Curr Opin Pharmacol. Kitabu cha Mwandishi; inapatikana katika PMC 2013 Oktoba 7.
Imechapishwa katika fomu ya mwisho iliyopangwa kama:
PMCID: PMC3791851
NIHMSID: NIHMS468294
Toleo la mwisho la chapisho la mchapishaji linapatikana katika Curr Opin Pharmacol
Angalia makala nyingine katika PMC kuwa Anatoa makala iliyochapishwa.
abstract
Hycretini (zilizofupishwa "Hcrts" -iyo pia huitwa "orexins") ni nyuzi mbili zilizofichwa pekee na idadi ndogo ya neurons katika hypothalamus ya nyuma. Hizi peptidi zinafunga kwenye vipokezi viwili vilivyomo katika ubongo katika nuclei zinazohusishwa na kazi mbalimbali za utambuzi na kisaikolojia. Awali, mfumo wa HCrt ubongo ulionekana kuwa na jukumu kubwa katika udhibiti wa usingizi / mabadiliko yake. Uchunguzi wa hivi karibuni unaonyesha Hcrts inaweza kuwa na jukumu katika kazi zingine za kisaikolojia, ikiwa ni pamoja na ulaji wa chakula, kulevya, na matatizo. Kuchukuliwa pamoja, tafiti hizi zinaonyesha jukumu la jumla la Hkrts katika kupatanisha ufufuo, hasa wakati kiumbe lazima kukabiliana na wasiwasi na wasiwasi zisizotarajiwa katika mazingira.
kuanzishwa
Imekuwa miaka kumi tangu ugunduzi wa hypocretins (Hcrts), na katika kipindi cha miaka kumi iliyopita tumejifunza mengi juu ya kujieleza, muundo, na kazi yao. Karibu mara baada ya ugunduzi wao, jukumu muhimu la Hkrts katika kudumisha ufufuo liliripotiwa katika aina nyingi ikiwa ni pamoja na binadamu [1-5]. Miaka inayofuata imesisitiza tu ushahidi kwamba Hcrts ni muhimu kwa wote kudumisha na kutosha kushawishi, na sasa kwa ujumla wanaonekana kuwa "petidi za kuinua-kukuza [6-7]. Hivi karibuni, Hrrrr pia zimehusishwa katika kazi za kisaikolojia na tabia nyingine zaidi ya kuamka. Katika tathmini hii, tunatoa maelezo ya jumla ya HCrts za ubongo na mapokezi yao na kuchunguza masomo ya hivi karibuni yanayohusisha jukumu la Hkrts katika kazi hizi tofauti za kisaikolojia. Katika kujaribu kuunganisha masomo haya, tunashauri kwamba kazi mbili za Hkrts ni kupatanisha ufufuo na msukumo wa allostatic.
Hypocretins
Hcrts ziligunduliwa kwa kujitegemea na makundi mawili katika 1990 marehemu [8,9]. Wao hujumuisha jozi la peptidi zilizofichwa, hypocretin-1 na hypocretin-2 (Hcrt1 na Hcrt2; pia inajulikana kama "orexin A" na "orexin B", kwa mtiririko huo). Peptidi hizi hutumiwa kutoka kwa mchungaji huo wa maumbile, "preprohypocretin" (ppHcrt) na huonyeshwa pekee katika eneo la ubongo [8,9]. Hctrs na mapokezi yao pia yanaelezwa katika pembezoni [10], lakini katika tathmini hii tunazingatia Hctrs ya mfumo mkuu wa neva.
Neurons ya ubongo hupokea makadirio tofauti kutoka kwa nuclei nyingi katika hypothalamus, allocortex, claustrum, kiini cha kitanda cha terminalis ya stria, kijivu cha periaqueductal, kijiko cha raphe ya dorsal, na kiini cha parabrachial cha nyuma [11]. Neurons ya Hcrt hupokea pembejeo kutoka kwa GABAergic, glutamatergic, na neurons cholinergic [12]. Aidha, vitro masomo ya elektronisi yanaonyesha neurotransmitters kadhaa / neuromodulators huongeza neurons ya Hcrt (pamoja na corticotropin ikitoa sababu, ghrelin, neurotensin, vasopressin, na oxytocin) au kuzuia hemoni za Hcrt (pamoja na serotonin, noradrenalin, dopamine, neuropeptide Y, na leptin) [13].
