Deficitet e neurotransmetimit mesolimbik të dopamës në obezitetin dietik të mirave (2009)

Komente: studimi zbulon që mbingopja e tepërt e “ushqimit në kafene” ndaj mbipeshes çon në ulje të niveleve të dopaminës dhe reagim të dopaminës së bluntuar ndaj minjve normalë të minjve. Sidoqoftë, minjtë ende kishin përgjigje shpërblyese për ushqimin e kafenesë. Një prej shumë studimeve që tregon ndryshime të trurit të ngjashme me ato të varura nga droga. Konsumi i tepërt i versioneve supernormale të shpërblimeve natyrore mund të çojë në varësi.

Neuroscience. 2009 Prill 10; 159 (4) 1193-9. doi: 10.1016 / j.neuroscience.2009.02.007. Epub 2009 Shkurt 11.

BM Geiger,a M. Haburcak,a NM Avena,b,c MC Moyer,c BG Hoebel,c EN Pothosa,*

Versioni përfundimtar i botuar i botimit të këtij artikulli është në dispozicion në Neuroscience

Shih artikujt e tjerë në PMC se citon artikullin e botuar.

Shko tek:

Abstrakt

Rritja e konsumit të kalorive në obezitetin dietik mund të nxitet nga mekanizmat qendrorë që rregullojnë sjelljen që kërkon shpërblimi. Sistemi mesolimbik i dopamines, dhe bërthama accumbens në veçanti, nënkupton shpërblimin e ushqimit dhe të drogës. Ne hetuam nëse diabeti i dietës është i lidhur me ndryshimet në neurotransmetimin dopaminergik në atë rajon. Rrotat Sprague-Dawley u vendosën në një dietë të stilit të stilit për të nxitur obezitetin ose dietën e laboratorëve për të mbajtur peshën normale të peshës. Nivelet ekstrakullulare dopamine u matën me in vivo mikrodializë. Lirimi i dopaminës i evokuar elektrikisht u mat ex vivo në feta koronale të bërthamës accumbens dhe striatum dorsal duke përdorur amperometrinë e fibrave të karbonit në kohë reale. Mbi 15 javë, minjtë e ushqyer me dietë në kafene u bënë obezë (> 20% rritje në peshën e trupit) dhe shfaqën nivele më të ulta të dumbaminës ekstenselizore jashtë qelizave sesa minjtë me peshë normale (0.007 ± 0.001 vs 0.023 ± 0.002 pmol / mostër; P<0.05). Lirimi i dopaminës në bërthamën e akumbensit të minjve obezë u stimulua nga një sfidë dietë-kafene, por ajo mbeti e papërgjegjshme ndaj një vakti laboratorik. Administrimi i d-amphetamine (1.5 mg / kg ip) gjithashtu zbuloi një përgjigje të atenuuar dopamin në obstetërr. Eksperimentet që matin sinjalin dopaminë të shkaktuar nga elektriciteti ex vivo në fetë e nucleus accumbens treguan një përgjigje shumë më të dobët në kafshët e trashë (12 vs 25 × 106 molekulat dopamine për stimulim, P<0.05). Rezultatet demonstrojnë se deficitet në neurotransmetimin mezolimbik të dopaminës janë të lidhura me mbipesha dietike. Lirimi i dopaminës në depresion mund të bëjë që kafshët obeze të kompensojnë duke ngrënë ushqim të shijshëm "komod", një stimul që lëshoi ​​dopaminë kur dështoi laboratori.

Keywords: nucleus accumbens, striatum, ushqim, peshë trupore, amfetaminë, hyperphagia

Rritja e shpejtë e obezitetit dietik në shoqëritë e industrializuara tregon se rrugët sinjalizuese jo-homeostatike që lejojnë marrjen kronike të energjisë pozitive mund të jenë përgjegjëse. Një pyetje vendimtare është pse kafshët laboratorike dhe njerëzit vazhdojnë të hanë ushqim të pasur me energji dhe të shijshme deri në shkallën që ata bëhen të trashë. Nga një perspektivë evolucioniste, pritet që truri të zhvillojë një sistem për t'iu përgjigjur shpërblimeve natyrore, të tilla si ushqimi. Këto mekanizma qendrorë janë të ruajtura në të gjitha speciet për të siguruar mbijetesën (Kelley dhe Berridge, 2002) dhe mund të ndërveprojnë me ose të rregullojnë qarkun që rregullon peshën e trupit. Prandaj, disponueshmëria e një ushqimi të këndshëm mund të çojë në rritjen e konsumit kalorik dhe shtimin e peshës që mekanizmat e drejtuar nga homeostasis, me origjinë kryesisht në hypothalamus, nuk mund të kapërcehen. Kjo mundësi mund të shpjegojë, të paktën pjesërisht, përmasat epidemike të obezitetit dietik.

Njohur në mesin e sistemeve nervore janë shtigjet dopolinë mesolimbike, ku veprimi i dopaminës, veçanërisht në terminalet e bërthamës accumbens, dihet të ndërmjetësojë mekanizmat e përforcimit. Aktivizimi i këtij sistemi përfshin ngritjen e niveleve të dopaminës dhe ndryshimet në qarkullimin e dopamineve pas sjelljeve natyrore shpërbleese si ushqimi (Hernandez dhe Hoebel, 1988; Radhakishun et al., 1988). Përveç kësaj, dopamina në bërthamë accumbens (dhe striatum dorsal ngjitur) është i njohur të rritet me ekspozimin ndaj stimulimeve ushqimore dhe aktivitetit motorik lidhur me arritjen e ushqimit (Mogenson dhe Wu, 1982; Bradberry et al., 1991; Salamone et al., 1991). Prandaj, është e arsyeshme të pritet që obeziteti dietik mund të lidhet me aftësinë mesolimbike të lirimit të dopamines së ushqimit të shijshëm të lartë të energjisë.

