Розбіжність схем, що лежать в основі ефекту винагороди та прийому їжі греліну: дофамінергічна проекція VTA-акумбензу опосередковує вплив греліну на винагороду за їжу, але не на споживання їжі (2013)

Нейрофармакологія. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 червня 14.

Скібіцька К.П.1, Ширазі Р.Х., Rabasa-Papio C, Альварес-Креспо М, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.

абстрактний

Ожиріння досягло глобальних масштабів епідемії і створює нагальну потребу в розумінні механізмів, що лежать в основі надмірного і неконтрольованого споживання їжі. Грелін, єдиний відомий циркулюючий орексигенний гормон, сильно збільшує поведінку винагороди за їжею. Нейрохімічна схема, що зв'язує грелін з мезолімбічною системою винагороди і з підвищеною поведінкою харчової винагороди, залишається неясною. Тут ми розглядаємо, чи потрібна VTA-NAc допамінергічна сигналізація для впливу греліну на винагороду та прийом їжі. Крім того, ми вивчаємо можливість ендогенного греліну, що діє на VTA-NAc нейронів дофаміну. D1-подібний або D2 рецепторний антагоніст ін'єктували в NAc у поєднанні з грелін-ін'єкцією в VTA, щоб дослідити, чи ця блокада послаблює індуковану греліном поведінку винагородження їжі. VTA ін'єкції греліну виробляється значне збільшення мотивації / винагороди харчової поведінки, як виміряно сахароза-індукованих прогресивного співвідношення операнд кондиціювання і споживання чау. Попередня обробка або D1-подібним, або D2-антагоністом в NAc, повністю блокувала ефект винагороду греліну, залишаючи споживання чау неушкодженим. Ми також виявили, що ця схема є потенційно важливою для ефектів ендогенно вивільненого греліну, оскільки обидва антагоністи знижували голодування (стан високих циркуляційних рівнів греліну) підвищеної поведінки, обумовленої сахарозою, але не гіперфагією чауха. У сукупності наші дані ідентифікують дофамінергічні прогнози VTA до NAc, поряд з D1-подібними і D2-рецепторами в NAc, як важливих елементів чутливих до греліну ланцюгів, що контролюють поведінку винагороди за їжею. Цікаво, що результати також свідчать про те, що поведінка за винагороду за їжею і просте споживання чау контролюються розходячими схемами, де NAc допамін відіграє важливу роль у винагороді їжі, але не в їжі.

мелірування

  • •

  • Intra-VTA грелін бере участь в набухових D1 і D2 рецепторах.

  • •

  • Позбавлення їжі підвищує поведінку продуктів харчування за допомогою акумуляторних рецепторів D1 і D2.

  • •

  • Споживання їжі не впливає на маніпуляції D1 та D2.

  • •

  • Поведінка продовольчої винагороди та простий прийом чау-чав контролюються розходячими схемами.

  • •

  • NAc допамін відіграє важливу роль у винагороді їжі, але не в їжі.

абстрактний

Ожиріння досягло глобальних масштабів епідемії і створює нагальну потребу в розумінні механізмів, що лежать в основі надмірного і неконтрольованого споживання їжі. Грелін, єдиний відомий циркулюючий орексигенний гормон, сильно збільшує поведінку винагороди за їжею. Нейрохімічна схема, що зв'язує грелін з мезолімбічною системою винагороди і з підвищеною поведінкою харчової винагороди, залишається неясною.

Тут ми розглядаємо, чи потрібна VTA-NAc допамінергічна сигналізація для впливу греліну на винагороду та прийом їжі. Крім того, ми вивчаємо можливість ендогенного греліну, що діє на VTA-NAc нейронів дофаміну. D1-подібний або D2 рецепторний антагоніст ін'єктували в NAc у поєднанні з грелін-ін'єкцією в VTA, щоб дослідити, чи ця блокада послаблює індуковану греліном поведінку винагородження їжі. VTA ін'єкції греліну виробляється значне збільшення мотивації / винагороди харчової поведінки, як виміряно сахароза-індукованих прогресивного співвідношення операнд кондиціювання і споживання чау. Попередня обробка або D1-подібним, або D2-антагоністом в NAc, повністю блокувала ефект винагороду греліну, залишаючи споживання чау неушкодженим. Ми також виявили, що ця схема є потенційно важливою для ефектів ендогенно вивільненого греліну, оскільки обидва антагоністи знижували голодування (стан високих циркуляційних рівнів греліну) підвищеної поведінки, обумовленої сахарозою, але не гіперфагією чауха.

У сукупності наші дані ідентифікують дофамінергічні прогнози VTA до NAc, поряд з D1-подібними і D2-рецепторами в NAc, як важливих елементів чутливих до греліну ланцюгів, що контролюють поведінку винагороди за їжею. Цікаво, що результати також свідчать про те, що поведінка за винагороду за їжею і просте споживання чау контролюються розходячими схемами, де NAc допамін відіграє важливу роль у винагороді їжі, але не в їжі.

Ключові слова

  • Грелін;
  • Мотивація їжі;
  • Споживання їжі;
  • Переїдання;
  • Кондиціонування оператора;
  • допамін;
  • D1;
  • D2

1. Введення

Циркулюючий гормон грелін і нервові ланцюги, через які він діє, добре вивчені в контексті контролю ожиріння та апетиту (Скібічка і Діксон, 2011), мотивовані також терапевтичними можливостями в цій області захворювання (Кардона Кано та ін., 2012). Грелін є унікальним серед циркулюючих пептидів у кишечнику, оскільки він збільшує споживання їжі (Рен та ін., 2000, Inui, 2001, Шинтані та ін., 2001 та  Kojima і Kangawa, 2002) ефект ЦНС, опосередкований виділеними рецепторами, GHS-R1A (Саломея та ін., 2009 та  Скібічка та ін., 2011) особливо тих, що розташовані в ділянках головного мозку, що займаються «гомеостатичним харчуванням» (тобто годуванням, пов'язаним з дефіцитом енергії), гіпоталамусом і стовбуром мозку (Меліс та ін., 2002, Фолконбрідж та ін., 2003 та  Ольшевський та ін., 2003). Проте нещодавно з'явилася роль греліну за межами цих гомеостатичних регіонів. GHS-R1A також присутній у ключових вузлах мезолімбічної системи винагороди, в таких областях, як вентральна область (VTA) і nucleus accumbens (NAc) (Зігман та ін., 2006 та  Скібічка та ін., 2011), райони, залучені до мотивованої поведінки, які також були пов'язані з «гедонічним годуванням» (тобто прийом їжі в поєднанні з його корисними властивостями). Грелін здатний приймати їжу з обох цих ділянок, і цей ефект, ймовірно, пов'язаний з його діями, спрямованими на підвищення стимулюючої та мотиваційної цінності продуктів харчування (Налейд та ін., 2005, Abizaid та ін., 2006 та  Скібічка та ін., 2011). Таким чином, у повністю насичених щурах або мишах грелін, що застосовується периферично або центрально (у тому числі безпосередньо у VTA), призводить до збільшення прийому їжі, а також поведінки за винагороду за їжею (Налейд та ін., 2005, Перелло та ін., 2010, Скібічка та ін., 2011 та  Скібічка та ін., 2012б) відображається, наприклад, за рахунок збільшення натискання на важіль для винагороди цукру в прогресивному співвідношенні оперантного графіка. Ця дія відображає нову роль греліну в системі мезолімбічної винагороди для поліпшення поведінки винагороди не тільки за їжу, але й за алкоголь і наркотики (Діксон та ін., 2011). Важливо відзначити, що цей ефект греліну на мотивацію їжі перевищує сигнали ситості, оскільки грелін викликає поведінку харчової винагороди у насичених тварин до рівня, порівнянного з таким, який виявляється у щурів, позбавлених їжі. Крім того, той факт, що блокада греліну сигналізує не тільки системно, а й вибірково в рамках VTA (Скібічка та ін., 2011), призводить до потужного придушення поведінки харчової винагороди, що підкреслює важливість і необхідність сигналу греліну у винагороді за їжу.

