Biol Psychiatry. Avtorski rokopis; na voljo v PMC 2014 Jan 8.
Biološka psihiatrija. 2013 maj 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Objavljeno na spletu 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Končno urejena različica tega članka založnika je na voljo na Biol Psychiatry
Glej komentarModeli živali vodijo pot do nadaljnjega razumevanja prehranske odvisnosti in zagotavljanja dokazov, da so droge, ki se uspešno uporabljajo v odvisnostih, lahko uspešne pri zdravljenju prenajedanja"V Biol Psychiatry, letnik 10 na strani e11.
Minimalizem
Ozadje
Veliko je zanimanja za raziskovanje, ali lahko hranjenje z nagradami povzroči drog podobno plastičnost v možganih. Sistem gama-amino-maslačne kisline (GABA) v lupini nucleus accumbens (Acb), ki modulira hipotalamične sisteme hranjenja, je v dobrem položaju, da "vzurpira" homeostatski nadzor krmljenja. Kljub temu ni znano, ali se v tem sistemu pojavljajo nevroadaptacije, ki jih povzroča hranjenje.
Metode
Ločene skupine podgan, ki jih vzdržuje ad libitum, so bile dnevno izpostavljene vnosom sladkane maščobe, plenilskemu stresu ali infuzijam lupine znotraj Acb bodisi d-amfetamina (2 ali 10 μg) bodisi μ-opioidnega agonista D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO, 2.5 μg), nato izzvan z intrafuzijsko infuzijo GABAA agonist, muscimol (10 ng).
Rezultati
Izpostavljenost sladkani maščobi je močno senzibilizirano hranjenje, ki ga povzroča muscimol. Preobčutljivost je bila prisotna v tednu 1 po prenehanju prijetnega načina hranjenja, vendar je z 2 tedni opustila. Podgane, izpostavljene sladkani maščobi, niso pokazale spremenjenega odziva hranjenja na pomanjkanje hrane. Ponavljajoče infuzije lupin znotraj Acb zdravila DAMGO (2.5 µg) so prav tako občutljivo intra-Acb hranjenje, ki ga poganja muscimol. Vendar pa niti ponavljajoče se infundiranje d-amfetamina v lupini znotraj Acb (2 ali 10 μg) niti prekinitvena izpostavljenost averzivnemu dražljaju (plenilskim stresom) niso spremenili občutljivosti na muscimol.
Sklepi
Palabilno hranjenje povzroča preobčutljivost odzivov na Ab lupino GABA; ta učinek lahko vključuje sproščanje opioidnih peptidov zaradi hranjenja. Povečana vzburjenost, averzivna izkušnja ali povečan prenos kateholamina samo po sebi ne zadostujejo za učinek in nagon lakote, ki ga povzroča lakota, ni dovolj za razkritje učinka. Te ugotovitve razkrivajo novo vrsto nevroadaptacije, ki jo povzroča hrana znotraj Acb; razpravljajo o možnih posledicah razumevanja navzkrižnih učinkov med nagrado za hrano in nagrado za zdravila.
Hipoteza je, da je glavni dejavnik sedanje „epidemije debelosti“ razširjenost poceni, zelo prijetnih, energijsko gostih živil, ki poganjajo nehomostatično hranjenje zaradi svojih močno nagrajujočih lastnosti (1-3). Ker ta hrana vključuje enake osrednje poti, povezane z odvisnostjo (4-6) obstaja veliko zanimanje za ugotovitev, ali njihov vnos povzroči nevroplastične spremembe, podobne tistim, ki nastanejo zaradi zlorabe drog. Sistemi, ki v zvezi s tem dobijo največ pozornosti, so dopaminski in opioidni sistemi v nucleus accumbens (Acb). Več skupin je pokazalo, da večkratna izpostavljenost okusnemu hranjenju, zlasti s hrano, obogateno s sladkorjem ali maščobami, močno spremeni dinamiko nevrotransmiterjev, občutljivost na receptorje in izražanje genov znotraj teh sistemov in povzroči napačne vzorce hranjenja in druge vedenjske spremembe, ki spominjajo na podobne procese (7-13).