Në këtë studim, ne hetuam nëse ekspozimi kronik (javët 15) të minjve në një dietë të lartë të energjisë dhe të shijshme të kafeterisë shkakton ndryshime në dopaminë nucleus accumbens. Kjo dietë shumë e shijshme është e suksesshme në nxitjen e obezitetit dietik në minjtë dhe është më e rëndësishme për zhvillimin e obezitetit njerëzor (Sclafani dhe Springer, 1976). Për më tepër, dieta e kafeterisë na lejoi të dallonim midis preferencave të yndyrës dhe të lartë të karbohidrateve dhe nëse këto preferenca ndikojnë në lirimin mesolimbik të dopaminës. Ne kemi gjetur se rats Sprague-Dawley morën pjesën më të madhe të konsumit të tyre të përditshëm kalori nga burimet e larta të karbohidrateve dhe zhvilluan obezitetin e nxitur nga dieta (DIO). Për më tepër, ata demonstronin lirimin e depresionit bazal dopaminë në bërthamë accumbens dhe një përgjigje të attenuuar të dopaminës në një vakt standard të ushqimit ose administrimin sistemik të d-amphetamine.

PROCEDURAT EKSPERIMENTARE

kafshët

Femrat albino Sprague-Dawley rats (Taconic, Hudson, NY, SHBA), u krahasuan për një peshë trupore prej 300 g secila në moshën e 3 muaj. Kafshët femra janë zgjedhur për shkak se, në krahasim me minjtë meshkuj, pesha e trupit të femrave të ushqyer me ushqim laboratorik është relativisht e qëndrueshme me kalimin e kohës. Kafshët janë vendosur individualisht në të njëjtën dhomë nën një dritë të kundërt / errët 12-h (dritat në: 6 pm, dritat off: 6 am). Nën këto kushte ne nuk kemi vërejtur ndonjë ndikim të fazës së ciklit të estrogës në lirimin mesolimbik të dopamines (Geiger dhe të tjerët, 2008). Të gjitha kafshët janë përdorur në përputhje me udhëzimet e publikuara nga Institutet Kombëtare të Shëndetit të SHBA (NIH) dhe Komiteti Institucional i Kujdesit dhe Përdorimit të Kafshëve (IACUC) të Universitetit Tufts dhe Qendrës Mjekësore Tufts. Janë bërë të gjitha përpjekjet për të kufizuar numrin e kafshëve të përdorura për të minimizuar përdorimin dhe vuajtjen e kafshëve.

Përbërja e dietës së kafeterisë

Kafshët u ndanë në grupin DIO të kafeterisë (gjithashtu përshkruhet si grupi dietik i dhjamosur më poshtë) dhe grupi i ushqyer me ushqim laboratorik (grupi i peshës normale). Të gjitha grupet ishin ushqyer ad libitum. Ushqimi i kafeterisë përfshinte komponente me yndyrë të lartë si Crisco (shkurtimi i perimeve 33%, pluhuri 67% Purina), sallam, djathë çedar dhe gjalpë badiava; dhe përbërës të lartë të karbohidrateve si qumështi i kondensuar i ëmbël (markë Magnolia e përzier me ujë, 1: 1), biskota me çokollatë, çokollatë me qumësht, banane, marshmallows dhe një zgjidhje 32% saharoze. Kjo dietë shumë e shijshme është treguar të jetë shumë efektive në nxitjen e obezitetit dietik në minjtë dhe të imitojë zhvillimin e obezitetit njerëzor (Sclafani dhe Springer, 1976). Secili prej komponentëve ishte i disponueshëm në çdo kohë dhe ndryshoi katër herë në javë. Grupi DIO i kafeterisë, përveç ushqimit të shijshëm, u dha gjithashtu ad libitum aksesi në laboratorin Purina. Për të identifikuar preferencat e dietës, marrja e secilit prej përbërësve të dietës së kafeterisë është matur gjatë dy periudhave 48-h gjatë javës së njëmbëdhjetë të dietës. Peshat e trupit janë regjistruar një herë në javë.

Kirurgjia stereotakse

Kirurgjia stereotakse u krye gjatë javës 7 të studimit (n= 24 kafeteria DIO rats, n= 32 laboratori i laboratorit të qumështit). Kafshët u anestetizuan me ketaminë (60 mg / kg ip) dhe xilazinë (10 mg / kg ip) për implantimin e 10 bilancit dypalësh, 21 kangjella udhëzuese të mikrodializës çelik inoks për syrin në rajonin e pasmë të bërthamës së akumulimit. Koordinatat stereotakse ishin 10 mm anterior e zero ndërveprimit, 1.2 mm anësore në sinusin midsagittal dhe 4 mm ventral në sipërfaqen e kafkës së nivelit. Fibra e dializës së probe zgjati një tjetër 4 mm ventral për të arritur në vendin e synuar (Paxinos dhe Watson, 2007). Pas operacionit, të gjitha kafshët u kthyen në kafazet e tyre dhe vazhduan në regjimin e tyre dietik.