Дія грилі на рівні VTA є достатнім для прийому їжі та мотивованої поведінки, ефекти, які, як видається, вимагають передачі сигналу через GHS-R1A (Abizaid та ін., 2006 та  Скібічка та ін., 2011). Як це не дивно, але схеми, що проводяться нижче за дії, спрямовані на підтримку винагороди Греліна, у ВТА залишаються в основному невирішеними. У межах VTA грелін взаємодіє з опіоїдними, NPY та GABAergic-сигналами (Abizaid та ін., 2006 та  Скібічка та ін., 2012а). Тим не менш, VTA дофамінові нейрони, показані раніше для експресії грелінових рецепторів (Abizaid та ін., 2006), може бути кінцевою ціллю VTA для впливу греліну на винагороду за їжу. Приємні для їжі / винагороджуючі продукти задіюють нейрони дофаміну VTA та сигнал дофаміну в деяких областях ЦНС, таких як NAc, стимулюючи тим самим поведінку винагороди за їжу (Hernandez і Hoebel, 1988 та  Джозеф і Ходжес, 1990). Слід, однак, відзначити, що хоча вивільнення дофаміну сильно пов'язане з мотивованою поведінкою для харчових продуктів, воно також необхідно для основного харчування, оскільки миші, які не здатні синтезувати допамін, гинуть від голоду (Cannon et al., 2004). Функціональний зв’язок між греліном та дофаміном передбачається ефектом греліну на активність нейронів дофамінового нейрону VTA, а також тим фактом, що недоторкані дофамінергічні нейрони VTA необхідні для впливу греліну на винагороду за їжу (Abizaid та ін., 2006 та  Вайнберг та ін., 2011). Тим не менш, нейрони дофамінів VTA проектуються на декілька ділянок, і залишається абсолютно невивченим, чи потрібна сигналізація дофаміну в NAc для впливу греліну на VTA-керовану поведінку. Крім того, грелін бере участь у контролі за поведінкою, відмінною від споживання їжі або мотивацією, а саме до пошуку новизни, яка також пов'язана з вивільненням дофаміну в NAc (Бардо та ін., 1996 та  Ханссон та ін., 2012).

У даному дослідженні ми перевірили гіпотезу про те, що вплив греліну на поведінку мотивованої їжі та / або прийом їжі на рівні ВТА вимагає сигналізації дофамінових рецепторів в NAc. З цією метою, прийом їжі та мотивована харчова поведінка, індукована VTA-греліном, оцінювали в прогресивному співвідношенні важіль-пресування для парадигми сахарози разом з одночасною блокадою сигналізації дофаміну NAc. В окремих дослідженнях ми випробували індивідуальний внесок дофамінових рецепторів 1 (D1) та рецепторів дофамінових 2 (D2). Крім того, для того, щоб дослідити внесок ендогенного греліну в сигнал дофаміну NAc, ми визначили, чи впливають ці дофамінові рецептори на активізацію поведінки їжі. Нарешті, для того, щоб оцінити молекулярні наслідки ендогенно підвищеного греліну в сигналізації дофаміну NAc, ми визначили дію позбавлення голоду / їжі на експресію мРНК рецепторів і ферментів дофамінових рецепторів NAc.

2. Матеріали і методи

Звірята: Дорослі самці щурів Спраг-Доулі (200–250 г, річка Чарльз, Німеччина) утримувались у 12-годинному циклі світло / темно (світло світиться о 6 ранку) із регулярним чау та водою ad libitum у їхніх домашніх клітках. Всі процедури для тварин були проведені з дозволу етики та відповідно до рекомендацій Комітету з питань догляду та використання тварин для Університету Гетеборга.

Хірургія: Усім щурам у поведінкових дослідженнях імплантували направляючу канюлю (26 калібру; Plastics One, Roanoke, VA), націлену на VTA та оболонку NAc для подальших односторонніх, іпсилатеральних ін’єкцій. Використовували кетамінову анестезію. Канюлі розміщували на 1.5 мм над цільовою ділянкою, а для мікроін’єкцій використовували інжектор, що простягався на 1.5 мм від направляючих канюль. Для націлювання на VTA були обрані наступні координати Скібіцька та ін. (2011): ± 0.75 від середньої лінії, 5.7 мм ззаду від брегми та 6.5 мм вентрально від поверхні черепа, інжектор спрямований на 8.0 мм вентрально до черепа. Для оболонки NAc використовувались наступні координати (змінені з Кварта та ін. (2009): ± 0.75 від середньої лінії, 1.7 мм спереду від брегми та 6.0 мм вентрально до черепа, з інжектором, спрямованим на 7.5 мм вентрально). Канюлі прикріплювали до черепа стоматологічним акриловим цементом та ювелірними гвинтами і закривали обтуратором, як описано раніше (Скібічка та ін., 2009). У всіх щурів місце мікроін’єкції як VTA, так і NAc було перевірено посмертно, шляхом мікроін’єкції індійського чорнила при тому ж об’ємі мікроін’єкції (0.5 мкл), який використовувався протягом дослідження. Тільки предмети з правильним розташуванням (Рис.2) були включені в аналіз даних.

  • Повнорозмірне зображення (48 K)
  • Рис. 1.  

    Використані діаграми, що представляють різні експериментальні проекти. Графік 1 був використаний для отримання даних, представлених в Рис. 3 та 4. Графік 2 був використаний для отримання даних, представлених в Рис.5 і графік 3 для даних, що відображаються в Рис. 6 та 7. Тверді сірі коробки являють собою періоди, коли вимірювання були зібрані.

  • Повнорозмірне зображення (77 K)
  • Рис. 2.  