Kwa upande wake, neuroni ya Hcrt inachukua sehemu tofauti za mfumo mkuu wa neva, pamoja na makadirio maarufu kwa eneo la ujazo la oradrenergic locusule (LC), histaminergic tuberomammilary nucleus (TMN), eneo la sehemu ya mzunguko wa serotoninergic, eneo la dopaminergic ventral tegmental (VTA), cholinergic pedunculopontine tegmental tegmental teule (PPT) na eneo la msingi wa kizazi (LDT), na kiini cha galainergic ventrolateral preoptic (VLPO) [14]. Mishipa ya Hcrt pia inafanya kazi vyema kwenye kizimba cha ubongo. Hcrts ni peptides za kusisimua na kwa hivyo kufuru malengo yao bora [8,9].
Ikizingatiwa, masomo haya ya anatomiki na ya elektroni yanaonyesha kwamba neurons ya Hcrt inajumuisha ishara tofauti za nyumbani kutoka mfumo mkuu wa neva na pembeni, na mradi kwa mikoa kadhaa ya ubongo, ambayo inaelezea neuromodulators zingine na zina uwezo wa kudhibiti kazi na tabia tofauti za kitolojia.Kielelezo 1).
Vipokezi vya hypocretin
Peptides zote mbili za Hcrt zinafunga na aina tofauti za siri kwa receptors mbili za Hcrt, hypocretin receptor 1 (Hcrtr-1-pia inaitwa "OxR1") na 2 (Hcrtr-2- pia inaitwa "OxR2")8,9]. Hcrt-r1 inafunga Hcrt1 na ushirika wa hali ya juu na kumfunga Hcrt2 na 100 hadi ushirika wa chini wa 1000 [9,15]. Hcrt-r2 ina ushirika wa hali ya juu kwa Hcrt1 na Hcrt2 (Kielelezo 2).
Vipokezi vya Hcrt ziko kwenye vituo vya postynaptic katika muundo unaoendana na makadirio ya anterogade ya neurons ya hypocretin iliyoelezewa hapo juu.Takwimu 1 na Na2) 2) [6,8,9,14]. Hcrt-r1 mRNA hugunduliwa ndani ya hypothalamus, LC, kortini ya ubongo, na mishipa kadhaa ya ubongo. Kwa kulinganisha, Hcrt-r2 mRNA imeonyeshwa katika kiini cha cholinergic kwenye mfumo wa ubongo, eneo la kuvunjika kwa vurugu, na TMN, pamoja na maelezo ya juu ya Hcrt-r1 kwenye hypothalamus. Kwa sehemu kutokana na ukosefu wa wapinzani maalum (Box 1), inajulikana kidogo juu ya kazi tofauti za Hcrt-r1 na Hcrt-r2. Walakini, wanyama wa Hcrt-r2 walibisha-nje, lakini sio panya wa Hcrt-r1, wanaonyesha hisia mbaya, na kwa hivyo kusaidia jukumu maarufu kwa receptor hii katika utulivu wa hali ya juu.
Box 1
Utaftaji wa kitamaduni wa mfumo wa Hcrt
Kwa kuzingatia jukumu muhimu la Hcrts katika kulala na shida zingine za neva, kampuni nyingi za dawa wamejaribu mawakala wa kukuza lengo la mfumo wa Hcrt katika vivo [49]. Mpinzani anayetumiwa sana Hcrt kwenye fasihi ni SB-334867 [50]. Mpinzani huyu anaweza kuingizwa kwa utaratibu na kuzima vizuizi vya Hcrtr-1, ingawa haijulikani wazi ikiwa inaathiri pia Hcrtr-2. SB-334867 imetumika katika nyingi vitro masomo ya neurons ya Hcrt lakini pia kwa zaidi ya 100 + katika vivo masomo, kuonyesha wazi jukumu la Hcrts katika tabia nyingi ikiwa ni pamoja na ulaji wa chakula, kulala, mafadhaiko, na ulevi.