Mikrodializë dhe kromatografi e lëngët me performancë të lartë me procedurën e zbulimit elektrokimik (HPLC-EC)

Mikrodializa u krye gjatë javës 14 të studimit për të lejuar shërim adekuat nga operacioni. Për secilën sesion të mikrodializës, kafshët u vendosën individualisht në kafaze të mikrodializës dhe sondat u vendosën në kanalet e mikrodializës 12-15 h para se të mblidheshin mostrat e para. Vendi i implantimit (majtas kundrejt të djathtës) ishte kundërbalancuar. Sondat microdialysis ishin të tipit koncentrik, të bëra në nivel lokal dhe kanë treguar një rimëkëmbje 10% të neurochemicals në vitro testet e përshkruara më lart (Hernandez et al., 1986). Sondat u perfunduan me një zgjidhje të Ringer (142 mM NaCl, 3.9 mM KCl, 1.2 mM CaCl2, 1.0 mM MgCl2, 1.4 mM Na2HPO4, 0.3 mM NaN2PO4) me një normë prej 1 ° μl / min. Dializat u mblodhën në 40 μl shishe që përmbajnë 5 μl të ruajtësit (0.1 M HCl dhe 100 ° μM EDTA) për të ngadalësuar oksidimin e monoamines. Mbledhja e mostrave filloi në mes të ciklit të errët, dhe të gjitha ushqimet u hoqën nga 3 h para marrjes së mostrave për të gjitha kafshët. Mostrat u grumbulluan në intervale 30-min për më pak se 2 h të bazës, e ndjekur nga një injektim sistemik i d-amphetamine (1.5 mg / kg ip, Sigma, St Louis, MO, SHBA). Nga secili mostër, 25 μl dializat u injektua në një sistem amperometrik Antec HPLC-EC (GBC, Inc., Boston, MA, SHBA) me një kolonë 10 cm Rainin dhe një tampon faze të lëvizshme fosfatike, që ndan dhe zbulon dopaminën metabolitëve të dopaminës acid dihidroksifenilacetik (DOPAC) dhe acid homovanilik (HVA). Majat rezultuese janë matur dhe regjistruar. Vendosja e sondës microdialysis në vendin e synuar është verifikuar në fund të eksperimentit nga ekzaminimi histologjik i traktit të hetimit pas fiksimit të trurit me paraformaldehyde.

Për kafshët e paraqitura me një laborator 30-min chow apo cafeteria-dietë vakt sfidë në vend të d-amphetamine, të gjitha grupet ishin ushqim të privuar për 12 h para eksperimentit të mikrodializës për të siguruar motivim adekuat për të ngrënë.

Fetë electrophysiology

Trurit e qafës u vendosën me shpejtësi në lëngun artificial artificial të oksigjenuar (aCSF) në një Leica VT1000S vibratome (Leica Microsystems, Wetzlar, Gjermani), dhe prerë në feta koronare 300 μm. Fshati përmbante aCSF (124 mM NaCl, 2.0 mM KCl, 1.25 mM KH2PO4, 2.0 mM MgSO4, 25 mM NaHCO3, 1.0 mM CaCl2, 11 mM glukozë, pH = 7.3). Pas 1 h në aCSF feta u transferuan në dhomën e regjistrimit me perfuzion të aCSF të oksigjenuar vendosur në 1 ml / min në 37 ° C. Elektroda të fijeve të karbonit, 5 μm në diametër, me një sipërfaqe të prerë fllad, u vendosën në fetë me shell të bërthamës ose striatum dorsal ~ 50 μm, me elektrodën e referencës (Ag / AgCl) futet në banjë aCSF dhe grupi i tensionit në + 700 mV (Axopatch 200 B, Axon Instrumente Inc., Union City, CA, SHBA). Teli bipolar, i shtrembëruar, elektrodë stimuluese (diametri i telit 0.005 në: MS 303 / 3, Plastics One, Inc., Roanoke, VA, SHBA) u vendos brenda 100-200 μm të elektrodës së fibrave të karbonit. Një stimul i vazhdueshëm monophasik i 2 ms në + 500 μA u shpërnda nga një izolator stimulues Isoflex (AMPI, Inc., Jerusalem, Izrael), i shkaktuar nga një stimulues i vazhdueshëm aktual (Model S88, Grass Technologies, West Warwick, RI, . Përgjigjja e elektrodës amperometrike (ndryshimi në bazë) u monitorua dhe u quantifikua nga softueri Superscope (GW Instruments, Inc., Somerville, MA, SHBA). Elektrodat u kalibruan para dhe pas përdorimit me voltammogramë të zbritur nga sfondi (pesë valë të aplikuara dhe mesatare, 300 V / s, -400 në + 1000 mV, në regjistrim të mesëm dhe të mesëm me dopaminën 10 μM). Majat amperometrike janë identifikuar si ngjarje më të mëdha se 3.5 × rms zhurmën e bazës. Gjerësia e ngjarjes ishte kohëzgjatja mes (a) ndërprerjes bazë të pjerrtësisë maksimale nga vija bazë deri në pikën e parë që tejkalonte ndërprerjen dhe (b) pikën e parë të të dhënave pas amplitudës maksimale që regjistroi vlerën e ≤0 pA. Amplitudë maksimale (imax) e ngjarjes ishte vlera më e lartë brenda ngjarjes. Për të përcaktuar numrin e përgjithshëm të molekulave (N) lëshuar, ngarkesa totale e ngjarjes në mes të intercepteve bazë është përcaktuar, dhe numri i molekulave të vlerësuara nga relacioni N= Q /nF, ku Q është ngarkuar, n numri i elektroneve të dhuruara për molekulë, dhe F është konstante e Faraday (96,485 C për ekuivalent). Vlerësimet u bazuan në një supozim të dy elektroneve të dhuruara për molekulën e oksiduar të dopaminës (Ciolkowski et al., 1994).

