Структури нервової активації, що лежать в основі базолатеральної мигдалини, впливають на інтраакумбенс, орієнтований на опіоїди, в порівнянні з апетитною поведінкою годування щурів з високим вмістом жиру (2015) - BINGE MECHANISM

Behav Neurosci. Авторський рукопис; доступний у PMC 2015 Dec 1.

Опубліковано в остаточному форматі:

PMCID: PMC4658266

NIHMSID: NIHMS724902

Остаточна редагована версія цієї статті видавця доступна за адресою Behav Neurosci
 

абстрактний

У даному дослідженні досліджено роль амігдали в опосередкуванні унікальної картини поведінкової поведінки, обумовленої активацією опіоїдів внутрішньоаккумбен (Acb) у щурів. Тимчасова інактивація базолатеральної амігдали (BLA) за допомогою мускамолу при застосуванні агоніста ГАМК запобігає підвищенню споживання після введення опіоїдів внутрішньо-Acb селективного агоніста мік-опіоїдів D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO) незмінною, особливо після закінчення споживання. Одна з інтерпретацій полягає в тому, що інактивація BLA вибірково блокує нейронну активність, що лежить в основі DAMGO-керованого споживчого (споживання), але не апетитного (підхід) поведінки. Дані експерименти використовують переваги цієї тимчасової дисоціації споживання та поведінки підходу, щоб дослідити пов'язану з ними нервову активність. Після введення внутрішньо-Acb фізіологічного розчину або введення DAMGO, з введенням муслімолу BLA або без нього, щурам надавали доступ 2hr до обмеженої кількості дієти з високим вмістом жирів. Негайно після сеансу годівлі щурів забивали і досліджували мозок для моделей нейронної активності в критичних областях мозку, які, як відомо, регулюють як апетитну, так і консервативну харчову поведінку. Результати показують, що внутрішньо-Acb DAMGO адміністрація збільшувала активацію c-Fos у нейронах орексину в перифорнічній ділянці гіпоталамуса і що це збільшення активації блокується інактивацією мускула BLA. Введення внутрішньо-Acb DAMGO значно збільшило активацію c-Fos в дофамінергічних нейронах вентрального тегментального ділянки, порівняно з контролем з сольовим розчином, і інактивація BLA не впливала на це збільшення. В цілому, ці дані забезпечують основні схеми, які можуть опосередковувати вибірковий вплив BLA на керування споживчою, але не апетитною поведінкою в моделі гедонічно керованої поведінки.

Ключові слова: мотивована поведінка, системний і ланцюговий аналіз, лабораторна поведінка (апетитний / аверсивний), модель тварини, модель опіоїдного живлення

Широко досліджено розподілену мережу, що сприяє внутрішньоаккументовому (Acb) опіоїдному годуванню (; ; ; ), і вклади базолатеральної мигдалини (BLA) були особливо цікавими. Тимчасова інактивація БЛА з ГАМКA агоніст muscimol запобігає значне збільшення споживання з високим вмістом жиру після внутрішньо-Acb введення селективного µ-опіоїдного агоніста D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-enkephalin (DAMGO), проте інактивація BLA не впливає на збільшення харчування 24hr позбавлення їжі (). Цей вплив BLA на специфічне опосередкування моделі гедонічного годування було додатково охарактеризовано, щоб показати, що інактивація BLA запобігала підвищенню споживання, обумовленого внутрішньо-Acb DAMGO, але залишала підвищену поведінку підходу до їжі незмінною, особливо після закінчення споживання їжі. У той час як більш детальна характеристика та інтерпретація цих даних була надана Інактивація BLA, здається, лише впливає на фазу споживання високої жирності, але не на фазу харчового підходу, обумовлену активацією опіоїдами Acb.

Історично, корисна поведінка була розбита на категорії апетит фаза, яка включає в себе підхід поведінки, що бере участь у пошуках корисних стимулів, таких як їжа, і оздоровчий етап, який включає в себе поведінку, таку як споживання їжі (; ). Ця відмінність спостерігається протягом десятиліть і залишається популярною сьогодні, оскільки розвиваються теорії мотивації, пов'язаної з продуктами харчування та іншими нагородами (; ; ; ; ). Спроби визначити фізіологію, що лежить в основі цих різних фаз мотивованої поведінки, включали моделі, де лікування перешкоджало вираженню однієї фази, не впливаючи на іншу (; ; ; ). У цьому дослідженні досліджується основна фізіологія унікальної моделі поведінки годування, при якій дисоційована консервативна та апетитна фаза.

Дані експерименти досліджували нейронні закономірності активності, що лежать в основі апетитної та консервативної поведінки, що зумовлена ​​внутрішньоутробним DAMGO. По-перше, початковий висновок () реплікували для встановлення передумови для другого експерименту, включаючи необхідність визначення належного обсягу обмеженої дієти для забезпечення в другому дослідженні. У другому експерименті, слідуючи кожному з чотирьох різних лікарських умов, всім суб'єктам було надано доступ до обмеженої кількості дієти з високим вмістом жирів, надаючи кожній групі лікування, крім групи, що одержувала тільки DAMGO, можливість досягти ситості (тобто кількості, що спостерігаються під lib умови від експерименту 1). Негайно після сеансу годування 2hr щурів приносили в жертву для захоплення моделей нейронної активності, пов'язаних з відображеними моделями поведінки. Попередні дані продемонстрували, що поведінка підходу до споживання та прийому харчового бункера відбувається протягом першої ХНУМХ хв тестової сесії після всіх обробок, однак внутрішньо-Acb DAMGO, з або без інактивації BLA, виробляють високі рівні поведінки підхід до їжі під час останнього хв. тестової сесії 30hr (). Тому нейронна діяльність пов'язана з мотивацією до підхід та споживати повинні бути представлені у щурів, які отримували внутрішньо-Acb DAMGO лікування без інактивації BLA. На відміну від цього, структури нервової активності у щурів, які отримують внутрішньо-Acb DAMGO лікування з інактивацією BLA, повинні відображати рівну мотивацію до підхід, але відображає знижену мотивацію до споживати.