Mpinzani mpya wa mpokeaji wa Hcrt receptor, ACT-078573 ("Almorexant") [51], inaweza kushughulikiwa kwa mdomo, kwa urahisi kuvuka kizuizi cha ubongo-damu, na kuzuia tena vipokezi vyote vya Hcrt na ushirika wa hali ya juu. Labda muhimu zaidi, katika majaribio ya awali kiwanja hiki haitoi msukumo mkubwa (licha ya kile kinachoweza kutabiriwa kutoka kwa mpinzani mzuri kwa receptors zote za Hcrt), na kuifanya kuwa matarajio ya kupendeza ya matibabu ya usingizi. Kwa hivyo, ACT-078573 inaweza kuwa somo la masomo mengi ya siku za usoni, katika benchi la maabara na kliniki.
Hivi sasa hakuna agonists hatari za Hcrt ambazo zinaweza kutumika katika vivo zaidi ya peptides mbili za Hcrt zenyewe. Katika utafiti wa wanyama, peptidi hizi mara nyingi huingizwa moja kwa moja kwenye maeneo ya ubongo duni au huingiza intracerebroventricularly ndani ya mfumo wa mwili wa ubongo. Walakini, kwa wanadamu na wanyama, peptidi za Hcrt hazifanikiwa wakati zinaingizwa kwa utaratibu [52]. Kwa hivyo, narcolepsy au dalili za cataplexy mara nyingi hutendewa kwa kutumia misombo inayolenga mifumo mingine ya ubongo. Kwa mfano, Modafinil imepitishwa na FDA kwa matibabu ya ugonjwa wa narcolepsy na shida zingine za kulala. Kiwanja hiki cha kukuza wake labda kinazuia usafirishaji wa dopamine, lakini utaratibu halisi wa hatua haujulikani [52].
Kwa kuzingatia majukumu yaliyopatikana mpya ya mfumo wa Hcrt katika ulaji wa chakula, usindikaji wa malipo, mkazo, umakini, na unyogovu, inashawishi kubashiri kwamba kudanganywa kwa mfumo wa Hcrt kunaweza kuwa muhimu kwa matibabu ya shida kama vile kunona, madawa ya kulevya, wasiwasi, shida ya upungufu wa macho, au unyogovu. Angalau baadhi ya chaguzi hizi za matibabu zinazowezekana zinawezekana, kwa sababu ya maendeleo ya wapinzani wapya wa receptor wapya na waboreshaji wa Hcrt ilivyoelezwa hapo juu.
Jukumu muhimu la hypocretins katika utulivu wa mwili
Uthibitisho wa kina unaonyesha kuwa Hcrts inakuza na kudumisha hali ya kuamka, kama inavyoelezewa kabisa katika hakiki zingine bora [6-7,13]. Ushahidi mkubwa unatokana na ugunduzi wa awali kwamba uharibifu wa mfumo wa Hcrt husababisha shida ya kulala katika panya, mbwa na wanadamu [1-5]. Nasibu nyingi za wanadamu zimepungua kiwango cha Hcrt katika giligili ya zao la ubongo, na uchambuzi wa postmortem unaonyesha kupunguzwa kwa neuroni ya Hcrt katika akili za narcoleptic za binadamu.4,5]. Kwa kupendeza, mfumo wa Hcrt pia ni muhimu kwa kuibuka kwa kawaida kutoka kwa anesthesia ya jumla [16]. Sindano ya Intracerebroventricular (icv) ya Hcrt1 na / au Hcrt2 huongeza muda uliotumika macho na hupunguza wakati unaotumika katika wimbi-polepole na kulala kwa REM katika aina ya spishi za aina ya vertebrate [17-18]. Kwa kuongezea, kuchochea bandia ya neurons ya Hcrt kwa kutumia kituo cha kueneza kilicho na mwanga wa taa, Channelrhodopsin-2, huongeza uwezekano wa mabadiliko kutoka kwa usingizi hadi kuamka wakati wa usingizi wa polepole na kulala kwa REM [19]. Kwa hivyo, sasa kuna uthibitisho thabiti kwamba Hcrts ni muhimu kudumisha na ya kutosha kuhamasisha macho.
