Унос сахарозе смањује доступност β-опиоидних и допаминских Д2 / 3 рецептора у свињском мозгу (2020)

Прекомјерна конзумација сахарозе изазива жудњу попут овисности која може бити основа епидемије претилости. Опиоиди и допамин посредују корисне ефекте злоупотребе дрога и природне награде од стимулуса попут хране која се прија. Истражили смо ефекте сахарозе помоћу ПЕТ снимања са [¹¹Ц] карфентанил (агонист µ-опиоидних рецептора) и [¹¹Ц] раклоприд (антагонист рецептора допамина Д2 / 3) у седам женских мини-прасика под анестезијом. Затим смо мини-свињама дали приступ раствору сахарозе током једног сата током 12 дана узастопно и обавили снимање поново 24 сата након коначног приступа сахарози. На мањем узорку од пет минипирића, урадили смо додатни [¹¹Ц] ПЕТ карфентанил сесије након прве изложености сахарози. Израчунали смо потенцијале везивања који се тичу воксела (БП)_ND) користећи мозак као регију неисплативог везивања, анализирао је разлике са статистичким непараметарским мапирањем и урадио регионалну анализу. Након 12 дана приступа сахарози, БП_ND оба трагача су се значајно смањила у стриатуму, језгри акунди, таламусу, амигдали, цингулатском кортексу и префронталном кортексу, у складу са доњом регулацијом густине рецептора. Након једног излагања сахарози, открили смо смањено везивање [¹¹Ц] карфентанил у нуклеусним језграма и цингулат кортекса, у складу са ослобађањем опиоида. Нижа доступност опиоидних и допаминских рецептора може објаснити потенцијал зависности који је повезан са уносом сахарозе.

Пет одсто светске популације је клинички претило¹. Као одлика метаболичког синдрома, гојазност је повезана са дијабетесом типа 2, кардиоваскуларним болестима, респираторним проблемима и ризиком од депресије и евентуалне деменције². Повећана потрошња енергетски густе хране повећала је физиолошку разлику између хомеостатске глади која прати недостатак хране и хедонске глади или „жудње“ која се јавља у недостатку ускраћености^3,4. Како хомеостатска регулација сама по себи не може објаснити тренутни пораст гојазности, обавезно је тестирати утицај на мождане механизме награђивања и задовољства зависних својстава високо пријатне хране.

Конзумирање сахарозе повезано је са гојазношћу, а сахароза се све више сматра зависном супстанцом⁵. Нека се открића подударају са овом тврдњом због потешкоћа у одвајању конзумације хране која се не прија на хедонске реакције на храну, те у одређивању зависног састојка у прерађеној храни, као и због различитих механизама помоћу којих храна мијења мождану струју природним путевима⁶. Ипак, у специфичним контекстима, унос сахарозе потиче награду и жудњу, упоредиву по величини са оним који изазивају лекови зависности, који доводе до прекомерне конзумације и евентуалне гојазности.^6,7.

Глад је повезан са „жељом“ која је уско повезана са ефектима допаминергичке неуротрансмисије у бројним околностима награђивања⁸, али остаје нејасно како се деловање допамина (ДА) модулира као одговор на компулзивно једење. Конзумирање укусне хране повезано је са „вољењем“, посредованим пре свега ендогеним опиоидним системом, посебно µ-опиоидним рецепторима (µОР)^9,10, што може промовисати превелику потрошњу када се дерегулише. У овом извештају тестирамо тврдњу да сахароза доводи до ослобађања опиоида и допамина који смањују доступност µОР и ДА Д2 / 3 рецептора. Доступност је индекс броја незаузетих рецептора који су доступни за везивање пратилаца и у принципу не прави разлику између попуњености лиганда и густине рецептора¹¹.

Почетак компулзивног једења зависи од више фактора, а каузалне студије код људи покрећу етичка питања. Стога се већина студија фокусира на понашање код храњења код пацова¹². Иако штакори имају „слатки зуб“, њихови хомеостатички механизми важни за дебљање, метаболизам и врсту накупљања масти значајно се разликују од оних код људи. Мини гиг из Готтингена је велика свеобухватна животиња са добро развијеним гиренцефалним мозгом, која се може сликати у довољној резолуцији. Добро дефинисани субкортикални и префронтални кортикални региони¹³ омогућавају директнији превод на функцију људског мозга. Овде за тестирање користимо сликање позитронско-емисијске томографије (ПЕТ) ин виво доступност µОР и ДА Д2 / 3 у моделу мини-свиња субкроничне изложености сахарози. У мањем узорку, истражили смо непосредне ефекте на попуњеност µОР након првог излагања сахарози. Коначно, тестирали смо однос између промена расположивости рецептора за два трагача.