Drugi ključni igralec pri nevronskem nadzoru apetitnega vedenja je sistem, ki je lokaliziran v Acb, gama-amino-maslačni kislini (GABA). Akutna inhibicija Acb lupinskih nevronov z agonisti GABA povzroči velik odziv hranjenja pri nasičenih podganah; ta učinek se uvršča med najbolj dramatične sindrome hiperfagije, povzročene z drogami, ki se pojavlja od kjer koli v brain (14-19). Deloma ta hiperfagija izhaja iz zaposlovanja hipotalamičnih sistemov, kodiranih s peptidi, ki sodelujejo pri uravnavanju energetske bilance (20-22). Poleg tega je prednja lupina Acb edino telencefalno mesto, za katerega je znano, da podpira GABA-olajšanje hedonske okusne reaktivnosti (23). Lupina Acb je zato predlagana kot bistveno vozlišče v mreži prednjih možganov, ki modulira sisteme za energetsko ravnovesje na nižji stopnji v skladu z afektivnimi / motivacijskimi nesrečami (24-26). Omrežno vozlišče s temi lastnostmi bi lahko torej predstavljalo ključno mesto za prijetne nevroplastičnosti, ki jih povzroča hranjenje; presenetljivo pa v zvezi s tem sistem GABA z lupino Acb lupine ni bil raziskan.
Naš cilj v tej raziskavi je bil ugotoviti, ali ponavljajoče se izkušnje z nehomostatičnim hranjenjem, ki temelji na nagradah, sprožijo nevroadaptacije v sistemih GABA Acb shell. Odkrili smo, da skromen režim prekinitve vnosa sladkanih maščob močno senzibilizira odzive na hranjenje, ki jih povzroči neposredna stimulacija GABAA receptorji v lupini Acb. Raziskali smo vedenjske in farmakološke mehanizme, na katerih temelji ta učinek, s poudarkom na možnem vključevanju lokalnih opiatergičnih in dopaminergičnih mehanizmov znotraj lupinske lupine.
Metode in materiali
Predmeti
Moške podgane Sprague-Dawley (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin), ki so ob prihodu tehtale 300 do 325 g, so bile nameščene v parih v čistih kletkah z dostopom ad libituma do hrane in vode (razen nekaterih poskusov, kot je opisano v nadaljevanju), pri svetlobi in temperaturi -kontroliran vivarij. Vzdrževali so jih v ciklu 12-h svetloba / temna (luči so vključene v 7: 00 AM). Vse ustanove in postopki so bili v skladu s smernicami o uporabi in oskrbi živali Nacionalnega zdravstvenega inštituta ZDA, nadzoroval in odobril pa jih je institucionalni odbor za oskrbo in uporabo živali Univerze v Wisconsinu.
Preverjanje kirurškega posega in položaja
Dvostranske vodilne kanile iz nerjavečega jekla, usmerjene v lupino Acb (merilnik 23), so bile vsadljene po standardnih stereotaksičnih postopkih [za podrobnosti glejte Baldo in Kelley (27)]. Koordinate mesta infuzije (v milimetrih od bregme) so bile + 3.2 (anteroposteriorno); + 1.0 (lateromedial); –5.2 s površine lobanje (dorsoventral). Žične stile so postavili v kanilo, da se prepreči zamašitev, podgane pa so si pred testiranjem opomogle do 7 dni. Na koncu vsakega poskusa smo določili umestitve kanil z ogledom odsekov možganov, obarvanih z Nisslom, pod svetlobno mikroskopijo (nadaljnje podrobnosti glejte Dodatek 1). Podgane z napačnimi umestitvami kanil so bile izpuščene iz statistične analize; velikosti skupin, podane v tem razdelku, predstavljajo končne velikosti skupine, potem ko so bili subjekti z nepravilnimi umestitvami izpuščeni.
Droge in mikroinfuzije
Injektorji iz nerjavečega jekla (merilnik 30) so bili spuščeni, da segajo 2.5 mm mimo vrha vodilne kanile. Dvostranske tlačne injekcije so bile narejene z uporabo mikrodrivne črpalke. Zdravila so infuzirali s hitrostjo .32 μL na minuto. Celotno trajanje infuzije je bilo 93 s, kar je povzročilo skupni volumen infuzije .5 μL na stran. Po infuzijah so injektorji pustili na mestu 1 min, da se omogoči difuzija injektata pred zamenjavo stila. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO) in d-amfetamin (AMPH) so bili raztopljeni v .9% sterilni fiziološki raztopini.