Нейронну активність досліджували в областях головного мозку, для яких було відомо, що вони опосередковують апетитну і кон'юмативну поведінку, включаючи вентральну тегментальну область (VTA), дорсальний медіальний гіпоталамус (DMH), перифорнічну ділянку гіпоталамуса (PeF) і латеральний гіпоталамус (LH) (; ; ). Внутрішньо-Acb DAMGO введення підвищує експресію c-Fos у перифорних нейронах гіпоталамуса, і цей вираз вимагає сигналізації орексину в межах VTA (). У сукупності ці та інші дані дозволяють припустити, що ця модель інвазованої смаком харчування через активацію Acb µ-опіоїдних рецепторів може рекрутувати нейрони PeF orexin і посилювати сигналізацію орексину в VTA, що, в свою чергу, може модулювати витік DA до Acb і mPFC, керуючи харчовою поведінкою (). Буде вивчено вплив активації BLA, необхідного для спостереження за збільшенням внутрішньо-Acb DAMGO споживанням з високим вмістом жирів, але не з високим вмістом жирів.

Методи

Щури

Тридцять шість дорослих самців щурів Sprague – Dawley (Harlan Sprague-Dawley, Inc., Indianapolis, IN) вагою 300 – 400 g були розміщені парами в клітинах з плексигласу в кліматично контрольованому приміщенні для колоній при температурі 22 ° C. Щурів підтримували у циклі світла-темряви 12-hr, і всі експерименти проводили під час світлової фази (0700 –1900) між годинами 1200 і 1500. Якщо не вказано інше, щури мали вільний доступ до лабораторної чау та питної води до і протягом усього експерименту. Групи містили щурів 6 – 8. Всі експериментальні процедури були виконані у відповідності з протоколами, затвердженими Комітетом Університету Міссурі для догляду та використання тварин.

Хірургія

Щурів анестезировали сумішшю кетаміну і ксилазину (90 мг / кг і 9 мг / кг, відповідно; Sigma, St. Louis, MO), і набори 2 направляючих канюль з нержавіючої сталі (датчик 23, 10 мм) були стеротаксично націленими двосторонньо вище кордону ядра Acb і бічної оболонки і BLA і закріплені на черепі гвинтами з нержавіючої сталі і світлоотверждаемой смолою (Dental Supply of New England, Boston). Після хірургічного втручання в направляючі канюлі поміщали сталеві дроти для запобігання оклюзії. Координати для цільових сайтів такі: Acb: AP, + 1.4; ML, ± 2.0; DV, -7.8; BLA: AP, -2.8; ML, ± 4.7; DV, -8.6 (координата DV представляє розміщення ін'єкційної голки 12.5mm, яка розширює вентраль 2.5mm канюлі).

Апарат

Поведінкова оцінка харчування була проведена в кімнаті, відокремленій від кімнати колонії на восьми плексигласах (30.5 см × 24.1 см × 21.0 см) камер для годування (Med Associates, St. Albans, VT). Щури мали доступ до води ad libitum і приблизно 35g смачної дієти, за винятком випадків, коли зазначено. Камери для годування були оснащені чотирма пучками інфрачервоної рухової активності, розташованими на відстані 6 см по всій довжині камери, і 4.3 см над підлогою. Автоматизована вагова шкала для харчового бункера контролювала споживання їжі. Додатковий інфрачервоний промінь, що охоплює вхід харчового бункера, визначав кількість та тривалість кожного входу голови в область бункера. Харчовий бункер і пляшка води розташовувалися на одній стороні (протилежні кути) однієї стінки камери, а знімний лоток для сміття знаходився під підлогою бруска. Вимірювання включали локомоторну активність (кількість горизонтальних розривів пучка), тривалість введення бункера (середня тривалість розриву пучка на вході в бункер), записи бункера (кількість розривів пучка на вході в бункер) і кількість спожитого ( грамів споживаної дієти). Періоди тестування складалися з поведінкового моніторингу в камерах годування за допомогою комп'ютера, який використовував програмне забезпечення Med-PC (Med Associates Version IV, St. Albans, VT).

Процедура

Препарат мікроін'єкційний

D-Ala2, NMe-Phe4, Glyol5-енкефалін (DAMGO; дослідницькі біохімічні препарати, Natick, MA) і мусцимол (Sigma, St. Louis, MO) були розчинені в стерильному 0.9% фізіологічному розчині. Контрольний засіб завжди був стерильним 0.9% сольовим розчином. Інфузії доставляли з допомогою мікроприводного насоса (Harvard Apparatus, South Natick, MA), з'єднаного за допомогою поліетиленової трубки (PE-10), а щурів обережно виводили на руку. Були використані форсунки 12.5-мм тридцяти трьох калібрів, що розширювали 2.5 мм за межі кінцевих канюль. Швидкість ін'єкції становила 0.32 мкл / хв для Acb і 0.16 мкл / хв для BLA, причому загальна тривалість інфузії становила 93 s, що призводило до обсягів 0.5-µl і 0.25-мкл відповідно. Додаткову хвилину було дозволено для дифузії.