Просечне параметричке мапе од [¹¹Ц] карфентанил и [¹¹Ц] потенцијал везања раклоприда (БП)_ND) приказани су на Сл. 1. Анализирати промјене које су се догодиле након прве изложености сахарози у пет минипирића у односу на почетну вриједност и један дан након 12^th приступ сахарози у седам минипири у поређењу са основном линијом, користили смо теорију пермутације и нерегионално ограничену анализу целог мозга, преферирани метод за узорке ове величине¹⁴.

Просечан потенцијал који се не може заменити на вокселе (БП)_ND) мапе наложене на МРИ слике у сагиталном погледу. Подаци су представљени за [¹¹Ц] карфентанил БП_ND од 5 мини-свиња снимљених на почетној линији, након почетне изложености сахарози и након 12 дана излагања сахарози (горњи ред). [¹¹Ц] карфентанил БП_ND од свих 7 мини-свиња снимљених у почетној линији и након 12 дана приступа сахарози, представљени су у средњем реду. [¹¹Ц] рацлоприд БП_ND од свих 7 мини-свиња снимљених на почетној линији и након 12 дана приступа сахарози, приказани су у доњем реду. Имајте на уму да је скала боја експоненцијална за истицање [¹¹Ц] рацлоприд БП_ND у екстрастријаталним регионима.

Слика у пуној величини

Почетна изложеност сахарози

У пет мини-свиња снимљених са [¹¹Ц] карфентанил на почетку и одмах након прве изложености сахарози, открили смо значајно смањено везивање пратилаца у кортексу предњег цингулата и нуклеусу као одговор на сахарозу, приказано у боји на Сл. 2, што указује на п <0.05. Открили смо чак 14% смањеног везивања трагова у обе области у поређењу са основном линијом.

Значајна смањења у [¹¹Ц] карфентанил БП_ND после првог излагања води сахарози у поређењу са почетном вриједности (н = 5). Само воксели са значајним (p Смањења <0.05) приказана су као обојена подручја пројектована на Т1 пондерисане резове магнетне резонанце на нивоу предњег цингулативног кортекса (лево) и нуцлеус аццумбенс (средина) из стереотаксичног атласа минипиг мозга. Имајте на уму да је максимални ниво значајности који се може постићи са 5 животиња износи 2^{-КСНУМКС} ≈ 0.031 (види траку са бојама). Подаци су представљени на короналним пресецима мозга свиње на нивоима наведеним на сагиталној слици (десно).

Слика у пуној величини

12 дана приступа сахарози

Затим смо извршили анализу седам мини-свиња снимљених са [¹¹Ц] карфентанил на почетку и након 12 дана приступа сахарози и утврђено је значајно смањено везивање пратилаца у животињама изложеним сахарози у поређењу са почетном вриједности. Најизраженије регије су приказане црвеном бојом на Сл. 3 (п <0.01) и укључују делове олфакторних структура, нуцлеус аццумбенс / вентрал стриатум и темпорални кортекс / режањ, праћени областима приказаним жутом бојом (п <0.015) која су обухватала делове префронталног кортекса, цингуларног кортекса, амигдале и можданог стабла . Да би се добио БП_ND вриједности и процијенили промене, извршили смо регионалну анализу и добили средње вриједности у свакој регији на почетку и након потрошње сахарозе (Сл. 4).

Значајна смањења у [¹¹Ц] потенцијал везања карфентанила (БП)_ND) између основне вриједности и након 12 дана излагања води сахарозе (н = 7). Вокелс са значајним (p Смањења <0.05) приказана су као обојена подручја која се пројектују на Т1 пондерисани МРИ резови из стереотаксичног атласа мозга минипиг. Подаци су представљени на короналним деловима мозга на нивоима назначеним на сагиталној слици (доле десно). Имајте на уму да је максимални ниво значајности који се може постићи са 7 животиња 2^{-КСНУМКС} ≈ 0.0078 (види траку са бојама).

Слика у пуној величини

Регионална анализа [¹¹Ц] потенцијал везања карфентанила (БП)_ND) између основне вриједности и након 12 дана излагања води сахарозе (н = 7). Подаци су представљени као средство ± стандардна грешка.

Слика у пуној величини

Користили смо [¹¹Ц] раклоприд као трагач за ДА Д2 / 3 рецепторе у стријаталним и екстрастријаталним регијама мозга код минипирића на почетку и након 12 дана приступа сахарози (Сл. 1). Открили смо смањено везивање трагача код животиња изложених сахарози, у поређењу са основним нивоом са највећим ефектима (п <0.01) на префронталном кортексу, нуцлеус аццумбенс / вентрал стриатум, цингулате цортек, амигдала, таламус, месенцепхалон, хипокампална подручја и олфакторна подручја (Шипак. 5). Подаци из регионалне анализе приказани су на Сл. 6.