Palabilni režim hranjenja
Podgane so bile izpostavljene dvema 30-minimi sejami (jutranji in popoldanski) na dan 5 zapored. Te seje so potekale v kletkah iz pleksi stekla, ki so enake domačim kletkam, razen s tlemi iz žične mreže, ki omogočajo enostavno zbiranje razlitja hrane. Med jutranjo sejo (11: 00 – 11: 30 AM) so podganom nudili sladkane maščobe (poskusna skupina; n = 14) ali standardni chow (kontrolna skupina; n = 14) in dovoljeno jesti prosto. Sladkana maščoba je bila eksperimentalna dieta Teklad (TD 99200), sestavljena iz skrajšanja s 10% saharoze, z energijsko gostoto 6.2 kcal / g (za nadaljnje podrobnosti glejte Dodatek 1). Voda je bila na voljo za obe skupini. Nato so jih vrnili v domače kletke, s hrano in vodo, ki sta bili na voljo. V popoldanskih sejah (3: 00 – 3: 30 PM) so podgane ponovno postavili v kletke za testiranje, vendar sta obe skupini dobili standardno zalogo (in vodo). Tako so podgane v eksperimentalni skupini v preskusnem okolju izkusile tako okusno hrano kot standardni nageljni. To je bilo storjeno z namenom, da se eksperimentalna skupina prilagodi sprejemu črevesa v kletkah za testiranje, ker je bil chow uporabljen v drugi fazi eksperimenta (glejte "Izziv z majhnim odmerkom muscimola v testnem okolju" spodaj). Vnos v testne kletke so beležili vsak dan. V domačih kletkah je bil ves čas na voljo standardni čow (laboratorijska prehrana za glodavce Teklad) in voda.
Režim izpostavljenosti stresu
Ta manipulacija je posnemala prijeten urnik hranjenja na dan 5, razen podgan v eksperimentalni skupini (n = 11) je na jutranjih sejah namesto prijetne hrane prejel averzivno spodbudo (pleničev stres). Vsako podgano so vsakodnevno nameščali v zaščitno kovinsko mrežno kletko (7 v × 8 v × 9 v), ki je bila nameščena za 5 min v domači kletki dihurja (naravni plenilec podgan). Zaščitne kletke so omogočale živalim, da se med seboj vidijo, slišijo in vonjajo, vendar prepovedujejo fizični stik. Znano je, da ta raven izpostavljenosti znatno poviša raven kortikosterona v plazmi in spodbuja povečano vzburjenje in budnost, ki traja vsaj 30 min po prenehanju izpostavljenosti dihurja (28,29). Nadzorne podgane (n = 10) smo postavili v enake majhne zaščitne kletke in jih premaknili v novo, vendar nevtralno (tj. Brez dihurjev) prostora. Po 5-min dihurju ali nevtralni izpostavljenosti so poskusne in kontrolne podgane odstranili iz majhnih kletk in jih takoj postavili v standardne kletke za testiranje iz pleksi stekla (za podrobnosti glej "Palatable Sheeding Sheme" za podrobnosti) v preskusni sobi, ki ni od dihurja ali nevtralne sobe , za sejo 30 min (11: 00 – 11: 30 AM). Hrana (standardni podganji chow) in voda sta bila prosto dostopna. Vse podgane so po tej seji vrnili v svoje kletke. Za nadaljno posnemanje prijetnega urnika hranjenja so bile vse podgane izpostavljene drugemu 30-min dnevno sejo (3: 00 – 3: 30 PM) v istih kletkah kot njihove jutranje kletke, vendar brez dihurja (ali nevtralne) izpostavljenosti . Ponovno sta bila za to popoldansko sejo prosto dostopna hrana in voda. Podgane so po končanem testiranju vrnili v domače kletke.
Ponovljeni režim AMPH
Ta manipulacija je posnemala prijeten urnik hranjenja na dan 5, le da so podgane v eksperimentalni skupini prejemale vsakodnevne jutranje sesije AMPH znotraj infuzijskih školjk AMPH, namesto izvrstne hrane. Intuzijske infuzije AMPH (2 ali 10 μg, n = 11 za vsak odmerek) ali fiziološka raztopina (n = 20) so dali takoj, preden so podgane postavili v kletke za testiranje na njihove jutranje seje (11: 00 – 11: 30 AM). V tem času sta bila na voljo standardna zajčka in voda za podgane in zabeležen je bil vnos. Hiperaktivnost, ki jo povzroči AMPH, je spremljal eksperimentator, ki je slep za zdravljenje, in sicer s postopkom vzorčenja opazovanja vedenja, v katerem je bilo v 20-sek zabeleženo število dogodkov štirih vedenj (prekrivanje kletke, vzreja, usmerjeno njuhanje in negovanje) koše za čas 5 min za vsako podgano. Podgane iz plenilnega eksperimenta plenilca so bile ponovno uporabljene za skupino AMPH z 2-μg.
Vse podgane so prejele drugo dnevno izpostavljenost preskusnim kletkam (3: 00 – 3: 30 PM) s standardno prisotnostjo črevesa in vode, vendar brez infuzij drog. Podgane so po končanem testiranju vrnili v domače kletke.
