Dopamine D2 receptors katika uharibifu wa madawa ya kulevya kama malipo na kulazimishwa kula katika panya nyingi (2010)

Maoni: Utafiti huu unaonyesha kwamba wakati mnyama anapewa ufikiaji usio na kikomo, nguvu ya asili ya nguvu (chakula cha kuchochea sana) inaweza kusababisha kupungua kwa vipokezi vya D2. Upungufu huu ulionekana karibu na panya wote, na ulitokea haraka sana. Wakati chakula "kinachopendeza sana" kiliondolewa, panya walikataa kula chow kawaida. Panya hao waliendelea kunywa sana (wakati walipoweza) licha ya kuoanisha mshtuko wa umeme na ulaji wa chakula "unaofaa sana".

• Somo Kamili

Nat Neurosci. Mei ya 2010; 13(5): 635-641. Iliyotangaza mtandaoni 2010 Machi 28. do:  10.1038 / nn.2519

abstract

Tuligundua kuwa maendeleo ya kunona yalikuwa pamoja na kuibuka kwa nakisi ya kuongezeka kwa majibu katika majibu ya tuzo ya neural. Mabadiliko kama hayo katika malipo ya homeostasis inayosababishwa na cocaine au heroin inachukuliwa kuwa muhimu katika kusababisha mpito kutoka kwa kawaida na kuchukua madawa ya kulevya. Kwa hivyo, tuligundua tabia ya kulazimisha-kama kulisha kwa panya lakini sio konda, iliyopimwa kama matumizi mazuri ya chakula ambayo yalikuwa sugu kwa usumbufu na kichocheo kisichokuwa na hali. Vipunguzi vya dopamine dopamine D2 receptors (D2Rs) zilinyanyaswa kwa panya feta, kama ilivyoripotiwa kwa wanadamu walilazwa na dawa za kulevya. Kwa kuongezea, kubatilishwa kwa lentivirus-mediated ya D2Rs kwa haraka kunakuza kasi ya maendeleo ya nakisi za malipo kama ya adha na mwanzo wa kulazimisha-kama chakula kinachotafuta katika panya na ufikiaji wa chakula kizuri cha mafuta. Hizi data zinaonyesha kuwa kupita kwa majibu mazuri ya chakula husababisha majibu kama vile ya kupendeza ya adabu kwenye mzunguko wa malipo ya ubongo na huongoza ukuaji wa kulazimishwa kwa kula. Mifumo ya kawaida ya hedonic inaweza kupungua ugonjwa wa kunona sana na madawa ya kulevya.

kuanzishwa

Kulisha kunaathiriwa na raha na thawabu, na kupata thawabu ya chakula kunaweza kushawishi matumizi1, 2. Walakini, njia za hedonic zinazochangia kunona sana bado hazieleweki. Kwa wanadamu wa hyperphagic walio na upungufu wa leptini ya kuzaliwa, shughuli katika dorsal na ventral striatum, ambayo ni sehemu ya msingi ya mizunguko ya malipo ya ubongo huongezeka sana kwa kujibu picha za chakula3, na tiba ya uingizwaji wa leptini hupunguza shughuli zote za kuzaa na kujipendekeza 'kupenda' chakula3 . Hii inaonyesha kuwa striatum ni muhimu katika hali ya hedonic ya tabia ya kulisha. Ilionyeshwa hivi karibuni kwamba uanzishaji wa striatum kwa kujibu chakula kinachopendeza sana umeangaziwa kwa watu wanene ikilinganishwa na udhibiti dhaifu. Kwa kuongezea, hypofunction ya dorsal striatum na faida ya muda mrefu ya uzito hutamkwa sana kwa watu walio na kiwango cha TaqIA cha eneo la jeni la DRD4-ANKK2, ambayo inasababisha kupungua kwa usemi wa D1R na imeonyeshwa kutabiri watu kwa shida za utegemezi wa dutu2, 4 Uchunguzi huu na kama huo umesababisha pendekezo kwamba upungufu katika usindikaji wa tuzo unaweza kuwa hatari kubwa kwa ukuaji wa unene kupita kiasi, na kwamba watu wanene kupita kiasi wanaweza kula chakula kitamu ili kufidia malipo ya hyposensitivity5. Hasa, haijulikani ikiwa upungufu katika usindikaji wa malipo ni wa kudumu na unatangulia fetma, au ikiwa ulaji mwingi wa chakula kinachoweza kupendeza unaweza kusababisha kutofaulu kwa thawabu na kwa hivyo kuchangia unene uliosababishwa na lishe.

Tabia ya kufafanua ya watu wazito na feta ni kwamba wanaendelea kula sana licha ya kujulikana kuwa na athari mbaya za kiafya na kijamii. Kwa kweli, watu wengi wazito huonyesha hamu ya kupunguza matumizi yao ya chakula, lakini wanajitahidi kudhibiti ulaji wao na hutumia mara kwa mara zaidi ya mahitaji yao ya nishati7, 8. Maendeleo ya tabia ya kulisha ambayo hayafikirii matokeo hasi ni ya kushangaza kwa tabia ya kulazimisha kuchukua madawa ya kulevya inayoonekana katika walevi wa dawa za kulevya za binadamu, ambayo vile vile haina athari kwa matokeo hasi9. Hapa tulichunguza athari za upatikanaji wa chakula kizuri chenye mafuta mengi juu ya unyeti wa mifumo ya ujira wa ubongo katika panya. Tulichunguza pia uhusiano kati ya dysregulation ya chakula inayosababishwa na chakula na kuibuka kwa utaftaji wa chakula wa lazima. Mwishowe, tulichunguza jukumu la D2R za striat katika majibu haya ya tabia kama ya adha.

Upungufu wa malipo kama ya adha katika panya feta

Ili kujaribu athari za ufikiaji uliozuiliwa au kupanuliwa kwa lishe yenye mafuta mengi, tuliandaa panya wa kiume wa Wistar (300-350 g) na elektroni inayochochea bipolar katika hypothalamus ya baadaye na kuwafundisha kwa 10-14 d katika jaribio la wazi. kizingiti cha sasa cha kichocheo cha malipo ya kusisimua ya ubongo (BSR) hadi vizingiti vya malipo thabiti vikaanzishwa4. Katika utaratibu wa BSR, panya hujibu kwa nguvu kupata ujiraji wa umeme wenye thawabu kupitia elektroni ya kusisimua ya ndani, na nguvu ndogo ya kusisimua ambayo inaweka tabia ya kujichochea inayoitwa kizingiti cha malipo10. Kwa sababu vizingiti vya malipo hubakia thabiti na haibadilishwa kwa muda mrefu chini ya hali ya msingi, utaratibu huu hutoa kipimo nyeti cha mwitikio wa mifumo ya malipo ya ubongo. Baada ya kuanzishwa kwa vizingiti thabiti vya BSR (hufafanuliwa kama <10% tofauti katika vizingiti katika vikao vitatu mfululizo), tuligawanya panya kwa vikundi vitatu ambavyo havikuonyesha tofauti katika uzani wa mwili wa maana au vizingiti vya malipo kati ya vikundi. Vikundi vitatu vilipewa ufikiaji tofauti kwa lishe ya "mtindo wa kahawa" iliyo na chakula kinachopendeza cha nguvu-mnene inayopatikana kwa urahisi kwa matumizi ya binadamu (tazama Njia za Mtandaoni). Panya alikuwa na 0 h (panya za chow-tu; n = 9), 1 h (panya zilizozuiliwa-ufikiaji; n = 11), au 18-23 h (panya za ufikiaji uliopanuliwa; n = 11) ufikiaji wa lishe kwa siku kwa Siku 40 mfululizo. Lishe ya chakula hujulikana kusababisha ugonjwa wa kunona sana unaosababishwa na lishe katika panya11. Panya wote pia walikuwa na ufikiaji wa ad libitum kwa chow ya maabara ya kawaida, na vizingiti vya malipo, faida ya uzito na ulaji wa kalori uliorekodiwa kote.