Kazi zingine zinazoweza kutokea za mfumo wa hypocretin
Hcrts ni muhimu kwa kazi nyingi za kisaikolojia zaidi ya kudumisha wake. Kwa mfano, jina mbadala la Hcrts, "orexins", liliteuliwa kwa sababu uingizwaji wa icv wa Hcrts uliongeza ulaji wa chakula kwenye panya [9]. Matokeo haya sasa yanachukuliwa kuwa athari zisizo za moja kwa moja za athari za kukuza-Hcrts, lakini hii bado ni eneo la uchunguzi. Microinjection ya Hcrts ndani ya kiini cha arcuate huchochea neuroni ya orexigenic GABAergic na inhibits neurons ya anorexigenic POMC. Hcrts pia inazuia neurons katika hypothalamus ya ventromedial, kituo cha satiety kilichoanzishwa [20]. Kwa hivyo, Hcrts hufanya kwa njia ya kurudisha kwa leptin ya satiety katika mikoa muhimu ya nishati ya nyumbani ya hypothalamus.
Hivi karibuni, jukumu la kupendeza la Hcrts limeanzishwa katika kutafuta thawabu na ulevi. Uanzishaji wa neurons ya Hcrt umeunganishwa na vitu vinavyohusiana na thawabu ya dawa na thawabu ya chakula. Kuchochea kwa neurons ya Hcrt au microinjection ya Hcrt1 ndani ya VTA au ventrikali hurejeshea tabia za zamani za kutafuta dawa, na athari hizi zimezuiwa na mpinzani wa Hcrtr-1 [21,22]. Masomo haya ya semina yameibua utafiti unaokua haraka ambao unathibitisha kurudia usindikaji wa Hcrts [23].
Shawishi inayoongeza arousal / wakeness pia mara nyingi huongeza mafadhaiko na wasiwasi. Kwa hivyo, uwezo wa Hcrts kukuza kuamka unaonyesha kuwa peptides hizi zinaweza kuchukua jukumu la kuongeza tabia na tabia ya kiakili ya dhiki. Kwa kuunga mkono dhana hii, sindano ya icv ya Hcrt1 inasababisha tabia nyingi zinazohusiana na dhiki [17,24]. Kuongeza shughuli za Hcrt pia kunaambatanishwa na michakato kadhaa ya kujumuisha inayohusiana na dhiki, kama vile kuongezeka kwa shinikizo la damu la arterial, kiwango cha moyo, matumizi ya oksijeni, na joto la mwili [25-27]. Kwa kuongezea, nyuzi za Hcrt zinafanya mradi wa kutolewa kwa corticotropin (CRF) ndani ya kiini cha mafuta ya mwili (PVN) [28-29], neurons zinazoamsha majibu ya kiini cha hypothalamus-pituitary-adrenal (HPA) kwa mafadhaiko. Matumizi ya kuoga ya Hcrt1 inasababisha kufifia na kuongezeka kwa masafa ya spike katika seli hizi za CRF [28]. Ushahidi huu unaonyesha kwamba Hcrts inaweza kuingiliana na mifumo ya CRF kuu ili kuamsha mhimili wa HPA na michakato mingine inayohusiana na mfadhaiko.
Mbali na ulaji wa chakula, madawa ya kulevya, na mafadhaiko, Hcrts pia zimeathiriwa katika mifano ya panya ya tahadhari [30] na tabia ya kijinsia ya kiume [31]. Hcrts pia amekadiriwa kuchukua jukumu la dalili za ugonjwa wa Parkinson [32], schizophrenia [33-34], na unyogovu [35-36]. Kwa jumla, tafiti za mfumo wa Hcrt zimeendelea zaidi kuliko ugunduzi wa awali wa ushiriki wa Hcrts katika kulala na kuamka. Masomo haya yanauliza swali: Je! Hcrts anawezaje kuchukua jukumu katika safu ya tofauti ya tabia inayoanzia kuamka kwa ulaji wa chakula, ulevi, mkazo, umakini, na hata tabia ya kijinsia? Hapo chini, tunatoa majibu ya mwanzo ya swali hili.