Izziv z nizkim odmerkom muscimola v testnem okolju
Po dnevih izpostavljenosti 5 sladkani maščobi, plenilskemu stresu ali ponavljajočim se manipulacijam z AMPH so podgane v preskusnem okolju prejele dvostranske izzive lupine znotraj Acb s fiziološko raztopino in muscimolom (10 ng / .5 μL na stran). Fiziološko raztopino so dali vsem podganim šesti dan (tj. Dan 1 po prenehanju njihovih manipulacij z zdravljenjem v dnevu 5) in sedmi dan intra-Acb lupinski muscimol. Vsak dan so podgane prejele infuzijo lupine znotraj Acb neposredno pred namestitvijo v testne kletke za navajeno popoldansko sejo (3: 00 – 3: 30 PM). V teh dneh ni bilo nobenih jutranjih sej. Hrana (standardni chow) in voda sta bila prosto dostopna. Izmerili so vnos in podgane so po končanem testiranju vrnili v domače kletke. Za to fazo poskusa je bil uporabljen chow, ker so vse skupine že prej dobivale zajedek v testnem okolju in tako odpravile zmedo novosti v hrani. Ker so bile osnovne vrednosti vnosa črevesja nizke, je bila manjša možnost, da bi pri hiperfagiji, ki jo povzroča muscimol, naleteli na zgornje meje.
Podmnožica podgan, ki so bile izpostavljene okusnemu režimu hranjenja (n = 10 sladkana maščoba, n = 10 chow kontrola) je prejela dodatne fiziološke raztopine in muscimolsko infuzijo 7 dni po koncu protokola izpostavljenosti sladkani maščobi, vmes ni bilo izpostavljenosti sladkani maščobi. Tem podganam so bile podeljene tretje zaporedje infuzije fiziološke raztopine / muscimola XN dni po koncu protokola, spet brez vmesne izpostavljenosti sladkani maščobi.
Upoštevajte, da vrstni red infuzij fiziološke raztopine in muscimola ni bil izravnan (tj. Fiziološka raztopina je bila vedno na prvem mestu), tako da bi bilo mogoče na dan izziva s fiziološko raztopino zaznati kakršen koli možen kontekst ali pogojen odziv, ki ga povzroči iztočnica, brez razlage predhodnega muscimola izziv. Upoštevajte tudi, da je bil za 10-μg AMPH skupino na dan 50 dan dodatni izziv muscimol (8 ng).
Izziv za odvzem hrane v testnem okolju
Podgane so bile podvržene prijetnemu režimu hranjenja za 5 dni, kot je opisano prej (n = 10 za skupino sladkanih maščob, n = 11 za krmilno skupino). Šesti dan so vse živali prejele fiziološko raztopino soli in bile testirane v običajnem popoldanskem času (3: 00 – 3: 30 PM) s standardno razpoloženo enolončnico in vodo. Nobena jutranja seja ni bila dana. Nato so vse podgane prejele hrano z odvzemom hrane, v kateri je bila hrana odstranjena iz domačih kletk 18 ure pred preskušanjem (tj. Zvečer na dan slane raztopine). Naslednji dan so podgane, prikrajšane za hrano, dobile infuzijske infuzijske lupine znotraj lupine školjk in jih postavile v kletke za testiranje (s prisotno standardno kravico in vodo) ob popoldanskem času testiranja, brez jutranje seje. Izmerili so vnos in podgane so po končanem testiranju vrnili v domače kletke.
DAMGO / Muscimol navzkrižna preobčutljivost
Za ta eksperiment smo uporabili nekoliko drugačen dizajn, ker 2.5-μg DAMGO povzroča sedacijo ob prvi izpostavljenosti podganah; ta sedacija popusti v približno 30 do 45 min (nato podgane začnejo jesti približno ~ 90 min). Zato smo uporabili eno dnevno dnevno sejo 2 brez popoldanske seje. Podgane, vzdrževane z ad libitumom, so dobile štiri infuzije lupine znotraj Acb (ena infuzija na dan, vsak drugi dan) bodisi sterilne .9% fiziološke raztopine (n = 7) ali DAMGO (2.5 μg / .5 μL na stran; n = 6). Po infuziji so podgane takoj postavili v kletke za testiranje na 2 h (11: 00 AM – 1: 00 PM) z dostopom do standardne črevesa in vode. Osemindvajset ur po zadnjem od večkratnih tretmajev so preiskovanci prejeli intra-Acb lupino sterilne fiziološke raztopine in jih postavili v kletke za preskušanje v 2 ure s standardno posodo in vodo. Dva dni pozneje so jih izzvali z muscimolom (10 ng / .5 μL), ki so ga ponovno postavili takoj po infuziji v testne kletke za 2 ure s standardno posodo in vodo. Vsak dan testiranja so beležili vnos in podgane vrnili v domače kletke takoj po koncu testiranja.