дизайн

експеримент 1

Використовуючи розробку в межах суб'єктів, всі групи щурів отримували кожну з чотирьох комбінацій медикаментозного лікування на чотирьох окремих днях лікування у протибалансовому порядку. Всі поведінкові тести для обох експериментів почали 1 тиждень після операції в Med-Associates камери контролю споживання їжі. Щурам давали доступ до дієти в цих камерах для 2hr щодня протягом 6 послідовних днів. На 5th день, ін'єктор 10-мм був вставлений і залишений на місці за 2 хв, без введення об'єму. На 6th день, ін'єктор 12.5-мм був вставлений, і фізіологічний розчин вводився для 93 s. У кожний день випробування мускулол (20 ng / 0.25 мкл / сторона двосторонньо) або фізіологічний розчин вливали в BLA, після чого відразу ж DAMGO (0.25 мг / 0.5 мкл / сторона двосторонньо) або фізіологічний розчин в Acb, що призводить до чотирьох можливих лікування комбінації. Сеанс тестування 2hr починався відразу після останньої ін'єкції, а щурам давали ad libitum доступ до дієти з високим вмістом жирів. Між днями лікування було принаймні 1 день.

експеримент 2

Чотири групи щурів, що використовують міжсуб'єктну конструкцію, з кожним з яких мають двосторонні канюлі, спрямовані на Acb і BLA. Щурам давали доступ до дієти в цих камерах для 2hr щодня протягом 6 послідовних днів і процедури ін'єкції були ідентичні експерименту 1, однак кожна щура отримувала тільки 1 можливих комбінацій лікарських препаратів 4. Споживання високожирної дієти на 6th день базового лікування було використано для противагинального призначення медикаментозного лікування, щоб забезпечити аналогічні вихідні контрольні норми прийому. На 8th на день тваринам давали 1 з можливих лікарських препаратів 4 і доступ до 8g смачної дієти для 2hr.

Гістологічна перевірка розміщення канюлі

Відразу ж після сеансу годування 2hr, тварин видаляли з камер для годування, глибоко анестезованих кетаміном і ксилазином (90 мг / кг і 9 мг / кг), і транскардиально перфузировали. Мозок видаляли і занурювали в формалін (10%) протягом ночі при 4 ° C і потім криозащищали шляхом перенесення в розчин сахарози (20%) при 4 ° C. Заморожені серійні зрізи (50 мкМ) збирали по всій протяжності місця ін'єкції, монтували на желатинизированних предметних стеклах, і протилежним чином фарбували крезил фіолетовим. Профілі розміщення канюлі потім аналізували на точність, і дані з щурів з неправильними канюлями не були включені в аналізи.

Імуногістохімія

Мозок розрізали на товщину 40 мкм і зберігали в 0.1M фосфатному буферному розчині (PB, pH 7.4) при 4 ° C. Протокол вільного плаваючого імунофлуоресцентного фарбування був наступним: Секції промивали (3 × 10 хв) в PBS. Неспецифічні сайти зв'язування блокували з використанням блокуючого розчину [суміш 10% нормальної сироватки кози (Jackson Immuno Research, West Grove, PA) і 0.3% Triton X-100 (Sigma) в PBS)] за 2 hr. Далі зрізи інкубували в суміші коктейлів, що містить кроляче анти-c-Fos-антитіло (1: 5000; Calbiochem) і курячу анти-тирозин-гідроксилазу (VTA) або мишачий антирексин-A (гіпоталамус) протягом ночі. Зрізи промивали (4 × 30 хв) в PBS, що містить 0.05% Tween-20 (PBST). Далі зрізи інкубували протягом 2 годин в блокувальному буфері, з коктейлем з вторинних антитіл: Alexa Fluor 555 кози анти-кролячого IgG і Alexa Fluor 488 козячого анти-курячого IgG (Invitrogen). Всі вторинні антитіла використовували в рекомендованій концентрації 1: 500. Зрізи промивали (4 × 30 хв) в PBST і PB (2 × 10 хв). Зрізи монтувалися на слайдах із суперморозом (VWR International, США) і дозволяли висихати при кімнатній температурі при захисті від світла. Використовуючи комплект для монтажу ProLong Anti-Fade (Invitrogen), скибочки накривалися і зберігалися на 4 ° C. Всі інкубації проводили при кімнатній температурі, за винятком первинних антитіл, які інкубували при 4 ° C. Для контролю за варіаціями в імуногістохімічній реакції взаємодіють тканини з різних груп лікування. Додатково, фарбування відсутнє в контрольних експериментах з опущенням первинних антитіл.

Поведінковий статистичний аналіз

Для експерименту 1, всі заходи харчування для загального сеансу 2-hr і в різних умовах лікування були проаналізовані з двофакторним ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), причому рівні для кожного фактора є або носієм, або препаратом . Для експерименту 2, всі заходи харчування були проаналізовані з використанням двофакторного ANOVA (Acb Treatment X Amygdala Treatment), причому рівні для кожного фактора є або носієм, або препаратом.

Процедури підрахунку, візуалізації та статистичного аналізу

Для кількісної оцінки експресії імунореактивності в гіпоталамусі (включаючи бічний гіпоталамус, перифорнічну ділянку, дорсомедіальний гіпоталамус) і ВТА, було проаналізовано та усереднено три анатомічно паралельні зрізи тканин з кожної півкулі (загальна кількість 6 на область). Всі зображення були згенеровані або через об'єктив 4 ×, або через 10 × з конфокальним мікроскопом з використанням програмного забезпечення Slidebook 4.3 (Інтелектуальні інновації у зображенні, Denver, CO). Залежно від конкретної області, флуоресцентна імунореактивність у зрізі 40µm була зображена для або тільки c-Fos, так і c-Fos / TH, або c-Fos / OrexinA мічених каналів, відокремлених встановленим екстремальним порогом. Зображення потім відображалися на повному екрані за допомогою вільного програмного забезпечення на основі Java у відкритому доступі з відкритим доступом ImageJ (Національний інститут охорони здоров'я, Bethesda, MD, США), оскільки програма обробки та аналізу зображень, яка дозволила позначити кожний окремий нейрон і позитивне фарбування для кожного каналу розраховували в режимі сліпого лікування. Нейрони класифікувалися тільки як c-Fos, тільки пептид або подвійно мічені відповідно до присутності вищезазначеного продукту реакції антитіла в ядрі клітини.