Значајна смањења у [¹¹Ц] потенцијал везања раклоприда (БП)_ND) између основне вриједности и након 12 дана излагања води сахарозе (н = 7). Вокелс са значајним (p Смањења <0.05) приказана су као обојена подручја која се пројектују на Т1 пондерисани МРИ резови из стереотаксичног атласа мозга минипиг. Подаци су представљени на короналним пресецима свињског мозга на нивоима назначеним на сагиталној слици (доле десно). Имајте на уму да је максимални ниво значајности који се може постићи са 7 животиња 2^{-КСНУМКС} ≈ 0.0078 (види траку са бојама).

Слика у пуној величини

Регионална анализа [¹¹Ц] потенцијал везања раклоприда (БП)_ND) између основне вриједности и након 12 дана излагања води сахарозе (н = 7). Подаци су представљени као средство ± стандардна грешка.

Слика у пуној величини

Корелације између [¹¹Ц] рацлоприд и¹¹Ц] карфентанил податке

Тестирали смо потенцијалну повезаност између [¹¹Ц] рацлоприд и¹¹Ц] карфентанил вредности БП_ND у стријаталним и нестријалним регионима у минипигама у почетној фази и након 12 дана уноса сахарозе, без примећења асоцијација. Затим смо тестирали да ли је пад везања пратилаца корелиран, и упоређивали смо промене БП_ND за [¹¹Ц] раклоприд са променама БП_ND за [¹¹Ц] карфентанил само у минипасема које имају нижи крвни удио_ND оба трагача након уноса сахарозе (н = 6). Пронашли смо значајне негативне корелације у просечном екстрастријалу (р² = 0.91, п <0.01), али не и у стриаталним регионима (сл. 7).

Корелације између пре минус минус одбитка од [¹¹Ц] рацлоприд и¹¹Ц] потенцијали за везивање карфентанила (БП)_ND) код минипирића са смањеним везивањем пратилаца након уноса сахарозе (н = 6). Приказани су подаци из просечних екстрастријаталних региона (врх) и стриатум (дно). Коефицијент одређивања (р²) и п вриједности су приказане за сваки граф.

Слика у пуној величини

Утврдили смо ефекте опетованог повременог приступа сахарозе на неуротрансмисију опиоида и ДА у мозгу сисара. Лонгитудинал ин виво ПЕТ снимање µОР и ДА Д2 / 3 рецептора показало је смањену доступност рецептора у читавом кругу награђивања, укључујући језгро језгра, префронтални кортекс и кору предњег цингулата. Резултати јасно показују да сахароза утиче на механизме награђивања на сличан начин као и злоупотреба дрога.

Познато је да унос сахарозе као пријатне супстанце ослобађа ДА и изазива зависност код глодара¹⁵, са сахарозом се показало да је још пријатнија од кокаина код глодара у одређеним контекстима. Тако глодари интензивно раде на добијању сахарозе од кокаина, чак и ако нема недостатка хране⁵. Међутим, ефекти сахарозе су регулисани и хомеостатским системом и хедонским наградним круговима^16,17 који могу посредовати у разлици између нутритивних и хедонских аспеката деловања сахарозе¹⁸. Одлучили смо се за сат времена дневно како бисмо промовисали „бингинг“, јер су претходне студије на пацовима откриле већи унос током првог сата дневног приступа у повременом распореду^15,19. Студије понашања уноса хране често циљају животиње са ограниченом храном, али дизајн не мора нужно одражавати исте неуронске механизме који су активни у претилости. Свиње у овој студији нису биле ограничене храном и биле су храњене уобичајеним количинама своје уобичајене исхране, осим приступа сахарози.

Опиоидни рецептори (ОР) су широко експримирани у мозгу, тачније у структурама за које се зна да модулирају процесе једења и награђивања²⁰. Показало се да су ОР важне у користима кокаина који награђују и понављају^21,22,23,24. Промене у везивању такође су повезане са хомеостатским реакцијама на јело и ужитком повезаним са укусном храном²⁵. Конкретно, „вољење“ хране повезано је са ендогеним опиоидним системом, посебно µОР^9,10 у љусци језгре језгре и вентралном палидуму²⁶. Инфузија агониста µОР-а у различите делове нуклеусног језгра и вентрални палидум снажно појачава „симпатично“ понашање, укључујући избочење језика и лизање шапе, након повећаног пријатног уноса хране^27,28,29. Даљњи докази за опиоидну сигнализацију у обради хедонске регулације потичу од антагониста µОР-а који смањују потрошњу укусног хлеба у оба по вољи- животиње са ограниченом исхраном и храном, али са ограниченим ефектом на унос стандардних пелета који се не могу пријати^30,31. У људи, антагонисти µОР-а смањују краткотрајни унос хране и смањују пријатност хране која се прија^32,33,34. Опиоидна сигнализација у базолатералној амигдали такође доприноси храни „која жели“ модулацијом тражења награде и подстицајне вредности хране³⁵.

