CRF-systemrekrytering medierar mörk sida av tvångsmatning (2009)

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

Publicerad online 2009 Nov 9. doi:  10.1073 / pnas.0908789106

PMCID: PMC2785284

Abstrakt

Dieting för att kontrollera kroppsvikt inbegriper cykler av deprivation från smaklig mat som kan främja tvångsmätning. Den föreliggande studien visar att råttor som avdragits från intermittent tillgång till smaklig mat uppvisar övermålning av godtagbar mat vid förnyad åtkomst och ett affektivt uttagstillstånd som kännetecknas av kortikotropinfrigörande faktor-1 (CRF1) receptorantagonist-reversibla beteenden, inklusive hypofagi, motivationsunderskott för att erhålla mindre välsmakande mat och anxiogenliknande beteende. Återkallelse åtföljdes av ökat CRF-uttryck och CRF1 elektrofysiologisk respons i amygdalas centrala kärna. Vi föreslår att rekrytering av extrahypothalamisk CRF-CRF mot belöning1 system vid avdrag från godtagbar mat, som liknar avhållande från missbrukade droger, kan främja tvångsmässigt urval av godtagbar mat, underätning av hälsosammare alternativ och ett negativt känslomässigt tillstånd när intaget av smaklig mat förhindras.

Nyckelord: ätstörningar, fetma, smaklighet, välsmakande matberoende, uttag

Former av fetma och ätstörningar som liknar narkotikamissbruk kan konceptualiseras som kroniska återkommande tillstånd med växande perioder av avhållsamhet (dvs. dieting för att undvika "förbjudna" välsmakande livsmedel) och återfall (dvs kompulsiv, ofta okontrollerbar, smakliga livsmedel) som fortsätter trots negativa konsekvenser (). Även om de positiva förstärkande egenskaperna hos smakliga livsmedel är välkända (, ) har mindre uppmärksamhet ägnats åt deras negativa förstärkningsegenskaper (-), nämligen ökad sannolikhet för ett beteenderespons som produceras genom avlägsnande av en aversiv stimulans (t.ex. intag av smaklig mat för att lindra negativa emotionella tillstånd). Intermittenta cykler med ökad användning av missbruksmedel kan gradvis leda till "affektivt beroende" som observeras som ett behov av högre och / eller mer regelbundna kvantiteter av läkemedlet för att upprätthålla en given känslomässig uppsättning samt ett negativt känslomässigt tillstånd vid upphörandet av drogintag (, ). Sådant affektivt tillbakadragande kan upprätthålla användning och motivera återfall via de negativa förstärkningsegenskaperna för att fortsätta respektive återuppta läkemedelsanvändning (, ).

Extrahypotalamiska kortikotropinfrisättande faktor (CRF) hjärnspänningssystem är påtagligt involverade i övergången från läkemedelsanvändning till beroende, under vilket intag av missbrukade droger blir alltmer motiverade av dessa negativa, snarare än positiva förstärkningsmekanismer. CRF spelar en motivationsrelevant roll i uttagssyndrom för alla större missbruksmissbruk, inklusive alkohol, nikotin, kokain, opiater, amfetaminer och tetrahydrocannabinol (, ). I analogi hypoteserades upprepade cykler av intermittent, utökad tillgång till mycket smaklig mat för att inducera CRF-system-neuroadaptationer liknande de som ses i drogberoendemodeller (, , ).

Resultat

Intermittent, utökad tillgång till smaklig mat leder gradvis till underätning av mindre föredragna dieter när välsmakande mat inte är tillgänglig och att man övertar smaklig mat vid förnyad åtkomst (-). Att testa hypotesen om att CRF1 system förmedlar dessa matningsanpassningar, manliga Wistar-råttor (n = 20) gavs en chow diet ad libitum (Chow / Chow) varje vecka eller tillhandahölls chow ad libitum för 5 dagar (C-fas) följt av en mycket välsmakande, sugary diet för 2 dagar (P-fas) (Chow / Palatable ) (se Fig. S1 för dietschema och Fig. S2 för effekter av dietschema på matintag och kroppsvikt). Efter 7-veckor av dietcykling fick råttor icke-peptid-CRF1 receptorantagonist R121919 (0, 5, 10 och 20 mg / kg, sc) i en latinsk kvadratisk design (). Behandlingar fick 1 h före växling från smaklig kost till chow eller från chow till smaklig diet. R121919 dosberoende minskat smakligt dietintag och ökat chowmatintag i Chow / Palatable råttor (Dietfas × Dietplan × Doseringsdos: F3,54 = 7.25, P <0.001), utan att ändra intaget av chow-kontroller. R121919 minskat intaget av den mycket välsmakande kosten efter förnyad tillgång till den välsmakande maten (P-fasen) (Fig 1A). I oberoende tester, CRF1 receptorantagonist ökade intaget av den mindre välsmakande chowen i Chow / Palatable råttor som drogs från den smakliga kosten (C-fas) (Fig 1B). Således dämpade R121919 amplituden av intagssykling (skillnaden mellan intag under den första välsmakande P-fasen och första uttagning till Chow C-fasen) genom att krossa både chow hypofagi och överspädning av smaklig mat. Dietplan × Drogdos: F3,54 = 7.25, P <0.001) (Fig 1C). Stödja en progressiv rekrytering av CRF-CRF1 system genom diethistoriken, snarare än genom en akut dietseffekt, reducerade R121919 inte ett välsmakande matintag efter en enda exponering för kosten eller öka chowintaget under ett första tillbakadragande från godtagbar mat (Fig. S3).