Statistična analiza
Za oceno razlik med eksperimentalnimi manipulacijami (prehrana, zdravljenje z zdravili, stres) in ustreznimi kontrolami so bile uporabljene dvofaktorske analize variance (zdravljenje × dan ali zgodovina zdravljenja × izziv z drogami, če je primerno) z načrtovanimi primerjavami. Alfa je bila nastavljena ob p <.05. Analize so bile izvedene z uporabo programske opreme StatView (SAS Institute, Cary, North Carolina).
Rezultati
Občasne vnosa sladkanega maščobnega vnosa občutljivo odzovejo hranjenje, ki jih povzroči znotraj-Acb školjka muscimol
Vnos sladkane maščobe med jutranjim hranjenjem se je stopnjeval med protokolom o prekinitvenem dostopu na dan 5 [F(4,52) = 13.3; p <.0001; Slika 1A]. Peti dan je bil povprečni vnos sladkane maščobe 4.9 g, kar ustreza 30.4 kcal, v primerjavi s srednjim vnosom 1.8 kcal čebule v kontrolni skupini. Pomembno je, da med protokolom dneva 5 ni bilo splošnih razlik v telesni teži med skupinami sladkanih maščob in črevesja [F(1,26) = .3; ni pomembno (ns)] in brez prehrane × dnevna interakcija na telesno težo [F(4,104) = 1.2; ns]. Zato se zdi, da podgane v eksperimentalni skupini kompenzirajo povečan vnos kalorij, verjetno z zmanjšanjem njihovega vnosa klopov ad libitum v domače kletke (tj. Kratki primeri izpostavljenosti sladkanim maščobam niso povzročili debelosti). Pri popoldanskih seansah, v katerih sta bili obe skupini deležni prigrizka, ni bilo razlik v vnosu med skupinami in med prehrano × medsebojnim vplivom na dan (Fs = .2 – 1.3; ns). Zato jutranja izpostavljenost sladkim maščobam ni vplivala na nizko stopnjo hranjenja, ki je bila opažena na popoldanskih zaužitjih črevesja.
Po zaključku tega protokola s prekinitvenim dostopom so bile vse podgane izzvane z infuzijami lupine s fiziološko raztopino in muscimolom (10 ng). Podgane, ki so bile izpostavljene sladkani maščobi, niso pokazale spremenjenega odziva hranjenja na solni izziv v primerjavi s kontrolo, ki je bila izpostavljena čredam. Vendar so pokazali močno, zelo pomembno preobčutljivost za vnos hrane, ki jo povzroča muscimol (prehrana × interakcija z zdravili [F(1,26) = 13.6, str = .001; Slika 2 za posebne primerjave]. Voda vode ni bila prizadeta. Kot je prikazano v Slika 2, preobčutljivost za muscimol je bila še vedno prisotna 7 dni po režimu sladkanih maščob [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 dni po izpostavljenosti se je občutljiv odziv zmanjšal [F(1,14) = 1.6; ns]. Nazadnje, podgane, ki so bile izpostavljene režimu sladkane maščobe, niso pokazale povečanega odzivnega hranjenja na izziv pri odvzemu hrane v času 18 v primerjavi s svojimi kolegi, ki so bili izpostavljeni črevesju [F(1,19) = .004, ns; Slika 2].
Navzkrižna občutljivost med μ-opioidnim receptorjem in stimulacijo GABA receptorjev v Acb lupini
Kot je prikazano v Slika 3, znotraj lupinske lupine DAMGO je prišlo do močne hiperfagije na vsakega od dni injiciranja 4 faze "ponovljenega DAMGO" [F(1,11) = 62.3; p <.0001]. Po teh ponovljenih tretmajih smo podgane izzvali s fiziološko raztopino in muscimolom; za te izzive je analiza variance dala močne glavne učinke zgodovine kroničnega zdravljenja [F(1,11) = 7.8; p = .018] in izziv glede drog [F(1,11) = 12.1; p = .005], vendar brez interakcije [F(1,11) = 1.4; ns]. Kljub temu so načrtovane primerjave med skupinami DAMGO in fiziološke raztopine za vsako odzivno injekcijo pokazale, da je bil vnos hrane kot odgovor na izziv z mucimolom znotraj Acb lupine znatno večji pri podganah, ki so bile zdravljene z DAMGO,p <.05), vendar se odziv na izziv s fiziološko raztopino med skupinami ni razlikoval.