Са [¹¹Ц] карфентанилом, добили смо слике везивања пратилаца које је осетљиво и на ниво µОР и на ослобађање ендогених опиоида од мозга^36,37. Открили смо тренутни губитак доступности µОР у областима нуклеуса нуклеуса и предњем цингулату кортекса, специфичним деловима мозга наградног пута, након почетне конзумације сахарозе од пет минипирића, што је у складу са ослобађањем ендогеног опиоида. Претходне студије су показале да храна која се може слагати може довести до осећаја угоде³⁸ стимулишући ослобађање опиоида. Након 12 дана приступа сахарози, приметили смо смањен [¹¹Ц] везивање карфентанила, које има неколико могућих објашњења³⁹ укључујући ендогено ослобађање опиоида и везивање за μОР, интернализација µОР као резултат повећаног везања опиоида и повећану активацију рецептора ДА Д2 / 3 што доводи до хетеролошке десензибилизације µОР⁴⁰.

У прилог садашњим налазима, [¹¹Ц] карфентанил студије пацијената са булимијом⁴¹гојазност^42,43,44и поремећај једења⁴⁵, показују смањену доступност рецептора. Међутим, ово су хронична стања док су минипири примали сахарозу само 12 дана. У студији акутног понашања храњења код здравих мушкараца, храњење је довело до снажног и широко распрострањеног ендогеног церебралног ослобађања опиоида, како у присуству тако и у одсуству хедоније, што сугерише да отпуштање опиоида одражава метаболичке и хомеостатске, као и хедонске реакције²⁵. Ова студија, заједно са другом која је сликала пацијенте после течног оброка са укусом чоколаде⁴⁴, директно је релевантан за акутно испитивање пет минипирића после прве изложености сахарози, али се разликује од студије субкроничне изложености сахарози током 12 дана, где смањена доступност рецептора вероватније одражава поновљену прекомерну стимулацију и истовремено сурегулацију µОР.

Префронтални кортекс важан је у одлучивању и приписивању вредности предметима, те стога µОР у префронталном кортексу може бити одговоран за измењену процену храњивости хране, која може повећати потенцијал зависности од хране. Открили смо смањено везивање у префронталном кортексу, у складу са претходним студијама које показују да исхрана са високим удјелом масти смањује ниво мОРНА µОР у префронталном кортексу⁴⁶ и да инфузија ђОР агониста у префронталном кортексу повећава унос слатке хране⁴⁷. Међутим, поново се поставља питање да ли је исхрана са високим удјелом масти хроничније стање које вероватније посредује доњу регулацију рецептора, у поређењу са краћим временским дизајном храњења сахарозом, сугерирајући продужено ослобађање ендогених опиоида који избацује трацер карфентанил везан на µОР , чак и након 12 дана сахарозе.

ДА је био умешан у награде и од дроге и од понашања. Откривено је да хронична употреба кокаина инхибира ДА сигнализацију⁴⁸. Ниво рецептора ДА Д1 и Д2 / 3 је измењен никотином у мозгу свиње⁴⁹и код примата који нису људи са анамнезом злоупотребе кокаина⁵⁰, у складу са смањењем регулације Д2 / 3 рецептора у мозгу овисника о људском кокаину^51,52. Што се тиче злоупотребе лекова, показало се да сахароза појачава ДА Д1 рецепторе¹⁹ и повећати ДА издање⁵³, појачавајући улогу ДА у „жељи“ у односу на укусну храну. Претходне ПЕТ студије су показале смањење расположивости рецептора ДА Д2 / 3 у стријали код морбидне гојазности у односу на просечну тежину^54,55, сличне величине као смањење пацијената зависника од дрога⁵⁶и код животиња са моделима гојазности⁵⁷. У истраживањима на глодарима, оборење Д2 / 3 рецептора у стриатуму промовише развој компулзивног тражења хране код пацова који имају приступ укусној храни⁵⁷.