Fig. 1. 

Effekter av CRF1 receptorantagonist R121919 (-1h-förbehandling, 0, 5, 10 och 20 mg / kg, sc) på kumulativt 3-h-matintag i (A) P-fas (vid förnyad tillgång till den godtagbara maten), (B) C-fas (när råttorna hade tagits tillbaka från den smakliga .

Återkallande från intermittent, utökad tillgång till smaklig mat kan också öka ångestliknande beteende (). Att testa hypotesen om att CRF1 receptorer är involverade i de negativa känslomässiga beteendemärkningstecknen som följer tillbakadragande från godtagbar mat, råttor administrerades R121919 (0, 20 mg / kg, sc, 1-h-förbehandling) och testades i en mellanliggande design i den förhöjda plus-labyrinten (), 5-9 h efter att ha byts från smaklig kost till chow. Fordonsbehandlade Chow / Palatable råttor uppvisade mindre öppen arm tid än chowmatade kontroller, vilket återspeglade en anxiogenliknande effekt under avdrag från 7 veckor av dietcykling (Fig 2A), en effekt som ännu inte ses efter endast två återkörningscykler (Fig. S4). Förbehandling med R121919 (20 mg / kg, dosen som modulerades både övermålning av smaklig mat och undermålning av chow) blockerade minskningen i öppen armutforskning av Chow / Palatable råttor i en dos som inte förändrade plus-labyrinterbeteendet vid chow kontroller ( Diet Schema × Dos: F1,43 = 7.25, P <0.02; Fig 2En vänster). R121919-administreringen förändrade inte den allmänna aktiviteten uppmätt som slutna armposter. Därför blockerade R121919 det ökade ångestliknande beteendet i samband med uttag från intermittent, utökad tillgång till smaklig mat utan att ändra beteende hos kontroller, vilket tyder på rekrytering av CRF1 system.

Fig. 2. 

Effekter av CRF1 receptorantagonist R121919 (-1h-förbehandling, 0, 20 mg / kg, sc) vid förhöjd plus-labyrintbeteende (n = 47) och progressivt förhållande svarar mot den mindre smakliga maten (n = 17) hos manliga Wistar-råttor som drogs från smaklig mat .

Återkallande från intermittent, utökad tillgång till godtagbar mat kan också leda till motivationsunderskott för att få mindre föredragna dieter, ett potentiellt index för hypohedon-liknande beteende (). Analogt har respons för mindre föredragna förstärkningsförstärkare under progressiva förhållandeskeman för förstärkning tidigare använts för att indexera de motivationsunderskott som ses under drogavdrag (). Att fastställa medverkan av CRF1 receptorer, vi testade effekterna av R121919 på prestanda av diet-cyklade råttor för att erhålla deras mindre föredragna chow under ett progressivt förhållande schema. Bekräftar tidigare resultat (), vehikelbehandlade Chow / Palatable råttor uppvisade minskad motivation att arbeta för att erhålla mindre välsmakande chow, vilket återspeglades av en minskad brytpunkt och minskad total respons som emitterades jämfört med Chow / Chow-råttor () (Fig. S5). R121919-förbehandling (20 mg / kg, dosen som är effektiv vid ökad chow hypofagi, reducerar smaklig mathyperfagi och reducerande anxiogenliknande beteende) slog selektivt underskotten i progressiv förhållande i råttor med råttor i en dos som var ineffektiv i chow kontroller (brytpunkt: Dietplan × Drog: F1,15 = 8.17, P <0.02; totala svar: Diet Schema × Läkemedel: F1,15 = 9.14, P <0.01; Fig 2B, vänster). Mot den alternativa tolkningen som R121919 underlättade prestanda i Chow / Palatable råttor genom att minska matsmältning efter matsmältning, blockerade R121919 underskotten att svara så tidigt som 5 min i sessionen (Diet Schema × Drug: F1,15 = 2.55, P <0.05) (Fig 2B höger). Därför är CRF1 receptorantagonisten stötte på de motivativa underskotten i progressivt förhållande som svarar mot mindre föredragna förstärkningsförstärkare som ses hos djur som avlägsnas från intermittent, utökad tillgång till mycket smaklig mat.

