Biolpsykiatri. Författarmanuskript; tillgängligt i PMC 2014 Jan 8.
Biol Psykiatri. 2013 1 maj; 73(9): 10.1016/j.biopsych.2012.11.027.
Publicerad online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
Förlagets slutredigerade version av denna artikel finns tillgänglig på Biolpsykiatri
Se kommentar “Djurmodeller leder vägen till ytterligare förståelse av matberoende samt att bevisa att droger som används framgångsrikt i missbruk kan vara framgångsrika när det gäller att behandla överätande"I Biolpsykiatri, volym 10 på sidan e11.
Abstrakt
Bakgrund
Det finns ett stort intresse för att undersöka om belöningsdriven matning kan producera drogliknande plasticitet i hjärnan. Systemet med gamma-aminosmörsyra (GABA) i nucleus accumbens (Acb) skal, som modulerar hypotalamiska matningssystem, är väl lämpat för att "tillskansa sig" homeostatisk kontroll av utfodringen. Ändå är det okänt om matningsinducerade neuroanpassningar förekommer i detta system.
Metoder
Separata grupper av ad libitum-upprätthållna råttor exponerades för dagliga anfall av intag av sötat fett, rovdjursstress eller intra-Acb-skalinfusioner av antingen d-amfetamin (2 eller 10 μg) eller μ-opioidagonisten D-[Ala2, N-MePhelin]-en Glyphalin]-en G, 4, 2.5, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, XNUMX, d med intra-Acb skalinfusion av GABAA agonist, muscimol (10 ng).
Resultat
Exponering för sötat fett kraftigt sensibiliserad muscimolinducerad matning. Sensibilisering var närvarande 1 vecka efter upphörande av den välsmakande matningsregimen men hade avtagit med 2 veckor. Råttor exponerade för sötat fett visade inte ett förändrat utfodringssvar på matbrist. Upprepade intra-Acb-skalinfusioner av DAMGO (2.5 μg) sensibiliserade också intra-Acb-skal muscimoldriven matning. Men varken upprepade intra-Acb-skal d-amfetamininfusioner (2 eller 10 μg) eller intermittent exponering för en aversiv stimulans (predator stress) förändrade känsligheten för muscimol.
Slutsatser
Smaklig matning framkallar överkänslighet av Acb-skal GABA-svar; denna effekt kan involvera matningsinducerad frisättning av opioidpeptider. Ökad upphetsning, aversiva upplevelser eller ökad katekolaminöverföring enbart är otillräckliga för att ge effekten, och en hungerinducerad matningsdrift är otillräcklig för att avslöja effekten. Dessa fynd avslöjar en ny typ av livsmedelsinducerad neuroadaptation inom Acb; möjliga implikationer för att förstå korsningseffekter mellan matbelöning och drogbelöning diskuteras.
Det antas att en viktig bidragande faktor till den nuvarande fetma-"epidemin" är förekomsten av billiga, mycket välsmakande, energitäta livsmedel som driver ett icke-homeostatiskt matbeteende genom sina starkt givande egenskaper (1-3). Eftersom dessa livsmedel använder samma centrala vägar som är inblandade i beroende (4-6), har det funnits ett stort intresse för att avgöra huruvida deras intag framkallar neuroplastiska förändringar liknande de som produceras av missbruk. De system som får mest uppmärksamhet i detta avseende är dopamin- och opioidsystemen i systemet nucleus accumbens (Acb). Flera grupper har visat att upprepad exponering för välsmakande utfodring, särskilt på socker- eller fettberikad mat, kraftigt förändrar neurotransmittorns dynamik, receptorkänslighet och genuttryck inom dessa system och producerar hetsliknande matningsmönster och andra beteendeförändringar som påminner om beroendeliknande processer (7-13).