Odsotnost preobčutljivosti za muscimol po večkratni, občasni izpostavljenosti stresu ali infuzijam znotraj ampule lupine
Izvedena sta bila dva poskusa, s katerimi smo preizkusili učinke izpostavljenosti plenilcev in ponavljajočih se zdravljenj AMPH na kasnejšo odzivnost na muscimol. Prvič, podgane so bile podvržene dnevnemu režimu izpostavljenosti plenilcem, ki je stal 5, čemur so sledili fiziološka raztopina lupine in muscimola (10 ng). Kot je prikazano v Slika 4, zgodovina izpostavljenosti stresorju ni spremenila odzivnosti hranjenja na poznejši izziv muscimola [F(1,19) = 1.1, ns]. Nato so bile iste podgane podvržene režimu dneva 5 dnevnih infuzij AMPH z lupino znotraj Acb lupine (2 μg). AMPH je po pričakovanjih povzročil močno motorično aktivacijo, kar se odraža v "sestavljenih rezultatih aktivnosti" križanja v kletki, vzreje, usmerjenega snifiranja in negovanja (glej metode in materiali) v primerjavi s podganami, obdelanimi s fiziološko raztopino [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Slika 5A], kar kaže, da je bil odmerek očitno vedenjsko aktiven. Vendar akutno zdravljenje AMPH ni spremenilo zaužitnega vedenja [zdravljenje × dnevna interakcija: F(4,76) = .5, ns; podatki niso prikazani]. Po zaključku ponovljene faze eksperimenta z AMPH ali fiziološko raztopino so bile vse podgane izzvane s fiziološko raztopino in muscimolom znotraj Acb lupine. AMPH ni bistveno spremenil občutljivosti na hranjenje, ki ga povzroča muscimol (Slika 5B). Prišlo je do pomembnega učinka zdravljenja ×F(1,19) = 3.6; p = .02]; vendar so načrtovane primerjave pokazale, da je bila ta interakcija predvsem posledica velike razlike v odzivih na fiziološko razvitost v primerjavi z izzivi muscimola v skupini AMPH (p = .0009). Vendar pa ni bilo bistvene razlike med fiziološko raztopino in skupino AMPH kot odgovor na izziv muscimol (p = .11).
Za nadaljnje raziskovanje učinkov večkratnih infuzij AMPH na občutljivost na muscimol (če upoštevamo, da so bile podgane stresno uporabljene za poskus AMPH in bi ta prejšnja stresna izkušnja lahko spremenila njihove odzive na AMPH), je bil izveden drugi poskus v ločeni skupini naivnih podgan, v katerih preiskovanci so bili podvrženi dnevnemu režimu 5 z infuzijami lupine znotraj Acb z višjim odmerkom AMPH (10 μg), čemur so sledili izzivi lupine znotraj Acb s fiziološko raztopino in dva odmerka muscimola (10 in 50 ng). Spet smo opazili močno akutno aktivacijo motorja kot odgovor na infuzije AMPH [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Slika 6], vendar brez vpliva na hranjenje [F(4,76) = 1.7, ns]. Ko so bile te podgane izzvane bodisi z 10-ng bodisi z 50-ng znotraj-Acb lupine muscimol, niso pokazale občutljivih odzivov na hranjenje [F(2,38) = 1.4; ns]. Kot pozitiven nadzor so bile podgane v skupini z AMPH izpostavljene režimu sladkanih maščob na dan 5 (in podgane v fiziološki skupini, ki so jih predpisali z žrebo); vse podgane so nato izzvali z intrafuzijsko infuzijo lupine 10-ng muscimola. Pri teh podganah smo opazili senzibiliziran odziv hranjenega muscimola po izpostavljenosti sladkani maščobi [F(1,19) = 5.8; p = .027; vstaviti, Slika 6], kar dokazuje, da so se iste podgane, ki po večkratnih infuzijah AMPH niso pokazale preobčutljivosti, lahko razvile in izrazile preobčutljivost za muscimol kot odgovor na izpostavljenost sladkanim maščobam.