För att testa hypotesen om att tillbakadragande från godtagbar mat skulle kunna aktivera det stressrelaterade extrahypotalamiska CRF-systemet, mättes nivåer av CRF-mRNA och peptid i amygdalas centrala kärna genom kvantitativ realtids-PCR respektive RIA. Råttor dietredsades för 7 veckor eller matades kontinuerligt. Efter anestesi och halshuggning samlades hjärnstansar från amygdalaens centrala kärna under uttagning från och efter förnyad tillgång till den godtagbara kosten. Upptagning av godtagbar mat i Chow / Palatable råttor inducerade en femfaldig ökning av CRF-mRNA-uttryck i amygdalas centrala kärna jämfört med Chow / Chow-råttor (Fig 3A). Omvänt återvände CRF-mRNA till kontrollliknande nivåer med förnyad tillgång till smaklig mat (F2,19 = 6.97, P <0.01). CRF-mRNA-uttryck i amygdalas centrala kärna förändrades inte när Chow / Palatable-råttor cyklades endast en gång (Chow / Chow vs. Chow / Palatable: 5.5 ± 2.2 vs 6.3 ± 1.7 ns), vilket stöder en progressiv rekrytering av CRF- CRF1 system av diet historia, snarare än av en akut effekt av kosten. Dessutom förändrades inte CRF-mRNA-uttrycket i kärnblocken, prefrontal cortex eller insulär cortex, som stödde den regionala specificiteten hos fynden (Fig. S6). Intressant nog observerades inga signifikanta förändringar i CRF-mRNA-uttryck i hypotalamuskärnan hos hypotalamus eller i cirkulerande kortikosteron vid samma tillbakadragningstidpunkt i Chow / Palatable råttor (Fig. S6 och S7), som föreslår hypotesen om att förändringar i amygdalar, snarare än hypotalamiska, CRF-stresssystemen underordnade de beteendemässiga anpassningarna. Vidare var CRF-peptidimmunoreaktivitet i den centrala kärnan av amygdala hos djur som togs ut från den smakliga kosten 70% högre än hos chowmatade djur men återvände till chowmatade kontrollnivåer med tillgång till den smakliga kosten (F2,24 = 4.01, P <0.01) (Fig 3B). Således aktiverade tillbakadragande smaklig mat det spänningsrelaterade CRF-peptidsystemet i amygdala-centrala kärnan, analog med fynd i modeller av drog- och etanolavtagning (, ). Eftersom förnyad tillgång till smaklig mat minskade extrahypotalamisk CRF-systemaktivering i amygdalas centrala kärna, vari CRF-aktivering är kopplad till ångest (), föreslår de nuvarande resultaten också att smaklig mat kan förvärva negativa förstärkningsegenskaper genom att lindra negativa affektiva följder av abstinens ().

Fig. 3. 

Effekter av smaklig dietväxling på (A) CRF mRNA och (B) CRF-peptiduttryck i amygdalaens centrala kärna. Råttor (n = 45) drogcyklerades för 7-veckor, och centrala kärnor i amygdala-stanserna uppsamlades. Både CRF-mRNA och peptid .

För att testa hypotesen att råttor som tagits tillbaka från smaklig mat kan visa ökad känslighet för CRF1 antagonistmodulering av y-aminobutyrsyra (GABA) -signaleringen i amygdalas centrala kärna, som uppträder vid etanoluttagning () undersökte vi effekten av R121919 på GABAergic-överföring av centrala kärnor i amygdala-neuronerna i en skivberedning. Male Wistar-råttor (n = 14) drogcyklerades för 7-veckor och offrades efter att ha byts till den mindre smakliga chowen. Basal GABAergic överföring i centrala kärnorna i amygdala synapser skilde sig inte i förhållande till diethistoria (n = 23-celler) över alla stimulansintensiteter som används för att framkalla GABA-hämmande postsynaptiska potentialer (IPSP). 20 min superfusion med R121919 (1 μM) inducerade emellertid en större reduktion i framkallad GABAA-IPSPs i centrala kärnor av amygdala neuronerna hos Chow / Palatable råttor (M ± SEM: 30 ± 6%, n = 9-celler) än i de av köttmatade kontrollerna (M ± SEM: 12 ± 6% P <0.05, n = 11-celler) (Fig 4). Efter en 30 min utlösningsperiod återvände IPSPs från båda grupperna till liknande, baslinjeliknande nivåer. Därför överensstämmer med överaktivering av amygdala CRF-CRF1 system och effekter som ses vid etanoluttagning (), diet-cyklade råttor visade en ökad känslighet för de inhiberande effekterna av en CRF1 receptorantagonist på centrala kärnan av amygdala-GABAergic-överföringen.