En annan nyckelspelare i den neurala kontrollen av aptitbeteende är det Acb-lokaliserade gamma-aminosmörsyrasystemet (GABA). Akut hämning av Acb-skalneuroner med GABA-agonister framkallar ett massivt matningssvar hos mättade råttor; denna effekt rankas bland de mest dramatiska syndromen av läkemedelsinducerad hyperfagi som framkallas var som helst i hjärnann (14-19). Denna hyperfagi härrör delvis från rekryteringen av peptidkodade hypotalamiska system som är involverade i energibalansreglering (20-22). Dessutom är det främre Acb-skalet det enda telencefaliska stället som är känt för att stödja GABA-inducerad underlättande av hedonisk smakreaktivitet (23). Acb-skalet har därför föreslagits som en viktig nod i forhjärnans nätverk som modulerar nedströms energibalanssystem i linje med affektiva/motiverande oförutsedda händelser (24-26). En nätverksnod med dessa egenskaper skulle därför kunna representera en avgörande plats för välsmakande matningsinducerad neuroplasticitet; överraskande, dock har Acb skal GABA-systemet inte studerats i detta avseende.
Vårt mål i den här studien var att bedöma om upprepad erfarenhet av belöningsdriven, icke-homeostatisk matning framkallar neuroanpassningar i Acb-skal GABA-system. Vi upptäckte att en blygsam regim med intermittent intag av sött fett kraftigt sensibiliserar matningssvar som framkallas av direkt stimulering av GABAA receptorer i Acb-skalet. Vi undersökte de beteendemässiga och farmakologiska mekanismerna som ligger bakom denna effekt, med betoning på den möjliga involveringen av lokala intra-Acb-skal opiaterga och dopaminerga mekanismer.
Metoder och material
Ämnen
Sprague-Dawley-hanråttor (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) som vägde 300 till 325 g vid ankomst inhystes i par i klara burar med ad libitum tillgång till mat och vatten (förutom vissa experiment som beskrivs senare) i ett ljus- och temperaturkontrollerat vivarium. De hölls under en 12-timmars ljus/mörker-cykel (ljus tänds kl. 7:00). Alla faciliteter och procedurer var i enlighet med riktlinjerna för djuranvändning och -vård från US National Institutes of Health och övervakades och godkändes av Institutional Animal Care and Use Committee vid University of Wisconsin.
Kirurgi och placeringsverifiering
Bilaterala styrkanyler av rostfritt stål riktade mot Acb-skalet (23-gauge) implanterades enligt standard stereotaktiska procedurer [för detaljer, se Baldo och Kelley (27)]. Koordinaterna för infusionsstället (i millimeter från bregma) var +3.2 (anteroposterior); +1.0 (lateralmedial); −5.2 från skallytan (dorsoventral). Trådstiletter placerades i kanylerna för att förhindra blockering, och råttor återhämtade sig i upp till 7 dagar före testning. I slutet av varje experiment bestämdes kanylplaceringar genom att titta på Nissl-färgade hjärnsektioner under ljusmikroskopi (för ytterligare detaljer, se Supplement 1). Råttor med felaktiga kanylplaceringar släpptes från den statistiska analysen; gruppstorlekarna som anges i detta avsnitt representerar de slutliga gruppstorlekarna efter att försökspersoner med felaktiga placeringar utelämnats.
Läkemedel och mikroinfusioner
Injektorer av rostfritt stål (30-gauge) sänktes för att sträcka sig 2.5 mm förbi spetsen på styrkanylen. Bilaterala tryckinjektioner gjordes med användning av en mikrodrivpump. Läkemedel infunderades med en hastighet av 32 μL per minut. Den totala infusionstiden var 93 sekunder, vilket resulterade i en total infusionsvolym på 5 μL per sida. Efter infusioner lämnades injektorerna på plats i 1 min för att möjliggöra diffusion av injektatet före utbyte av stiletter. Muscimol, D-[Ala2, N-MePhe4, Gly-ol]-enkefalin (DAMGO) och d-amfetamin (AMPH) löstes alla i 9 % steril koksaltlösning.