    Представник місця ін’єкції NAc (A) та VTA (B) (позначено колом). Права панель представляє корональну ділянку головного мозку щура з індійським чорнилом, введеним в оболонку VTA або NAc (NAcS) при обсязі 0.5 мкл, використаному в дослідженні. Ліва панель показує відповідний розділ атласу головного мозку щура, 2.16 мм спереду від брегми для NAc і 5.64 позаду від брегми для VTA; Aq, аквадукт; cc, corpus collosum; CPu, хвостатий і путамен; ЛШ, бічний шлуночок; NAcC, ядро ​​NAc; СН, чорна субстанція.

2.1. Процедура кондиціонування оператора

Експерименти з кондиціонування оперантів проходили в камерах кондиціонування оперантних щурів (30.5 × 24.1 × 21.0 см; Med-Associates, Джорджія, штат Техас, США). Процедура тренування, що застосовується для оперантного кондиціонування, була адаптована з попередніх досліджень (la Fleur та ін., 2007 та  Ханссон та ін., 2012). Для полегшення тренування оперантів на сахарозу всіх щурів піддавали м’якому обмеженню їжі, протягом якого їх початкова маса тіла поступово зменшувалася до 90% протягом одного тижня. До розміщення в коробках з оперантами щурів щонайменше два рази піддавали дії сахарозних гранул (гранул сахарози 45 мг; тест Diet, Річмонд, штат Індія, США). Далі щури навчилися натискати на гранули сахарози за фіксованим співвідношенням FR1, за 2 сеанси на день. У FR1 одне натискання на активний важіль призвело до доставки однієї гранули сахарози. Усі сеанси FR тривали 30 хв або до тих пір, поки щури не заробили 50 гранул, залежно від того, що трапилося раніше. Більшість щурів досягли критерію 50 гранул за сеанс через 5–7 днів. Натискання на неактивний важіль реєструвались, але не мали запрограмованих наслідків. За графіком сесій FR1 слідували FR3 та FR5 (тобто 3 та 5 пресів на гранулу відповідно). За графіком FR5 слідував графік прогресивного коефіцієнта (PR), під час якого вартість винагороди поступово збільшувалася за кожну наступну винагороду, щоб визначити обсяг роботи, яку щур готовий здійснити для отримання винагороди. Потреба у відповіді зросла відповідно до наступного рівняння: коефіцієнт відповіді = (5e (0.2 × інфузійне число)) - 5 через такі серії: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. Сеанс PR закінчився, коли щур не зміг заробити винагороду протягом 60 хв. Реакція вважалася стабільною, коли кількість харчових гранул, зароблених за сеанс, не відрізнялася більш ніж на 15% протягом трьох послідовних сеансів. У більшості випадків відповідь стабілізується протягом 5 сеансів. Тих щурів, які не досягли необхідних критеріїв за стільки часу, навчали на додаткових заняттях. Тест PR проводився 1 сеанс / день. Пізніше щурів переводили у свої домашні клітини для вимірювання споживання чаю протягом 1 години. Наприкінці тренувань та до операції та тестування щури мали ad libitum доступ до звичайної чау.

2.2. Наркотики

Ацильований грелін щурів (Tocris, Бристоль, Великобританія) вводили VTA у дозі 1.0 мкг із штучним ліквором (aCSF) як носій (та контроль). Раніше було показано, що доза 1.0 мкг греліну збільшує оперантну реакцію на цукор і викликає орексигенну реакцію при доставці до VTA (Налейд та ін., 2005 та  Скібічка та ін., 2011). D1-подібний антагоніст рецептора, SCH-23390, вводили NAc у дозі 0.3 мкг (Tocris) з aCSF в якості носія (контроль). Для дослідження дефіциту їжі дозу збільшили до 0.5 мкг через відсутність ефекту від початкової дози 0.3 мкг. SCH-23390 є потужним та селективним антагоністом D1-подібних рецепторів дофаміну з> 1000-кратною спорідненістю до D1-подібних проти D2-подібних рецепторів дофаміну (Барнетт та ін., 1986). Він має подібну спорідненість до рецепторів D1 і D5 (Барнетт та ін., 1992), отже, протягом усього дослідження ми будемо посилатися на його здатність блокувати D1-подібні рецептори, термін, що охоплює як D1, так і D5 рецептори. Початкова доза 0.3 мкг SCH-23390 була обрана на основі (Гримм та ін., 2011). Ця доза, введена в оболонку NAc, показала свою ефективність у зменшенні натискання на важіль кию, який раніше був поєднаний з доставкою розчину сахарози, не впливаючи на ефективність роботи неактивного важеля. Антагоніст рецептора дофаміну D2, етиклоприд гідрохлорид (Tocris), вводили NAc з aCSF в якості носія (контроль). Вибрана початкова доза етиклоприду (1.0 мкг) була заснована на (Лавіолетт та ін., 2008), але була збільшена до 1.5 мкг у дослідженні про дефіцит їжі. Всі ліки доставляли в 0.5 мкл об'єму aCSF.

2.3. Експериментальний дизайн

Усі щури отримували ін'єкції NAc та VTA на початку світлового циклу, з другою ін'єкцією за 10 хв до початку оперантного тестування. Усі умови були розділені як мінімум на 48 годин і працювали врівноваженим чином, таким чином, що кожна щур отримувала всі чотири умови: спочатку носій або антагоніст рецептора дофаміну до NAc, а потім, через 10 хв, транспортний засіб або грелін до VTA. Для кожного щура були спрямовані іпсилатеральні VTA та NAc. Деталі кожного експерименту також проілюстровані в Рис.1.

2.3.1. Вплив блокади D1-подібних рецепторів на індуковану греліном винагороду за їжею і споживання чау

Відповіді були розглянуті після цільових VTA і NAc (n = 12–14) доставка ліків після чотирьох таких умов: 1) стан контролю (розчини транспортного засобу для NAc та VTA), 2) NAc-транспортний засіб + VTA 1.0 мкг греліну, 3) NAc 0.3 мкг SCH-23390 + VTA-транспортний засіб, 4 ) NAc 0.3 мкг SCH-23390 + VTA 1.0 мкг греліну. Тестування проводили в насиченому стані (після темного періоду годування). У експериментальні дні щурів повертали до домашніх клітин через 120 хв оперантного тестування та вимірювали споживання чау протягом 1 год у домашній клітці (як у графіку 1, Рис.1). Цей момент часу відповідає третій годині після ін'єкції ВГТ греліну, під час якої очікується, що орексигенний відповідь буде продовжуватися, виходячи з попередніх досліджень, що вивчають час дії греліну, що вводиться централізовано або периферично ( Рен та ін., 2000 та  Фолконбрідж та ін., 2003) та наших попередніх досліджень, які використовували подібну експериментальну установку.

2.3.2. Вплив блокади рецепторів D2 на індуковану греліном винагороду за їжею і споживання чау

Відповіді були розглянуті після цільових VTA і NAc (n = 7) доставка лікарського засобу у чотирьох таких умовах: 1) стан контролю (розчини носія NAc та VTA), 2) NAc носій + VTA 1.0 мкг греліну, 3) NAc 1 мкг етилоприду гідрохлориду + ​​VTA, 4) NAc 1 мкг етиклоприду гідрохлориду + ​​VTA 1.0 мкг греліну. Тестування проводили в насиченому стані (після темного періоду годування). Щурів повертали до домашніх клітин через 120 хв оперантного тестування та вимірювали споживання чау протягом 1 год у домашній клітці (як у графіку 1, Рис.1), оскільки опосередкований греліном орексигенний ефект все ще присутній після відстроченого розміщення гранул чау (через 2 год).