Fig. 4. 

Effekter av CRF1 receptorantagonisten R121919 på GABAA-IPSPs i amygdalaens centrala kärna efter en historia av alternerande välsmakande diettillträde hos manliga Wistar-råttor (n = 14) uttagen från smaklig tillgång till mat. (A) R121919 minskade signifikant .

Diskussion

De kollektiva resultaten ger funktionella bevis för att en historia av intermittent, utökad tillgång till smaklig mat leder till progressiva, motiverande relevanta neuroadaptationer i stressrelaterad extrahypotalamisk CRF-CRF1 system. Specifikt den selektiva CRF1 receptorantagonist R121919 påverkas olika och selektivt utfodring i råttor med råttor, vilket ökar regelbundet chowintag och minskar intaget av mycket välsmakande mat vid förnyad tillgång. CRF1 receptorantagonisten blockerar också selektivt det ökade ångestliknande beteendet och motivationsunderskottet i att svara på mindre föredragen chow som sågs under uttag från den smakliga kosten. Att ta tillträde till den godtagbara kosten ökade CRF-genen och peptiduttrycket i amygdalaens centrala kärna, effekter som eliminerades med förnyad åtkomst. Dessutom visade dietcyktade råttor en ökad känslighet för de inhiberande effekterna av en CRF1 receptorantagonist på GABAergic-överföring i amygdalans centrala kärna, vilket ytterligare föreslår överaktivering av amygdala CRF-CRF1 systemet. Övermålning av smaklig mat efter förnyad åtkomst kan bero på ökad CRF-systemaktivering av den just avslutade återtagningsperioden, ses som ökat uttryck av CRF och elektrofysiologisk känslighet för CRF1 receptor blockad i amygdala centrala kärna. CRF1 antagonistbehandlingen strax innan välsmakande mattillgång tolkas så att den motsätter sig den ursprungligen fortfarande närvarande CRF-CRF1 systemöveraktivering av uttag. Den korta tidskursen av godtagbar mat som äter alltför illa sett i obehandlade djur () kan återspegla den tidskurs, genom vilken uttryck, frisättning och effekter av CRF-peptid normaliseras när tillgång till smaklig mat återvinns, vilket ses i den föreliggande studien. Således kan intermittent ätning av smakliga dieter framkalla ett allostatiskt skifte i hjärnbelöningssystem med rekrytering av anti-belöning CRF-CRF1 system i amygdala centrala kärnan.

Dessa resultat har konsekvenser inte bara för tvångsmätning, men också för motivation i allmänhet. Den upprepade aktiveringen av hedoniska system framkallade motståndsliknande processer i hjärnan (dvs. rekrytering av CRF1 kretsar) som skilde sig från en enkel funktionstab i belöningssändarsystem. Sådana mellan-system-neuroadaptationer () inträffar också under övergången till beroende av alla större missbruksmissbruk (, ). Generaliseringen av icke-läkemedelstimuli i den föreliggande studien tyder på att motivationsprocesser kan bli störda hos individer som upplever upprepade kontraster i intensiteten hos hedoniska stimuli över tiden (). Adaptivt kan sådana processer flytta livsmedelssökande och fullbordande beteende mot energitäta, högbelönade livsmedel, samtidigt som devalverar ansträngningar för att få mindre energirika, lågbelönade livsmedel (eller icke-livsmedel), en anpassning som är evolutionärt användbar när det finns kostnader för födosök (t.ex. rovdjursexponering, begränsad tid och energiresurser). I dagens miljö kan dock samma processer driva intag av livsmedel som främjar fetma på bekostnad av mindre goda, men kanske mer näringsrika alternativ.

Således, beroendeframkallande förändringar i CRF1 system kan hjälpa till att köra (i) intag av energitäta, välsmakande livsmedel, (ii) Underkonsumtion av hälsosammare alternativ, och (iii) det associerade negativa känslomässiga tillståndet som inträffar när tillgång till smaklig mat förhindras (, , -, ). Översatt till det mänskliga tillståndet kan CRF-systemaktivering främja återfall som äter i fetma och besläktade ätstörningar samt andra negativa motivativa följder av cyklisk abstinens från smaklig mat.

Material och metoder

Ämnen.

Male Wistar-råttor (n = 155, 180-230 g, 45-dagar gamla) erhölls från Charles River och hölls vid ankomst i kabeldragna plastburar (19 × 10.5 × 8 inches) i en 12 h: 12 h omvänd ljuscykel (10 : 00 h tänds), fuktighet (60%) och temperaturstyrd (22 ° C) vivarium. Råttor hade tillgång till majsbaserad gnagarechow [Harlan Teklad LM-485 Diet 7012: 65% (kcal) kolhydrat, 13% fett, 21% protein, metaboliserbar energi 341 cal / 100 g] och vatten ad libitum för 1 vecka före start av experiment. Experimentella förfaranden följde med National Institutes of Health Guide för vård och användning av laboratoriedjur (NIH-publikationsnummer 85-23, reviderade 1996) och "Principer för laboratoriedjurvård" (http://www.nap.edu/readingroom / bookslabrats) och godkändes av Institutionen för djurvård och användning av Scripps Research Institute.