Smaklig matning
Råttor exponerades för två 30-minuterspass (ett morgon- och eftermiddagspass) per dag under 5 dagar i följd. Dessa sessioner ägde rum i provningsburar av plexiglas som är identiska med hemmaburarna, förutom med golv med trådgaller för att enkelt kunna samla upp matspill. Under morgonpasset (11:00–11:30) erbjöds råttor antingen sötat fett (experimentgrupp; n = 14) eller standardmat (kontrollgrupp; n = 14) och får äta fritt. Det sötade fettet var en Teklad experimentdiet (TD 99200) bestående av matfett med 10 % sackaros, med en energitäthet på 6.2 kcal/g (för ytterligare detaljer, se Supplement 1). Vatten fanns tillgängligt för båda grupperna. De återfördes sedan till sina hemburar, med mat och vatten fritt tillgängligt. På eftermiddagssessionerna (3:00–3:30) placerades råttorna igen i testburarna, men båda grupperna fick standardmat (och vatten). Således upplevde råttor i experimentgruppen både välsmakande mat och standardmat i testmiljön. Detta gjordes för att vänja den experimentella gruppen till att ta emot foder i testburarna, eftersom foder användes i den andra fasen av experimentet (se "Låg dos muscimolutmaning i testmiljön," nedan). Intag i testburarna registrerades varje dag. Standardfoder (Teklad-gnagarlaboratoriediet) och vatten fanns alltid tillgängligt i hemmaburarna.
Regim för exponering för stressorer
Denna manipulation efterliknade det 5-dagars välsmakande matningsschemat, förutom att råttor i experimentgruppen (n = 11) fick en aversiv stimulans (predator-stress), istället för välsmakande mat, på morgonpassen. Varje råtta placerades dagligen i en skyddande metallgallerbur (7 tum × 8 tum × 9 tum) som placerades i 5 minuter inuti illerns hembur (ett naturligt rovdjur av råttor). De skyddande burarna tillät djuren att se, höra och lukta på varandra men förbjöd fysisk kontakt. Denna exponeringsnivå är känd för att signifikant höja plasmakortikosteronnivåerna och främja ökad upphetsning och vaksamhet som varar i minst 30 minuter efter att illerexponeringen upphört (28,29). Kontroll råttor (n = 10) placerades i identiska små skyddsburar och flyttades till ett nytt, men neutralt (dvs. inga illrar), rum. Efter 5-minuters iller eller neutral exponering avlägsnades experiment- och kontrollråttor från de små burarna och placerades omedelbart i standardprovningsburarna av plexiglas (se "Välsmakande utfodringsregimen" för detaljer) i ett testrum som skiljer sig från antingen illern eller det neutrala rummet, för en 30-minuters session (11:00–11:30). Mat (standard råttfoder) och vatten var fritt tillgängligt. Alla råttor återfördes till sina hemburar efter denna session. För att ytterligare efterlikna det välsmakande matningsschemat exponerades sedan alla råttor för en andra 30-minuters daglig session (3:00–3:30) i samma testburar som deras morgonburar, men utan iller (eller neutral) exponering. Återigen var mat och vatten fritt tillgängligt för detta eftermiddagspass. Råttor återfördes till sina hemburar efter avslutad testning.
Upprepad AMPH-regimen
Denna manipulation efterliknade det 5-dagars välsmakande matningsschemat, förutom att råttor i experimentgruppen fick dagliga intra-Acb-skalinfusioner av AMPH, istället för välsmakande mat, för sina dagliga morgonsessioner. Intra-Acb skalinfusioner av AMPH (2 eller 10 μg, n = 11 för varje dos) eller koksaltlösning (n = 20) gavs omedelbart innan råttorna placerades i testburarna för deras morgonsessioner (11:00–11:30). Standardråttfoder och vatten var fritt tillgängliga under denna tid, och intaget registrerades. AMPH-inducerad hyperaktivitet övervakades av en försöksledare som var blind för behandling, med användning av en tidsprovtagningsbeteende-observationsprocedur där antalet förekomster av fyra beteenden (burkorsning, uppfödning, riktat sniffning och skötsel) registrerades i 20-sekunders tidsfack var 5:e minut för varje råtta. Råttor från rovdjursstressexperimentet återanvändes för 2-μg AMPH-gruppen.
Alla råttor fick en andra daglig exponering för testburarna (3:00–3:30) med standardmat och vatten närvarande men utan läkemedelsinfusioner. Råttor återfördes till sina hemburar efter avslutad testning.