Uzito umeongezeka sana katika panya na ufikiaji wa lishe ya kahawa ikilinganishwa na vikundi vya ufikiaji wa chow-pekee au vizuizi (Mtini. 1a). Uzito pia ulionekana kuongezeka kwa panya zilizozuiliwa-kufikia ikilinganishwa na panya wa chow-tu, lakini athari hii haikufikia umuhimu wa takwimu. Ukuaji wa fetma katika panya zilizopanuliwa-zilihusishwa kwa karibu na nakisi inayozidi kuongezeka katika kazi ya ujira wa ubongo, iliyoonyeshwa katika vizingiti vya juu vya BSR vilivyoinuliwa (Mtini. 1b). Kwa sababu hakuna tofauti katika majibu ya mwisho ya BSR yalizingatiwa kati ya vikundi hivyo vitatu (Kielelezo cha ziada cha 1), nakisi ya utendaji wa tabia haiwezi kusababisha uchunguzi huu. Mapungufu kama hayo katika kazi ya ujira wa ubongo imeripotiwa katika panya zilizo na kupanuliwa lakini bila kizuizi cha upatikanaji wa cocaine wa intravenous au usimamizi wa heroin12, 13, 14. Kwa hivyo, ufikiaji wa chakula cha chakula chenye mafuta mengi inaweza kusababisha upungufu wa madawa ya kulevya katika kazi ya ujira wa ubongo, ikizingatiwa chanzo muhimu cha motisha ambacho kinaweza kuchochea kupita kiasi na kuchangia katika maendeleo ya fetma1, 6.

Kielelezo 1: Uzito wa uzito na thawabu ya kukosa kazi kwa panya na ufikiaji wa lishe ya mkahawa.

(a) Maana ya (± sem) kupata uzito katika chow-tu, upatikanaji wa vizuizi na panya za ufikiaji uliopanuliwa (ufikiaji mwingiliano wa siku: F39,702 = 7.9, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, mtihani wa hoc). (b) Maana ya (± sem) mabadiliko ya asilimia kutoka vizingiti vya malipo ya msingi (ufikiaji × mwingiliano wa wakati: F78,1092 = 1.7, P <0.0005; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, jaribio la post hoc).

Tulipochunguza tabia ya kulisha kwa undani (Mtini. 2), tuligundua kuwa ulaji wa caloric wa kila siku ulikuwa sawa kati ya panya za chow-pekee na zilizozuiliwa (Mtini. 2a, d). Kwa kulinganisha, ulaji wa jumla wa caloric katika panya na ufikiaji wa kupanuka ilikuwa karibu mara mbili ya ile ya upatikanaji wa punguzo na panya-pekee (Mtini. 2a, d). Ijapokuwa pigo-upatikanaji na panya-chow pekee huhifadhiwa takriban ulaji wa caloric wa kila siku (Mtini. 2a, d), panya zilizopunguzwa-kupatikana tu ~ 33% ya kalori zao za kila siku kutoka chow (Mtini. 2b, d), zinaonyesha kuwa walikua na tabia ya kulisha-kama kulisha na kunyonya ~ 66% ya ulaji wao wa kila siku wa caloric wakati wa kikao chao cha ufikiaji cha 1 h kwenye mlo wa mkahawa15 (Mtini. 2d). Panya zilizopanuliwa-kupatikana tu sehemu ndogo (~ 5%) ya ulaji wao wa jumla wa caloric kutoka chow (Mtini. 2b); walikula chakula cha kahawa karibu peke (Mtini. 2d). Mabadiliko ya upendeleo wa malazi katika vikomo vilivyozuiliwa- na vilipatikana-kupatikana pia ilionyeshwa katika ongezeko la alama ya ulaji wa mafuta ikilinganishwa na panya wa chow-pekee (Mtini. 2c na Kielelezo cha Kielelezo. 2). Sanjari na ripoti za zamani16, kulikuwa na tabia ya matumizi ya lishe ya kupungua kwa muda katika panya za upatikanaji wa muda mrefu. Hii inaweza kuonyesha maendeleo ya uvumilivu kwa ustadi wa vitu vya chakula vilivyotolewa kama sehemu ya lishe ya mkahawa kwa wakati. Walakini, upendeleo wa lishe ya kahawa dhidi ya viwango vya kawaida vilibaki kuwa juu sana kwenye panya hizi (Kielelezo cha ziada cha 3). Hizi data zinaonyesha ufikiaji wa kupanuliwa lakini usizuiliwe kwa lishe yenye mafuta yenye nguvu huchochea upungufu wa malipo kama malipo, kupita kiasi na upotezaji wa usawa wa nishati ya nyumbani. Kinyume chake, ufikiaji uliozuiliwa wa chakula bora unaweza kutoa mwelekeo wa matumizi binge, lakini haisumbui usawa wa nishati ya nyumbani au kazi ya ujira wa ubongo. Walakini, inawezekana kwamba kizuizi cha upatikanaji wa lishe ya kahawa kwa zaidi ya siku 40 mfululizo kunaweza kupata faida kubwa ya uzito na usumbufu wa kazi ya ujira wa ubongo.

Kielelezo 2: Njia za matumizi katika panya na ufikiaji wa lishe ya mkahawa.

(a) Maana (± sem) ulaji wa kalori ya kila siku katika chow-tu, ufikiaji uliozuiliwa na panya za ufikiaji uliopanuliwa (ufikiaji: F1,324 = 100.6, P <0.0001; wakati: F18,324 = 7.8, P <0.0001; ufikiaji Mwingiliano wa wakati: F18,324 = 4.6, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, jaribio la post hoc). (b) Maana ulaji wa kalori ya kila siku (± sem) kutoka chow (ufikiaji: F2,504 = 349.1, P <0.0001; wakati: F18,504 = 5.9, P <0.0001; ufikiaji mwingiliano wa wakati: F36,504 = 3.52, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, mtihani wa hoc). (c) Maana ulaji wa kalori ya kila siku (± sem) kutoka kwa mafuta (upatikanaji: F2,486 = 118.7, P <0.0001; wakati: F18,486 = 8.8, P <0.0001; ufikiaji mwingiliano wa wakati: F36,486 = 6.2, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, mtihani wa hoc). (d) Kulinganisha wastani wa ulaji wa kalori (± sem), na kalori zinazotumiwa peke kutoka kwa chow, katika kipindi chote cha siku 40 cha ufikiaji (ufikiaji: F2,54 = 25.0, P <0.0001; chanzo cha kalori: F2,54 = Upatikanaji wa mwingiliano wa chanzo cha kalori: F1235.2 = 0.0001, P <2,54; *** P <485.7 ikilinganishwa na jumla ya kalori katika kikundi cha chow-tu, ### P <0.0001 ikilinganishwa na jumla ya kalori katika kikundi hicho cha panya, mtihani wa baada ya hoc).

Baada ya 40 d, panya hawakuruhusiwa tena kupata lishe bora lakini waliendelea kupata ad libitum upatikanaji wa chow ya maabara ya kawaida. Tulipima vizingiti vya malipo na matumizi ya chow kila siku wakati wa kipindi hiki cha 'kujizuia'. Mwinuko katika vizingiti vya tuzo viliendelea kwa angalau wiki 2 katika panya za ufikiaji wakati hazikuwa na ufikiaji wa lishe inayofaa (Mchoro 3a). Hii inatofautiana na upungufu wa muda mfupi (~ 48 h) katika kazi ya malipo iliyoripotiwa kwa panya wanaojiepusha na cocaine inayojisimamia. Kulikuwa pia na kupungua kwa kiwango cha ulaji wa kalori (Kielelezo 13b) na kupungua polepole kwa uzito wa mwili (Kielelezo 3c) katika panya za ufikiaji uliopanuliwa, na kwa kiwango kidogo katika panya zilizo na kizuizi, wakati huu wa kujizuia, sawa na ripoti za awali3, 11. Baada ya siku 15 ya kujizuia, panya waliuawa na uwekaji wa elektroni uliamuliwa na madoa ya zambarau (Mtini. 14d).

Kielelezo 3: dysfunction ya kudumu na hypophagia wakati wa kujiondoa katika panya na ufikiaji wa lishe ya mkahawa.

(a) Maana ya mabadiliko ya asilimia kutoka kwa vizingiti vya malipo ya msingi (± sem) wakati wa kujizuia kutoka kwa lishe yenye mafuta mengi (ufikiaji: F2,112 = 3.7, P <0.05; wakati: F4,112 = 2.3, P> 0.05; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, post hoc test). (b) Maana ya ulaji wa kalori (± sem) siku ya mwisho ya kupata lishe yenye mafuta mengi (msingi) na wakati wa 14 d ya kujizuia wakati chow ya kawaida tu ilipatikana (ufikiaji: F2,168 = 41.7, P <0.0001 wakati: F6,168 = 65.6, P <0.0001; ufikiaji mwingiliano wa wakati: F12,168 = 38.3, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, mtihani wa hoc). (c) Kubadilika kwa uzito wa wastani wa mwili (± sem) ikilinganishwa na uzito wa mwili siku ya mwisho ya kupata lishe yenye mafuta mengi (msingi) na wakati wa d 14 ya kujizuia wakati chow ya kawaida tu ilipatikana (upatikanaji: F1,126 = 37.2, P <0.0001; wakati: F7,126 = 3.1, P <0.01; ufikiaji mwingiliano wa wakati: F7,126 = 40.9, P <0.0001; * P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha chow-tu, mtihani wa hoc). (d) Ujenzi wa kihistoria wa eneo la elektroni za kusisimua za BSR katika hypothalamus ya baadaye ya chow-tu (pembetatu), ufikiaji uliozuiliwa (mraba) na panya za ufikiaji (miduara) ya panya.