2.3.3. Вплив блокади D1-подібних і D2 рецепторів (окремо або комбіновано) на споживання чау-грену

Для того, щоб підтвердити, що результати, отримані при споживанні чау в попередніх експериментах, не були змішані попереднім впливом сахарози в оперантовій парадигмі або затримкою на 2 години, в окремому дослідженні ми дослідили ефекти доставки NAc два антагоністи дофамінових рецепторів окремо або в комбінації з індукованим VTA греліном протягом 2 та 3 годин прийому їжі у насичених щурів (n = 10–11; як у графіку 2, Рис.1). У цьому випадку щури не піддавались дії парадигми кондиціонування операнту до вимірювання чау. Таким чином, споживання їжі вимірювали після цілеспрямованої доставки ліків VTA та NAc після чотирьох таких умов: 1) стан контролю (розчини носія NAc та VTA), 2) носій NAc + VTA 1.0 мкг греліну, 3) антагоніст дофамінового рецептора NAc + VTA-носій, 4) антагоніст рецептора дофаміну NAc + VTA 1.0 мкг греліну. Спочатку ми дослідили два антагоністи дофамінових рецепторів окремо, так що в умовах 3 і 4 одна група щурів отримувала 0.3 мкг SCH-23390, а інша група - 1 мкг гідрохлориду етиклоприду. Після відновлення протягом 3 днів було проведено повторне тестування приблизно половини щурів з кожної групи, цього разу з комбінацією двох антагоністів в умовах 3 і 4. У кожному з цих 3 експериментів застосовували врівноважену конструкцію між обробками, як і раніше (всі щури отримували всі умови в кожному експерименті для порівняння ефекту в межах суб’єкта). Положення канюль перевіряли посмертно, як і раніше. Наведені дані включають лише щурів з ін’єкційним станом, підтвердженим досягненням VTA та NAc.

2.3.4. Вплив блокади рецепторів D1 і D2 на індуковану їжею винагороду та прийом їжі

Антагоністи дофамінових рецепторів тестували в різних експериментах 2. У першому експерименті відповіді були досліджені після цільової NAc (n = 20) доставка або транспортного засобу, або антагоніста D1-подібного рецептора (0.5 мкг SCH-23390). Тестування проводили натщесерце (після обмеження їжі на час темного періоду циклу). У другому експерименті відповіді вивчали після цільового NAc (n = 7) доставка будь-якого транспортного засобу або 1.5 мкг NAc етиклоприду гідрохлориду. Тестування проводили у режимі голодування (після обмеження їжі на час темного періоду циклу; як показано в графіку 3, Рис.1).

2.3.5. Індуковані зміною їжі зміни в експресії генів, пов'язаних з дофаміном, в NAc

Змінені зміни в експресії генів, пов'язаних з позбавленням їжі, ключових вибраних генів, пов'язаних з дофаміном [дофамінові рецептори D1A, D2, D3, D5, катехол-O-метилтрансфераза (COMT), і моноаміноксидаза A (MAO)].

2.3.6. Виділення РНК та експресія мРНК

Мозок швидко видаляли, а NAc розтинали за допомогою матриці мозку, заморожували у рідкому азоті та зберігали при -80 ° C для подальшого визначення експресії мРНК. Окремі зразки мозку гомогенізували в Qiazol (Qiagen, Hilden, Німеччина) за допомогою тканинного лайзера (Qiagen). Загальну РНК екстрагували за допомогою міні-набору RNeasy Lipid Tissue Mini (Qiagen) з додатковою обробкою ДНКазою (Qiagen). Якість і кількість РНК оцінювали за допомогою спектрофотометричних вимірювань (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, США). Для синтезу кДНК був використаний комплект синтезу кДНК iScript (BioRad). ПЛР в реальному часі проводили за допомогою TaqMan® набори зондів та праймерів для цільових генів, вибраних з он-лайн каталогу (Applied Biosystems). Значення експресії генів розраховували на основі Ct метод ( Livak і Schmittgen, 2001), де ad libitum Подавалася група була позначена калібратором. Гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназу (GAPDH) використовували в якості еталонного гена.

2.3.7. Статистичний аналіз

Всі параметри поведінки були проаналізовані шляхом повторного аналізу дисперсійних вимірів (ANOVA) з наступним Постфактум Тест Tukey HSD відповідно до тесту студента t тесту, де були порівняні лише дві умови. Всі статистичні аналізи були проведені за допомогою програмного забезпечення GraphPad. Відмінності вважалися значними на p <0.05.

3. Результати

3.1. Вплив блокади D1-подібних рецепторів (NAc) на індуковану VTA грелін-винагороду та споживання їжі

Для того, щоб визначити, чи активність на D1-подібних рецепторах необхідна для індукованого VTH греліном підвищення харчової винагороди, тестували вплив попередньої обробки D1-подібним антагоністом (SCH-23390) на грелін-індукований оперант, що відповідає за сахарозу. Пост-випробувальний тест Tukey після одностороннього ANOVA (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 для винагород, активний важіль та чау відповідно) виявили значний ефект греліну на збільшення кількості отриманих винагород (p <0.0005; Рис.3А), кількість активних натискань на важіль (p <0.05; Рис.3B), і споживання чау (p <0.05; Рис.3В). Параметри, пов'язані з поведінкою винагороди, зароблені нагороди та активні важелі преси, були чітко заблоковані попередньою обробкою SCH-23390 ( Рис.3A, B). Активність на неактивному важелі була незначною і не суттєво відрізнялася між різними групами лікування ( Рис.3В) припускають, що лікування не призводить до неспецифічних нецільових змін активності. Гіперфагія чау, яка спостерігалася після мікроін'єкції греліну в ВТА, не була змінена попередньою обробкою SCH-23390 ( Рис.3В). Ці дані демонструють, що дофамінові та D1-подібні рецептори в оболонці NAc знаходяться нижче за греліном і необхідні для введення VTA греліну для впливу на поведінку винагороди за їжу. Однак вони не є необхідними для здатності греліну збільшувати споживання чау. Лікування NAc SCH-23390 не мало ефекту сам по собі на будь-якому операторі, що відповідає за прийом їжі або чау ( Рис.3).

  • Повнорозмірне зображення (37 K)
  • Рис. 3.  

