2001). Iz tega sledi, da je težko razlagati rezultate po periferni uporabi D2 usmerjenih zdravil, za katera so populacije ciljnih receptorjev povezane z nasprotujočo se funkciji. To je lahko eden od razlogov, ki pojasnjujejo, zakaj v prejšnji študiji periferno injiciranje antagonista D2 ni vplivalo na odziv ghrelin na raztopino saharoze. Druga možna razlaga je, da je D2 avtoreceptor za nevrone, ki proizvajajo dopamin, v substanciji nigra in VTA, kjer lahko njegova aktivacija privede do zaviranja dopaminergične aktivnosti (Lacey et al., 1987). Tako bi lahko pri perifernem injiciranju zdravila, usmerjena v D2, pridobila dostop do te populacije receptorjev, medtem ko smo v naši raziskavi ciljali le na receptor D2 na lupino NAc. Zlasti je učinek sistemske blokade receptorjev, podobnih D1, blokiral odzivanje na pijačo saharoze v isti paradigmi (Overduin et al., 2012). Poleg tega se zdi, da sistemska, subkutana injekcija agonista D1 poveča prednost za okusno hrano, medtem ko sistemsko injiciranje agonista D2 zmanjša (Cooper in Al-Naser, 2006). Tako se zdi, da so naši podatki, ki kažejo na zaviralni učinek antagonistov D1 na motivacijo hrane, povzročene z grelinom, v skladu s celotnim neto (supresivnim) učinkom stimulacije D1 receptorjev na funkcijo nagrajevanja. Nasprotno pa neto učinek populacije receptorjev D2 bolj ustreza tistemu, kar je znano o hipotalamičnih D2 receptorjih, kot je tukaj predstavljenih podatkov za NAc.

V tej študiji sta tako antagonistom, podobnim D1 kot tudi D2, uspela preprečiti vedenje operaterja za saharozo po dajanju VTA ghrelina in po odvzemu hrane, kar kaže, da je potrebno, da ghrelin doseže svoje učinke pri obeh receptorjih v NAc. To je smiselno pri preučevanju endogene situacije, v kateri dopaminergični terminali, pridobljeni z VTA, sproščajo dopamin v lupini NAc in hkrati aktivirajo vse dostopne dopaminske receptorje. O drugih vedenjih, vključno z okrepitvijo, so že poročali o potrebi hkratne aktivacije tako D1 podobnih kot D2 receptorjev (Ikemoto et al., 1997) in lokomotorna dejavnost (Plaznik in sod., 1989) kot tudi nevronsko streljanje (Bela, 1987). Rezultati te študije kažejo, da je blokada samo enega od dveh dopaminergičnih receptorjev zadostovala za zmanjšanje tega vedenja, saj je blokada enega od teh receptorjev zadostna za zmanjšanje vedenja operaterja saharoze, ki ga poganja grelin. Mehanizem za to interakcijo ni jasen. Nekateri nevroni v NAc sočasno izražajo tako D1 kot D2 receptorje. Ena od možnosti je, da je za odziv na nagrado potrebna vključitev heterodimerjev, pred kratkim so poročali o tvorbi heterodimerjev z receptorjema D1 in D2 in pokazalo se je, da ta sklop prispeva k depresijskemu vedenju (Pei et al., 2010). Kljub temu pa naši rezultati kažejo, da signal D1 in D2 v NAc ni odveč, vsak receptor pa je potreben za prenos učinka ghrelina na nagrado za hrano, saj je bila posamezna blokada učinkovita pri zmanjševanju odziva na nagrado. Poleg tega, ker posamezna blokada ni bila učinkovita za hiperfagijo ghrelina, smo ločeno ocenili možnost, ali sta bila signala D1 in D2 odveč za vnos črevesja, tj. Za odpravo odziva bo potrebna hkratna blokada obeh. To pa ni bilo, saj hiperfagija grelina ni vplivala sočasna blokada receptorjev D1 in D2 v NAc. Tako sam ali v kombinaciji signala receptorjev D1 in receptorjev D2 ne uporablja Ghrelin, da poveča vnos črevesja.