Наша запажања о смањеној доступности Д2 / 3 рецептора за свиње могу указивати на повећане нивое ДА као одговор на потицајну моћ повезаност са уносом сахарозе, јер се ДА ослобађа као део жеље за злоупотребом дрога и других пријатних активности^52,58,59,60. Пошто су свиње анестезиране током сликања и нису примиле сахарозу у року од 24 сата, смањени Д2 / 3 БП_ND вероватније одражава смањење броја рецептора као одговор на продужено повећање отпуштања ДА у сваком од 12 дана приступа сахарози. Смањење може повисити прагове награде за мозак, повезане са смањеном регулацијом стријаталних ДА Д2 рецептора. Ово може објаснити повећану осетљивост на дроге злоупотребе уочене у претходним студијама пацова који су преједли сахарозу, што је довело до унакрсне преосетљивости на кокаин, хиперактивности након амфетамина у малим дозама, повећаног уноса алкохола када су се суздржавали од сахарозе и толеранције на аналгетске ефекте опијата⁶.

Претходна студија гојазности у минијатурди из Готтингена утврдила је смањени церебрални проток крви у језгри језгре, вентрално тегментално подручје (ВТА) и префронтални кортекс, са једном фотонском емисијском рачунарском томографијом (СПЕЦТ) мозга⁶¹. У складу са овим налазима, приметили смо смањено везање ДА Д2 / 3 у вентрофоребраин регији које садржи нуклеус аццумбенс и у префронталном кортексу. Изванћелијски ниво ДА се повећава троструко у језгри језгра након уноса сахарозе у слободно покретних пацова који су подвргнути микродиализи⁶². Код животиња које зависе од сахарозе, поновљени унос сахарозе може довести до ослобађања ДА из љуске језгре језгре⁶³. Животиње које су храњене ограниченом исхраном са ограниченим приступом сахарози имале су ниже везивање рецептора ДА Д2 у шкољци језгре језгре и дорзални стриатум⁶⁴. Ограничена дијета са високим удјелом масти и сахарозе може довести до продужене регулације мРНА рецептора Д1 и Д2 у језгри језгре⁶⁵. Студија микродијализе о ефектима укусне хране открила је повећано ослобађање ДА у нуклеусним језграма и префронталном кортексу када се храна још увек сматра новом; Једном када су се пацови навикли на нову храну, повећано ослобађање је пригушено у нуклеусним језграма, али не у префронталном кортексу⁶⁶. Различита осетљивост на хабитуацију и условљавање активности у две регије може да објасни веће повећање примећено у префронталном кортексу него у нуклеусним прилозима минипириша изложених истој укусној супстанци која је изгубила новост после дванаест дана. Међутим, како нисмо сликали минипиг са [¹¹Ц] раклоприд после прве примене сахарозе, ово објашњење је спекулативно.

Префронтални кортекс модулира извршну функцију, доношење одлука и самоконтролу⁶⁷. Нефункционални ДА-ов пренос у префронталном кортексу умањује модулацију обраде награда, што сугерише оштећену извршну функцију и вештине доношења одлука код гојазних појединаца^68,69. Штавише, људско испитивање ПЕТ корелирало је смањени метаболизам фронталне коре и смањено стријатално везивање Д2 у претилости⁷⁰. Овде налазимо смањену доступност Д2 / 3 рецептора у префронталном кортексу, укључујући орбитофронтални корте свиња изложених режиму сахарозе.

Допаминергички неурони ВТА шаљу пројекције у хипокампус и амигдалу, где подржавају навика попут понашања⁷¹ и посредују кодирање и проналажење кондиционирања на леку^72,73 и храну храну^74,75. Снимање људског мозга показало је активацију хипокамела као одговор на жељу за храном и дегустацију⁷⁶. У складу са нашим налазима о смањеној доступности Д2 / 3 рецептора хипокампа и амигдалара као одговор на сахарозу, мапирање људског мозга са [¹⁸Ф] фаллиприд је показао отпуштање ДА изазваног кокаином у амигдали и хипокампусу⁷⁷. У мозгу глодара, излагање кокаину изазивало је ослобађање ДА у амигдали⁷⁸и промене нивоа амигдале ДА утицале су на понашање које тражи кокаин⁷⁹.