    Ефекти блокування оболонки D1 ​​рецептора оболонки внутрішньо-NAc на поведінку винагороди за їжею, спричинену греліном, і гіперфагію чау. Попередня обробка антагоністом D1-подібного рецептора, SCH-23390, повністю блокувала індуковане греліном збільшення отриманих винагород за сахарозою (A) та кількість активних натискань важелів (чорні смуги), тоді як активність на неактивному важелі (сірі смуги) була не зазнає впливу жодного лікування (B). Гіперфагія внутрішньо-VTA-греліну не ослаблена селективною блокадою оболонки NAc рецепторів D1 (С). Значення відображаються як середні значення + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Вплив блокади D2 (NAc) на індуковану VTA грелін-винагороду та прийом їжі

Щоб визначити, чи є активність на D2s необхідною для експресії індукованої греліном підвищеної поведінки харчової винагороди VTA, було перевірено вплив попередньої обробки селективним антагоністом D2 (этиклопридом гідрохлоридом) на індуковане греліном підвищення охантарної поведінки сахарози. Один спосіб ANOVA продемонстрував значний вплив медикаментозного лікування (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 для винагороди, активний важіль та чау відповідно). Post hoc тест Тукі показав значне збільшення зароблених винагород (p <0.01; Рис.4А) і активні важільні преси (p <0.01; Рис.4В) після лікування греліну, які були блоковані при попередній терапії этиклопридом. Активність на неактивному важелі була незначною і не суттєво відрізнялася між різними групами лікування ( Рис.4B). На відміну від даних оперантного відповіді, попередня обробка етиклопридом не змінила індукованого греліном збільшення споживання чау-чау (p <0.05; Рис.4В). У цьому комбінованому дослідженні взаємодія була підтверджена двостороннім ANOVA між попередньою обробкою × греліном у отриманих винагородах: F(1,24) = 4.8, p <0.05; активні важільні преси: F(1,24) = 4.7, p <0.05, але не споживання чау. Таким чином, рецептори D2 можуть використовуватися греліном для індукції змін поведінки, пов'язаної з винагородою, але не для споживання чау.

  • Повнорозмірне зображення (39 K)
  • Рис. 4.  

    Ефекти блокування оболонки D2 рецептора оболонки внутрішньо-NAc на поведінку винагороди за їжею, спричинену внутрішньо-VTA, та гіперфагію чау. Попередня обробка антагоністом рецептора D2, етиклопридом гідрохлоридом (ETC), скасувала індуковане греліном збільшення отриманих винагород за сахарозою (A) та кількість активних важелів важелів (чорні смуги), тоді як активність на неактивному важелі (сірі смуги) не була на які впливає будь-яке лікування (В). На відміну від цього, гіперфагія внутрішньо-VTA-греліну не ослаблювалась селективною блокадою оболонки NAc рецепторів D2 (С). Значення відображаються як середні значення + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Вплив блокади D1-подібних і / або D2 рецепторів (NAc) на ін'єкційну ВГА грелін

Для подальшої перевірки відсутності ефекту двох антагоністів дофаміну на годування чау, ми повторили дослідження, цього разу на щурах, які ніколи не зазнавали парадигми оперантного кондиціонування. Це валідаційне дослідження було розширено, включивши третій тест, в якому ми досліджували ефекти спільної доставки антагоністів D1-подібних та D2-рецепторів до NAc на споживання їжі під впливом греліну VTA. Споживання чау було значно збільшено за допомогою VTA греліну через 2 год після ін'єкції (в одну сторону ANOVA: F(3,30) = 6.4, p <0.005 і F(3,27) = 9.0, p <0.0005 для дослідження рецепторів D1 та D2 відповідно), і на це не вплинула попередня обробка ні D1-подібним ( Рис.5А) або антагоніст рецептора D2 ( Рис.5Б). В остаточному тесті, досліджуючи комбінований ефект двох антагоністів дофамінових рецепторів, ми не змогли виявити значущий ефект VTA-греліну до часу 3 годин, можливо, відображаючи вплив потрійної паренхіматозної ін'єкції, необхідної в цьому дослідженні. Один із способів ANOVA вказував на значний ефект лікування (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). Вживання їжі після доставки VTA греліну досягло значущості через 3 години, однак це знову не було придушено спільним застосуванням антагоністів дофамінових рецепторів до NAc ( Рис.5В). Зауважимо, що комбіноване застосування обох антагоністів дофамінових рецепторів до NAc не впливало сам по собі на прийом їжі.

  • Повнорозмірне зображення (48 K)
  • Рис. 5.  

    Ефекти блокування дофамінових рецепторів оболонки внутрішньо-NAc на індуковану внутрішньо-VTA грелінову гіперфагію чау у щурів без будь-якої попередньої підготовки до оперування або впливу сахарози. Індукована VTA греліном гіперфагія, виміряна через 2 год після ін’єкції, не була придушена попередньою обробкою NAc ні (A) антагоністом D1-подібного рецептора, SCH-23390 (SCH), ні (B) антагоністом D2-рецептора, гідрохлоридом етиклоприду ( ETC). У (C) гіперфагія чау, індукована греліном, виміряна через 3 години, не була придушена спільним введенням NAc обох антагоністів. Значення відображаються як середні значення + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Вплив блокади рецепторів D1 і D2 на індуковану їжею винагороду та прийом їжі

Позбавлення їжі підвищує як реакцію на оперант, так і споживання їжі за 1 год; щури натискали активний важіль майже вдвічі більше, коли голодні, і в три-шість разів більше чау в точці вимірювання 1 год (порівняйте стан автомобіля в Рис. 3 та 4). Блокада D1-подібних рецепторів в оболонці NAc значно зменшила підвищену у харчовій винагороді поведінку, пов'язану з позбавленням їжі, коли вона оцінювалася як зниження заробленої їжі (p <0.01; Рис.6А) і зменшення активних натискань на важіль (p <0.01; Рис.6B). Ця обробка не мала суттєвого впливу на прийом їжі, що викликається позбавленням їжі ( Рис.6В). Інфузія антагоніста D2 в оболонку NAc значно зменшила підвищення харчової депривації у харчовій винагороді, коли її оцінювали як зниження заробленої їжі (p <0.01; Рис.7А). Незважаючи на те, що кожна щура зменшила активний натиск важеля після блокади D2 в NAc, ефект призвів до тенденції (p = 0.08; Рис.7Б), ймовірно, через високу вихідну мінливість натискання важеля (стандартна помилка = 86 для транспортного засобу та 41 для лікарських засобів, діапазон активного натискання важеля на транспортний засіб від 57 до 707 натискань). Видалення щура, який найчастіше реагував, із набору даних призводить до p = 0.001. Зокрема, вилучений щур продемонстрував 707 пресів на транспортному засобі і лише 303 на наркотиках, що також підтверджує загальний висновок. Ні антагоніст рецептора дофаміну не змінив важеля, що натискає на неактивний важіль. Блокада D2 в NAc не спричиняла споживання чау ( Рис.7С).

  • Повнорозмірне зображення (29 K)
  • Рис. 6.  