Hypocretins: wasimamizi wa kuamka na allostasis
Jukumu la mfumo wa hypocretin katika kukuza kuamka mara nyingi huelezewa kama jukumu la "kumfufua." Ufufuo wa jumla umewekwa na shughuli za magari ya kuongezeka na kuimarisha ufanisi kwa uchochezi wa hisia na hisia [37-40]. Chini mara nyingi hukazia, hata hivyo, ni kwamba mifumo ya kuamka inahusishwa katika mengi zaidi kuliko kusimamia mzunguko wa kulala / wake, kama vile tahadhari, wasiwasi, na dalili za matatizo mengi ya akili [41]. Muhimu sana, miundo ya ubongo inahusishwa na kufufuliwa kwa ujumla, ikiwa ni pamoja na malezi ya redio ya medulla na pons, midbrain, na kibadala, dorsomedial, na lateral hypothalamic nuclei [42], pata makadirio kutoka kwa neurons za Hcrt. Tunapendekeza kwamba ikiwa Hcrts inaweza kuimarisha mtandao huu wa kuamka, pia wana uwezo wa kuimarisha tabia zilizowekwa na mtandao huu. Kwa kuzingatia ufufuo wa jukumu unajulikana kwa kucheza katika tabia kama hizo zilizojifunza nje ya uwanja wa usingizi, wachunguzi wanaweza kufanya riwaya inayozidi bado ni mawazo maalum juu ya kazi ya Hkrts katika tabia zisizolala. Kwa mfano, ripoti za hivi karibuni ambazo Hkrts hupenda tabia katika mifano ya murine ya unyogovu [35-36] inaeleweka na hata kutarajia katika uso wa miaka ya utafiti wa akili kuonyesha kwamba usindikaji wa kusisimua hauharibikani kwa wanadamu wenye unyogovu [43].
Hctrs wanaonekana kuwa na athari kubwa zaidi wakati wa kuamka inahitajika ili kudhibiti matatizo ya msingi ya homeostatic kama njaa, wasiwasi, au gari la ngono. Kwa hiyo, tunapendekeza kwamba Hrrr ni muhimu sana kwa allostasis. Tofauti na homeostasis, allostasis ina utulivu katika viwango vya nje ya aina ya kawaida na inafanikiwa kwa kutofautiana katikati ya ndani ili kufanana na mahitaji na mazingira yaliyotarajiwa [44,45]. Kwa mfano, fikiria uchunguzi wa hivi majuzi wa madhara ya kizuizi cha kalori kwenye dhiki na unyogovu [46]. Kazi inayounganisha shida na unyogovu inaonyesha kuwa panya ya kikwazo cha preprohypocretin na hiti ya HCrt-iliyobichiliwa panya hupunguza majibu ya dhiki kwa wasiwasi kali na sugu [47]. Hata hivyo, baadhi ya majibu ya dhiki yanahifadhiwa, wote kwa shida kali sana kutokana na mtihani wa kuogelea wa kulazimishwa na shida ya muda mrefu ikiwa ni kushindwa kwa kawaida kwa jamii. Mkazo huu husababisha dalili za unyogovu [46]. Kwa kushangaza, chini ya shinikizo la allostatic, HCrts inaweza kweli kuzuia dhiki-ikiwa ni dalili za kuumiza, kurejesha "homeostatic" udhibiti wa ubongo arousal. Panya zenye vikwazo vya kalori hufanya vizuri zaidi katika mtihani wa kuogelea kulazimishwa (kuwa na latencies ndefu ya kuimarishwa na kutoweka kwa kiwango cha chini) na usionyeshe upungufu wa mahusiano ya kijamii ikilinganishwa na ad libitumpanya--fed. Hcrt null panya hazionyeshe ama moja ya faida hizi za kizuizi. Aidha, idadi ya neurons ya C-Fos nzuri ya HCrt inayotokana na kizuizi cha kalori inahusiana sana na kuboresha kwenye mtihani wa maingiliano ya kijamii [46]. Hii inaonyesha kwamba neurons za Hcrt zinasaidia kukabiliana na mkazo wa kisaikolojia wa kikaboni na kizuizi cha kalori ambacho huruhusu mnyama kushinda dalili za kuumia za ugonjwa unaosababishwa na shida ya kudumu. Vivyo hivyo, ingawa Hkrts haipaswi kuchochea ulaji wa chakula kwa hali ya kawaida, katika hali ya kizuizi cha calorie, Hrrr ni muhimu kwa ongezeko la kuongezeka kwa tabia ya chakula -48]. Uchunguzi huu unaonyesha zaidi kwamba neurons za Hcrt zinahusiana mabadiliko ya allostatic katika tabia, katika kesi hii kuhakikisha kwamba wanyama watasimama na kuwahamasisha kupata chakula wakati wa muda mdogo inapatikana. Wakati utafiti zaidi unahitajika kuelewa kazi za Hkrts katika aina tofauti za changamoto za mazingira, mifano hizi zinaonyesha jinsi kazi za kisaikolojia za Hkrts zitafunuliwa kikamilifu wakati tunaposhukuru nafasi ya Hctrs katika homeostasis na allostasis.