Lågdos Muscimol utmaning i testmiljön
Efter 5 dagars exponering för det sötade fettet, rovdjursstress eller upprepade AMPH-manipulationer fick råttor bilaterala intra-Acb-skalutmaningar med saltlösning och muscimol (10 ng/5 μL per sida) i testmiljön. Saltlösning gavs till alla råttor på den sjätte dagen (dvs 1 dag efter upphörande av deras respektive 5-dagars behandlingsmanipulationer) och intra-Acb skalmuscimol på den sjunde dagen. Var och en av dessa dagar fick råttor sina intra-Acb-skalinfusioner omedelbart innan de placerades i testburarna för sin vana eftermiddagssession (3:00–3:30). Inga förmiddagspass gavs dessa dagar. Mat (standard chow) och vatten var fritt tillgängliga. Intaget mättes och råttor återfördes till sina hemburar efter avslutad testning. Chow användes för denna fas av experimentet eftersom alla grupper tidigare hade fått chow i testmiljön, vilket eliminerade förvirringen av matnyhet. Dessutom, eftersom baslinjenivåerna av foderintag var låga, var det mindre chans att stöta på takeffekter för muscimol-inducerad hyperfagi.
En undergrupp av råttorna som exponerats för den välsmakande matningsregimen (n = 10 sötat fett, n = 10 chow-kontroller) fick ytterligare saltlösning och muscimolinfusioner 7 dagar efter slutet av exponeringsprotokollet för sötat fett utan någon exponering för sötat fett däremellan. En tredje saltlösning/muscimolinfusionssekvens gavs till dessa råttor 14 dagar efter slutet av protokollet, återigen utan någon tillfällig exponering för sötat fett.
Observera att ordningsföljden för saltlösning och muscimolinfusioner inte balanserades (dvs. saltlösning kom alltid först), så att alla möjliga sammanhang eller cue-inducerade konditionerade matningssvar kunde detekteras på saltlösningsutmaningsdagen utan tolkningsförvirringen av en föregående muscimolutmaning. Observera också att för 10-μg AMPH-gruppen gavs en ytterligare muscimolutmaning (50 ng) på dag 8.
Food-Deprivation Challenge i testmiljön
Råttor utsattes för den välsmakande matningsregimen i 5 dagar som beskrivits tidigare (n = 10 för gruppen med sötat fett, n = 11 för chowkontrollgruppen). På den sjätte dagen fick alla djur en saltlösningsinfusion och testades i sin vana eftermiddagssession (3:00–3:30) med standardmat och vatten tillgängligt. Inget morgonpass gavs. Därefter fick alla råttor en föda-berövande utmaning där föda avlägsnades från hemmaburarna 18 timmar före testning (dvs på kvällen på dagen med koksaltlösning). Nästa dag gavs dessa råttor som saknade föda intra-Acb-skalsaltlösningsinfusioner och placerades i testburarna (med standardmat och vatten närvarande) vid eftermiddagens testtid, utan någon morgonsession. Intaget mättes och råttor återfördes till sina hemburar efter avslutad testning.
DAMGO/Muscimol korssensibilisering
Vi använde en något annorlunda design för detta experiment, eftersom 2.5-μg DAMGO orsakar sedering på råttornas första läkemedelsexponering; denna sedering avtar på cirka 30 till 45 minuter (varpå råttor börjar äta i ~90 minuter). Därför använde vi en enda 2 timmar lång daglig session utan eftermiddagspass. Ad libitum-upprätthållna råttor gavs fyra intra-Acb-skalinfusioner (en infusion per dag, varannan dag) av antingen steril 9 % saltlösning (n = 7) eller DAMGO (2.5 μg/,5 μL per sida; n = 6). Efter infusion placerades råttorna omedelbart i testburar i 2 timmar (11:00–1:00) med tillgång till standardmat och vatten. Fyrtioåtta timmar efter den sista av de upprepade behandlingarna fick försökspersonerna en intra-Acb-skalinfusion av steril koksaltlösning och placerades i testburarna under 2 timmar med standardmat och vatten. Två dagar senare utmanades de med muscimol (10 ng/,5 μL), placerades igen omedelbart efter infusion i testburarna i 2 timmar med standardmat och vatten. På varje testdag registrerades intaget och råttor återfördes till sina hemburar omedelbart efter slutet av testsessionen.