    Вплив блокади D1-рецепторів оболонки внутрішньо-NAc на підвищення рівня харчової винагороди та гіперфагію чау, спричинене депривацією їжі. Попередня обробка антагоністом рецептора D1, SCH-23390, послабила збільшення спричинених дефіцитом їжі винагород за сахарозою (A) та кількості активних важелів важелів, хоча жодна з процедур не впливала на активність неактивного важеля (B) . Гіперфагія Чау не ослаблена селективною блокадою оболонки NAc рецепторів D1 (С). Значення відображаються як середні значення + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Повнорозмірне зображення (30 K)
  • Рис. 7.  

    Вплив блокади D2-рецепторів оболонки внутрішньо-NAc на підвищення рівня поведінки за винагороду від їжі та гіперфагію чау. Попередня обробка антагоністом рецептора D2, етиклопридом гідрохлоридом (ETC), зменшила спричинене дефіцитом їжі збільшення заробітної плати за сахарозу (A) і, як правило, послабила кількість активних важелів важелів (B). Жодна з обробок не впливала на активність неактивного важеля (В). Гіперфагія Чау не ослаблена селективною блокадою оболонки NAc рецепторів D2 (С). Значення відображаються як середні значення + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Індуковані зміною їжі зміни в дофаминовой експресії генів у NAc

На ніч голодування мало значний вплив на експресію мРНК декількох генів, пов'язаних з дофаміном, в NAc. Експресія мРНК дофамінового рецептора D2 була значно знижена, в той час як мРНК дофамінового рецептора D5 була підвищена. МРНК дофамінових рецепторів D1, D3, COMT і MAO не змінювалися при нічному голодуванні (Рис.8). Рецептори D1 і D2 вважаються найбільш поширеним рецептором дофаміну в мозку, тоді як присутність D3 і D5 в ЦНС набагато більш обмежена. Тому ми порівнювали рівні мРНК в акумонах рецепторів D5 з D1 і доходили до 2%; аналогічне співвідношення було виявлено для D3 і D2 (дані не показані). Таким чином, ми підтверджуємо, що в межах NAc більшість мРНК дофамінових рецепторів складається з рецепторів D1 і D2, тоді як D3 і D5 рецептори являють собою лише малу частку загальної мРНК дофамінових рецепторів, виявлених в NAc.

  • Повнорозмірне зображення (21 K)
  • Рис. 8.  

    Експресія гена, пов'язана з передачею сигналу допаміну Nucleus accumbens, виявлена ​​після обмеження їжі. Значення показані як середні значення + SE. *p <0.05.

4 Обговорення

Основні висновки поточного дослідження вказують на те, що передача сигналів дофаміну в оболонці NAc є необхідним посередником впливу греліну на харчову винагороду. Результати вказують на те, що D1-подібні та D2-рецептори в оболонці NAc є ключовими компонентами схеми, що активується греліном, і мають важливе значення для греліну, що застосовується VTA, для впливу на поведінку винагороди за їжу. Сигналізація D1-подібних та D2-рецепторів у NAc (оболонці) не є суттєвою для здатності греліну збільшувати споживання чау. Ці дані свідчать про розбіжності в нейронних цілях для греліну, які контролюють підсилення їжі та споживання їжі. Нарешті, наші висновки вказують на те, що цей ланцюг також задіяний ендогенним греліном, оскільки в стані голоду, коли рівень циркулюючого греліну підвищений, сигналізація дофаміну в NAc необхідна для збільшення поведінки винагороди за їжу.

Дивно, хоча очевидно, що грелін впливає на дофамінергічну систему (Abizaid та ін., 2006, Jerlhag et al., 2007, Кавахара та ін., 2009 та  Вайнберг та ін., 2011), це перше дослідження, яке продемонструвало, що вплив греліну на винагороду за їжу вимагає сигналізації рецептора дофаміну NAc (в даному випадку сигналів D1-подібних та D2). Це постало важливим питанням, оскільки нещодавно було показано, що інші гормони або нейропептиди, пов’язані з контролем апетиту, мають досить несподівані стосунки з мезолімбічною системою дофаміну. Наприклад, лептин, як і грелін, має рецептори на нейронах дофаміну в VTA; більшість із цих чутливих до лептину дофамінергічних нейронів, однак, не виступають в смужку, а натомість іннервують мигдалину (Хоммель та ін., 2006 та  Лешан та ін., 2010). Меланокортин, потужний анорексигенний нейропептид з рецепторами в VTA, на відміну від того, що можна передбачити для анорексичного агента, фактично збільшує дофамінергічну активність і вивільнення дофаміну в смугастому тілі, одночасно зменшуючи поведінку прийому їжі (Торре і Селіс, 1988, Lindblom та ін., 2001 та  Конус, 2005). Інший шар складності додають дані, які вказують на те, що ефект дозування греліну залежить від доступності їжі: рівні дофаміну NAc, виявлені мікродіалізом, були збільшені тільки периферично застосованим греліном у щурів, яким дозволялося вживати після введення греліну (як і в експериментальних умовах, що використовувалися в даному дослідженні) і навіть були придушені греліном у тих, кому відмовляли в доступі до їжі (Кавахара та ін., 2009), ефект, який нещодавно показав, що включає диференційовані шляхи передачі опіоїдів у VTA (Кавахара та ін., 2013). Ці два приклади підкреслюють складність взаємозв'язку між годуванням пептидами, доступністю їжі та дофаміном та підкреслюють важливість досліджень, що вивчають користь впливу греліну на систему дофаміну в поведінці винагороди за їжу.

Цікавим аспектом результатів є контрастний ефект блокади рецепторів дофамінових рецепторів NAc на мотивацію їжі проти прийому їжі. Примітно, що ми підтвердили відсутність ефекту від пригніченого сигналу дофаміну NAc на споживання їжі, індукованого VTH греліном, у незалежних дослідженнях 2: в одній парадигмі вимірювання споживання їжі було зроблено відразу після тесту на операційний відповідь (для чого вживання цукрової винагороди могло змінити наступне прийом їжі), а в іншому, тільки прийом їжі вимірювали у тварин без попереднього оперантного тестування. Крім того, у другому експерименті нам вдалося показати, що спільне застосування обох антагоністів дофамінових рецепторів до NAc не впливало на прийом їжі, індукованого греліном VTA, підвищуючи підтримку гіпотези про те, що сигналізація дофаміну NAc через D1-подібні і D2 рецептори не потрібно для гіперфізії греліну. Взяті разом з тим, що антагоністи переривають VTA ghrelin-індуковану поведінку їжі, ці колективні результати дозволяють припустити розбіжність нейро-ланцюгів нижче за VTA греліном, з однією гілкою, що контролює споживання їжі, а іншу мотивацію / винагороду. Схоже, грелін використовує допамін для зміни мотивації харчування, але не прийому. Раніше ми показали, що VTA грелін залучає нейропептид Y у VTA вибірково для контролю над прийомом їжі і опіоїдів у протилежний спосіб (Скібічка та ін., 2012а). Таким чином, вже існує пріоритет для розбіжності в схемі, задіяній греліном для прийому їжі проти поведінки, обумовленої їжею.