Narkotika.

R121919 syntetiserades såsom beskrivits i Chen et al. (). R121919 är en hög affinitet (Ki = 3.5 nM) selektiv CRF1 antagonist med fysiokemiska egenskaper överlägsen många andra CRF1 antagonister (t.ex. minskad logP och logD, ökad vattenlöslighet) (). För testning solubiliserades R121919 först i 1 M HCl (10% slutvolym), späddes därefter till ett slutligt vehikel av 20% (vikt / volym) 2-hydroxipropyl-P-cyklodextrin (Sigma-Aldrich), titrerad med NaOH till pH 4.5. R121919-lösningen administrerades sc (sc) i en volym 2 ml / kg.

Ad Libitum Diet Alternation.

Efter acklimering delades råttor in i två grupper matchade för matintag, kroppsvikt och foderverkningsgrad från de föregående 3-4-dagarna. En grupp tillhandahölls en chow diet ("Chow") ad libitum 7 dagar per vecka (Chow / Chow) och en andra grupp tillhandahölls chow ad libitum för 5 dagar varje vecka följt av 2 dagar med ad libitum tillgång till den mycket välsmakande , chokladsmakad, högsackarediet ("Palatable", Chow / Pateable). Den smakliga kost är en näringsrikt komplett, chokladmakad, högsackaros (50% kcal), AIN-76A-baserad diet som är jämförbar i makronäringsproportioner och energitäthet till chow diet [TestDiet; chokladmakad formel 5TUL: 66.8% (kcal) kolhydrat, 12.7% fett, 20.5% protein, metaboliserbar energi 3.48 kcal / g; formulerade som 45-mg-precisionsmatpellets för att öka dess preferens (, )]. För korthet avses de första 5-dagarna (endast chow) och de sista 2-dagarna (chow eller smaklig enligt experimentgrupp) i varje försök som C och P-faser. Dieter var aldrig tillgängliga samtidigt. Chow diet var antingen Harlan Teklad LM-485 Diet 7012 [65% (kcal) kolhydrat, 13% fett, 21% protein, metaboliserbar energi 341 cal / 100 g] eller 5TUM diet som formulerades som 4- till 5-g strängsprutade pellets [65.5 % (kcal) kolhydrat, 10.4% fett, 24.1% protein, metaboliserbar energi 330 cal / 100 g; TestDiet]. I likhet med tidigare studier användes Harlan Teklad LM-485 chow i utfodrings- och förhöjda plus-labyrint försök (), medan TestDiet 5TUM chow () användes i progressiv-förhållande, CRF-mRNA, CRF-peptidinnehåll, kortikosteron-RIA och elektrofysiologiska experiment.

Som tidigare publicerats (), relativa dietpreferenser, beräknad som den procentuella dagliga inmatningen (kcal) av den första kosten i förhållande till den andra kosten var följande: 5TUL Choklad Diet (sugary Pateable Diet) vs Harlan LM-485 Chow (M ± SEM preferens 90.7 ± 3.6%) och 5TUL Choklad Diet (sugary Pathable Diet) vs 5TUM Chow Diet (M ± SEM-preferens 91.2 ± 3.7%).

Förhöjd Plus-Maze.

Det förhöjda plus-labyrintet utfördes som beskrivet i Cottone et al. (). Chow / Palatable råttor dietredsades i minst 7 veckor och förbehandlades sedan med antingen vehikel eller 20 mg / kg R121919 (-1 h, sc) och testades 5-9 h efter att ha byts från den smakliga kosten till chow (P → C-fas). Chow / Chow control råttor testades samtidigt i en mellanliggande design (n = 47). Chow diet finnas tillgängligt ad libitum till tiden av testningen. För ytterligare detaljer, se SI-text.

Progressive-Ratio Schema för förstärkning för mat.

Progressivförhållande schemat för förstärkning för mat utfördes såsom beskrivits i Cottone et al. (). Djur mottog ad libitum A / I-chow (5 g extruderade pellets) i sina hemboxar genom experimentet om inget annat anges. Matförstärkare var 45-mg chow-precision pellets, identiska i kompositionen till den extruderade hemmaburen chow diet. Sessioner slutade när ämnen inte slutförde ett förhållande för 14 min, med det sista slutförda förhållandet definierat som brytpunkten. Chow / Palatable råttor dietredsades i minst 7 veckor och förbehandlades sedan med R121919 (-1 h, sc) vid tiden för omkoppling från smaklig diet till chow (P → C-fas). Chow / Chow control råttor testades samtidigt i en mellanliggande design (n = 17). Doser av R121919 (0, 20 mg / kg kroppsvikt, sc) gavs i en inomliggande ämne, motbalanserad design över två dietcykler. För ytterligare detaljer, se SI-text.