Umestitve kanil
Slika 7 prikazuje shematično preslikavo umestitev kanil iz vseh poskusov v tej študiji. Kot je razvidno iz slike, je velika večina umestitev (95%) padla znotraj zadnje polovice medialne lupine Acb, vključno s skrajnim rostralnim sektorjem. Pet odstotkov umestitev je padlo ravno na sredino anteroposteriornega obsega lupine, znotraj sektorja, ki daje apetitne odzive, vendar rostralno proti coni, ki daje obrambno podobna vedenja (18). Umestitve na teh območjih so bile enakomerno zastopane v vseh poskusih in ni bilo sistematičnih razlik v vedenjskih ali farmakoloških učinkih zaradi variabilnosti umestitve v anteroposteriorno os.
Razprava
V tej raziskavi prikazujemo novo vrsto prehranjevanja v možganih. Prekinitve s porabo sladkanih maščob so močno senzibilizirale učinek hranjenja, ki ga je v lupini Acb povzročil izziv majhnega odmerka muscimola; preobčutljivi učinek je bil približno enakovreden učinku, ki ga je ustvaril petkrat večji odmerek muscimola pri naivnih podganah. Zdi se, da ta preobčutljivost ni nespecifična posledica splošne vzburjenosti ali diverzifikacije okolja, povezane s vmesno izpostavljenostjo sladkani maščobi. Skladno s tem, ponavljajoča se izpostavljenost močno vzbujajočim dražljajem (občasno izpostavljenost stresorjem), tudi tistim s pozitivno motivacijsko valenco (znotraj-Acb lupina AMPH) (30-33), niso zadostovali za preobčutljivost hranjenja, ki ga povzroča muscimol. Nasprotno so infuzije DAMGO znotraj lupine lupine, ki so sprožile hranjenje v fazi indukcije preobčutljivosti, povzročile močno navzkrižno preobčutljivost za muscimol. Zato je za spodbujanje preobčutljivosti za GABA potrebna skupna lastnost vnosa sladkanih maščob in zaužitja zajtrkov, ki jih poganjajo z opioidi, poleg njihovega splošnega vzburjenja. To implicitno dokazuje, da lastnosti oroznih ali postingvestic, značilnih za sladkor ali maščobo, niso obvezne za razvoj preobčutljivosti muscimola. Namesto tega lahko skupni mehanizem indukcije ponavlja ponavljajoče se μ-opioidne signalizacije v lupini Acb, ki nastanejo bodisi z eksogenim dajanjem DAMGO bodisi s sproščanjem endogenega μ-opioidnega peptida, ki ga sproži izlivanje sladkane maščobe.
V zvezi s tem se je pokazalo, da stimulacija intra-Acb μ-opioidnih receptorjev na ravni Acb povzroči preobčutljivost za opioide in pogojen odziv hranjenja na poznejši fiziološki izziv (34). Ti učinki niso odvisni od dopamina (35), kot tudi drugi postopki, ki jih locirajo Acb, µ-opioidi, kot je povečanje hedonistične okusne reaktivnosti (30,36,37). Na splošno se s temi ugotovitvami strinja neuspeh ponavljajočih infuzij AMPH za senzibilizacijo prehrane, ki ga povzroča muscimol; tako lahko navzkrižna preobčutljivost z opioidi in GABA predstavlja vrsto dopamina neodvisne nevroadaptacije v Acb. Zanimivo je, da pri podganah, ki so bile zdravljene z DAMGO, nismo opazili pogojnega hranjenja na odziv s slano raztopino. Upoštevajte pa, da je lahko indukcija opioidno pogojenega učinka hranjenja različna in zahteva več kot štiri ponavljajoče se zdravljenje (V. Bakshi, osebna komunikacija, junij 2012). Ne glede na to ti rezultati kažejo, da za izražanje navzkrižne preobčutljivosti na opioid in GABA ni potreben pogojen učinek hranjenja (vsaj takšnega, ki bi ga bilo mogoče razkriti s fiziološko raztopino). Poleg tega nikoli nismo opazili povečanega odziva hranjenja pri podganah, ki so bili izpostavljeni sladkastim maščobam, v popoldanskih sejah z odmrzovanjem ali kot odgovor na slano ali lakotno izzivanje, kar kaže na določeno stopnjo posebnosti mehanizma za občutljiv odziv hranjenja.