Statistisk analys
Tvåfaktorsvariansanalyser (behandling × dag eller behandlingshistoria × läkemedelsutmaning, beroende på vad som är lämpligt) med planerade jämförelser användes för att bedöma skillnader mellan experimentella manipulationer (diet, läkemedelsbehandling, stress) och respektive kontroller. Alfa ställdes kl p < .05. Analyser utfördes med hjälp av programvaran StatView (SAS Institute, Cary, North Carolina).
Resultat
Intermittenta anfall av intag av sött fett sensibiliserar matningssvaret som framkallas av Intra-Acb Shell Muscimol
Intaget av sötat fett på morgonens matsessioner eskalerade under loppet av 5-dagars protokollet för intermittent åtkomst [F(4,52) = 13.3; p <.0001; Figur 1A]. På den femte dagen var det genomsnittliga intaget av sött fett 4.9 g, motsvarande 30.4 kcal, jämfört med det genomsnittliga intaget av 1.8 kcal chow i kontrollgruppen. Viktigt är att det inte fanns några övergripande skillnader i kroppsvikt mellan grupperna med sötat fett och chow under loppet av 5-dagarsprotokollet [F(1,26) = 3; inte signifikant (ns)], och ingen diet × dag interaktion på kroppsvikt [F(4,104 1.2) = XNUMX; ns]. Därför verkade råttor i experimentgruppen kompensera för det ökade kaloriintaget, sannolikt genom att minska deras ad libitum chow-intag i hemmaburarna (dvs de korta episoderna av exponering för sötat fett gav inte fetmaliknande effekter). För eftermiddagssessionerna, där båda grupperna erbjöds chow, fanns det inga skillnader mellan grupper i intag och ingen diet × dag interaktion (Fs = 2–1.3; ns). Följaktligen påverkade inte morgonexponeringen för sötat fett den låga utfodringshastigheten som sågs under eftermiddagens intagspass.
Efter fullbordandet av detta intermittenta åtkomstprotokoll utmanades alla råttor med intra-Acb-skalinfusioner av saltlösning och muscimol (10 ng). Råttor exponerade för sötat fett uppvisade inte ett förändrat utfodringssvar på saltlösningsutmaning jämfört med chow-exponerade kontroller. De visade dock en robust, mycket signifikant sensibilisering för muscimol-inducerat matintag (diet × läkemedelsinteraktion [F(1,26) = 13.6, sid = 001; Figur 2 för specifika jämförelser]. Vattenintaget påverkades inte. Som visas i Figur 2, muscimolsensibilisering var fortfarande närvarande 7 dagar efter kuren med sötat fett [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 dagar efter exponeringen hade dock det sensibiliserade svaret minskat [F(1,14) = 1.6; ns]. Slutligen visade råttor som exponerades för kuren med sötat fett inte ett förstärkt matningssvar på en 18-timmars utmaning med matbrist jämfört med deras chow-exponerade motsvarigheter [F(1,19) = 004, ns; Figur 2].
Korssensibilisering mellan μ-opioidreceptor och GABA-receptorstimulering i acb-skalet
Som visas i Figur 3, intra-Acb-skal DAMGO framkallade robust hyperfagi på var och en av de 4 injektionsdagarna i den "upprepade DAMGO"-fasen [F(1,11) = 62.3; p < 0001]. Efter dessa upprepade behandlingar utmanade vi råttorna med saltlösning och muscimol; för dessa utmaningar gav variansanalys starka huvudeffekter av kronisk behandlingshistoria [F(1,11) = 7.8; p = .018] och drogutmaning [F(1,11) = 12.1; p = .005], men ingen interaktion [F(1,11) = 1.4; ns]. Icke desto mindre avslöjade planerade jämförelser mellan DAMGO- och saltlösningsgrupperna för var och en av utmaningsinjektionerna att födointag som svar på intra-Acb-skalmuscimol-utmaning var signifikant högre hos DAMGO-behandlade råttor jämfört med saltlösningsbehandlade råttor (p < 05) men att svaret på en saltlösningsutmaning inte skiljde sig åt mellan grupperna.