D2R ya Striatal katika panya feta: jukumu la nakisi ya malipo

Tulijaribu tena dhana kwamba ulaji mwingi wa lishe ya kupendeza inaweza kupunguza wiani wa D2R, na kuchangia ukuzaji wa unyonge wa thawabu kama ujira. Kikundi kipya cha chow-tu, ufikiaji uliozuiliwa na panya za ufikiaji uliopitishwa ziliruhusiwa kupata lishe ya mkahawa hadi kuwe na ongezeko kubwa la kitakwimu la uzito wa mwili katika panya za ufikiaji ikilinganishwa na kikundi cha chow-pekee (P <0.05 Mtini. 4a). Maneno ya Striatal ya fomu iliyofungwa sana ya glycosylated (~ 70 kDa) ya D2R ilikuwa chini katika panya za ufikiaji kuliko wakati wa panya wa ufikiaji uliozuiliwa au panya tu (Mtini. 4b; tazama Mbinu za Mtandaoni). Wakati tuligawanya panya katika kila kikundi cha ufikiaji katika vikundi viwili kwa msingi wa mgawanyiko wa wastani wa uzito wa mwili (mwepesi au mzito), tulipata uhusiano wa wazi kati ya uzito wa mwili na usemi wa D2R wa kuzaa (Mtini. 4a, c). Hatukugundua upungufu wowote wa kitakwimu katika onyesho la mchanga usiotiwa ungo (~ 39 kDa) na aina za cytoplasmic (~ 51 kDa) za glycosylated kati (D2R). umewekwa kupitia njia za baada ya kunakili.

Kielelezo 4: Uzito wa uzito unahusiana sana na viwango vya striatal D2R.

(a) Chow-tu, upatikanaji wa vizuizi na panya za ufikiaji uliopanuliwa ziligawanywa katika vikundi viwili kwa kila hali ya ufikiaji kulingana na mgawanyiko wa wastani wa uzito wa mwili: mwanga (L) au mzito (H). (b) Mchanganyiko mzima wa kuzaa ulikusanywa kutoka kwa panya zote na viwango vya D2R katika kila kikundi kilichopimwa na kufutwa kwa magharibi. Bendi inayohusiana na D2R iliamuliwa kwa kDa 70, na udhibiti wa upakiaji wa protini umeonyeshwa hapa chini (β-actin, 43 kDa). Kinga za mwili zenye urefu kamili zinaonyeshwa kwenye Kielelezo cha Nyongeza cha 12. (c) Kiasi cha jamaa cha D2R kwenye striatum ya chow-tu, ufikiaji uliozuiliwa na panya za ufikiaji zilizoongezwa zilihesabiwa na densitometry (F2,6 = 5.2, P <0.05, kuu athari ya ufikiaji; * P <0.05 na ** P <0.01 ikilinganishwa na kikundi cha chow-only-L).

Ifuatayo, kujaribu kazi ya upunguzaji wa kazi ya kupunguza lishe katika D2R kwa kazi ya ujira wa ubongo, tulibadilisha na kuhakikishia vektta lentiviral ili kutoa RPF (RRNUMXR) fupi ya hairpin ili kugonga D2R (Lenti-D2Rsh; Mtini. 5 na Kielelezo cha Kuongezea. 5). Kizingiti cha malipo kilianza kuongezeka kwa panya zilizotibiwa na Lenti-D2Rsh karibu mara moja juu ya kuruhusiwa ufikiaji wa kupanuka kwa lishe ya mkahawa, wakati kizingiti cha thawabu kilibaki bila kubuniwa katika panya zilizopanuliwa za kutibiwa na vector tupu ya lentivirus (Lenti-kudhibiti) kwa kipindi kifupi. ya upatikanaji wa lishe ya mkahawa (14 d; Mtini. 6a). Majibu ya mwitikio hayakuinuliwa katika vikundi vyote viwili vya panya, kuonyesha kwamba athari hii haikua ya pili kwa upungufu katika utendaji wa kazi (Kielelezo cha Mtini. 6). Vizingiti vya malipo pia vilifukuzwa katika panya zilizotibiwa na Lenti-D2Rsh au udhibiti wa Lenti ambao ulikuwa na ufikiaji wa chow tu katika kipindi hicho hicho (Mtini. 6b).

Vizingiti vilibaki vilivyoinuliwa wakati wa ziada ya 15 d ya kujiondoa wakati panya zote zilikuwa na ufikiaji wa kawaida tu wa kawaida (Kielelezo cha ziada cha 7). Kushuka kwa driatal D2R kwa hivyo kuongezeka kwa hatari ya kufikiria malipo ya msukumo-lakini ilibadilisha shughuli za msingi za mifumo ya ujira wa ubongo.

Kielelezo 5: Mlipuko wa kati wa Lentivirus-upatanishi wa kujielezea driatal D2R.

(a) Uwakilishi wa picha ya maeneo ya kuzaa ambayo Lenti-D2Rsh ilionyeshwa kupita kiasi. Miduara ya kijani katika ulimwengu wa kushoto wa kuzaa inawakilisha maeneo ambayo infusions ya virusi ililengwa. Madoa ya kijani katika ulimwengu wa kulia wa kuzaa ni mwakilishi wa kinga ya mwili wa protini ya kijani (GFP) kutoka kwa ubongo wa panya ya Lenti-D2Rsh. (b) Chanjo ya mwakilishi ya usemi uliopungua wa D2R kwenye safu ya panya za Lenti-D2Rsh. Kinga za mwili zilizo na urefu kamili zinaonyeshwa kwenye Kielelezo cha Nyongeza 13. (c) Kiasi cha jamaa cha D2R kwenye striatum ya udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh, iliyohesabiwa na densitometri (* P <0.05 ikilinganishwa na kikundi cha kudhibiti Lenti, jaribio la post hoc ). (d) Maambukizi ya seli za glial kwenye striatum na vector ya Lenti-D2Rsh haikugunduliwa. Madoa ya kijani ni GFP kutoka kwa virusi; nyekundu ni alama ya astrocyte glial fibrillary tindikali protini (GFAP); Viini vya seli huangaziwa na DAPI ikitia madoa katika hudhurungi. Mishale meupe inaonyesha eneo la ujanibishaji lililopatikana tu kwenye tovuti ya sindano ya virusi kwenye striatum na sio kwenye tishu zinazozunguka ambazo virusi vimeenea. Hata katika eneo hili, hakuna hata mmoja wa wanajimu aliye na GFP-chanya. Mishale ya manjano kwenye picha iliyokuzwa huangazia wanajeshi wa kawaida wa GFP-hasi ambao waligunduliwa. (e) Viwango vya juu vya maambukizo ya neuronal kwenye striatum na vector ya Lenti-D2Rsh. Madoa ya kijani ni GFP kutoka kwa virusi; nyekundu ni alama ya nyuklia ya NeuN; Viini vya seli huangaziwa na DAPI ikitia madoa katika hudhurungi. Mishale ya manjano kwenye picha iliyokuzwa huangazia GFP-chanya na NeuN-chanya neurons kwenye striatum. (f) Picha ya kukuza zaidi ya neuroni iliyoambukizwa na virusi (GFP-chanya) katika striatum ya panya za Lenti-D2Rsh ambazo zinaonyesha tabia ya kawaida ya morpholojia ya neurons ya spiny ya kati.

Kielelezo 6: Knockdown ya striatal D2R huongeza hatari ya kupata malipo ya kukosekana kwa panya na ufikiaji wa lishe ya mkahawa.

(a) Mabadiliko ya asilimia ya wastani (± sem) kutoka vizingiti vya malipo ya msingi katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh ambazo ziliongezea ufikiaji wa lishe ya kahawa kwa siku 14 mfululizo (virusi: F1,156 = 5.9, P <0.05; wakati: F13,156 = 2.2, P <0.05; virusi × mwingiliano wa wakati: F13,156 = 2.2, P <0.05; #P <0.05, athari ya mwingiliano). (b) Maana ya (± sem) mabadiliko ya asilimia kutoka vizingiti vya malipo ya msingi katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh ambazo zilikuwa na ufikiaji wa chow-tu. (c) Maana (± sem) ulaji wa kalori wa panya wakati wa 14 d ya chow tu au ufikiaji uliopanuliwa (ufikiaji: F2,28 = 135.6, *** P <0.0001). (d) Maana ya (± sem) kupata uzito wakati wa 14 d ya chow tu au ufikiaji uliopanuliwa (ufikiaji: F2,28 = 96.4, P <0.0001; *** P <0.001, athari kuu ya ufikiaji).