Kvantitativ realtids-PCR.

Råttor (n = 20) dietcyklades i 7 veckor, bedövades och halshöggs under de två dietförhållandena (dag 5 och 7 i varje veckocykel). Hjärnor avlägsnades snabbt och skivades koronalt i en hjärnmatris och den centrala kärnan i amygdala, nucleus accumbens, insular cortex och prefrontal cortex punches samlades på ett iskallt stadium. Totalt RNA framställdes från varje hjärnslag med användning av ett standardprotokoll för RNA-extraktion från djurvävnader. Totalt RNA (1 μg) transkriberades sedan i närvaro av Oligo (dT) 20 enligt tillverkarens instruktioner. Kvantitativa RT-PCR-reaktioner utfördes i en volym av 20 μL med användning av 0.5 μM primers och 4 mM MgCl2. Resultaten analyserades med andra derivatmetoder och uttrycktes i godtyckliga enheter, normaliserade till expressionsnivåer av referensgenen, CypA. Alla RT-PCR-reaktioner för en given sekvens utfördes inom samma lopp. För ytterligare detaljer, se SI-text.

Peptidsyra extraktion och CRF RIA.

Råttor (n = 25) drogcyklerades i minst 7-veckor, bedövades och deapiterades under de två dietbetingelserna (dag 5 och 7 i varje veckovis cykel). Hjärnorna avlägsnades snabbt och skivades koronalt i en hjärnmatris, och amygdala-stans centrala kärnor uppsamlades på ett iskallt stadium. Peptidsyraxtraktion följde ett redan etablerat förfarande (). Tissue-CRF-liknande immunreaktivitet kvantifierades med en känslig och specifik fast fas-RIA anpassad från Zorrilla et al. (). För ytterligare detaljer, se SI-text.

Corticosteron RIA.

Råttor (n = 12) dietcyklades i minst 7 veckor och svansblod togs ut under de två dietförhållandena (dag 5 och 7 i varje veckocykel). Plasmanivåer av kortikosteronliknande immunreaktivitet bestämdes med ett kommersiellt tillgängligt RIA-kit enligt tillverkarens instruktioner (MP Biomedicals, Inc.) (). För ytterligare detaljer, se SI-text.

Elektrofysiologiska studier

Slice Preparation.

Centrala kärnorna i amygdala-skivorna framställdes som tidigare beskrivits (, ) från råttor (n = 7 / grupp) som hade dieten cyklats under minst 7-veckor, bedövades och deapiterade 2-3 h efter att ha drogs ut från smaklig mat. Hjärnorna avlägsnades snabbt och placerades i iskall artificiell cerebrospinalvätska (aCSF) gasad med 95% O2 och 5% CO2. Skivor skars, inkuberades i en gränssnittskonfiguration för omkring 30 min och fullständigt nedsänktes och kontinuerligt superfusionerades med varm, gasad aCSF. Läkemedel tillsattes till aCSF från stamlösningar för erhållande av kända koncentrationer i superfusatet. Vid den använda 2-4 ml / min-superfusionshastigheten når läkemedelskoncentrationerna 90% av reservoarkoncentrationen inom 2 min.

Elektrofysiologi.

Vi registrerade centrala kärnor av amygdala neuronerna med skarpa mikropipetter med användning av diskontinuerligt spännings- eller strömklemsläge. Vi höll de flesta neuroner nära deras vilande membranpotential. Data förvärvades med en förförstärkare och lagrades för senare analys med användning av pClamp-mjukvaran. Farmakologiskt isolerat GABAA receptor-medierade hämmande postsynaptiska potentialer (GABAA-IPSPs) framkallades genom att stimulera lokalt i amygdalaens centrala kärna genom en bipolär stimulerande elektrod medan superfusing av glutamatreceptorblockerarna CNQX och APV och GABAB receptor blockerare CGP 55845A. För att bestämma svarparametrarna för varje cell utförde vi ett inmatningsprotokoll. En sträcka av strömmar applicerades, med början vid tröskelströmmen som erfordras för att framkalla en IPSP upp till den spänning som erfordras för att framkalla maximal amplitud. Vi normaliserade tre stimulansintensiteter med lika stora steg (tröskel, halv maximal och maximal) som 1-3 ×. Hyperpolariserande och depolariserande nuvarande steg (200-pA-inkrement, 750-ms-varaktighet) applicerades också för att generera spänningsström (VI) -kurvor. Vi kvantifierade de framkallade IPSP-amplituderna och VI-svaren med hjälp av Clampfit-programvaran. Alla åtgärder vidtades före superfusion med den selektiva CRF1 receptorantagonisten R121919 (1 ^ M) under superfusionen (20 min) och efterföljande utspädning (30 min). För ytterligare detaljer, se SI-text.