Усі райони були позначені та картографувані за допомогою Атласу мозку щурів (Paxinos & Watson, 1998). Вентральна тегментальна зона та тирозингідроксилаза; вибрані ділянки знаходились між -5.2 і -5.5 мм попереду брегми. На кожному рівні в обох півкулях підраховували область, що містить клітини тирозингідроксилази (TH-IR) та c-Fos-IR. Гіпоталамус та орексин-А; вибрані ділянки знаходились між -2.8 і -3.3 мм вперед від брегми. Встановлено, що область гіпоталамуса (від -2.8 до -3.3 мм) містить орексин-А позитивні клітини була розділена на три області від медіальної до латеральної. Всі клітини всередині, вентральні та дорсальні до форнікса включали середню область, позначену як перифорнічна (PeF). Мічені орексином-А клітини, розташовані латерально від цієї області, були включені до бічного гіпоталамуса (ЛГ), а ті, що медіальні від форнікса, були в медіальній групі (ДМГ), яка перекривалась з дорсомедіальним гіпоталамусом. Нейрони підраховували в обох півкулях.

результати

Всі ефекти лікування вказані у зв'язку з місцем (ами) введення препарату або носія (тобто внутрішньо-Acb DAMGO). Оскільки всім щурам також надавали доступ і споживали обмежену кількість дієти з високим вмістом жирів, всі зміни в асоційованому харчовому поведінці (Експ. 1 і 2) і закономірності нейральної активації (Exp. 2) обов'язково є комбінованим ефектом кожного відповідного препарату. лікування і споживання дієти.

Харчова поведінка

експеримент 1

Вплив інактивації BLA на поведінку з високим вмістом жирів, обумовлене внутрішньовенним введенням DAMGO в Acb.

споживання

Як показано в Рис. 1a, ANOVA, проведений за даними про споживання їжі, виявив значний головний ефект лікування Acb (F (1, 7) = 13.9, p <.01), лікування BLA (F (1, 7) = 8.6, p <.05), а взаємодія Acb × BLA при лікуванні (F (1, 7) = 8.9, p <.05). Постійний аналіз показав, що внутрішньо-Acb DAMGO + внутрішньо-BLA фізіологічний розчин призвів до значно вищих рівнів споживання (p <.05) порівняно з обома контрольними процедурами (внутрішньо-Acb фізіологічний розчин + внутрішньо-BLA фізіологічний розчин; внутрішньо-Acb фізіологічний розчин + внутрішньо-BLA мусцимол), а внутрішньо-BLA лікування мусцимолом блокувало це збільшення (p <.05).

малюнок 1 

Поведінкова експертиза: A) Кількість споживаної дієти з високим вмістом жирів (ad libitum access), B) загальна тривалість введення в бункер для харчових продуктів, C) загальна кількість записів бункера для харчових продуктів, і кількість рухової активності (тобто горизонтальний розрив пучка). Лікування 4 вводили в ...
Тривалість введення в їжу

Як показано в 1b, ANOVA, проведений на даних про тривалість вступу харчових бункерів, виявив значний основний ефект лікування Acb (F (1, 7) = 36.3, p <.001), лікування BLA (F (1, 7) = 12.1, p <.05), а взаємодія Acb × BLA при лікуванні (F (1, 7) = 16.5, p <.005). Post-hoc аналіз показав, що внутрішньо-Acb DAMGO + внутрішньо-BLA лікування мусцимолом призвело до значно більшої тривалості входу в бункер для їжі порівняно з усіма іншими процедурами (p <.001), при цьому жодне інше лікування не суттєво відрізняється одне від одного.

Записи харчових бункерів

Як показано в Рис. 1cANOVA, проведений на вхідних даних харчового бункера, виявив значний головний ефект лікування Acb (F (1, 7) = 10.6, p <.05), тоді як лікування BLA наближалося до значущості (F (1, 7) = 3.89, p = .08), і взаємодія лікування Acb × BLA (F (1, 7) = 7.9, p <.05). Post-hoc аналіз показав, що внутрішньо-Acb DAMGO + внутрішньо-BLA лікування мусцимолом призвело до значно більшої кількості входів у бункер для їжі порівняно з усіма іншими процедурами (p <.05), при цьому жодне інше лікування не суттєво відрізняється одне від одного.

Локомоторна активність

Як показано в Рис. 1cANOVA, проведений на вхідних даних харчового бункера, виявив значний головний ефект лікування Acb (F (1, 7) = 23.5, p <.005), але основного ефекту від лікування BLA немає (F (1, 7) = 1.4, p > .05), а відсутність взаємодії з лікуванням Acb × BLA (F (1, 7) = .056, p > .05).

експеримент 2

Вплив інактивації BLA на поведінку з високим вмістом жирів та моделі нейроактивації, обумовленої внутрішньоутробним введенням DAMGO.

Призначення медикаментозного лікування було врівноважене високим рівнем споживання жиру з 6th день базової лінії. Ці рівні споживання були наступними: SAL-SAL, 5.1g; SAL-DAM, 4.9g; MUSC-SAL, 4.9g; MUSC-DAM, 4.8g.