Tuligundua kuwa ulaji wa caloric (Mtini. 6c) na kupata uzito (Mtini. 6d) zilikuwa sawa katika Lenti-D2Rsh na vikundi vinavyoendana vya udhibiti wa Lenti chini ya hali ya pekee-au ya kupanuliwa kwa ufikiaji (Nyongeza ya Nguruwe. 8 na 9). Kwa hivyo, kushuka kwa nguvu kwa D2R hakubadilishwa wala upendeleo kwa lishe ya kahawa au ulaji kamili wa caloric wakati chakula kizuri kinapatikana kwa uhuru kwa matumizi.

Kula kwa kulazimishwa katika panya feta: jukumu la dXatUMXR

Tulijaribu tena dhana kwamba kula kama kulazimisha kunaweza kutokea kwenye panya na ufikiaji mpana wa lishe ya kahawa na kwamba upungufu katika kuashiria kuzaa kwa D2R kunaweza kuchangia athari hii. Kikundi kipya cha chow-tu, ufikiaji uliozuiliwa na panya za ufikiaji uliopitishwa ziliruhusiwa ufikiaji wa lishe ya kahawa kwa> 40 d hadi kuongezeka kwa uzito wa kitakwimu kutokea kwenye panya zilizopanuliwa (P <0.05 ikilinganishwa na panya wa chow tu; data sio imeonyeshwa). Vikundi vyote vitatu vya panya basi viliruhusiwa ufikiaji wa dakika 30 tu kwa siku kwa lishe ya kahawa kwa 5-7 d kwenye chumba cha kufanya kazi hadi ulaji thabiti upatikane (hufafanuliwa kama utofauti wa 10% katika ulaji wa kila siku). Nusu ya panya katika kila hali ya ufikiaji kisha ilifunuliwa na taa nyepesi (kichocheo chenye hali) iliyooanishwa na utoaji wa mshtuko wa miguu (kikundi kilichoadhibiwa), wakati panya zilizobaki katika kila kikundi zilifunuliwa kwa nuru ya kukosekana kwa mshtuko wa miguu (kikundi kisichoadhibiwa ). Siku ya jaribio, tulichunguza athari za udhihirisho wa nuru pekee juu ya utumiaji wa chakula kinachofaa (Mtini. 7; tazama Mbinu za Mtandaoni). Tuligundua kuwa inamaanisha ulaji wa kalori wakati wa vikao vya msingi vya dakika 30 ulikuwa juu zaidi katika panya za chow-tu na zilizo na kizuizi zaidi kuliko panya za ufikiaji (Mtini. 7a, b). Hii inadokeza kuwa panya wa kula-tu na wenye vizuizi vya ufikiaji waliobanwa kwenye chakula kitamu wakati wa vipindi vya ufikiaji wa dakika 30, iliyoonekana kwa ukweli kwamba panya hawa walitumia ~ 40-50% ya ulaji wao wa kila siku wa kalori, kawaida ~ 100 kCal, wakati wa vikao hivi (Mtini. 7a, b). Kwa upande mwingine, panya za ufikiaji mrefu zinaonekana kuwa sugu kwa kukuza tabia hii ya kulisha kama pombe, labda kwa sababu historia yao ya ufikiaji usio na kikomo wa chakula kinachofaa kwa> siku 40 mfululizo kuanzisha mifumo ya kula ambayo ilikuwa ngumu kubadilika. Siku ya jaribio, hatukuona athari kubwa ya kitakwimu ya kurudisha mwangaza wa mwanga juu ya utumiaji wa chakula kwenye panya wasioadhibiwa kutoka kwa chow-tu, ufikiaji uliozuiliwa au vikundi vya ufikiaji ikilinganishwa na ulaji wakati wa msingi (Mtini. 7a). Nuru ya cue peke yake kwa hivyo haikuwa na ujasiri wa kuhamasisha. Katika panya walioadhibiwa, taa ya taa iliyoshtuka kwa mshtuko ilipungua kwa kiasi kikubwa ulaji wa chakula kinachofaa katika panya za chow-tu na zilizo na kizuizi. Walakini, mwangaza wa cue haukuwa na athari kwa ulaji wa chakula unaofaa katika panya za ufikiaji uliopanuliwa, ikionyesha kuwa matumizi yao hayakujali maoni ya mazingira yanayotabiri shida. Ulaji wa nishati ya msingi katika panya za ufikiaji wa chini ulikuwa chini kuliko ule wa vikundi vingine. Walakini, kwa sababu ulaji wa chow wakati wa vipindi sawa ulikuwa chini sana (Mtini. 7d), haiwezekani kwamba hii inawakilisha 'athari ya sakafu' ambayo inachanganya matokeo yetu. Pamoja, data yetu inasaidia wazo kwamba tabia ya kula kama kulazimisha inaweza kutokea katika panya za ufikiaji kwa njia inayofanana na utumiaji wa cocaine wa kulazimishwa unaonekana kwenye panya na historia ya ufikiaji wa dawa18.

Kielelezo 7: Kujibu-kama vile kulazimisha chakula kizuri.

(a) Maana (± sem) matumizi mazuri ya lishe katika panya wasioadhibiwa wakati wa vikao vya msingi vya dakika 30 na siku ya jaribio wakati panya zilifunuliwa na kichocheo kisicho na upande wowote ambacho hapo awali kilikuwa hakijaunganishwa na mshtuko mbaya wa miguu (ufikiaji: F2,20 = 5.2, P <0.05; #P <0.05 ikilinganishwa na panya wa chow-tu). (b) Maana (± sem) ulaji mzuri wa lishe katika panya walioadhibiwa wakati wa vikao vya msingi vya dakika 30 na siku ya jaribio wakati panya zilifunuliwa na kichocheo kilichokuwa na hali ambayo hapo awali ilikuwa imeunganishwa na mshtuko mbaya wa miguu (ufikiaji: F2,21 = 3.9 , P <0.05; dalili: F1,21 = 8.6, P <0.01; upatikanaji x cue mwingiliano: F2,21 = 4.7, P <0.05; * P <0.05 ikilinganishwa na ulaji wakati wa kikao cha msingi, #P <0.05 ikilinganishwa na panya wa chow-tu). (c) Maana (± sem) matumizi mazuri ya lishe wakati wa vikao vya msingi vya dakika 30 na siku ya jaribio katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh ambazo hapo awali zilikuwa na chow-tu au ilipata ufikiaji wa lishe ya kahawa (taswira: F1,26, 29.7 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <30 ikilinganishwa na ulaji wakati wa vikao vya msingi, jaribio la post hoc). (d) Maana ya (± sem) matumizi ya chow wakati wa vikao vya msingi vya dakika 2 na siku ya jaribio katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D1,26Rsh ambazo hapo awali zilikuwa na chow tu au kupanua ufikiaji wa lishe ya kahawa (taswira: F44.9 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <XNUMX ikilinganishwa na ulaji wakati wa vikao vya msingi, jaribio la post hoc).

Mwishowe, tuliangalia athari za kichocheo kilichowekwa na adhabu juu ya ulaji wa chakula katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh ambazo hapo awali zilikuwa na ufikiaji wa chow tu au kupanua ufikiaji wa lishe ya kahawa (panya kutoka Mtini. 6). Tuligundua kuwa ulaji wa msingi wa chakula kinachofaa wakati wa vikao vya msingi vya dakika 30 ulikuwa sawa sawa (~ 40 kCal) katika vikundi vyote vinne (Mtini. 7c). Kwa kuongezea, jumla ya matumizi ya kila siku ya chow (katika ngome ya nyumbani) ilikuwa sawa kati ya vikundi vyote vinne vya panya wakati wa vikao vya hali na siku ya jaribio (Kielelezo cha ziada cha 10). 14 d ya ufikiaji wa lishe ya mkahawa kwa hivyo haikutosha kuzuia tabia ya kula-kama kula kwa njia sawa na ile inayoonekana katika panya ambazo zilikuwa na> 40 d kupanua ufikiaji wa lishe ya kahawa (Mtini. 7a, b). Kichocheo nyepesi cha kuchukiza kilivuruga ulaji mzuri wa chakula katika udhibiti wa Lenti na panya za Lenti-D2Rsh ambazo hapo awali zilikuwa na ufikiaji wa chow-tu (Mtini. 7c). Vivyo hivyo, kichocheo chenye hali ya kupindukia kilivuruga ulaji mzuri wa chakula katika panya za kudhibiti Lenti ambazo hapo awali zilikuwa na muda wa 14 kupanua ufikiaji wa lishe ya mkahawa. Kwa upande mwingine, kichocheo chenye hali ya kupindukia hakikuwa na athari kwa matumizi mazuri ya chakula katika panya za Lenti-D2Rsh ambazo hapo awali zilikuwa na 14 d kupanua ufikiaji wa lishe ya kahawa (Mtini. 7c). Vizingiti vya BSR vilibaki vimeinuliwa sana katika panya hizi wakati zilirekodiwa 48 h baada ya kikao cha majaribio, wakati vizingiti vilibaki imara na bila kubadilika katika vikundi vingine vitatu vya panya.