У истраживању гојазних појединаца, веза између раздвојености Д2 / 3 и μОР, за које се зна да постоје у стријаталним регионима мршавих јединки, поремећена је у вентралном стриатуму⁸⁰. Упоредили смо вредности БП_ND два тражила за тестирање да ли су подаци репродуковали овај ефекат. За разлику од мршавих људи, садашњи мозак свиња није имао повезаност између вредности БП_ND два трагача, на почетку или након излагања сахарози. Затим смо тестирали да ли ће животиње са највећим падом везивања тракалског раклоприда такође имати највеће опадање везивања трацер карфентанила, али уместо тога пронашли смо негативну повезаност у просечним екстрастријаталним регионима, сугеришући да животиње са највећом променом потенцијала везивања Трацер-раклоприд је имао најмању промену потенцијала везивања трацер карфентанила. Инверзни однос измена указује да су ефекти уноса сахарозе на расположивост одговарајућих рецептора регулисани у супротним смеровима. Познато је да прекомерно конзумирање укусне хране или лекова може да се покрене жељом или вољењем, или обоје^60,81. Могуће је да величина жеља вођених допамином негира величину допадљивости коју изазивају опиоиди, или обрнуто. Недавни докази указују на улоге ГАБА-е_A рецептори у ВТА и холинергички терминали у стриатуму и евентуално кортекси који делују као прекидачи између механизама опиоидног деловања зависних од допамина и независних допамина^82,83 што може објаснити реципроцитет ефеката допамина и опиоида у екстрактриаталним регионима свиња који су овде одређени.

Недостатак ПЕТ-а, такође код релативно великих животиња, је ограничена просторна резолуција томографије која утиче на резултате малих регија мозга који су укључени у понашање повезано са храном. Међутим, и поред ове забринутости, [¹¹Ц] раклопридно везивање раније је забележено и у стријаталном и екстрастријаталном региону^84,85,86,87. Употреба [¹¹Ц] раклоприд за обележавање исте врсте рецептора не изазива забринутост због потенцијалних разлика у афинитету које могу утицати на употребу одвојених трагача за исте рецепторе у различитим регионима. Недавне студије укључују записе о екстрастријаталном везивању [¹¹Ц] раклоприд. Алакуртти сар. пронађена је добра репродуктивност мера везивања стријаталног раклоприда у стриатуму, са само добром до умереном обновљивошћу у кортексу⁸⁵. У каснијој студији, Свенссон сар. разговарали о неколико питања која утичу на употребу [¹¹Ц] раклоприд као маркер екстрастриаталних Д2 / 3 рецептора у истраживању здравих људи, укључујући слабу репродуктивност кортекса и ограничен пад екстрастријаталног везивања у фронталном кортексу као одговор на средство за блокирање Д2 / 3⁸⁸. Поређења тестова-поновног тестирања открила су варијабилности од 4–7% у стриатуму и 13–59% у кортикалним регионима, али време између прегледа износило је 20 дана, за разлику од информативнијих 1-2 дана већине студија. Бројни фактори из живота тих субјеката можда су имали времена да утичу на налазе. Заиста, овде показујемо да је само додавање конзумације сахарозе у јутарњу рутину током 12 дана могло утицати на мере везивања добијене две недеље касније. Остали фактори као што су играње видео игара, куповина, улазак у нове романтичне везе и сексуална активност, употреба дрога или промена исхране и вежбања могу утицати на екстрастријаталне нивое допамина са потенцијалом за велике варијације сетова података. Тренутна студија у мини-свињама увела је добро контролисан сет с тим да је једина варијабла одсуство или присуство сахарозе у исхрани. У том контексту, подаци од седам животиња имали су довољно малу варијабилност у релевантним екстрастријаталним регионима да идентификују статистички значајно смањење везања као одговора на сахарозу.

Ограничење тренутне студије је употреба анестетика који су потребни да се осигура непокретност током ин виво снимање животиња. Ефекти специфичних анестетика и њихове интеракције са лековима или друге интервенције могу да ометају везивање радиолиганда^89,90. Кетамин је анти-глутаматергички лек са брзим антидепресивима у субанестетичким дозама^91,92,93, који не смањују стријатално [¹¹Ц] везивање раклоприда код људи⁹⁴. Ипак, откривено је да С-кетамин смањује везујући распон рецептора допамина Д2 / 3 у стриатуму свесних примата који нису човечан⁹⁵. Изофлуран је уобичајени анестетик у животињском ПЕТ-у. У претходним студијама открили смо стријатално нагомилавање [¹¹Ц] СЦХ23390, радиолиганд рецептора допамина Д1 ће бити значајно већи код минипири анестезираних исофлураном, а не пропофолом, што сугерише подложност допаминергичкој неуротрансмисији на ефекте анестезије⁹⁶. У тренутној студији, све мини-свиње су сликане на обе временске тачке под претплатом кетамина и анестезијом изофлурана, чиме су поређења важеће.