споживання

Як показано в Рис. 2a, ANOVA, проведений за даними про споживання їжі, виявив значний головний ефект лікування Acb (F (3, 24) = 26.60, p <.001), але відсутність ефекту від лікування BLA (F (3, 24) = 0.02, ns) або взаємодія з обробкою Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

малюнок 2 

Поведінкова експертиза: a) Кількість споживаної дієти з високим вмістом жирів (пунктирна лінія відображає обмежений доступ 8g); b) кількість записів, c) загальна тривалість введення в бункер для їжі, і d) підрахунок рухової активності (тобто горизонтальні розриви пучка). Лікування 4 ...
Записи харчових бункерів

Як показано в 2bANOVA, проведене на загальну кількість записів бункера протягом всієї сеансу годування, виявило значний головний ефект лікування Acb (F (3, 24) = 8.55, p <.01), але відсутність ефекту від лікування BLA (F (3, 24) = 1.68, ns) або взаємодія з обробкою Acb × BLA (F (3, 24) = 0.39, ns).

Тривалість введення в їжу

Як показано в Рис. 2cANOVA, проведений на загальну тривалість всіх записів бункера протягом всієї сеансу годування, виявив значний головний ефект лікування Acb (F (3, 24) = 12.45, p = .001), але не впливає на лікування BLA (F (3, 24) = .62, ns) або взаємодія з обробкою Acb × BLA (F (3, 24) = 0.07, ns).

Локомоторна активність

Як показано в Рис. 2dANOVA, проведений на загальній руховій активності протягом сеансу годівлі, виявив значний основний ефект лікування Acb (F (3, 24) = 12.93, p = .001), але не впливає на лікування BLA (F (3, 24) = .198, ns) або взаємодія лікування Acb × BLA (F (3, 24) = 0.61, ns).

Імуногістохімія

Черевна область

Як показано в Рис. 3a, ANOVA, проведений на І-клітинах c-Fos у VTA, виявив значний ефект лікування Acb (F (3, 24) =, 25.67 p <.001), але ніякого ефекту від лікування BLA (F (3, 24) = 1.13, нс) або взаємодія між лікуваннями (F (3, 24) = 2.80, нс). ANOVA, проведений на відсотку клітин TH-IR, які демонструють c-Fos IR, виявив ефект лікування Acb (F (3, 24) = 6.33, p <.05), але не впливав лікування BLA на відсоток TH- ІЧ-клітини, які демонструють c-Fos IR (F (3, 24) = .07, ns), не мають значної взаємодії між обробками (F (3, 24) = .63, ns).

малюнок 3 

a) Кількість клітин VTA, що експресують c-Fos IR; b) Відсоток ВТА TH-IR клітин, що експресують c-Fos IR. c) Кількість клітин, що експресують c-Fos-IR в перифорнической області гіпоталамуса (PeF) d) Відсоток клітин PeF Orexin-A IR, що експресують c-Fos-IR. Лікування 4 ...

Перифорний гіпоталамус

Як показано в 3b, ANOVA, проведений на c-Fos IR в PeF (область, проаналізована зображена на фіг. 5b), виявила значний вплив лікування Acb (F (3, 24) = 30.78, p <.001), лікування BLA (F (3, 24) = 30.52, p <.001) та взаємодія Acb × BLA при лікуванні (F (3, 24) = 8.75, p <.01). ANOVA, проведений на відсотку клітин OrxA-IR, які демонструють c-Fos IR, виявив значний ефект від лікування Acb (F (3, 24) = 55.85, p <.001), лікування BLA (F (3, 24) = 23.52, p <.001), а також взаємодія з лікуванням Acb × BLA (F (3, 24) = 14.32, p <.001). На малюнках 5a та 5b, пост-hoc аналізи показують, що інактивація BLA суттєво зменшує експресію c-Fos, спричинену DAMGO, що виникає всередині Acb, і зменшує кількість клітин орексину, що експресують c-Fos (p <.05).

Дорсомедіальний гіпоталамус

Як показано в Таблиця 1, ANOVA, проведений для кількості ІР-клітин c-Fos в DMH, виявив значний ефект внутрішньо-Acb-лікування (F (3, 24) = 20.19, p <.001), але ніякого ефекту від внутрішньо-BLA-лікування ( F (3, 24) = 1.63, ns) або взаємодія з обробкою Acb × BLA (F (3, 24) = 0.05, ns). ANOVA, проведений на відсотку клітин OrxA-IR, які демонструють c-Fos IR, виявив значний ефект лікування Acb (F (3, 24) = 13.39, p <.001), лікування BLA (F (3, 24) = 5.85, p <.05), але відсутність взаємодії Acb × BLA при лікуванні (F (3, 24) = .89, p = .36).

Таблиця 1 

Кількість клітин, що експресують c-Fos-IR (загальний) в бічному гіпоталамусі і дорсомедіальний гіпоталамус і відсоток PeF Orexin-A IR клітин, що експресують c-Fos-IR (% орексин-А). Лікування 4 вводили, включаючи інтра-Acb DAMGO або фізіологічний розчин (SAL) негайно ...

Бічний гіпоталамус

Як показано в Таблиця 1, ANOVA, проведений для кількості ІЧ-клітин c-Fos в ЛГ, не виявив ефекту лікування Acb ((F (3,24) = .11, ns) або BLA ((F (3, 24 = 6.82, p < .05) та відсутність взаємодії (F (3,24) = .26, нс). ANOVA, проведена щодо відсотка клітин OrxA-IR, які демонструють c-Fos IR, не виявила значного ефекту від лікування Acb (F (3, 24 ) = .64, ns), лікування BLA (F (3, 24) = .08, ns) або взаємодія процедур (F (3, 24) = .77, ns.)