Аккумальние D1-подібні рецептори мають добре зарекомендували себе як в підкріпленні наркотиків, так і в їжі, з масивом попередніх доказів, які вказують на те, що внутрішньо-NAc D1-подібний антагоніст вливання знижує цілеспрямоване поведінка по відношенню до їжі. Системні антагоністи D1-подібних рецепторів зменшують індукований cue- або контекстом самостійне введення кокаїну, героїну, нікотину та алкоголю [наприклад (Вайссенборн та ін., 1996, Лю і Вайс, 2002, Боссерт та ін., 2007 та  Лю та ін., 2010)], підкреслюючи ключову роль цих рецепторів у орієнтованих на винагороду процесах. Наведені дані вказують на те, що NAc D1-подібні рецептори є важливим елементом схеми, активованої грелін, що діє з VTA. Крім того, було показано, що периферичне застосування цього антагоніста D1 знижує розпізнавання об'єктів, що посилюють грелін (Якобі і Керрі, 2011). Однак, враховуючи, що периферичне застосування спрямоване на всі нейрональні популяції, що експресують D1, і що популяції за межами NAc (наприклад, у гіпокампі) можуть мати головну роль у навчанні та пам'яті, не зрозуміло, чи досліджувалася популяція NAc тут сприяють посиленню пам'яті ефектів греліну.

Рецептори D2 часто діють спільно з D1; таким чином, багато досліджень вказують на роль рецепторів D2 у аспектах обробки винагороди та орієнтованої на винагороди поведінки. Однак слід зауважити, що рецептори D1 і D2 не завжди діють так само, як і функція винагороди. Наприклад, в мигдалині блокада рецепторів D1 послаблює відновлення індукованого києм кокаїну, а антагоністи D2 можуть посилити цю поведінку (Берглінд та ін., 2006). Ця функціональна дисоціація також може мати нейроанатомічний внесок, оскільки рецептори D2 в NAc, здається, служать досить протилежною функцією тим, що в гіпоталамусі. У той час як в стимуляції NAc рецептори D2 можуть підвищувати мотивацію їжі, що робить тварину більш схильною до того, щоб докласти зусиль для отримання їжі, у стимулюванні гіпоталамусу рецептори D2 явно анорексичні (Leibowitz and Rossakis, 1979 та  Nowend et al., 2001). Звідси випливає, що важко інтерпретувати результати після периферичного застосування D2-цільових препаратів, для яких популяції цільових рецепторів пов'язані з протилежною функцією. Це може бути однією з причин, що пояснюють, чому в попередньому дослідженні периферичні ін'єкції антагоніста D2 не впливали на індукований греліном відповідь на розчин сахарози. Іншим можливим поясненням є те, що D2 є авторецептором нейронів, що продукують допамін, у речовині nigra і VTA, де його активація може призвести до придушення дофамінергічної активності (Лейсі та ін., 1987). Таким чином, при ін'єкції периферичних препаратів, що націлюють D2, потенційно можуть отримати доступ до цієї рецепторної популяції, тоді як у нашому дослідженні були націлені тільки рецептори D2 оболонки NAc. Примітно, що чистий ефект системної блокади D1-подібних рецепторів блокував відповідь на напій сахарози в тій же парадигмі (Overduin та ін., 2012). Крім того, виявляється, що системна підшкірна ін'єкція агоніста D1 підвищує переваги для смачної їжі, тоді як системне введення агоніста D2 зменшує його (Купер і Аль-Насер, 2006). Таким чином, здається, що наші дані, що вказують на пригнічуючий ефект антагоністів D1 на індуковану греліном мотивацію їжі, відповідають загальному чистому (супресивному) ефекту стимулювання рецепторів D1 на функцію винагороди. На відміну від цього, чистий ефект популяції рецепторів D2 більш тісно відповідає тому, що відомо про рецептори D2 гіпоталамуса, ніж дані, представлені тут для NAc.

У даному дослідженні як D1-подібні, так і D2-антагоністи були здатні блокувати оперантну поведінку для сахарози після введення VTA grelin і після позбавлення їжі, припускаючи, що спільне дія на обох рецепторах NAc необхідне для того, щоб грелін проявляв свої ефекти. Це має сенс при розгляді ендогенної ситуації, в якій дофамінергічні термінали, отримані з VTA, вивільняють допамін в оболонці NAc, одночасно активуючи всі доступні допамінові рецептори. Необхідність одночасної активації як D1-подібних, так і D2-рецепторів вже повідомлялася для інших форм поведінки, включаючи посилення (Ікемото та ін., 1997) і рухової активності (Плазник та ін., 1989), а також випадок нейронів (Білий, 1987). Результати цього дослідження вказують на те, що блокада тільки одного з двох дофамінергічних рецепторів була достатньою для того, щоб зменшити ці поведінки, оскільки блокада будь-якого з цих рецепторів була достатньою для зменшення поведінки сахарози, керованої греліном. Механізм цієї взаємодії незрозумілий. Деякі нейрони в NAc коекспонують як D1, так і D2 рецептори. Однією з можливостей є залучення гетеродимерів, необхідних для відповіді на винахід, нещодавно було повідомлено про формування гетеродимерів рецепторами D1 і D2, і ця зв'язок сприяла депресивному поведінці (Пей та ін., 2010). Тим не менш, наші результати показують, що сигнал D1 і D2 в NAc не є надлишковим, і кожен рецептор необхідний для того, щоб передати ефект греліну на винагороду за їжею, оскільки індивідуальна блокада була ефективною для послаблення відповіді на винагороду. Крім того, оскільки окрема блокада не була ефективною для гіперлінгії греліну, ми окремо оцінили можливість того, що сигнал D1 і D2 був надлишковим для споживання чау-чау, тобто для усунення відповіді буде потрібно одночасна блокада обох. Це, однак, не було таким, оскільки гіперлінгія греліну не зазнала впливу одночасної блокади рецепторів D1 і D2 в NAc. Таким чином, самостійно або в комбінації сигналізація рецептора NAX оболонки D1 і D2 не використовується греліном для збільшення споживання чави.

Тут ми орієнтувалися на D1-подібні і D2-рецептори в оболонці NAc. Функція оболонки і ядра NAc, здається, певною мірою відокремлюється, особливо з основними змінами самостійного застосування препарату, пов'язаними з дискретною сигналізацією, і оболонка, яка є більш впливовою в контексті самостійного адміністрування наркотиків залежно від контексту (Боссерт та ін., 2007). Ця функціональна дисоціація підтримується нейроанатомическими зв'язками, де ядро ​​отримує більший вхід від мигдалини, а оболонка більш щільно іннервується гіпокампом (Гроневеген та ін., 1999 та  Флореско та ін., 2001). Щури також самостійно вводять комбінацію агоністів рецепторів D1 і D2 тільки в оболонці NAc, а не в ядрі (Ікемото та ін., 1997), що вказує на те, що їхні спільні дії на винагороду пов'язані, перш за все, з цільовою областю, на яку це спрямовано.