(Kielelezo cha ziada. 11). Ili kuhakikisha kuwa upinzani dhidi ya ulaji wa kichocheo-kilichochochea wa ulaji mzuri wa chakula katika panya wa Lenti-D2Rsh haukuwa wa pili kwa usumbufu katika michakato ya hali ya classical, tulipima athari za kichocheo kisicho na kiwango cha juu cha utumiaji wa kiwango cha chini cha kufaa katika vikundi vyote vinne vya panya. Kinyume na ulaji-kama wa chakula bora, tuligundua kuwa vikundi vyote vinne vya panya hula kidogo chow (~ 2 kCal) wakati wa vikao vya msingi vya 30 min (Mtini. 7d) na kwamba ulaji wa chow ulikatishwa katika vikundi vyote vinne na ukubwa sawa juu ya yatokanayo na kichocheo cha hali ya hewa (Kielelezo 7d). Hizi data zinaonyesha kuwa kushuka kwa D2R ya dharura ilichochea sana kuibuka kwa ulaji-kama wa kula chakula bora, lakini tu kwenye panya zilizo na historia ya ufikiaji. Kwa kuongezea, kwa sababu kula kulazimika kuligunduliwa tu kwenye panya za Lenti-D2Rsh zilizokuwa zimeinua vizingiti vya BSR, nadharia ya malipo ya lishe inaweza kuwa adhibitisho muhimu ya kutokea kwa utaftaji wa chakula wenye kulazimishwa.

Majadiliano

Urahisi wa kupata chakula chenye mafuta mengi huchukuliwa kuwa sababu muhimu ya hatari ya mazingira kwa fetma19. Tuligundua kuwa ufikiaji wa kupanuka kwa lishe bora ya mtindo wa kahawa ilisababisha kupindukia na kupata uzito pamoja na kuinua vizingiti vya BSR hatua kwa hatua kwenye panya. Athari hizi kwa vizingiti vya BSR zinaweza kuelezewa kwa kupungua kwa kasi usikivu wa mizunguko ya ujira wa ubongo, tafsiri inayoambatana na ukweli kwamba kizuizi cha chakula na kupunguza uzito kinaweza kuongezeka20, wakati kupita kiasi kwa kupindukia kunaweza kupungua kwa muda21, kujibu BSR kwenye panya. Utaftaji huu unawakilisha upanuzi wa kazi inayoonyesha kuwa kupita kwa papo hapo kwa panya kupitia tube ya kulisha yaXXUMUMX, na utaftaji wa tumbo au infravenous glucagon ambayo inalingana na ugonjwa wa postati ya satiety21, 22, 23, inapungua kujibu majibu ya hypothalamic BSR na kuongezeka kwa majibu kama maoni. kusisimua24. Kazi ya zamani pia imeonyesha kwamba kurudia kulisha panya kupitia zilizopo ndani mpaka uzito wake umeongezeka kwa ~ 25 g vile vile hupungua viwango vya kujibu kwa BSR, athari inayoendelea hadi uzito wa mwili umeboreshwa200. Kama ilivyo kwa matokeo haya kwenye panya, kujibu paka kwa ugonjwa wa hypothalamic BSR ilizuiliwa na kulisha uliopita kwa satiation23, kuonyesha kwamba mwingiliano kati ya kazi ya ujira wa ubongo na hali ya kimetaboliki umehifadhiwa na kwa hivyo unawezekana pia kutokea kwa wanadamu. Urahisi wa kupata na kusababisha ulaji mwingi wa vyakula vya mitindo ya kahawa kwa wanadamu hufikiriwa kuwa mchangiaji muhimu wa mazingira kwa janga la sasa la kunenepa sana katika jamii za Magharibi26. Takwimu zetu zinaonyesha kwamba ujingaji wa thawabu hutokea katika panya ambazo kwa kawaida hutumia lishe bora ya kahawa inayofanana na ile inayotumiwa na wanadamu na athari hii inakuwa mbaya hatua kwa hatua wanapozidi uzito zaidi. Kwa kweli, panya zote zilizo na mwinuko wa kizingiti cha malipo ≥19% zilikuwa na elektroni za BSR ziko ndani ya ~ 20 μm ya dorsolaterally fornix. Usikivu wa neurons zinazohusiana na thawabu katika eneo hili huongezeka kwa vizuizio vya chakula kwa njia ambayo ni nyeti kwa leptin inayotokana na mafuta, na mkoa huu wa ubongo unachukuliwa kama sehemu ndogo ya ujira wa chakula500. Mizunguko ya ubongo ambayo inasimamia hedonics ya chakula kwa hiyo inazuiliwa na ishara za kutuliza zinazoonyesha kutarajia, sanjari na tafiti za fikira za hivi karibuni za mwanadamu zinazoonyesha kuwa utaftaji wa tumbo la tumbo 27 na gutric inayotokana na sababu ya utumbo wa YY28-3 (PYY) 36 inasimamia shughuli za mikoa ya ubongo. kushiriki katika usindikaji wa malipo. Kwa kuongezea, mifumo ya thawabu pia inazuiliwa na kupata uzito mkubwa. Ripoti za hivi karibuni zinaonyesha kuwa leptin inayozunguka, mdhibiti muhimu wa usawa wa nishati, inaweza kupenya ndani ya tishu za ubongo na kuzuia shughuli za mizunguko ya malipo29, 3, 27, 30.

Upungufu wa tuzo katika panya zenye uzito kupita kiasi zinaweza kuonyesha kupunguzwa kwa kukabiliana na hali mbaya katika msingi wa usikivu wa mizunguko ya malipo ya ubongo kupinga kuzidisha kwao kwa chakula kinachofaa. Hypofunction kama hiyo inayosababishwa na lishe inaweza kuchangia ukuzaji wa ugonjwa wa kunona sana kwa kuongeza motisha ya kula lishe bora za 'obesogenic' ili kuepusha au kupunguza hali hii ya ujira hasi6, 32. Hii inaweza kuhesabu hypophagia tuliyoiona katika upatikanaji wa muda mrefu panya na kwa kiwango kidogo katika panya za ufikiaji zilizozuiliwa wakati chakula kinachopendeza kiliondolewa na ni chow kidogo tu ya kupendeza iliyopatikana. Hali kama hiyo pia inaambatana na data kutoka kwa masomo ya upigaji picha ya ubongo wa binadamu ambayo uanzishaji uliofifia wa striatum kwa kujibu chakula kinachofaa, haswa kwa watu walio na maumbile ya maumbile yanayofikiriwa kupunguza usemi wa D2R wa uzazi, unahusishwa na kupata uzito wa muda mrefu4. Haijulikani wazi ikiwa malipo kama hayo kwa watu wanene huonyeshwa kabla ya ukuzaji wa ugonjwa wa kunona sana na inahusiana tu na sababu za maumbile ('upungufu wa thawabu') au ikiwa kula kupita kiasi kunaweza kusababisha usumbufu katika usindikaji wa tuzo. Takwimu zetu zinaonyesha kuwa upatikanaji wa chakula kinachopendeza cha nguvu nyingi na ulaji wa kula kupita kiasi wa unyeti wa thawabu na kwa hivyo inaweza kuwakilisha utaratibu muhimu wa hedonic ambao unakuza ukuzaji wa fetma. Ukosefu sawa wa malipo kwa ile iliyoripotiwa hapa katika panya wanene pia hugunduliwa katika panya na historia ya ufikiaji mpana wa dawa ya kujidhibiti ya cocaine au heroin, lakini sio kwa wale walio na historia ya ufikiaji uliozuiliwa12, 13, 14. Kwa kuongezea, mabadiliko kutoka kawaida kwa utaftaji wa madawa ya kulazimisha umependekezwa kutokea kutokana na jaribio la kupunguza hali inayoendelea ya thawabu iliyopungua inayosababishwa na kutofaulu kwa thawabu inayosababishwa na dawa12, 32, 33. Kwa hivyo, data zetu zinaonyesha kuwa unene kupita kiasi na ulevi wa dawa za kulevya unaweza kushiriki njia za msingi za hedonic.