Обговорення

Під впливом ad libitum з високим вмістом жиру, інактивація BLA знижувала підвищений прийом з високим вмістом жирів, що виробляється внутрішньо-Acb DAMGO, залишаючи при цьому непомірну поведінку підходу харчового бункера, підтверджуючи попередній звіт (). Другий експеримент досліджував ці ж явища, але в умовах обмеженого доступу до дієти з високим вмістом жирів, дозволяючи всім групам лікування, за винятком групи, обробленої тільки внутрішньою Acb DAMGO, досягти ситості (тобто споживати обсяги, що спостерігаються за умов допуску в Exp. 1). У тварин, які отримували внутрішньо-Acb-фізіологічний розчин, з або без інактивації BLA, споживали аналогічні рівні дієти з високим вмістом жирів і демонстрували подібні рівні поведінки підходу, як і передбачалося. Дві групи лікування, що представляють особливий інтерес, ті, які отримують внутрішньо-Acb DAMGO з або без інактивації BLA, споживали майже всю дієту з високим вмістом жирів, доступну в першій 30 хв тестової сесії 2hr, і демонстрували ідентичні моделі апетитної поведінки (тобто кількість записів харчового бункера, тривалості вступу в харчовий бункер) протягом останнього хв. Внутрішньо-Acb DAMGO лікування перебільшувало як кількість, так і тривалість поведінки підходу харчового бункера незалежно від інактивації BLA, у порівнянні з обома групами, обробленими внутрішньою Acb, як повідомлялося раніше (). Важливо, що спостерігається в експерименті 1 і раніше (, ), внутрішньо-Acb DAMGO-лікування, без інактивації BLA, призводить до рівнів споживання, принаймні, вдвічі більше, ніж кількість, що надається в умовах обмеженого доступу. Таким чином, структури нервової активності у щурів, які отримували внутрішньо-Acb DAMGO лікування без інактивації BLA, повинні відображати як мотивацію до підхід та споживати Додаткове харчування, окрім того, що було доступно. На відміну від цього, структури нервової активності у щурів, які отримували внутрішньо-Acb DAMGO-лікування, з інактивованою BLA, повинні відображати підвищену мотивацію до підхід їжа, але знижена мотивація споживати додаткове харчування, порівняно з щурами, які отримували внутрішньо-Acb DAMGO без BLA інактивації. Це має вирішальне значення не тільки для обґрунтування конструкції, але й для інтерпретації поточних даних. Рівень доступної дієти був обраний не тільки для того, щоб утримувати рівні споживання в межах обмеженого діапазону по групах, але також для забезпечення щурів у кожній групі лікування, за винятком групи тільки DAMGO, досягнутої або близької до насичення (як визначено експериментом 1 і попереднім висновків див ).

Внутрішньо-Acb DAMGO введення значно збільшило VTA c-Fos IR в дофамінергічних нейронах порівняно з контрольним засобом для контролю сольового розчину, і внутрішньо-BLA мускулиновое введення не впливало на це збільшення. Попередні дослідження свідчать про те, що підвищення рівня С-Fos IR у VTA і, зокрема, VTA-дофамінових нейронах, відіграє центральну роль у винагороді, мотивації та наркоманії (; ; ). Введення антагоністів допаміну в Acb блокує поведінку апетитного харчового підходу, але не впливає на споживання чау-чау () або внутрішньо-Acb DAMGO споживання жиру (). Внутрішньо-Acb введення агоністів дофаміну збільшує прогресивне співвідношення, що відповідає харчовому підсилювачу, але не впливає на вільне харчування (). Ці дані та інші свідчать про те, що перебільшені поведінки підходу до апетитної їжі, що спостерігаються в обох групах лікування внутрішньо-Acb DAMGO, з і без інактивації BLA, опосередковуються підвищеною активністю дофамінергічних нейронів VTA.

Структура нейрональної активності PeF orexin-A збігається зі структурою споживання, як правило, спостерігається після цих тих самих ефектів лікування в умовах доступу доступу (, ), з внутрішньо-Acb DAMGO лікування, що призводить до більш високого споживання, ніж будь-яке інше лікування. Ми також виявили, що внутрішньо-Acb DAMGO підвищує активність DMH c-Fos незалежно від лікування BLA, але тільки внутрішньо-DAMGO збільшує частку нейронів орексину, що експресують c-Fos, порівняно з контрольними. Незважаючи на свою роль у індукованій DAMGO харчовій поведінці (; ), Хоча ДАМГО не суттєво збільшила активність LH c-Fos, хоча не дозволяли тваринам досягти насичення.

Гіпоталамус давно вважається центром автономної регуляції енергетичного гомеостазу; включаючи регулювання харчування, збудження та винагороду (, ). Відомо, що нейрони, що експресують орексигенні пептиди orexin-A і меланін-концентруючий гормон (MCH), густо заселяють бічні ділянки гіпоталамуса (), зокрема, перифорної області. Споживання високожирної дієти спостерігається внаслідок центрального введення орексин-А () блокується попереднім введенням опиоидного антагоніста налоксону (), що свідчить про взаємодію опіоїдних і орексинових пептидів в опосередкуванні смакового споживання їжі. Інтра-ВТА введення орексин-А також збуджує дофамінові нейрони (Borgland et al., 2006). Блокування сигналізації орексину в VTA знижує індуковану DAMGO харчування з високим вмістом жирів (), але невідомо, якою мірою це через зменшення апетитної поведінки, яка може сприяти збільшенню споживання. Таким чином, нинішній висновок про те, що підвищена активність дофамінергічної активності VTA після внутрішньо-Acb DAMGO не впливає на інактивацію BLA, незважаючи на зниження активності PeF orexin, підвищує важливість поведінкової характеристики як апетитної, так і консервативної фаз харчової поведінки. Крім того, ці дані містять перевірені гіпотези для вивчення впливу PeF orexin і VTA допамінергічної модуляції на підхід, що ведеться до опіоїдів, та фази інтрамускування.