Frånvaro av muscimolöverkänslighet efter upprepad, intermittent stressexponering eller intra-Acb Shell AMPH-infusioner
Två experiment utfördes för att testa effekterna av exponering för rovdjur och upprepade AMPH-behandlingar på efterföljande känslighet för muscimol. Först genomgick råttor en 5-dagars intermittent exponeringsregim för rovdjur följt av intra-Acb-skalsaltlösning och muscimol (10 ng) utmaningar. Som visas i Figur 4, denna historia av stressorexponering förändrade inte matningssvaret på en efterföljande muscimolutmaning [F(1,19) = 1.1, ns]. Därefter utsattes samma råttor för en 5-dagars regim av dagliga intra-Acb-skal AMPH-infusioner (2 μg). Som förväntat producerade AMPH robust motorisk aktivering som återspeglas i "sammansatta aktivitetspoäng" av korsning av bur, uppfödning, riktat sniffning och skötsel (se Metoder och material) jämfört med saltlösningsbehandlade råttor [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Figur 5A], vilket indikerar att dosen var tydligt beteendemässigt aktiv. Akut AMPH-behandlingar förändrade dock inte intagsbeteendet [behandling × dag interaktion: F(4,76) = 5, ns; data visas inte]. Efter fullbordandet av den upprepade AMPH- eller saltlösningsbehandlingsfasen av experimentet utmanades alla råttor med intra-Acb-skalsaltlösning och muscimol. AMPH förändrade inte signifikant känsligheten för muscimolinducerad matning (Figur 5B). Det fanns en signifikant förbehandling × behandlingseffekt [F(1,19) = 3.6; p = 02]; planerade jämförelser visade dock att denna interaktion huvudsakligen berodde på en stor skillnad inom försökspersonerna i svar på saltlösning kontra muscimolutmaningar i AMPH-gruppen (p = 0009). Det fanns dock ingen signifikant skillnad mellan saltlösnings- och AMPH-grupperna som svar på muscimolutmaningen (p = .11).
För att ytterligare utforska effekterna av multipla AMPH-infusioner på muscimolkänslighet (med tanke på att stressade råttor återanvändes för AMPH-experimentet och denna tidigare stressupplevelse kunde ha modifierat deras AMPH-svar), utfördes ett andra experiment i en separat grupp av naiva råttor där försökspersonerna genomgick en 5-dagars regim av intra-Acb-skal-infusioner av 10 a-Acl-infusioner av shell med 10 högre AMPH-infusioner. en och två doser muscimol (50 och XNUMX ng). Återigen observerade vi en robust akut motorisk aktivering som svar på AMPH-infusionerna [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Figur 6], men inga effekter på utfodring [F(4,76) = 1.7, ns]. När dessa råttor utmanades med antingen 10-ng eller 50-ng intra-Acb-skalmuscimol, kunde de inte visa sensibiliserade matningssvar [F(2,38) = 1.4; ns]. Som en positiv kontroll exponerades sedan råttor i AMPH-gruppen för 5-dagars-kuren med sötat fett (och råttor i saltlösningsgruppen för chow-kuren); alla råttor utmanades sedan med en intra-Acb-skalinfusion av 10 ng muscimol. Vi observerade ett sensibiliserat muscimolmatningssvar hos dessa råttor efter exponering för sötat fett [F(1,19) =5.8; p =.027; infälld, Figur 6], vilket visar att samma råttor som inte visade sensibilisering efter upprepade AMPH-infusioner kunde utveckla och uttrycka muscimolsensibilisering som svar på exponering för sötat fett.