Mikroprocesorët e indit

Kafeteria DIO ose minj me ushqim të ushqyer me pule (n= 11 / grup) u eutanazuan si në eksperimentin e mëparshëm dhe grushtat e diametrit 1 mm të striatumit dorsal dhe nucleus accumbens janë marrë nga fijet e trurit të 300 μm. Grilat ishin ekspozuar më pas ndaj 40 mM KCl zgjidhje për 3 min për të stimuluar lirimin e dopamines. Nivelet ekstrakelulare dopamine u matën pastaj duke përdorur metodën HPLC të përshkruar më sipër.

Analiza e të dhënave

Për analiza të të dhënave të mikrodializës është përdorur dyanshëm ANOVA (grupi × kohë) me masa të përsëritura dhe analiza post-hoc Fisher si të përshtatshme. Një mënyrë ANOVA është përdorur për të gjitha analizat e tjera. Për eksperimentet e fetë, rezultatet nga pesë stimulime të ndryshme në të njëjtën fetë ishin mesatarisht për fetë përpara se ANOVA të ishte drejtuar. Rezultatet janë shprehur si mesatare ± gabim standard i mesatares (SEM).

REZULTATET

Rats obezë të dietave kanë një preferencë të fortë për ushqim shumë të këndshëm

Rastet e kafeterisë DIO treguan një preferencë të fortë për qumështin e ëmbël (74.4 ± 6.4 g; 241 ± 21 kcal) dhe 32% sukroze zgjidhje (31.4 ± 4.1 g; 40 ± 5 kcal)Fig. 1A, B, F(9,127) = 116.9854, P<0.01). Për më tepër, këto kafshë kanë ngrënë dukshëm më pak nga kosi Purina (5.66 ± 1.02 g) krahasuar me kafshët laboratorike që ushqehen me kafshë (54.7 ± 2.3 g; F(1,27) = 419.681, P<0.01). Pas 14 javësh në dietë në kafene, minjtë fituan 53.7% të peshës së tyre fillestare të trupit në një peshë përfundimtare prej 444.9 19.0 g. Pas të njëjtës periudhë, minjtë në laborator arritën një peshë përfundimtare prej 344.0 ± 10.8 (Fig. 2A).

Fig 1 

Preferencat e përbërjes së dietës së kafeterisë në minjtë e trashë. Konsumi mesatar i komponentëve diete të kafeterisë në gram (A) dhe kcal (B) gjatë dy periudhave 48-h gjatë javës 11 të regjimit dietik tregon një preferencë për qumështin e ëmbël dhe zgjidhjen e saharozës (mean ± SEM; ...
Fig 2 

Nivelet dopamine të basaleve, amfetaminës dhe laboratorit të ngrirë nga vaktet janë ulur në minjtë e trashë diete. (A) Pesha e trupit të kafeterisë DIO minjtë gjatë një periudhe javore 14 ishte dukshëm më shumë se ushqimi laborator ...

Rats obezë të trashë kanë dopaminë bazë të ulët dhe lirimin e amfetaminës së stimuluar nga dopamina

Në javën 14 të studimit, minjtë e kafeterisë DIO shfaqën nivele të ulëta të dopaminës extracellulare në bërthamë accumbens, në krahasim me minjtë laboratorikë të ushqyer me ushqim të ngrënshëm (mostrat 0.007 ± 0.001 pmols / 25 μL vs 0.023 ± 0.002 pmols / 25 μL, respektivisht, Fig. 2B, F(1,19) = 11.205; P<0.01), siç matet nga in vivo microdialysis. Nivelet bazë të metabolitëve të dopaminës, DOPAC dhe HVA, gjithashtu u gjetën të jenë dukshëm më të ulëta në minjtë DIO të lokaleve. Niveli i DOPAC në kafene DIO rats ishin 3.13 ± 0.42 kundrejt 8.53 ± 0.56 pmol në laborator rats me ushqim të ngrënshëm (F(1,10) = 14.727, P<0.01). Nivelet e HVA ishin përkatësisht 1.0 ± 0.28 kundrejt 4.28 ± 0.33 pmol (F(1,20) = 6.931, P<0.05). Pas vendosjes së një baze të qëndrueshme të dopaminës, minjve iu dha një injeksion ip amfetamine me 1.5 mg / kg. Lirimi total i niveleve të stimuluara të dopaminës ishte më pak në kafenetë minjtë DIO krahasuar me kafshët e ushqyera nga laboratori (Fig. 2B, F(9,162) = 2.659, P

Rats diabetik të dietës lëshojnë dopamin në bërthamën accumbens kur hahet ushqimi shumë i shijshëm, jo ​​i thjeshtë laborator