Прекомерна конзумација хране која се може окусити може узроковати и постати последица зависности која има директне последице по здравље због гојазности. Тестирали смо тврдњу да опиоиди и допамин посредују награде, важне за опстанак и злоупотребу дрога. Мини-свиње са испрекиданим приступом раствору сахарозе 12 узастопних дана показале су смањену доступност допамина Д2 / 3 и µ-опиоидних рецептора у стријаталним и екстрастријаталним регијама мозга, имплицирајући да храна са високом концентрацијом сахарозе утиче на структуру награђивања мозга на начине сличне онима примећенима код зависних лекова се конзумирају. Почетна појединачна изложеност сахарози била је конзистентна са ослобађањем опиоида у регионима мозга који су награђивани. Промјене расположивости опиоида и допамина објашњавају зависни потенцијал сахарозе коју трошимо у вишку.

Животињска етика

Ову студију је одобрила и регулирала Данска инспекција за експерименте на животињама и сви експерименти су изведени у складу са директивом 2010/63 / ЕУ Европског парламента и Савета о заштити животиња које се користе у научне сврхе и смерницама АРРИВЕ. Користили смо седам женки мини гиг Готтинген (Еллегаард, Далмосе, Данска). Минипигијеви су били храњени пелетом (6 дЛ, 2 пута дневно, Специјалне услуге прехране, Архус, Данска) са доступном водом из славине по вољи. Температура околине је била 20–22 ° Ц, релативна влажност ваздуха 50–55%, а ваздух се мењао осам пута сваког сата.

Испрекидана потрошња сахарозе

Снимили смо седам минипипа са [¹¹Ц] рацлоприд и¹¹Ц] карфентанил на почетку, и поново један дан након 12 узастопних дана излагања сахарозној води. Излагање сахарози састојало се од једног сата приступа сахарози (сахароза, Дансуккер, Копенхаген, Данска) (500 грама сахарозе у 2 литре воде), током 12-дневног периода. Забележена је количина уноса сахарозе и све мини-свиње су дневно конзумирале 2 литре. Такође смо снимили пет истих мини-слика са [¹¹Ц] карфентанил, 30 минута након првог приступа сахарози, како би се проучило акутно ослобађање опиоида.

Мини свиње су у просеку добиле 13.6% телесне тежине са 25.4 кг (± 0.73 СЕМ) на почетку до 28.9 кг (± 0.69 СЕМ) након 12-дневног излагања сахарози, што је било значајно веће (једнострани т-тест, п < 0.001) од повећања уочених у узорку контролних мини-свиња добијених у претходним студијама, где су се пондери повећавали у просеку за само 4.9%, током истог развојног периода.

ПЕТ Имагинг мозга

Преко ноћи смо постили свиње са слободним приступом води. Ми смо претходно лечили и анестезирали мини-свиње како је претходно описано⁹⁷ и смештали их у леђа у ПЕТ / ЦТ уређај (Сиеменс Биограпх 64 Труепоинт ПЕТ). Обавили смо ЦТ са малим дозама пре сваког прикупљања ПЕТ ради анатомске дефиниције и корекције пригушења ПЕТ података о емисији. Интравенски смо давали [¹¹Ц] раклоприд на почетној основи (360 ± 18 МБк, специфична активност 77 ± 76 ГБк / μмол, убризгана маса 0.12 ± 0.08 µг / кг) и након 12 дана сахарозе (374 ± 54 МБк, специфична активност 127 ± 85 ГБк / μмол, убризгана маса 0.06 ± 0.05 µг / кг) и [¹¹Ц] карфентанил на почетној основи (377 ± 43 МБк, специфична активност 311 ± 195 ГБк / μмол, убризгана маса 0.03 ± 0.02 µг / кг) и након 12 дана сахарозе (337 ± 71 МБк, специфична активност 177 ± 157 ГБк / μмол, убризгана маса 0.06 ± 0.08 µг / кг) у ушну вену, у 10 мЛ физиолошког раствора, током првог минута 90-минутног скенирања. Реконструисали смо ПЕТ податке користећи ТруеКс 3Д ОСЕМ (3 итерације, 21 подскуп), матрицу 256 × 256 × 109 и Гауссов филтер 2 мм, користећи временску структуру од 5 × 60, 3 × 300, 4 × 600 , 2 × 900 секунди (укупно 14 кадрова, 90 минута). На почетку и након 12 дана сахарозе, мини-свиње су снимљене са обе трагачице убризганим у размаку од најмање 100 минута, због полуживота [¹¹Ц] ПЕТ трагачи. По завршетку последњег сесија ПЕТ-а, еутаназирали смо мини-свиње под дубоком анестезијом интравенским предозирањем пентобарбитала (100 мг / кг).