Kanylplaceringar
Figur 7 visar en schematisk kartläggning av kanylplaceringar från alla experiment i denna studie. Som kan ses i figuren föll de allra flesta placeringar (95%) inom den främre halvan av det mediala Acb-skalet, inklusive den bortre rostrala sektorn. Fem procent av placeringarna föll precis caudalt till mittpunkten av skalets anteroposteriora utsträckning, inom sektorn som ger aptitliga svar men rostralt till zonen som ger defensiva liknande beteenden (18). Placeringar inom dessa zoner var jämnt representerade i alla experiment, och det fanns inga systematiska skillnader i beteendemässiga eller farmakologiska effekter på grund av placeringsvariabilitet i den anteroposteriora axeln.
Diskussion
I denna studie visar vi en ny typ av matningsinducerad anpassning i hjärnan. Intermittenta anfall av konsumtion av sött fett sensibiliserade kraftigt matningseffekten som inducerades av en lågdos muscimolutmaning i Acb-skalet; den sensibiliserade effekten var ungefär likvärdig med den som åstadkoms av en femfaldigt högre dos av muscimol hos naiva råttor. Denna överkänslighet verkade inte vara den ospecifika konsekvensen av generaliserad upphetsning eller miljödiversifiering i samband med den intermittenta exponeringen av sötat fett. Följaktligen upprepad exponering för starkt upphetsande stimuli (intermittent exponering för stressorer), även de med positiv motivationsvalens (intra-Acb-skal AMPH) (30-33), var inte tillräckliga för att sensibilisera muscimol-inducerad matning. Däremot producerade intra-Acb-skal DAMGO-infusioner, som framkallade matning under sensibiliseringsinduktionsfasen av experimentet, robust korssensibilisering mot muscimol. Därför krävs en gemensam egenskap för intag av sötat fett och μ-opioiddrivet foderintag, förutom deras förbättring av allmän upphetsning, för induktion av GABA-sensibilisering. Implicit visar detta att orosensoriska eller postingestiva egenskaper som är specifika för socker eller fett inte är obligatoriska för utvecklingen av muscimolsensibilisering. Istället kan den vanliga inducerande mekanismen vara upprepad μ-opioid-signalering i Acb-skalet, producerad antingen genom exogen DAMGO-administrering eller endogen μ-opioidpeptidfrisättning framkallad av sötat fett gorging.
I detta avseende har det visats att stimulering av intra-Acb μ-opioidreceptorer på nivån av Acb producerar opioidsensibilisering och ett konditionerat matningssvar på efterföljande saltlösningsutmaning (34). Dessa effekter är dopaminoberoende (35), liksom andra Acb-lokaliserade, μ-opioidförmedlade processer såsom förbättring av hedonisk smakreaktivitet (30,36,37). I en allmän mening överensstämmer misslyckandet med upprepade AMPH-infusioner för att sensibilisera muscimolinducerad matning med dessa fynd; sålunda kan opioid-GABA-korssensibilisering representera en typ av dopaminoberoende neuroadaptation i Acb. Intressant nog observerade vi inte ett konditionerat matningssvar på saltlösningsutmaning hos DAMGO-behandlade råttor. Observera dock att induktion av den opioidkonditionerade matningseffekten kan variera och kräver mer än fyra upprepade behandlingar (V. Bakshi, personlig kommunikation, juni 2012). Oavsett vilket indikerar dessa resultat att en konditionerad matningseffekt (åtminstone en som kan avslöjas genom saltlösning) inte krävs för uttrycket av opioid-GABA-korsensibilisering. Dessutom observerade vi aldrig förstärkta matningssvar hos råttor som exponerats för sötat fett under eftermiddagens chow-sessioner, eller som svar på saltlösnings- eller hungerutmaningar, vilket indikerar en viss grad av specificitet i framkallningsmekanismen för det sensibiliserade matningssvaret.