Tu smo se usmerili na D1 podobne in D2 receptorje v lupini NAc. Zdi se, da je funkcija lupine in jedra NAc do neke mere ločljiva, še posebej, če so temeljne spremembe pri samo-dajanju zdravil povezane z diskretno iztočnico, lupina pa je bolj vplivna v odvisnosti od samostojnega upravljanja z zdravili (Bossert idr., 2007). To funkcionalno disociacijo podpirajo nevroanatomske povezave, kjer jedro prejme več vhoda iz amigdale, lupina pa se bolj hipokampus (innervira) (Groenewegen in sod., 1999 in Floresco in sod., 2001). Podgane bodo tudi same dajale kombinacijo agonistov receptorjev D1 in D2 le v lupini NAc in ne v jedru (Ikemoto et al., 1997), kar kaže, da je njihovo skupno sodelovanje pri nagrajevanju vezano predvsem na območje školjk, ki je tu ciljno usmerjeno.

V tej študiji smo posebej raziskovali vpliv potlačenega signala docamina NAc na vnos hrane in vedenje hrane, ki ga poganja grelin, ki ga uporablja VTA. Vendar je treba opozoriti, da lahko ghrelin usmerja hranjenje z aktiviranjem aferentnih poti do VTA. Na primer, pokazalo se je, da grelin izboljšuje vedenje, okrepljeno s hrano, z aktiviranjem nerevronov oreksina v lateralnem hipotalamusu (Perello et al., 2010), oreksinergična celična skupina, ki projicira na VTA in spodbuja sproščanje dopamina (Narita in sod., 2006). Medtem ko naša študija z uporabo nevroanatomije in nevrofarmakologije posebej razseka pot VTA-NAc, v endogeni situaciji grelin, sproščen v obtoku, verjetno spodbudi VTA kot tudi druge možganske jedre, ki izražajo grelinski receptor z efektivnimi projekcijami na VTA. Tako se v fizioloških razmerah vpliv grelina porazdeli po številnih mestih v možganih, ki verjetno delujejo usklajeno. Koncept hormona ali nevropeptida, ki deluje na mnogih porazdeljenih mestih v možganih, iz katerih lahko doseže podoben rezultat, na primer spremembo vnosa hrane, ni nov in je že predlagan in ovrednoten za leptin in melanokortin (Žar, 2006, Leinninger in sod., 2009, Skibicka in žar, 2009 in Faulconbridge in Hayes, 2011).

Odvzem hrane je povezan z visokim nivojem kroženja grelina. V pogojih pomanjkanja hrane predstavitev hrane povzroči sproščanje dopamina v NAc (Kawahara et al., 2013). Iz tega sledi, da lahko prehransko stanje vpliva tudi na signalizacijo dopamina v NAc, vpliv pomanjkanja hrane na izražanje mRNA dopaminskih receptorjev (D1 podobnim receptorjem (D1, D5) in D2 podobnim receptorjem (D2, D3)) in na razgradnjo dopamina v tej študiji ocenjeni encimi (MAO, COMT). Medtem ko pomanjkanje hrane ni spremenilo mRNA izražanja katerega koli izmerjenega encima dopamina, smo videli diferencialno regulacijo D5 v primerjavi z D2 receptorji. Ekspresija D5 receptorjev se je povečala za skoraj 30%, medtem ko se je mRNA receptorja D2 zmanjšala za približno 20%. V skladu s to razhajanjem je bilo predhodno dokazano, da sočasno agonisti D1 podobnih in D2 receptorjev znižujejo regulacijo D2 receptorjev, vendar ugulirajo D1 receptorje v substanci nigra (in s podobnim trendom v NAc) (Subramaniam et al., 1992). Zanimivo je, da se učinki odvzema hrane na izražanje receptorjev za dopamin NAc zbližujejo z našimi podatki, kar kaže na vlogo D1 podobnih (ki vključujejo D5) in D2 receptorje pri motiviranju hrane.