Нинішнє дослідження використовувало обмежений доступ до дієти (тобто доступних грамів) для контролю впливу різних рівнів споживання після різних медикаментозних процедур. Дослідження також обмежувало його дослідження до єдиної дієти; отже, залишається можливість, що інфікований опіоїдами інший приємний раціон може регулюватися аналогічно. Вибір дієти з високим вмістом жирів був зумовлений попередніми характеристиками асоційованої мережі, які виявилися в основі внутрішньо-Acb DAMGO з високим вмістом жирів (; для перегляду), особливо роль BLA (, ). Невідомо, чи справжні результати є специфічними для дієти з високим вмістом жирів, або ж вони будуть спостерігатися за допомогою альтернативної дієти. Цікаво, що нещодавнє дослідження показало, що навіть серед дуже смачних дієт існує помітна різниця в моделях активації c-fos у ключових регулюючих областях мезокортиколімбічної схеми (). Майбутні дослідження будуть потрібні для визначення того, чи справжні результати є специфічними для дієт з високим вмістом жирів.

Таким чином, ці дані дають уявлення про те, як BLA реагує на активацію опіоїдів Acb для специфічного споживання, але не підходу до поведінки, пов'язаної з дієтою з високим вмістом жирів. Дані свідчать про те, що поведінка споживачів, що зумовлена ​​внутрішньо-Acb DAMGO, може бути обумовлена ​​підвищеною активністю нейронів орексин-A у PeF, тоді як підвищена поведінка підходу до їжі виявляється пов'язаною з підвищеною допамінергічною активністю VTA. фази споживання. Ці дані дозволяють краще зрозуміти дві диссоційованої поведінки годування в добре охарактеризованій моделі харчування. Це дослідження розширює наші знання про нейронні схеми, що мають вирішальне значення для харчування, що приводиться в їжу, і несе наслідки для розуміння неадаптивної поведінки годування, залученого до розвитку ожиріння та поведінки харчової залежності.

​

малюнок 4 

Схематичні лінійні малюнки, адаптовані за атласом Paxinos & Watson (1998), що зображують корональні зрізи, що містять проаналізовані ділянки мозку, окреслені синьою зоною (сіра зона) та збільшені безпосередньо внизу. Регіони: (А) вентральна тегментальная область, ВТА; (Б) дорсомедіал ...

Подяки

Автори хотіли б відзначити підтримку гранту DA024829 від Національного інституту зловживання наркотиками MJW.

Виноски

Автори не оголошують конфлікту інтересів.