Квантитативне анализе и статистике

Извели смо кораке претходне обраде користећи ПМОД 3.7 (ПМОД Тецхнологиес Лтд, Цирих, Швајцарска). Да бисмо дефинисали параметре стереотактичке трансформације из ПЕТ просечних слика, користили смо предлошке за лиганде. На одговарајућу динамичку временску серију ПЕТ применили смо генерисане матрице трансформације и деформациона поља. Генерисали смо параметричне слике [¹¹Ц] потенцијал везања раклоприда (БП)_ND) помоћу мултилинеарног референтног ткива методом Ицхисе-а и сарадника⁹⁸. Направили смо по мери направљену маску мозга која је искључила вермис да би се током времена постигла радиоактивност можданог ткива у подручју занемарљиве густине рецептора ДА Д2 / 3. Генерисали смо параметричне слике [¹¹Ц] карфентанил употребом примене Логан модела референтног ткива^99,100 са т * = 30 мин. Студије [¹¹Ц] Везање карфентанила у људском мозгу користило је окципитални кортекс као референтну област³⁶; међутим, код свиње, према кривуљи временске активности, неподношљиво везивање било је ниже у мождану него у окципиталном кортексу, у складу са налазима студије ауторадиографије пацова¹⁰¹. Стога смо изабрали мозак као референтну регију у тренутној студији.

Статистичка анализа

Мапе смо подвргли анализи воксела помоћу статистичког непараметричког мапирања (СнПМ в13.01, http://warwick.ac.uk/snpm) СПМ алатни оквир који користи непараметарску теорију пермутације да би пружио оквир за статистички закључак, приступ за који се показало да добро функционише на малим узорцима због строге контроле лажних позитивних резултата¹⁴ и наноси се као што је претходно описано¹⁰². Стручњак за неуроанатомију свиња (ДО) упоредио је резултирајуће слике са нивоом значајности од 5% са атлантским атрибутом минијатуре Готтинген високе резолуције^103,104 за дефинисање и обележавање региона смањеног ДА Д2 / 3 и µОР БП_ND од основне до пост-сахарозне кондиције. Затим смо урадили анализу региона од интереса (РОИ) како бисмо извукли БП_ND вредности специфичних региона за које је утврђено да су занимљиве на основу анализе СнПМ, укључујући стриатум, нуклеус ацумбенс, таламус, амигдала, цингулатни кортекс и префронтални кортекс. Нису изведене додатне статистике за РОИ анализу, јер је за ове регије већ откривено да су значајне користећи СнПМ.

Студију је финансирао Универзитет Аархус „Потпора за развој пројеката за АУ Идеас“ за АМЛ. Захвални смо на техничкој подршци особља ПЕТ центра и Универзитетске болнице Аархус и Универзитетске фарме Аархус на помоћи у лечењу животиња. Захваљујемо се професору Мортену Крингелбацху, професору Јøргену Сцхеел-Кругеру и ванредном професору Арнеу Мøллеру на помоћи у покретању ових студија.

Везе

1. Одељење за нуклеарну медицину и ПЕТ центар, Универзитет у Аархусу, Архус, Данска
   • Мицхаел Винтердахл
   • , Ове Ноер
   • , Анна Ц. Сцхацхт
   • , Стеен Јакобсен
   • , Ааге КО Алструп
   • , Алберт Гједде
   •  & Анне М. Ландау
2. Одељење за неурохирургију и ЦЕНСЕ, Универзитетска болница у Аархусу, Архус, Данска
   • Дариусз Орловски
3. Одељење за нуклеарну медицину, Универзитет Јужне Данске и Универзитетска болница Оденсе, Оденсе, Данска
   • Алберт Гједде
4. Одељење за неурознаност, Универзитет у Копенхагену, Копенхаген, Данска
   • Алберт Гједде
5. Одељење за неурологију и неурохирургију, Универзитет МцГилл, Монтреал, Канада
   • Алберт Гједде
6. Транслацијска неуропсихијатријска јединица, Универзитет Аархус, Архус, Данска
   • Анне М. Ландау

Доприноси

МВ и АМЛ дизајнирали су студију и анализу; АЦС и СЈ синтетизовали су ПЕТ трагаче; МВ, АКОА и АМЛ су обрађивали мини-свиње и извршили ПЕТ скенирање; МВ, ОН и АМЛ извршили су анализу података; ДА су пружили анатомску експертизу, МВ, АГ и АМЛ интерпретирали податке; МВ и АМЛ су написали рукопис уз подршку АГ; сви аутори одобрили су коначну верзију рукописа.

Аутор за

Кореспонденција Анне М. Ландау.

Конкурентски интереси

Аутори не објављују никакве супротне интересе.

Напомена издавача Спрингер Натуре остаје неутралан у погледу надлежности у објављеним мапама и институционалним везама.

Поновљена издања и дозволе