Eden od razlogov naše študije je, da pomanjkanje hrane poveča koncentracijo grelina v obtoku, tako da se lahko aktivirajo druge populacije receptorjev grelina zunaj VTA. Medtem ko je pomanjkanje hrane endogen in bolj fiziološko pomemben način za povečanje grelina, ne omogoča selektivne stimulacije VTA. Zato ne moremo odpraviti možnosti, da so spremembe dopaminskih receptorjev, odkrite v NAc, posledica aktivnosti grelina na območjih zunaj VTA, ki posredno vplivajo na NAc. Nazadnje je treba opozoriti, da se naši podatki na tešče povezujejo s spremembami izražanja receptorja docamina NAc, vendar bodo potrebni nadaljnji poskusi, da bi pokazali posredovanje dopaminergične projekcije (grelin-stimulirane) VTA-NAc v tem učinku in dejansko raziskali vlogo drugih poti in oddajnih sistemov v tem učinku, kot bočni hipotalamus (kot je razloženo zgoraj).

Ker so številni nevrobiološki substrati skupni tako odvisnosti od drog kot neurejenemu prehranjevanju, je mogoče, da sedanje ugotovitve kažejo na vlogo receptorjev, ki so podobni D1 in D2, v učinkih grelina, ki krepi droge in alkohol (Dickson et al., 2011). Nagrada za hrano in kokain povzroči sproščanje dopamina v NAc (Hernandez in Hoebel, 1988). Blokada receptorjev D1 ali D2 zmanjšuje nagrajevanje zaradi zlorabe drog, alkohola in nikotina. Ker je bil že prej poročan o znatnem prispevku grelina pri vnosu ali nagrajevanju za vse te snovi, je verjetno, da je opisan sklop grelin-VTA-dopamin-NAc tukaj pomemben za vrsto vedenjskih nagrad in ne izključno za hrano. Predhodno podporo tej zamisli je mogoče črpati iz podatkov, ki kažejo, da lahko pomanjkanje hrane ponovno vzpostavi iskanje heroina, ki ga blokira blokada D1 podobnih receptorjev (Tobin in sod., 2009).

Naši podatki zagotavljajo novo znanje o integraciji dveh ključnih signalnih sistemov, povezanih z nagrajevanjem s hrano: vezja, ki jih poganja VTA in se odzivajo na oreksigenski hormon, grelin, in nac docminov, ki se odzivajo na NAc. Zlasti dokazujemo, da dobro dokumentirani učinki grelina, vezani na VTA, na vedenje, motivirano s hrano, zahtevajo signaliziranje D1 in D2 v NAc. Naši podatki kažejo tudi, da učinki grelina, ki jih povzročajo VTA (D1 / D2) na nagrajevanje hrane, vključujejo različna vezja do tistih, ki so pomembna za vnos hrane, saj noben antagonist ni vplival na vnos hrane, ki ga povzroča grelin, ko je dostavljen NAc. Nazadnje, študije na lačnih (čez noč na tešče in s tem hipergrelinemičnih) podganah vključujejo NAc D1 / D2, ki signalizira učinke endogenega grelina na vedenje, ki ga motivira hrana. Tako se zdi, da so mehanizmi in terapije, ki motijo ​​dopaminsko signalizacijo v NAc, pomembni za učinke, ki jih grelin posreduje na sistem nagrajevanja, vključno s tistimi, povezanimi z nadzorom hranjenja in s tem debelostjo in zdravljenjem.

Izjava o razkritju

Avtorji nimajo kaj razkriti.

Priznanja

To delo je podprl Švedski raziskovalni svet za medicino (2011-3054 do KPS in 2012-1758 do SLD), Sedmi okvir Evropske komisije dotacije (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), Švedska fundacija za strateško raziskovanje v Sahlgrensko center za kardiovaskularne in presnovne raziskave (A305 – 188) in NovoNordisk Fonden. Financerji niso imeli nobene vloge pri oblikovanju študije, zbiranju in analizi podatkov, odločanju za objavo ali pripravi rokopisa.

Reference

  •  
  • Ustrezni avtor. Oddelek za endokrinologijo, Inštitut za nevroznanost in fiziologijo, Sahlgrenska akademija na Univerzi v Göteborgu, Medicinaregatan 11, poštni predal 434, SE-405 30 Göteborg, Švedska. Tel .: +46 31 786 3818 (pisarna); faks: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Avtorji. Založil Elsevier Ltd.