Kuteremsha kwa kujielezea kwa driatal D2R ni majibu dhahiri ya neuroadaptive kwa overconshana ya chakula kinachoweza kusumbua. Hakika, kupungua kwa wiani wa D2R ya unyevu huonekana kwa watu wazima zaidi4, 34 na panya35, 36. Kinyume chake, watu wenye ugonjwa wa anorexia amanosa wameinua driatal D2R37, na upungufu wa uzito kwa watu feta baada ya upasuaji wa bariatric (gastric bypass) unahusishwa na hali ya densityXXUMUM ya kizuizi cha dari. Upolimishaji wa jeni unaojulikana kama athari ya TaqIA A2 kusababisha kupungua kwa nguvu ya D28R wiani, na watu wanaoshikilia allele hii wanawakilishwa zaidi katika idadi ya watu feta 1. Ukali wa TaqIA pia huongeza hatari ya ulevi, opioid na kichocheo cha kichocheo cha psychomotor. Kupunguza kasi katika wiani wa dX DUMNUMXR kutokea kupitia sababu za maumbile au kama matokeo ya kupindukia kunaweza kuchangia mifumo ya ugonjwa wa kunona sana. Tuligundua kuwa viwango vya mshikamano wa isometris ya 2 kDa D4R, iliyofikiriwa kuonyesha D38R inayohusishwa na membrane, zilikuwa zinahusiana kwa uzito na mwili katika panya kutoka kwa chow-pekee, vizuizi-vizuizi na vikundi vya ufikiaji vilivyoenea (Mtini. 2). Knockdown ya kujieleza driatal D70R, maarufu zaidi katika dorsolateral striatum (Mtini. 2), ilisababisha vizingiti vya BSR kuongezeka karibu mara moja juu ya mfiduo wa mlo wa densi. Kupungua kwa kujieleza kwa D2R kwa hivyo kuharakisha kuibuka kwa ujumbaji wa thawabu katika panya na ufikiaji mkubwa wa chakula kinachoweza kushukiwa, kupatikana sambamba na data ya mawazo ya ubongo wa binadamu ambayo inaonyesha kuwa na upungufu katika unyevu wa D4R unachangia thawabu ya kudhoofika kwa watu wenye fetaXXUMUM.

Vipengele vitatu vya panya za Lenti-D2Rsh pia ni muhimu. Kwanza, ijapokuwa kushuka kwa dXatUMXR pamoja na upatikanaji wa lishe bora kunasababisha kuongezeka kwa kizingiti cha BSR, hakukuwa na tofauti katika ulaji wa caloric au kupata uzito katika panya hizi ikilinganishwa na kudhibiti panya. Hii inaweza kuonyesha ukweli kwamba panya tu alikuwa na 2 d ya upatikanaji wa lishe ya mkahawa; vipindi virefu vya ufikiaji vingeweza kusababisha kupata uzito mkubwa kwa wakati, vivyo hivyo na uwezekano mkubwa wa kupata uzito unaonekana kwa wanadamu walio na upungufu katika densi ya ishara ya D14R signaling2. Walakini, faida ya kupunguza ufikiaji wa mlo wa mkahawa tu kwa 4 d ni kwamba makadirio ya kuporomoka na ufikiaji ulioongezewa ndio kundi pekee lililoonyesha vizingiti vya BSR vilivyoinuliwa, na hii ilituruhusu kutathmini jukumu linalohitajika la kufikiria tuzo katika maendeleo ya kulazimisha. kula (tazama hapa chini). Pili, vizingiti vya BSR vilibaki thabiti na havikuinuliwa katika panya wa kugonga ambao ulikuwa na ufikiaji wa chow tu. Hii inaonyesha kwamba kujieleza kupunguzwa kwa D14R pekee haikutosha kuleta ushawishi wa faida; badala yake, ilionekana kuingiliana na usumbufu wa chakula kinachoweza kuharakishwa ili kuharakisha kutokea kwa hali hii ya unyeti wa malipo uliopunguzwa. Majibu mengine yanayoweza kubadilika katika mizunguko ya ujira wa ubongo yanaweza kusababisha athari ya malipo katika panya na ufikiaji wa lishe ya mkahawa. Kwa kuzingatia hili, tunaona kuwa bromocriptine ya D2R ya bronocriptine inapunguza viwango vya mzunguko wa leptin2, na leptin inazuia kulisha angalau kwa sehemu kwa kuzuia mikoa ya starehe ambayo inadhibiti majibu ya hedonic kwa chakula39, 3, 30. Kwa hivyo, inawezekana kwamba kushuka kwa nguvu kwa driatal D31R ili kukabiliana na kuongezeka kwa uzito wa mwili huongeza kuashiria kwa leptin na kwa hivyo kuongeza athari za inhibitory za adipokine hii kwenye mifumo ya ujira wa ubongo. Mwishowe, tunaona kuwa tulilenga vetsi zetu za lentivirus kuelekea hali ya dorsolateral. Hii ilikuwa kwa sababu za kiufundi, kwani kuwekwa kwa cannulae kwa uwasilishaji wa virusi kwenye striatum kulituwezesha pia kutosheleza elektroni ya kuchochea hypothalamic ya uingiliaji wa kizingiti cha BSR. Kwa hivyo, inawezekana kwamba kulenga D2Rs kwa kugonga katika maeneo mengine ya striatum, haswa maeneo ya dorsomedial na ventral (nuksi inakusanya msingi na ganda), kunaweza kuwa na viwango vya juu vya BSR hata kwa kukosekana kwa lishe bora.

Mkazo wa dorsolateral umehusishwa sana katika ujifunzaji wa aina ya tabia ya kujibu-kichocheo, kama inavyoonekana katika ukuzaji wa tabia ya kukomesha ambayo haijali kushuka kwa thamani kwa kulisha kabla ya kushiba au kwa kujumuika na vichocheo vya kutisha40. Kwa kulenga haswa sheria ya dorsolateral, tunaweza kuwa tumeangusha idadi ya D2Rs ambayo inadhibiti hatari ya panya kwa maendeleo ya kula kama kulazimisha. Kwa kuzingatia jukumu la D2Rs za kuzaa katika tabia za kulazimisha, TaqIA allele ya eneo la jeni la DRD2-ANKK1-ambayo inasababisha ujazo wa chini wa D2R5, inaboresha uanzishaji wa uzazi kwa kujibu chakula kinachofaa na huongeza hatari ya kunona sana4-inahusishwa pia na upungufu katika kujifunza kuepuka vitendo vyenye matokeo mabaya4. Kupoteza udhibiti wa vizuizi juu ya tabia ambayo inaweza kuwa na matokeo mabaya ni sifa ya kunona sana na ulevi wa dawa za kulevya, ambapo tabia za kutimiza zinaendelea licha ya athari mbaya za kijamii, kiafya au kifedha. Tabia ya kuchukua Cocaine katika panya zilizo na historia ya ulaji mwingi wa dawa zinaweza kubadilika na sugu kwa usumbufu na kichocheo cha hali ya kupindukia ambacho kinatabiri matokeo mabaya (mshtuko wa miguu) 41. Vivyo hivyo, panya ambao hapo awali walikuwa na ufikiaji wa lishe yenye mafuta mengi watatumia wakati mwingi katika mazingira ya kuchukiza (mwangaza) kupata chakula kitamu kuliko panya ambao hawakuwa na uzoefu na lishe hiyo18. Tuligundua kuwa ulaji mzuri wa chakula katika panya na ufikiaji mpana wa lishe ya kahawa vile vile haukujali kichocheo chenye hali ya kupindukia. Sambamba na jukumu la D42R za uzazi katika athari hii, kula kama kulazimishwa kulipatikana katika panya za kugonga za D2R ambazo hapo awali zilikuwa na 2 d kupanua ufikiaji wa lishe ya kahawa lakini sio kwenye vikundi vya kudhibiti. Kutoka kwa mtazamo wa neurocircuitry, ufikiaji uliopanuliwa wa chakula kinachoweza kupendeza inaweza kusababisha plastiki katika njia za corticostriatal, na hivyo kuwapa wanyama hatari zaidi kwa maendeleo ya tabia kama za kulazimisha, na upungufu katika dalili ya D14R inayoongeza kuimarisha mchakato huu. Kwa kweli, kupunguzwa kwa msongamano wa D2R kwa watu wanene ni kuhusishwa na kupunguzwa kwa kimetaboliki katika maeneo ya mbele na ya orbitofrontal cortical2 ambayo hutoa udhibiti wa kizuizi juu ya tabia43.