Fig. 2D tregon se nivelet e dopaminit ekstracelular në minjtë DIO të kafeterisë nuk u rritën dukshëm në përgjigje të një vakt të qumështit laboratorik. Kafshët kanë ngrënë mesatarisht 1.3 ± 0.4 g të qumështit mbi 30 min. Megjithatë, kur një nëngrup i këtyre kafshëve (n= 8) u ushqyer dietën e kafeterisë për 30 min, dopamina rriti 19.3% nga 0.027 ± 0.003 në 0.033 ± 0.004 pmols / 25 μL mostër (F(11,187) = 8.757, P<0.05). Nivelet e DOPAC gjithashtu u rritën me 17.13% ± 6.14%. Në të kundërt, nivelet e dopaminës në kafshët laboratorike të ushqyera u rritën me 51.10% ± 17.31% (F(7,119) = 3.902, P<0.05) 1 orë pas vaktit (kafshët hëngrën mesatarisht 5.7 ± 0.8 g, dukshëm më shumë sesa kafshët DIO; F(1,33) = 26.459, P<0.01). Sidoqoftë, ne nuk presim që marrja më e ulët e ushqimit nga kafshët DIO të jetë shkaku i drejtpërdrejtë i mungesës së lirimit të dopaminës në këto kafshë pasi marrja e ushqimit deri në 0.6 g është raportuar të stimulojë lirimin e dopaminës në bërthamën e akumbeve të minjve (Martel dhe Fantino, 1996). Për më tepër, studime të tjera kanë treguar se ndryshimet në sasinë e dopamine të lëshuar nuk janë domosdoshmërisht drejtpërdrejtë në lidhje me sasinë e ushqimit të pranishëm, por gjithashtu mund të ndikohen nga stimuj të tjerë të tillë si niveli i ngopjes së kafshës, shijshmëria dhe efektet risi të ushqimit të paraqitur (Hoebel et al., 2007). Një dietë e kafeterisë nuk ishte dhënë si një sfidë për kafshët laboratorike me ushqim të ngrënshëm, sepse pritej të nxiste efekte risi që do të ngatërronin çdo krahasim me kafenë e kafshëve DIO.

Lirimi i stimuluar elektricikisht i dopaminës është zbutur në fetë akute të trurit të trurit nga rats obezë të dhjamosur

Fig. 3A tregon gjurmët amperometrike përfaqësuese nga feta e shell shell nucleus accumbens e rats normal obstetërn= Stimulimet 30 në shtatë feta kundrejt stimulimeve 24 në pesë feta respektivisht). Kafeteritë DIO rats kishin ulje më të ulët të nxjerrë nga radioaktiviteti i dopaminës se sa laboratorët me ushqim të ushqyer me ushqim (12 × 106± 4 x 106 kundrejt 25 × 106± 6 x 106 molekulat; Fig. 3B, F(1,52) = 2.1428, P<0.05). Ky ndryshim në lëshimin e dopaminës së evokuar pasqyron si një rënie në amplituda të ngjarjes (5.16 ± 1.10 pA në minjtë DIO në kafene, krahasuar me 7.06 ± 0.80 pA në minjtë laboratorë të ushqyer me laborator; Fig. 3C, F(1,52) = 2.4472, P<0.05) dhe gjerësia (2.45 ± 0.73 s në minjtë DIO në kafene kundrejt 4.43 ± 0.70 s në minjtë e ushqyer me laborator, Fig. 3D, F(1,52) = 3.851, P

Fig 3 

Nxjerrja e dopamine nga bërthama në feta të trurit (A) Përcjellja e gjurmëve nga fetë akute të bërthamës koronale të akumuluara të kafshëve të ushqyer me ushqim të ngrënshëm (lart; n= Stimuj 30 në shtatë feta) dhe kafene DIO kafshët (fund; n= Stimuj 24 ...

Fig 4 tregon se të njëjtat trende ishin të pranishme në fetë dorsal striatal të rats obezë të dhjamosur. Gjurmë përfaqësuese nga laboratori i ushqyer me ushqim (n= Stimuj 31 në shtatë feta) dhe kafeteria DIO (n= Stimuj 15 në katër feta) janë paraqitur në Fig. 4A. Shkarkimi elektromagnetik i dopamines nga striatumi ishte 0.8 × 106± 0.1 x 106 në kafene DIO rats vs 44 × 106± 11 x 106 molekulave (Fig. 4B, F(1,45) = 6.0546, P<0.01) në kafshët e ushqyera laboratorike. Përsëri kjo pasqyron një rënie në të dy amplituda e ngjarjes (2.77 ± 0.42 kundrejt 9.20 ± 1.88 pA; F(1,45) = 7.8468, P<0.01) dhe gjerësia (0.22 ± 0.03 kundrejt 5.90 ± 0.98 s; F(1,45) = 17.2823, P<= 0.01) në kafenë në grupin DIO (Fig. 4C, 4D).

Fig 4 

Nxjerrja e dopamine nga striatum dorsal në feta të trurit. (A) gjurmë përfaqësuese nga fetë akute të striatumit dorsal koronor të kafshëve të ushqyer me kafe (lart; n= Stimuj 31 në shtatë feta) dhe kafene DIO kafshët (fund; nStimulimet 15 në ...

Lirimi i stimulimit të kaliumit me dopaminë në micropunches indeve është reduktuar në bërthamën accumbens dhe striatum të minjve obezë të dhjamor

Nivelet ekstracelulare dopamine pas stimulimit të KCl janë matur nga HPLC-EC dhe janë paraqitur në Fig 5. Nivelet ekstrakelulare dopamine ishin 0.16 ± 0.08 pmol / mostër në micropunches accumbens të kafshëve të trashë (n= Micropunches 10) krahasuar me 0.65 ± 0.23 pmol / mostër në micropunches nga kafshët e kontrollit (n= Micropunches 11; Fig. 5A; F(1,19) = 4.1911, P<0.01). Nivelet e dopaminës jashtëqelizore ishin 5.9 ± 1.7 pmol / mostër në mikropunjat striatale nga obezët (n= Micropunches 8) dhe 11.3 ± 1.9 pmol / mostër në të njëjtin vend nga kontrolli (n= Micropunches 11) minjtë (Fig. 5B; F(1,17) = 7.5064, P

Fig 5 

Nivelet ekstrakullulare dopamine nga micropunches indet e stimuluara nga kaliumi. Sasia e dopamines e lire nga (A) nucleus accumbens (n= Micropunches 11 nga secili grup) dhe (B) striatum dorsal (nMikropunjet e 8 nga obeziteti dhe n= Mikroprocesorët 11 nga kontrollet) ...