Statistik.

Gruppjämförelser som används Studentens t-tester (två-grupps jämförelser) eller variansanalys (ANOVA) (minst tre-grupps jämförelser), sistnämnda tolkad genom enkel huvud-effektanalys eller Newman-Keuls jämförelser efter signifikanta omnibus-effekter (P <0.05). Data från utfodringsexperimentet analyserades med trevägs blandade ANOVA med dietschema som faktor mellan försökspersoner och dos och dietfas som faktorer inom försökspersoner. Data från det förhöjda plus-labyrint-experimentet analyserades med tvåvägs ANOVA med dietschema och dos som faktorer mellan försökspersonerna. För det progressiva förhållandesschemat för förstärkningsexperiment analyserades brytpunkt och totala svar med tvåvägs blandade ANOVAs med dietschema som faktor mellan försökspersoner och dos som faktor för ämnen. Tidsförloppet för att svara under de första 5 min analyserades med trevägs blandade ANOVA med dietschema som faktor mellan personer och dos och tid som faktorer inom ämnet. Data från de elektrofysiologiska studierna analyserades med en ANOVA mellan försökspersoner eller ANOVA med försökspersoner med upprepade åtgärder, efter behov. Data från kortikosteron RIA analyserades med tvåvägs blandad ANOVA med dietschema som faktor mellan ämnen och dietfas som faktor inom ämnet. De statistiska paketen som användes var Instat 3.0, Prism 4.0 (GraphPad), Systat 11.0 och SPSS 11.5 (SPSS).

 

Extramaterial

Stödjande information: 

Tack.

Vi tackar Mike Arends för redaktionellt bistånd, Mary Gichuhi för administrativt bistånd, och Bob Lintz, Jeanette Helfers, Stephanie Dela Cruz och Molly Brennan för tekniskt bistånd. Detta arbete stöddes av National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases Grants DK70118, DK26741, och P30DK56336; National Institute on Drug Abuse Grant DA023680; National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism Beviljar AA016731 och AA015566; National Institute of Neurological Disorders och Stroke Grant IT32NS061847-01A2; National Institute on Aging Grant AG028040; National Heart, Lung och Blood Institute Grant HL088083; Ellison Medical Foundation; och Pearson Center för Alkoholism och Addiction Research. En del av detta arbete stöddes av Intramural Research Programme från National Institute on Drug Abuse och National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism. Detta är manuskriptnummer 19807 från The Scripps Research Institute.

fotnoter

 

Författarna förklarar ingen intressekonflikt.

 

 

Denna artikel är en PNAS Direct Submission.

 

 

Den här artikeln innehåller stödinformation online på www.pnas.org/cgi/content/full/0908789106/DCSupplemental.

 