посилання

  1. Бадіані А., Леоне П., Ноель М. Б., Стюарт Дж. Вентрал тегментального ділянки опіоїдних механізмів і модуляція проковтування. Дослідження мозку. 1995 (670): 2 – 264. [PubMed]
  2. Baldo BA, Sadeghian K, Basso AM, Kelley AE. Вплив селективної блокади рецепторів D1 або D2 дофаміну в субрегіонах nucleus accumbens на прийом їжі та пов'язану рухову активність. Behav Brain Res. 2002 Дек 2, 137 (1 – 2): 165 – 177. [PubMed]
  3. Baldo BA, Pratt WE, Will MJ, Hanlon EC, Bakshi VP, Cador M. Принципи мотивації виявляються різноманітними функціями нейрофармакологічних та нейроанатомічних субстратів, що лежать в основі життєдіяльності. Neurosci Biobehav Rev. 2013 Nov; 37 (9 Pt A): 1985 – 1998. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  4. Ball GF, Balthazart J. Наскільки корисним є апетитне і консервативне відмінність для нашого розуміння нейроендокринного контролю сексуальної поведінки? Horm Behav. 2008 Feb; 53 (2): 307 – 311. автор відповіді 315-8. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  5. Berridge KC. Мотиваційні концепції в поведінковій неврології. Physiol Behav. 2004 Apr; 81 (2): 179 – 209. Огляд. [PubMed]
  6. Berridge KC. Винагорода за вподобання та бажання їжі: субстрати мозку та роль у харчових розладах. Фізіологія та поведінка. 2009; 97 (5): 537–550. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  7. Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Роль orexin / hypocretin у пошуку винагороди та залежності: наслідки для ожиріння. Фізіологія і поведінка. 2010 (100): 5 – 419. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  8. Clegg DJ, Air EL, Вудс СЦ, Сілі RJ. Харчування, викликане орексином-А, але не гормоном, що концентрує меланін, є опосередкованим опіоїдами. Ендокринологія. 2002 (143): 8 – 2995. [PubMed]
  9. Крейг В. Апетити і відхилення як складові інстинктів. Біологічний бюлетень. 1918: 34: 91 – 107. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  10. Дата Y, Ueta Y, Yamashita H, Yamaguchi H, Matsukura S, Kangawa K, Sakurai T, Yanagisawa M, Nakazato M. Orexins, orexigenic гіпоталамічні пептиди, взаємодіють з вегетативними, нейроендокринними і нейрорегуляторними системами. Proc Natl Acad Sci США. 1999 (96): 2 – 748. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  11. Dela Cruz JA, Кокс T, Karagiorgis T, Sampson C, Icaza-Cukali D, Kest K, Ranaldi R, Bodnar RJ. c-Fos-індукція в мезотенцефальних проекційних мішенях допамінового шляху і спинного стриатума після перорального прийому цукрів і жирів у щурів. Brain Res Bull. 2015 Feb; 111: 9 – 19. [PubMed]
  12. Поля HL, Hjelmstad GO, Margolis EB, Nicola SM. Нейрони вентральної тегментальної області вивчали апетитну поведінку і позитивне підкріплення. Щорічний огляд неврології. 2007: 30: 289 – 316. [PubMed]
  13. Хенлон Є.С., Бальдо Б.А., Садегіан К., Келі А.Е. Збільшення прийому їжі або поведінки, що вимагає їжі, викликаної GABAergic, опіоїдами або допамінергічною стимуляцією nucleus accumbens: чи є це голодом? Психофармакологія (Berl) 2004 Mar; 172 (3): 241 – 247. [PubMed]
  14. Гарріс ГК, Астон-Джонс Г. Збудження і винагорода: дихотомія в функції орексину. Тенденції розвитку неврології. 2006 (29): 10 – 571. [PubMed]
  15. Ikemoto S, Panksepp J. Роз'єднання між апетитною та консервативною реакціями шляхом фармакологічних маніпуляцій з відповідними областями мозку. Behav Neurosci. 1996 Apr; 110 (2): 331 – 345. [PubMed]
  16. Jager G, Witkamp РФ. Ендоканнабіноїдна система і апетит: актуальність для харчової винагороди. Nutr Res Rev. 2014 червня 2; 27 (1): 172 – 185. [PubMed]
  17. Jennings JH, Ung RL, Resendez SL, Stamatakis AM, Taylor JG, Huang J, Veleta K, Kantak PA, Aita M, Шиллінг-Скриво К, Рамакрішнан C, Deisseroth K, Otte S, Stuber GD. Візуалізація динаміки гіпоталамічної мережі для поведінки апетиту та континентації. Cell. 2015 Jan 29, 160 (3): 516 – 527. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  18. Kalra SP, Dube MG, Pu S, Сюй Б, Хорват Т.Л., Калра П.С. Взаємодіючі регулюючі апетит шляхи в гіпоталамічної регуляції маси тіла. Огляди ендокринної системи. 1999 (20): 1 – 68. [PubMed]
  19. Келлі А.Е., Бальдо Б.А., Пратт МИ, Will MJ. Кортикостратально-гіпоталамічна схема і харчова мотивація: інтеграція енергії, дії і винагороди. Physiol Behav. 2005 Дек 15, 86 (5): 773 – 795. [PubMed]
  20. Лоренц К. Порівняльний метод вивчення вроджених моделей поведінки. Symp. Soc. Exp. Biol. 1950: 4: 221 – 268.
  21. Нікола С.М., Deadwyler SA. Частота спалаху нейронів nucleus accumbens залежить від дофаміну і відображає терміни поведінки кокаїну у щурів за прогресивним графіком співвідношення армування. J Neurosci. 2000 Jul 15; 20 (14): 5526 – 5537. [PubMed]
  22. Парк TH, Карр КД. Нейроанатомічні структури Fos-подібної імунореактивності, індуковані смачною їжею і середовищем, обробленими шротами, у щурів, оброблених фізіологічним розчином і налтрексоном. Дослідження мозку. 1998: 805: 169 – 180. [PubMed]
  23. Буде MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Nucleus accumbens mu-опіоїди регулюють споживання високожирної дієти шляхом активації розподіленої мережі мозку. J Neuroscience. 2003 (23): 7 – 2882. [PubMed]
  24. Буде MJ, Franzblau EB, Kelley AE. Мигдалина є критичною для опосредуемого опіоїдом випивкою жиру. Нейрорепортаж. 2004 (15): 12 – 1857. [PubMed]
  25. Буде MJ, Pratt WE, Kelley AE. Фармакологічна характеристика високожирного харчування, індукована опіоїдною стимуляцією вентрального стриатума. Physiol Behav. 2006 Sep 30; 89 (2): 226 – 234. [PubMed]
  26. Will MJ, Pritchett CE, Parker KE, Sawani A, Ma H, Lai AY. Поведінкова характеристика залучення мигдалини до опосередкування внутрішньоаккументованої поведінки опіоїдів. Поведінкова неврологія. 2009 (123): 4 – 781. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  27. Яманака А, Куні К, Намбу Т, Цуйіно Н, Сакаі А, Мацузакі І, Міва Я, Гото К, Сакурай Т. Прийом їжі, індукований орексином, включає шлях нейропептиду Y. Дослідження мозку. 2000 (859): 2 – 404. [PubMed]
  28. Чжан М, Келі А.Е. Посилене споживання жирів з високим вмістом жиру після стимуляції стриатической му-опіоїди: картографування мікроін'єкції та вираження fos. Неврологія. 2000 (99): 2 – 267. [PubMed]
  29. Чжан М, Келі А.Е. Прийом розчинів сахарину, солі і етанолу збільшується шляхом вливання му опіоїдного агоніста в nucleus accumbens. Психофармакологія (Берл) 2002; 159 (4): 415 – 423. [PubMed]
  30. Чжан М, Balmadrid C, Kelley AE. Nucleus accumbens опиоидная, GABaergic і допамінергічна модуляція смачної мотивації їжі: контрастні ефекти, виявлені при дослідженні прогресивного співвідношення у щурів. Behav Neurosci. 2003 Apr; 117 (2): 202 – 211. [PubMed]
  31. Чжен Н, Паттерсон Л.М., Бертуд HR. Сигналізація орексину в області вентрального тегментала необхідна для апетиту з високим вмістом жиру, викликаного стимулюванням опіоїдами ядра accumbens. J Neuroscience. 2007 (27): 41 – 11075. [PubMed]