Kwa kweli, matumizi ya nguvu kama ya chakula kinachoweza kusumbua yaligunduliwa tu katika panya za kushuka ambazo hapo awali ziliongezewa ufikiaji wa mlo wa kahawa, sio kwenye panya za kudhibiti ambazo ziliongezea ufikiaji wa mlo wa kahawa kwa wakati huo huo, wala kwenye panya za kubatilisha ambazo zilikuwa na panya. ufikiaji wa chow-tu. Tofauti kuu kati ya panya ya kushuka kwa ufikiaji wa awali na kwa vikundi vingine ilikuwa vizingiti vyao vya juu vya BSR vilivyoendelea. Hii inaweza kuonyesha asili ya kawaida ya neurobiolojia ya thawabu ya thawabu na kutokea kwa kula-kulazimisha-kama, ambayo ni bahati mbaya ya muda lakini hali ya kujitegemea. Vinginevyo, nadharia ya malipo ya lishe inayosababishwa na lishe inaweza kutumika kama safu ndogo ya usimamishaji hasi ambayo inawezesha maendeleo ya kulazimisha-kama kula14, 32, 33. Kwa vyovyote vile njia za kimsingi, matokeo yetu yanaonyesha kuwa kujibu kwa kulazimisha kama chakula kinalazimika kunaweza kutokea kwenye panya feta, na zinaonyesha kuwa na nakisi katika kuashiria D2R kuashiria kuongeza hatari kwa maendeleo ya tabia hii.

Kwa muhtasari, tuligundua kwamba msukumo wa ziada wa mifumo ya ujira wa ubongo kupitia matumizi ya kupita kiasi ya chakula chenye nguvu, chenye nguvu-induces huonyesha hali kubwa ya nadharia ya ujira na maendeleo ya kula kama kulazimishwa. Majibu haya ya tabia hasi katika panya feta yanaweza kutokea kutokana na nakisi iliyosababishwa na lishe katika ishara DriNUMXR ya ishara. Kupindukia kwa dawa za unyanyasaji vile vile kunapunguza wiani wa D2R, huchochea hali kubwa ya ujuaji wa malipo na husababisha kuibuka kwa tabia kama za kulazimisha-kama vile dawa. Matokeo yetu kwa hivyo yanaunga mkono kazi ya zamani2, 4, 19, 42, 45, 46 katika kuashiria kuwa ugonjwa wa kunona sana na ulevi wa dawa za kulevya unaweza kutokea kutokana na majibu kama hayo ya neuroadaptive katika mzunguko wa malipo ya ubongo.

Mbinu

Panya.

Panya wa Wistar wa kiume wenye uzito wa 300-350 g mwanzoni mwa majaribio walipatikana kutoka kwa Charles River. Baada ya kuwasili, panya ziliwekwa kibinafsi kwa joto la kawaida kwenye mzunguko wa-taa ya 12-h (taa kwenye 2200 h). Panya ziliruhusiwa ufikiaji wa tangazo la huduma kwa eneo la maabara ya kawaida na maji kwa muda wa jaribio. Taratibu zote zilipitishwa na Kamati ya Utunzaji wa Wanyama na Matumizi ya Scripps Florida, na panya zilitibiwa kulingana na miongozo iliyowekwa na Taasisi za Kitaifa za Afya kuhusu kanuni za utunzaji wa wanyama.

Taratibu za upasuaji.

Panya zilizoandaliwa na elektroni za kuchochea za BSR zilitolewa kwanza kwa kuvuta pumzi ya 1-3% isoflurane katika oksijeni na kuwekwa katika mfumo wa tereheta (Kopf). Electrodes ya Bipolar BSR (11 mm kwa muda mrefu) iliingizwa ndani ya hypothalamus ya nyuma ya baadaye (anteroposterior, −0.5 mm kutoka bregma; Mediolateral, ± 1.7 mm kutoka midline; dorsoventral, 8.3 mm kutoka dura; bar ya incisor juu ya mstari wa 5 ) 47. Panya zilizopokea sindano za virusi pia zilitayarishwa na cannulae ya mwongozo wa nchi mbili (23 chachi, 14 mm kwa muda mrefu) iliyowekwa juu ya striatum (anteroposterior, 2.8 mm kutoka bregma; Mediolateral, N 3.1 mm kutoka midline; dorsoventral, N2.4 mm kutoka midline; dorsoventral, −48 mm kutoka dura) 14 na mitindo ya 12-mm. Nyoo nne za fuvu za chuma zisizo na pua na akriliki ya meno ilishikilia electrode na cannulae mahali. Jeraha la upasuaji lilitibiwa na antibiotic ya topical mara moja kila 5 h kwa 7 d baada ya upasuaji. Panya waliruhusiwa 10-XNUMX d kupata nafuu kutoka kwa upasuaji na walipata mafunzo katika kizingiti cha BSR.

Utaratibu wa BSR.

Panya walipewa mafunzo ya kujibu kwa kuchochea kwa BSR kulingana na utaratibu wa kizingiti cha sasa cha uvumbuzi sawa na ile iliyoelezea mahali pengine10, 14. Kwa kifupi, kiwango cha sasa cha BSR kilikuwa tofauti katika kubadilisha kushuka na kupanda mfululizo katika hatua za 5-μA. Katika kila kikao cha upimaji, mfululizo nne wa kushuka / kupaa uliwasilishwa. Kizingiti cha kila mfululizo kilielezewa kama njia ya katikati kati ya nguvu mbili za sasa mfululizo ambazo panya hujibu kwa angalau majaribio matatu, na nguvu mbili mfululizo za sasa ambazo panya hakujibu katika majaribio matatu au zaidi. Kizingiti cha jumla cha kikao kilielezewa kama maana ya vizingiti vya safu nne za mtu binafsi. Kila kikao cha majaribio kilikuwa takriban dakika ya 30 kwa muda wote. Vizingiti virefu vya BSR vilifafanuliwa kama tofauti ya ≤10% katika vizingiti zaidi ya siku 5 mfululizo, kawaida huanzishwa baada ya mafunzo ya 10-14 d. Utaratibu wa kujibu kwa kila kikao cha jaribio ulifafanuliwa kama njia ya kujibu ya majaribio yote wakati majibu mazuri yalitokea.

Ufungaji wa virusi na kujifungua.

RNA fupi ya nywele ilitolewa na kuonyeshwa kwa nguvu kwa kutumia mfumo wa vector pRNAT-U6.2 / Lenti (GenScript). Chembe za virusi ziliandaliwa kulingana na itifaki ya mtengenezaji. Kwa kifupi, seli za HEK 293FT zilihamishwa na vector iliyo na kiingilio cha shRNA (5'-GGATCCCGCGCAGCAGTCGAGCTTTCTTCAAGAGAGAAAGCTCGACTGCTGCGCTTTTTCCAACTCGAG-3 ') au vector tupu, pamoja na vector tupu baada ya mchanganyiko wa hira ya ViraProgen. Supernatant ilikusanywa na kujilimbikizia na ultracentrifugation (72g, Beckman Coulter SW 24 TI rotor., 76,755 min, 32 ° C) na titer ya virusi ilidhamiriwa na upangaji wa seli iliyoamilishwa ya fluorescence kulingana na maagizo ya mtengenezaji. Virusi ilibadilishwa na kuhifadhiwa kwenye masanduku yaliyolindwa na mwanga -90 ° C hadi itumiwe.

Panya zilizo na vizingiti vikali vya BSR zilipokea sindano za virusi vya nchi mbili katika tovuti tatu kwa mshindo wa kila hemisphere ya ubongo (2 μl kwa sindano, 1 μl min − 1, 1 min kati ya sindano, jumla ya sindano sita kwa panya). Panya ziliruhusiwa angalau kupona kwa 2-3 d kutoka kwa sindano za ndani kabla ya tathmini ya kizingiti cha BSR kuanza tena. Tathmini ya kizingiti cha BSR ya kila siku iliendelea kwa 33 d baada ya sindano za virusi ili kuhakikisha kushuka kwa kiwango cha juu cha D2R kulipatikana kabla ya kuruhusu ufikiaji wa panya kwenye lishe ya mkahawa. Hakukuwa na tofauti katika kizingiti cha BSR kati ya udhibiti wa Lenti-D2Rsh wakati wa 33 d (data haijaonyeshwa).

Kinga.