DISKUTIMI

Në këtë studim, minjtë u bënë mbipeshë duke ngrënë një dietë me një preferencë për ushqime me karbohidrate. Në shtetin e tyre mbipeshë, ata kishin dopamine ekstrakullulare basale të ulët, si dhe dopamine të stimuluar me avull ose amfetaminë në nucleus accumbens. Në studimet që përdorin drogën e abuzimit, kafshët do të punojnë për të mbajtur nivelet dopamine në bërthamën accumbens mbi një nivel të caktuar (Wise et al., 1995a,b; Ranaldi et al., 1999). Në studimin aktual, "substanca" e abuzuar është ushqim i pëlqyeshëm, kështu që dopamina e ulët ekstracelulare në accumbens çon në rritjen e konsumit të ushqimit të këndshëm.

Rats obese gjithashtu treguan nivele të attenuated dopamina stimuluar elektrike në feta të trurit dhe dopamine stimuluar stimuluar kalium në micropunches indeve nga nucleus accumbens dhe striatum dorsal. Një deficit qendror presinaptik në eksocitozën dopamine është, pra, e dukshme në obezitetin dietik pasi që është e pranishme depresioni i lirimit të dopaminit të evokuar in vivo, në fetë akute striatake dhe akumuluese të trurit dhe në micropunches indeve nga kafshët e trashë dietik. Ne kemi parë një efekt të ngjashëm në një model gjenetik të predispozicionit të trashje. Në këtë model, shprehja e mRNA dhe proteina e rregullatorëve të sintezës së dopamines dhe ekzocitozës duke përfshirë tirozin hidroksilazën dhe transportuesin monoamin transkriptik vezikular (VMAT2) zvogëlohen në zonat tegmentale të ventralit (VTA) neuronet dopamine të kafshëve të prirur nga obezitetiGeiger dhe të tjerët, 2008). Një tjetër vend i mundshëm i ndryshimit para-sinapik është membrana e plazmës transporter dopamine reuptake, DAT. Studimet elektrofiziologjike të fetëve na lejojnë të dallojmë dallimet në lirimin e dopaminës kundrejt kinetikës së reuptake. Diferenca në gjerësinë e pjerrësisë sugjeron në parim se kafshët e trashë të kafshëve të dietës mund të kenë jo vetëm çlirimin më pak të evokuar, por edhe ndryshimet në marrjen e tyre për shkak të dallimeve në vendet e transportuesit aktiv DAT në membranën e plazmës. Në Zucker yndyror (fa / fa) rats, nivelet e rritur të ARNi-së të transportuesit DAT janë raportuar në VTA (Figlewicz et al., 1998). Mundësia e rritjes së pastrimit të dopaminës është në përputhje me sinjalin e zvogëluar të dopaminës në DIO në studimin aktual.

Duhet të theksohet se aftësia e lëshimit të amfetaminës nuk është zbutur në kafshët e trashë (në terma të ndryshimit të përqindjes nga baza) dhe kjo mund të "komplotojë" së bashku me nivelet më të ulëta të dopaminës absolute për të nxitur motivimin e kafshëve të dhjamit për të marrë stimuj që lironin dopaminën. Amfetamina është një bazë e dobët që zhvendos dopamin nga vezikulozat në citosol dhe çon në rritjen e dopaminës ekstracelulare nëpërmjet transportit të kundërt (Sulzer dhe Rayport, 1990). Në rastet e defiçiteve të rënda në pishinat vezikore të dopaminës, si për shembull në rastin e transportuesit vezikular VMAT2 minjtë e mangët, injektimi i amfetaminës stimulon kalimisht sintezën e re të dopaminës në citosol (Fon et al., 1997). Një rritje proporcionale e amfetaminës në dopaminë citosolike mund të shpjegojë rritjen e përkohshme në përqindjen e ndryshimit të dopaminës së akumulatorëve në kafshët e trashë mbi ato të vërejtura në kafshët normale të peshës dhe mund të kontribuojnë në ndjeshmërinë e kafshëve të dhjamshme ndaj stimujve lirues të dopamit së bashku me ekstrakullulin e ulët absolut nivele dopamine në akumulatorët.