У даному дослідженні ми вивчали, зокрема, вплив пригніченого сигналу дофаміну NAc на споживання їжі та мотивовану поведінку їжі, обумовлену грелин, застосованим VTA. Слід зазначити, однак, що грелін може також підштовхувати харчову поведінку шляхом активації афферентних шляхів до VTA. Наприклад, було показано, що грелін посилює посилену їжу поведінку шляхом активації нейронів орексину в бічному гіпоталамусі (Перелло та ін., 2010), орексинергическая клітинна група, яка проектує до VTA і стимулює вивільнення дофаміну (Наріта та ін., 2006). Хоча наше дослідження з використанням нейроанатомії та нейрофармакології конкретно розсікає шлях VTA-NAc, в ендогенній ситуації грелін, що вивільняється в кровообізі, швидше за все стимулює VTA, а також інші ядра мозку, що експресують рецептор греліну з еферентними прогнозами до VTA. Таким чином, у фізіологічній ситуації вплив греліну розподіляється по багатьох ділянках мозку, які, ймовірно, діють узгоджено. Концепція гормону або нейропептиду, що діє на багатьох розподілених ділянках мозку, з яких вона може викликати подібний результат, наприклад, зміна в прийомі їжі, не є новою і вже запропонована і оцінена для лептину і меланокортина (Гриль, 2006, Leinninger et al., 2009, Скібічка і гриль, 2009 та  Faulconbridge і Hayes, 2011).

Депривація їжі пов'язана з високим рівнем циркулюючого греліну. В умовах позбавлення їжі презентація їжі викликає вивільнення дофаміну в NAc (Кавахара та ін., 2013). Звідси випливає, що стан харчування може також впливати на сигналізацію дофаміну в NAc, вплив позбавлення їжі на експресію мРНК дофамінових рецепторів (D1-подібні рецептори (D1, D5) і D2-подібні рецептори (D2, D3)) і деградація дофаміну ферментів (MAO, COMT), оцінених у цьому дослідженні. Хоча позбавлення їжі не змінило експресію мРНК будь-якого з виміряних ферментів, що розкладають допамін, ми бачили диференційне регулювання рецепторів D5 проти D2. Експресія рецепторів D5 була збільшена майже на 30%, в той час як мРНК рецептора D2 була знижена приблизно на 20%. Відповідно до цієї дивергенції, одночасне застосування агоністів D1-подібних і D2-рецепторів виявило попереднє регулювання D2-рецепторів, але для регуляції D1-рецепторів в substantia nigra (і з подібною тенденцією в NAc) (Субраманіам та ін., 1992). Цікаво, що ефекти позбавлення їжі на вираження рецепторів дофамінових рецепторів NAc збігаються з нашими даними, які демонструють роль D1-подібних (які включають D5) і рецептори D2 у мотивації їжі, викликаної голодування.

Одне застереження нашого дослідження полягає в тому, що позбавлення їжі збільшує циркулюючі рівні греліну, так що інші популяції грелін-рецепторів за межами ВТА потенційно можуть бути активовані. Таким чином, хоча позбавлення їжі є ендогенним і більш фізіологічно значущим способом збільшення греліну, воно не дозволяє проводити селективну стимуляцію ВТА. Тому ми не можемо виключити можливість того, що зміни дофамінових рецепторів, виявлені в NAc, є результатом активності греліну в районах за межами VTA з непрямим впливом на NAc. Нарешті, слід зазначити, що наші дані пов'язуються зі змінами в експресії дофамінових рецепторів NAc, але подальші експерименти будуть потрібні для того, щоб показати посередництво (стимульованої греліном) VTA-NAc допамінергічної проекції в цьому ефекті і, дійсно, дослідити роль інших шляхів і передавальних систем у цьому ефекті, як бічний гіпоталамус (як обговорювалося вище).

Оскільки багато нейробіологічних субстратів є загальними як для наркоманії, так і для невпорядкованого прийому їжі, цілком можливо, що наявні результати свідчать про роль рецепторів D1 і D2 у впливі греліну на зміцнення наркотиків і алкоголю (Діксон та ін., 2011). Обидві продукти харчування та кокаїн призводять до вивільнення дофаміну в NAc (Hernandez і Hoebel, 1988). Блокада рецепторів D1 або D2 зменшує винагороду за наркотики, алкоголь і нікотин. Оскільки істотний внесок греліну в споживання або винагороду для всіх цих речовин було повідомлено раніше, досить вірогідно, що описана тут схема «грелін-ВТА-допамін-NAc» має відношення до масиву поведінки, а не виключно для харчових продуктів. Попередня підтримка цієї ідеї може бути отримана з даних, які демонструють, що позбавлення їжі може відновити пошук героїну, який блокується блокадою D1-подібних рецепторів (Тобін та ін., 2009).

Наші дані дають нові знання про інтеграцію двох ключових систем сигналізації, пов'язаних із винагородою: схеми, керовані VTA, які реагують на орексигенний гормон, грелін та схеми NAc, що реагують на дофамін. Зокрема, ми показуємо, що добре задокументовані дії греліну, пов’язані з VTA, на поведінку, мотивовану їжею, вимагають сигналів D1 і D2 в NAc. Наші дані також вказують, що зумовлені VTA (D1 / D2-залежні) ефекти греліну на винагороду за їжу включають різні схеми до важливих для прийому їжі, оскільки жоден антагоніст не впливає на споживання їжі, викликане греліном, при доставці до NAc. Нарешті, дослідження на голодних (на ніч голодуючих і, отже, гіпергрелінемічних) щурах втягують сигнали NAc D1 / D2 в ефекти ендогенного греліну на поведінку, мотивовану їжею. Таким чином, механізми та терапії, що перешкоджають передачі сигналів дофаміну в NAc, схоже, мають значення для опосередкованого греліном ефекту на систему винагороди, включаючи ті, що пов'язані з контролем годування, а отже, ожирінням та його лікуванням.

Заява про розкриття інформації

Авторам нема чого розкривати.

Подяки

Цю роботу підтримали Шведська наукова рада з медицини (2011-3054 до KPS і 2012-1758 до SLD), Сьома Рамка Європейської Комісії гранти (FP7-KBBE-2010-4-266408; F4-HEALTH-7-2009; EurOCHIP; FP241592-KBBE-7-2009-3, NeuroFAST), Відкриття та обмін інформацією / Авторизація та обмін даними Гьотеборг (ALFGBG-138741), Шведська фундація стратегічних досліджень до Центру серцево-судинних та метаболічних досліджень (A305 – 188) Fonden NovoNordisk. Спонсори не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, рішенні щодо публікації або підготовці рукопису.

посилання

  •  
  • Відповідний автор. Відділ ендокринології, Інститут нейронауки та фізіології Академії Салгренської університету в Гетеборзі, Medicinaregatan 11, поштова скринька 434, SE-405 30 Гетеборг, Швеція. Тел .: +46 31 786 3818 (офіс); факс: +46 31 786 3512.

Авторське право © 2013 Автори. Опубліковано компанією Elsevier Ltd.