Zdi se, da je nevronski mehanizem, ki je podlaga za vedenje hranjenja, ki ga povzročajo muscimol in druge manipulacije z aminokislinami v lupini Acb, vznemirjanje ravnovesja vznemirljivega in zaviralnega signala, posredovanega z AMPA, na nevrone s srednjimi bodicami. Kadar je neto učinek zmanjšanje aktivnosti teh nevronov, bodisi z zaviranjem z GABA ali z blokado glutamatnih receptorjev tipa AMPA, se sproži močna hiperfagija (14,23,38,39). Zato je parimoniozna razlaga naših rezultatov ta, da ponavljajoča aktivacija µ-opioidnih receptorjev (z eksogenim dajanjem DAMGO ali z endogenim sproščanjem opioidnega peptida, ki nastane pri izlivanju sladkane maščobe) povzroči neposredno spremembo GABAA občutljivost receptorjev sam po sebi ali bolj splošna sprememba ravnotežja ekscitatorno / zaviralnega prenosa, tako da je lažje doseči prag za inhibicijo, ki ga posreduje GABA. Večkratno zdravljenje z opioidnimi agonisti (morfiji) povzroči določene učinke v tej smeri, na primer uravnavanje GABAA vezna mesta in vnos klorida, ki ga stimulira muscimol, v sinaptosome (40), povečanje GABAA izraz δ-podenote v lupini Acb (41) in internalizacijo podenote GluR1 receptorjev AMPA v lupini Acb (42). Vsak od teh mehanizmov (ali njihova kombinacija) na ravni lupine Acb bi lahko povzročil preobčutljivost za nevronsko inhibicijo, ki jo povzroča muscimol. Kljub temu so možne tudi druge razlage; na primer, lahko pride tudi do nevroadaptacij znotraj "izhodnih" vozlišč mreže, skozi katera se izraža vedenje hranjenja, ki ga povzroča Acb lupina (na primer stranski hipotalamus). Za preizkus te možnosti so potrebne dodatne študije.
Kar zadeva klinični pomen teh ugotovitev, je zanimiva možnost, da se preobčutljivost za GABA v lupini Acb razvije kot odziv na okoljske nepredvidene okoliščine, ki izzovejo vmesno, fazno zvišanje μ-opioidne signalizacije, kot so ponavljajoči se "napitki" okusnega hranjenja. V tem kontekstu bi sprememba GABA lahko pomenila mehanizem za nadaljnje disregulirano apetitno vedenje. Naši rezultati imajo lahko tudi posledice za razumevanje učinkov "navzkrižne prehrane" med nagrajevanjem hrane in določenimi zlorabami drog. Eden očitnih kandidatov je alkohol (EtOH), katerega učinke modulirata tako μ-opioidni kot GABA sistem v Acb (43-45). Zanimivo je, da nekatere študije poročajo o povezavi med hrepenenjem po hrani, pivanjem in patološkim uživanjem alkohola pri ljudeh (46,47). V študijah na živalih bodisi blokada GABA bodisi opioidni receptor v lupini Acb zmanjša vnos EtOH [(48,49), vendar glej Stratford in Wirtshafter (50)] in presenetljivo je, da se EtOH daje sam neposredno v lupino Acb (51). Poleg tega je nedavna študija pozitronske emisijske tomografije pokazala, da μ-opioidna signalizacija v Acb spremlja vnos sladkane alkoholne pijače (52). Na celični ravni se je izkazalo, da je Acb lupinsko lokaliziran GABAA receptorji, ki vsebujejo δ podenoto, modulirajo vedenjske učinke uživanja nizkih odmerkov EtOH (53); kot smo že omenili, je ekspresija gena za to podenoto v ponavljajoči se stimulaciji μ-opioidnih receptorjev v lupini Acb (41). Torej je možno, da se sproščanje μ-opioidnih peptidov z „prigrizkom“ s hrano z okusno hrano v okviru pitja EtOH ali uživanjem sladkanih pijač EtOH (kot so tiste, ki se tržijo za mladostniške pivce) lahko hitro razvija, z opioidi odvisnimi nevroadaptacije v vezjih z aminokislinami, ki jih vsebuje Acb lupina. Ta hipoteza, čeprav špekulativna, vodi k preizkušljivim napovedim o možnem kontekstu, v katerem bi preobčutljivost za GABA v možganskih nagradah ranljivih posameznikov lahko omogočila, da bi okusna živila služila kot "zdravilo na prehodu" za stopnjevanje napitkov hrane in vnosa EtOH.
Dodatni material
Dopolnilna datoteka
Priznanja
To delo sta podprla nacionalna inštituta za donacijo za zdravje DA 009311 in MH 074723. Podmnožica teh podatkov je bila predstavljena v abstraktni obliki na 2009-ovem srečanju Konference Društva za preučevanje zaužitega vedenja v Portlandu v Oregonu.
Opombe
Avtorji ne poročajo o biomedicinskih finančnih interesih ali morebitnih navzkrižjih interesov.
Dodatni material citirano v tem članku, je na voljo na spletu.
Reference