Cilat do të jenë mekanizmat që mund të ndërmjetësojnë deficitin presaminik dopamin në kafshët e trashë dhe të përzënë preferencat e tyre dietike? Lidhja ndërmjet preferencës së ushqimit dhe dopaminës së bërthamës akumuluese është treguar qartë në reagimin e shfrenuar të kafshëve të trashë dietik për të ushqyer, por jo për një dietë të shijshme. Rezultatet tona plotësojnë punën e kohëve të fundit që tregojnë se një agonist receptori dopamine D1-receptor (D1) e zgjeroi preferencën e minjve për ushqim shumë të këndshëm (Cooper dhe Al-Naser, 2006). Përveç kësaj, nucleus accumbens dopamine është aktivizuar në minjtë të trajnuar për t'u ulur në saharozë (Avena et al., 2008), duke mbështetur më tej përfshirjen e dopaminit qendror në preferencën për ushqim të këndshëm të pasur me karbohidrate. Ne kemi demonstruar deficitin qendror të dopaminit të raportuar në këtë studim në modelet shtesë të obezitetit, duke përfshirë edhe ob / ob miu i leptin i mangët dhe miu i prekur nga obeziteti (Fulton et al., 2006; Geiger dhe të tjerët, 2008). Kështu, një sinjal i mundshëm që lidh konsumin e shijshëm të ushqimit dhe lirimin e akumulimit të dopamines mund të jetë leptin. Në njerëzit me një mungesë leptine kongjenitale, zëvendësimi i leptinës redukton hyperphagia e tyre dhe ndryshon aktivizimin e striatumit të tyre të barkut në lidhje me vizualizimin e ushqimit të këndshëm (Farooqi et al., 2007). Në minjtë është treguar gjithashtu se leptina do të zvogëlojë vetë-administrimin e saharozës (Figlewicz et al., 2006, 2007). Inpute të tjera oreksigenike si ghrelin dhe oreksin gjithashtu janë treguar të përfshira në aktivizimin e sistemit të dopamines midbrain (Rada et al., 1998; Helm et al., 2003; Abizaid et al., 2006; Narita et al., 2006). Do të ishte interesante të shqyrtojmë më tutje nëse kalimi i kafshëve të trashë dietik në një ushqim normal laboratorik në një bazë kronike do të ruante preferencën e tyre për ushqim të shijshëm dhe reagimin e dopamines së akumuluar të akumuluar për të pavarur nga ndryshimet e pritura në leptin, ghrelin ose orexin dhe sinjale të tjera lidhur me rregullimin e oreksit.

PËRFUNDIM

Në përfundim, gjetjet në këtë studim tregojnë se sistemi mesolimbik dopamin luan një rol kritik në preferencën për dietat me energji të lartë, hyperphagia dhe obeziteti dietetik që rezulton. Bërthama accumbens dhe neurotransmisioni dopaminergik striatum dorsal janë të depresuara në minjtë e trashë dietik. Kafshët mund të rivendosin përkohësisht nivelet e dopaminës duke ngrënë ushqim shumë të shijshëm, me energji të lartë. Këto rezultate sugjerojnë se targetimi selektiv i rregullatorëve presinaptikë të sistemit mesolimbik dopamin përbën një qasje premtuese për trajtimin e obezitetit dietik.

Mirënjohje

Kjo punë është përkrahur nga DK065872 (ENP), F31 DA023760 (BMG, ENP), një shpërblim i Fondacionit Smith Family të Ekselencës në Kërkimin Biomjekësor (ENP) dhe P30 NS047243 (Qendra Tufts për Hulumtime të Neurosciences).

Shkurtesat

  • FSHSHC
  • lëngun artificial të cerebrospinalit
  • DAT
  • transportues i membranës së plazmës dopamine
  • DIO
  • dietë-detyruar trashje
  • DOPAC
  • acid dihidroksifenilacetik
  • HPLC-KE
  • kromatografi e lëngshme me performancë të lartë me zbulimin elektrokimik
  • HVA
  • acid homovanillic
  • VMAT2
  • neuronale vezikular monoamine transporter
  • VTA
  • zona bërthamore tegmentale