Hitimisho
Katika miaka kumi tangu ugunduzi wao, tumejifunza mengi kuhusu mfumo wa HCrt ya ubongo. Hakika, jukumu la Hkrts katika kukuza kuamka ni halali. Tathmini hii inaonyesha mfumo wa kufikiri juu ya jukumu la jumla kwa Hkrts katika tabia nyingine pia. Ingawa utafiti zaidi unahitajika ili kufafanua kazi sahihi za Hkrts, pengine jukumu la mfumo wa Hcrt litatambuliwa kikamilifu katika mazingira ya homeostasis na allostasis. Kwa ujuzi mpya wa kisasa na teknolojia ya optogenetic, miaka kumi ijayo bila shaka ina maendeleo ya kuendelea katika ufahamu wetu wa mfumo huu wa kuvutia wa ubongo wa ubongo.
Box 2
Maswali yasiyotatuliwa kuhusu mfumo wa hypocretin
- Je! Kuna vipindi vya kazi ndani ya kiini cha Hcrt? Imependekezwa kuwa kuna angalau idadi ya watu wawili wenye kazi ya neurons ya Hcrt: idadi ya wakazi wanaoishirikiana na jukumu katika ulaji wa chakula na kulevya, na idadi kubwa zaidi ya watu wanaohusika katika kuamka na kusisitiza [53]. Masomo ya baadaye yanahitajika ili kupima hypothesis hii.
- Je! Hukumu hizi mbili za Hcrt zinaweka tofauti tofauti za kazi za kisaikolojia na tabia? Je, wote wawili ni muhimu kwa ajili ya kusimamia tabia, au ni moja ya receptor ya kutosha?
- Je, neurons Hcrt kukuza kuongezeka kwa kujifungua kwa maeneo mengi katika ubongo, au wachache tu watu muhimu ya neurons? Mifano kadhaa za usingizi / wake wa mzunguko, kama mfano wa flip / flop wa usingizi, zinaonyesha kuwa Hcrt huongeza hali ya hali ya hewa kwa kuelekeza vituo vingine vya kumfufua kama vile LC, TMN, na dhoruba raphe nuclei [7]. Hata hivyo, vidonda vya viini hivi havikuongoza kwenye phenotype imara na kuongezeka kwa kawaida huhifadhiwa, hata wakati viini hivi vyote vimeingizwa katika mnyama mmoja [54]. Kwa hiyo, tovuti za postsynaptic zinazohitajika ili kupatanisha hatua ya neurotransmission ya Hcrt bado haijulikani.
- Je! Shida gani za allostatic zinahitajika au zinaweza kutosha kuhamasisha HCrt-mediated arousal? Je! Shida za mazingira zinatafsirije katika kuanzishwa kwa mfumo wa Hcrt?
Shukrani
MEC na JSB zinasaidiwa na Tuzo za Uzamili za Utafiti kutoka Chuo cha Taifa cha Sayansi. MEC pia inasaidiwa na Tuzo la Taifa la Huduma za Utafiti kutoka Taasisi za Taifa za Afya. LDL inasaidiwa na misaada kutoka Taasisi ya Taifa ya Dhuluma ya Dawa, DARPA na NARSAD.
Marejeo