Den neurala mekanismen som ligger till grund för matningsbeteende som genereras av muscimol och andra aminosyramanipulationer i Acb-skalet verkar vara störningen av balansen mellan AMPA-medierad excitatorisk och GABA-medierad hämmande signalering på medelstora nervceller. När nettoeffekten är en minskning av aktiviteten hos dessa neuroner, antingen genom GABA-medierad hämning eller genom blockad av AMPA-typ glutamatreceptorer, utlöses robust hyperfagi (14,23,38,39). Därför är en sparsam förklaring till våra resultat att upprepad aktivering av μ-opioidreceptorer (genom exogent administrerad DAMGO eller genom endogen frisättning av opioidpeptider framkallad av sötat fett gorging) åstadkommer antingen en direkt förändring i GABAA receptorkänslighet i sig, eller en mer generell förändring i balansen mellan excitatorisk/hämmande överföring så att tröskeln för GABA-medierad hämning är lättare att uppnå. Upprepad behandling med opioidagonist (morfin) ger vissa effekter i denna riktning, såsom uppreglering av GABAA bindningsställen och muscimolstimulerat kloridupptag i synaptosomer (40), förstärkning av GABAA δ-subenhetsuttryck i Acb-skalet (41), och internalisering av GluR1-subenheten av AMPA-receptorer i Acb-skalet (42). Vilken som helst av dessa mekanismer (eller deras kombination) på nivån av Acb-skalet kan tänkas producera överkänslighet mot muscimol-inducerad neural hämning. Ändå är andra förklaringar möjliga; till exempel kan det också finnas neuroanpassningar inom nätverkets "utgångsnoder" genom vilka Acb-skal-medierat matningsbeteende uttrycks (såsom den laterala hypotalamus). Ytterligare studier behövs för att testa denna möjlighet.
När det gäller den kliniska relevansen av dessa fynd, är en intressant möjlighet att GABA-överkänslighet i Acb-skalet utvecklas som svar på miljömässiga oförutsedda händelser som provocerar intermittenta, fasiska höjningar av μ-opioidsignalering, såsom upprepade "omspisningar" av välsmakande matning. JagI detta sammanhang kan GABA-förändringen representera en feed-forward-mekanism för ytterligare oreglerat aptitbeteende. Våra resultat kan också ha implikationer för att förstå "crossover"-effekter mellan matbelöning och vissa missbruksdroger. En uppenbar kandidat är alkohol (EtOH), vars effekter moduleras av både μ-opioid- och GABA-system i Acb (43-45). Intressant nog har vissa studier rapporterat samband mellan matbegär, hetsätning och patologisk alkoholanvändning hos människor (46,47). I djurstudier minskar antingen GABA eller opioidreceptorblockad i Acb-skalet EtOH-intaget [(48,49), men se Stratford och Wirtshafter (50)], och påfallande nog administreras EtOH själv direkt in i Acb-skalet (51). Dessutom avslöjade en nyligen genomförd positronemissionstomografistudie att μ-opioidsignalering i Acb åtföljer intag av en sötad alkoholhaltig dryck (52). På cellnivå har det visat sig att Acb-skal-lokaliserade GABAA receptorer som innehåller δ-subenheten modulerar beteendeeffekterna av lågdos EtOH-konsumtion (53); som tidigare nämnts uppregleras uttrycket av genen för denna subenhet i Acb-skalet genom upprepad μ-opioidreceptorstimulering (41). Därför är det möjligt att frisättning av μ-opioidpeptider genom välsmakande "snack" i samband med EtOH-drickande eller konsumtion av sötade EtOH-drycker (som de som marknadsförs till ungdomliga drickare) kan involvera snabbt utvecklande, opioidberoende neuroanpassningar i Acb-skalets aminosyrakodade kretsar. Denna hypotes, även om den är spekulativ, leder till testbara förutsägelser om ett möjligt sammanhang där GABA-sensibilisering i hjärnans belöningskretsar hos sårbara individer skulle kunna göra det möjligt för välsmakande livsmedel att fungera som en "gateway-drog" för upptrappning av matomförsel och EtOH-intag.
Extramaterial
Kompletterande fil
Erkännanden
Detta arbete stöddes av National Institutes of Health Grant nr. DA 009311 och MH 074723. En delmängd av dessa data presenterades i abstrakt form vid mötet 2009 för Society for the Study of Ingestive Behavior-konferensen i Portland, Oregon.
fotnoter
Författarna rapporterar inga biomedicinska ekonomiska intressen eller potentiella intressekonflikter.
Extramaterial som citeras i denna artikel är tillgänglig online.
Referensprojekt
;