REFERENCAT

  1. Abizaid A, Liu ZW, Andrews ZB, Shanabrough M, Borok E, Elsworth JD, Roth RH, Sleeman MW, Picciotto MR, Tschop MH, Gao XB, Horvath TL. Ghrelin modulon aktivitetin dhe organizimin e inputeve synaptike të neuroneve dopamine të midbrain ndërsa nxit oreksin. J Clin Invest. 2006; 116: 3229-3239. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  2. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Dëshmi për varësinë e sheqerit: efektet e sjelljes dhe neurokimi të marrjes së përzier të sheqerit me ndërprerje. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32: 20-39. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  3. Bradberry CW, Gruen RJ, Berridge CW, Roth RH. Dallimet individuale në masat e sjelljes: korrelacionet me dopaminë të nucleus accumbens të matura me mikrodializë. Pharmacol Biochem Behav. 1991; 39: 877-882. [PubMed]
  4. Ciolkowski EL, Maness KM, Cahill PS, Wightman RM, Evans DH, Fosset B, Amatore C. Disproporcionimi gjatë elektroshidimit të katekolamines në mikroelektroda me fibër karboni. Anal Chem. 1994; 66: 3611-3617.
  5. Cooper SJ, Al-Naser HA. Kontrolli dopaminergjik i zgjedhjes së ushqimit: efektet e kundërta të SKF 38,393 dhe quinpirole në preferencën e ushqimit të lartë të palatability në miun. Neuropharmacology. 2006; 50: 953-963. [PubMed]
  6. Farooqi IS, Bullmore E, Keogh J, Gillard J, O'Rahilly S, Fletcher PC. Leptin rregullon rajonet striatere dhe sjelljen e të ushqyerit njerëzor. Shkenca. 2007, 317: 1355. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  7. Figlewicz DP, Bennett JL, Naleid AM, Davis C, Grimm JW. Insulina intraventrikulare dhe leptina ulin vetë-administrimin e saharozës në minjtë. Physiol Behav. 2006; 89: 611-616. [PubMed]
  8. Figlewicz DP, MacDonald Naleid A, Sipols AJ. Modulimi i shpërblimit të ushqimit nga sinjalet adiposity. Physiol Behav. 2007; 91: 473-478. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  9. Figlewicz DP, Patterson TA, Johnson LB, Zavosh A, Izrael PA, Szot P. Transporter mRNA rritur është rritur në CNS e Zucker yndyrore (fa / fa) rats. Brain Res Bull. 1998; 46: 199-202. [PubMed]
  10. Fon EA, Pothos EN, Dielli i Diellit, Killeen N, Sulzer D, Edwards RH. Transporti vesicular rregullon magazinimin dhe lirimin e monoaminës, por nuk është thelbësor për veprimin e amfetaminës. Neuron. 1997; 19: 1271-1283. [PubMed]
  11. Fulton S, Pissios P, Manchon RP, Stiles L, Frank L, Pothos EN, Maratos-Flier E, Flier JS. Rregullimi i leptinit të rrugës dopamane mesoaccumbens. Neuron. 2006; 51: 811-822. [PubMed]
  12. Geiger BM, Behr GG, Frank LE, Caldera-Siu AD, Beinfeld MC, Kokkotu EG, Pothos EN. Dëshmitë për ekzocitozën mesatare mesolimbike të dopaminës në minjtë e prirur ndaj obezitetit. FASEB J. 2008; 22: 2740-2746. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  13. Helm KA, Rada P, Hoebel BG. Cholecystokinin kombinuar me serotonin në kufijtë hypothalamus accumbens lirimin dopamine, ndërsa rritet acetilkolinës: një mekanizëm i mundshëm ngopje. Brain Res. 2003; 963: 290-297. [PubMed]
  14. Hernandez L, Hoebel BG. Ushqimi dhe stimulimi hipotalamik rritin qarkullimin dopamin në akumulatorët. Physiol Behav. 1988; 44: 599-606. [PubMed]
  15. Hernandez L, Stanley BG, Hoebel BG. Një sondë e vogël e lëvizshme e mikrodializës. Life Sci. 1986; 39: 2629-2637. [PubMed]
  16. Hoebel BG, Avena NM, Rada P. Accumbens ekuilibrin dopamine-acetilkoline në afrimin dhe shmangien. Curr Opin Pharmacol. 2007; 7: 617-627. [Artikulli i lirë i PMC] [PubMed]
  17. Kelley AE, Berridge KC. Neuroscience e shpërblimeve natyrore: rëndësia e drogave Addictive. J Neurosci. 2002; 22: 3306-3311. [PubMed]
  18. Martel P, Fantino M. Ndikimi i sasisë së ushqimit të marrë në veprimtarinë e sistemit mesolimbik dopaminergjik: një studim microdialysis. Pharmacol Biochem Behav. 1996; 55: 297-302. [PubMed]
  19. Mogenson GJ, Wu M. Prova neurofarmakologjike dhe elektrofiziologjike që implikon sistemin mesolimbik të dopaminës në përgjigjet e ushqyerjes të nxitur nga stimulimi elektrik i paketës mediale të paragjykimeve. Brain Res. 1982; 253: 243-251. [PubMed]
  20. Narita M, Nagumo Y, Hashimoto S, Narita M, Khotib J, Miyatake M, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakamachi T, Shioda S, Suzuki T. Përfshirja e drejtpërdrejtë e sistemeve oreksinergjike në aktivizimin e rrugës mesolimbike të dopaminës dhe sjelljeve të lidhura nga morfina. J Neurosci. 2006; 26: 398-405. [PubMed]
  21. Paxinos G, Watson C. Truri i miut në koordinatat stereotak. Amsterdam: Press akademik; 2007.
  22. Rada P, Mark GP, Hoebel BG. Galanin në hypothalamus ngre dopamin dhe ul lirimin e acetilkolinës në bërthamën accumbens: një mekanizëm i mundshëm për fillimin hipotalamik të sjelljes së të ushqyerit. Brain Res. 1998; 798: 1-6. [PubMed]
  23. Radhakishun FS, van-Ree JM, Westerink BH. Ngrënia e planifikuar rrit lirimin e dopaminës në bërthamën e rasteve të minjve të ushqyera, siç vlerësohet me dializën në internet të trurit. Neurosci Lett. 1988; 85: 351-356. [PubMed]
  24. Ranaldi R, Pocock D, Zereik R, Wise RA. Ndryshimet e dopamines në bërthamë accumbens gjatë mirëmbajtjes, zhdukjes dhe rikthimit të vetë-administrimit intravenoz të D-amfetaminës. J Neurosci. 1999; 19: 4102-4109. [PubMed]
  25. Salamone JD, Steinpreis RE, McCullough LD, Smith P, Grebel D, Mahan K. Haloperidol dhe depërtimi i dopamines nga bërthama accumbens shtypin levën duke shtypur për ushqim por rritjen e konsumit të lirë të ushqimit në një procedurë të re të zgjedhjes së ushqimit. Psychopharmacology. 1991; 104: 515-521. [PubMed]
  26. Sclafani A, Springer D. Obeziteti i dietës në minjtë e rritur: ngjashmëri me sindromet hipotalamike dhe obeziteti të njeriut. Physiol Behav. 1976; 17: 461-471. [PubMed]
  27. Sulzer D, Rayport S. Amfetamina dhe psikostimulantë të tjerë reduktojnë gradients pH në neuronet dopaminergic midbrain dhe granula chromaffin: një mekanizëm të veprimit. Neuron. 1990; 5: 797-808. [PubMed]
  28. Wise RA, Leone P, Rivest R, Leeb K. Ngritje të niveleve të bërthamës dopaminë dhe DOPAC gjatë vetëadministrimit intravenoz të heroinës. Synapse. 1995a; 21: 140-148. [PubMed]
  29. Wise RA, Newton P, Leeb K, Burnette B, Pocock D, Drejtësia JB., Jr Luhatjet në përqendrimin e dopamines së nucleus accumbens gjatë vetëadministrimit intravenoz të kokainës në minjtë. Psikofarmacologjia (Berl) 1995b; 120: 10-20. [PubMed]