Referensprojekt

1. Volkow ND, Wise RA. Hur kan drogmissbruk hjälpa oss att förstå fetma? Nat Neurosci. 2005; 8: 555-560. [PubMed]
2. Corwin RL. Bingeing råttor: En modell av intermittent överdrivet beteende? Aptit. 2006; 46: 11-15. [PMC gratis artikel] [PubMed]
3. Boggiano MM, et al. Högt intag av smaklig mat förutspår binge-eating oberoende av mottaglighet för fetma: En djurmodell av magert vs fetma binge-ätande och fetma med och utan binge-äta. Int J Obes. 2007; 31: 1357-1367. [PubMed]
4. Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Bevis för sockerberoende: Beteende och neurokemiska effekter av intermittent, alltför stort sockerintag. Neurosci Biobehav Rev. 2007; 32: 20-39. [PMC gratis artikel] [PubMed]
5. Teegarden SL, Bale TL. Minskningar i kosttillskott ger ökad känslighet och risk för återfall av kost. Biolpsykiatri. 2007; 61: 1021-1029. [PubMed]
6. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Opioidberoende förväntad negativ kontrast och bingeliknande äta hos råttor med begränsad tillgång till högt föredragen mat. Neuropsychopharmacology. 2008; 33: 524-535. [PubMed]
7. Koob GF. En roll för hjärnspänningssystem i beroende. Nervcell. 2008; 59: 11-34. [PMC gratis artikel] [PubMed]
8. Koob GF, Le Moal M. Drogmissbruk: Hedonisk homeostatisk dysregulation. Vetenskap. 1997; 278: 52-58. [PubMed]
9. Ghitza UE, Grey SM, Epstein DH, Rice KC, Shaham Y. Den anxiogena läkemedels yohimbinen återställer välsmakande mat som söker i en råtta-återfallsmodell: En roll av CRF1-receptorer. Neuropsychopharmacology. 2006; 31: 2188-2196. [PMC gratis artikel] [PubMed]
10. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Intermittent föredragen mattillgång minskar den förstärkande effekten av chow hos råttor. Am J Physiol. 2008; 295: R1066-1076. [PMC gratis artikel] [PubMed]
11. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. Konsummatiska, ångestrelaterade och metaboliska anpassningar hos kvinnliga råttor med växlande tillgång till föredragen mat. Psychon. 2008; 34: 38-49. [PMC gratis artikel] [PubMed]
12. Berner LA, Avena NM, Hoebel BG. Bingeing, självbegränsning och ökad kroppsvikt hos råttor Med begränsad tillgång till en sötnosdieten. Fetma. 2008; 16: 1998-2002. [PubMed]
13. Zorrilla EP, Koob GF. Den terapeutiska potentialen för CRF1-antagonister för ångest. Expert Opin Investig Drugs. 2004; 13: 799-828. [PubMed]
14. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Etologiska och tidsmässiga analyser av ångestliknande beteende: Den förhöjda plus-labyrintmodellen 20 år på. Neurosci Biobehav Rev. 2005; 29: 1193-1205. [PubMed]
15. Markou A, et al. Djurmodeller av drogbehov. Psychopharmacology. 1993; 112: 163-182. [PubMed]
16. George O, et al. CRF-CRF1-systemaktivering medierar uttagsinducerad ökning av nikotin-självadministration i nikotinberoende råttor. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104: 17198-17203. [PMC gratis artikel] [PubMed]
17. Wells AS, Läs NW, Laugharne JD, Ahluwalia NS. Förändringar i humör efter övergång till låg fetthalt. Br J Nutr. 1998; 79: 23-30. [PubMed]
18. Cruz MT, et al. CRF1-receptorantagonister blockerar den etanolinducerad frisättningen av GABA i den centrala amygdala in vitro och in vivo. Alkoholklin Exp Exp. 2008; 32: 6s1 P27A.
19. Koob GF, Bloom FE. Cellulära och molekylära mekanismer för läkemedelsberoende. Vetenskap. 1988; 242: 715-723. [PubMed]
20. Flaherty CF, Grigson PS. Från kontrast till förstärkning: Rollen av responsberoende i förhandskontrast. J Exp Psychol. 1988; 14: 165-176. [PubMed]
21. Chen C, et al. Design av 2,5-dimetyl-3- (6-dimetyl-4-metylpyridin-3-yl) -7-dipropylaminopyrazolo [1, 5-a] pyrimidin (NBI 30775 / R121919) och strukturaktivitetsrelationer av en serie potent och oralt aktiva kortikotropinfrigörande faktorreceptorantagonister. J Med Chem. 2004; 47: 4787-4798. [PubMed]
22. Cooper SJ, Francis RL. Effekter av akut eller kronisk administrering av klordiazepoxid på matningsparametrar med användning av två mattexturer i råttan. J Pharm Pharmacol. 1979; 31: 743-746. [PubMed]
23. Laboure H, Saux S, Nicolaidis S. Effekter av förändring av mattextur på metaboliska parametrar: Kort- och långfristiga matningsmönster och kroppsvikt. Am J Physiol. 2001; 280: R780-R789. [PubMed]
24. Cottone P, Sabino V, Steardo L, Zorrilla EP. FG 7142 reducerar specifikt måltidsstorleken och hastigheten och regelbundenheten hos fortsatt matning hos kvinnliga råttor. Bevis för att bensodiazepin inversa agonister minskar matförmågan. Neuropsychopharmacology. 2007; 32: 1069-1081. [PubMed]
25. Lahmame A, Grigoriadis DE, De Souza EB, Armario A. Hjärnkortikotropinfrisättande faktorimmunoreaktivitet och receptorer i fem inavlade råttstammar: Förhållande till tvångsbadbeteende. Brain Res. 1997; 750: 285-292. [PubMed]
26. Zorrilla EP, Valdez GR, Weiss F. Förändringar i nivåer av regional CRF-liknande immunoreaktivitet och plasmakortikosteron under långvarig drogavdrag i beroende råttor. Psychopharmacology. 2001; 158: 374-381. [PubMed]
27. Roberto M, Madamba SG, Moore SD, Tallent MK, Siggins GR. Etanol ökar GABAergic överföring på både pre- och postsynaptiska ställen i råtta centrala amygdala neuroner. Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100: 2053-2058. [PMC gratis artikel] [PubMed]
28. Roberto M, Madamba SG, Stouffer DG, Parsons LH, Siggins GR. Ökad GABA-frisättning i den centrala amygdalen av etanolberoende råttor. J Neurosci. 2004; 24: 10159-10166. [PubMed]