Panya waliuawa takriban 1 h baada ya upatikanaji wao wa kawaida wa lishe ya mkahawa, na akili ziliondolewa haraka. Sehemu za ubongo za ~ 1-2 mm unene zilitayarishwa kwa kutumia matumbo ya ubongo wa coroni (kipenyo cha 1-mm; Plastics One) kwenye kizuizi cha barafu, na viboko vya tishu za dorsal striatum (bregma: ~ 2.2 hadi −0.26 mm) zilichukuliwa. Punch ya tishu za tumbo ilikusanywa haraka, ikahifadhiwa kwa barafu na kuhifadhiwa −80 ° C hadi matumizi. Sampuli za kibinafsi zilishonwa juu ya barafu na viwango sawa vya tishu za striat viliwekwa kwa msingi wa mgawanyiko wa wastani wa vikundi vya upatikanaji (7-10 panya kwa bwawa). Tissue ilisimamishwa tena katika 500 μl buffer ya barafu ya RIPA (Thermo Sayansi) iliyo na orthovanadate ya sodiamu, phosphatase cockhibitisha 1 na 2 (Sigma-Aldrich), leupeptin na pepstatin kabla ya homogenization. Vipande vya tishu viliingizwa kwa dakika ya 10 kwenye buffer ya sampuli na kupakiwa kwenye 4% -20% au 10% Tris-glycine SDS gels (Invitrogen). Protini ilihamishiwa kwenye membrane ya nitrocellulose, iliyofunikwa kwa 1 h kwa ~ 23-25 ° C (5% maziwa na mafuta yasiyo ya mafuta na 0.2% kati ya 20 katika PBS, pH 7.4), na ililazwa kwa antibody ya msingi mara moja kwa 4 ° C. Vizuizi vikuu vya kinga vifuatavyo vilipunguzwa katika suluhisho la kuzuia: D2R panya monoclonal (Santa Cruz, 1: 100) au β-actin panya monoclonal (Santa Cruz, 1: 200). Chemiluminescent ECL reagent iliongezwa baada ya kutiwa ndani na kinga ya mwili ya pili ya farasi (Amersham, 1: 2,000). Fomu ya kukomaa inayohusishwa na membrane ya D2DR (~ 70 kDa) 17, 49 ilirekebishwa kwa udhibiti wa upakiaji wa protini (β-actin; 43 kDa) na imekamilishwa na densitometry kwa kutumia programu ya picha ya NIH.

Uchambuzi wa kinga.

Panya zilishughulikiwa na kusafirishwa kwa urahisi na 4% paraformaldehyde katika PBS (pH 7.6). Wabongo waliondolewa, wakachapishwa mara moja na kuhifadhiwa katika sucrose (suluhisho la 30% katika PBS, pH 7.4) kwa angalau 72 h. Sehemu za tishu zilizohifadhiwa (unene wa 30 μm) zilikusanywa kutoka microtome na imefungwa (3% BSA, 5% serum ya kawaida ya mbuzi na 0.3% Triton X-100 katika PBS) kwa 1 h kwa ~ 23-25 ° C. Antibodies zifuatazo za msingi ziliongezewa suluhisho la kuzuia na kuzikwa mara moja kwa 4 ° C: polyclonal ya kuku kwa GFP (Abcam, 1: 1,000); monoclonal ya sungura kwa GFAP (Millipore, 1: 1,000); panya monoclonal kwa NeuN (Millipore, 1: 1,000). Sehemu zilifungwa na dawa ya kinga ya pili ya fluorescent-dye-conjugated antibodies at ~ 23-25 ° C: anti-kuku-488-nm dye (Jackson ImmunoResearch, 1: 1,000), anti-sungura-594-nm dye (Invitrogen, 1: 1,000 ), na rangi ya kuzuia-panya-594-nm (Invitrogen, 1: 1000). Sehemu ziliwekwa na vyombo vya habari vya Vectashield iliyokuwa na DAPI (Maabara ya Vector) na iliyofunikwa. Picha zilichukuliwa kwa kutumia darubini ya Olimpiki ya BX61 fluorescence (× 2) au darubini ya siri ya Olimpiki (× 10 na malengo ya X XUMUMX).

Utaratibu wa kulisha.

Panya ziliwekwa kwa kibinafsi kwenye matanda ya karatasi (pedi za alpha; Karatasi Maalum za Mchungaji) ili kuzuia bidhaa za chakula zisiwe na uchafu wa vifaa vya kulala. Chakula cha mkahawa kilikuwa na bacon, sausage, cheesecake, keki ya pound, baridi na chokoleti, ambazo zilipewa uzito mmoja mmoja kabla ya kupatikana na panya. Vitu vya chakula cha mkahawa vilifikishwa katika vifuniko vidogo vya chuma. Vitu vyote vya chakula, pamoja na maabara ya kawaida ya maabara, ilipewa uzito tena kukamilika kwa kikao cha kulisha. Ulaji wa caloric kutoka kwa macronutrients anuwai ulihesabiwa kwa kutumia habari ya lishe iliyotolewa na mtengenezaji.

Kukandamiza kukandamiza tabia ya kulisha.

Taratibu za kulisha zilifanyika katika vyumba vya waendeshaji vyenye sauti-sawa sawa na vipimo kwa zile zilizotumiwa katika majaribio ya BSR. Panya ziliwekwa kwenye chumba cha kufanya kazi na zilikuwa na ufikiaji wa lishe ya kahawa au chow kwa dakika 30. Bidhaa za chakula zilifikishwa katika vifuniko vidogo vya chuma. Vitu vyote vya chakula vilipimwa kabla na baada ya vikao vya kulisha, ambavyo vilifanywa wakati wa kipindi cha kawaida cha kulisha panya. Matumizi ya Chow yalipimwa na matumizi ya vidonge vya chow ya 45-mg sawa katika muundo wa chow iliyotolewa katika mabwawa ya nyumbani ya panya. Panya wakati huo ziliruhusiwa ufikiaji wa dakika 30 kwa siku kwa lishe ya mkahawa hadi ulaji thabiti ulipopatikana (hufafanuliwa kama utofauti wa <10% katika ulaji wa kila siku), ikihitaji 5-7 d. Baada ya utulivu wa ulaji wa chakula kitamu wakati huu wa msingi, panya katika kila hali ya ufikiaji walitengwa kwa vikundi viwili: kuadhibiwa (wale wanaopata mshtuko wa miguu) na kuadhibiwa (kutokupokea mshtuko wa miguu). Panya walipewa vikao vinne vya hali ya hewa kwa siku mfululizo katika chumba kimoja cha waendeshaji ambacho hapo awali walikuwa wamepata chakula kinachofaa. Wakati wa vikao vya hali ya dakika 30 taa ya kichocheo (kichocheo kilichowekwa) kiliwashwa kwa dakika 10, kimezimwa kwa dakika 10, kisha kikawashwa tena kwa dakika 10. Panya walioadhibiwa walipokea mshtuko wa miguu tu wakati wa uwasilishaji wa taa ya cue (0.5 mA kwa 1.0 s; vichocheo 10 na vipindi vya ~ 1-min). Panya wasioadhibiwa waliwasilishwa kwa nuru ya cue kwa njia ile ile, lakini bila ya kutoa mshtuko wa miguu. Siku ya jaribio, siku iliyofuata baada ya kikao cha mwisho cha hali ya hewa, panya katika vikundi vilivyoadhibiwa walipokea mshtuko wa miguu wa vipindi (vichocheo vitano kwa jumla) vilivyooanishwa na uanzishaji wa taa ya cue kwa dakika 5. Panya wasioadhibiwa waliwekwa wazi tena kwa nuru ya kukosekana kwa mshtuko wa mguu. Baada ya kipindi cha adhabu ya 5-min, panya wote waliruhusiwa kupata chakula kinachofaa kwa kikao cha 30-min na kichocheo kilichowekwa kiwashwa mara kwa mara (10 min cue light, 10 min cue light off, 10 min cue light on).

Uchambuzi wa kitakwimu.

Vizingiti vya malipo ya msingi vilifafanuliwa kama kiwango cha wastani cha kizingiti cha 5 d kabla ya ufikiaji wa lishe ya mkahawa kwa kila somo. Vizingiti vya malipo vilionyeshwa kama mabadiliko ya asilimia kutoka kwa kizingiti cha msingi. Takwimu juu ya asilimia ya maadili ya msingi ya malipo ya thawabu, faida ya uzito, matumizi ya caloric, na matumizi ya caloric kutoka kwa mafuta yalichambuliwa na sababu mbili, uchambuzi wa hatua za kutofautisha, na ufikiaji (chow tu, ufikiaji wa vikwazo au ufikiaji wa kupanuliwa), chanzo cha kalori ( kiwango cha kawaida cha chakula cha kahawa au kahawa), virusi (udhibiti wa Lenti-au Lenti-D2Rsh) na cue (paired au isiyo na malipo na adhabu) kama sababu kati ya masomo na wakati kama sababu ya masomo. Wakati inafaa, athari kuu katika uchambuzi wa tofauti zilichambuliwa zaidi na vipimo vya Bonferroni post hoc. Uchambuzi wote wa takwimu ulifanywa kwa kutumia programu ya GraphPad Prism.

Marejeo

Marejeo

Mawasiliano kwa:

· Paul J Kenny ([barua pepe inalindwa])