Зміна щільності рецепторів окситоцину в акумуляторах ядра має диференційну дію на афіліативну поведінку в моногамних і полігамних полях (2009)

J Neurosci. Авторський рукопис; доступний у PMC Oct 27, 2009.

Опубліковано в остаточному форматі:

PMCID: PMC2768419

NIHMSID: NIHMS93410

Остаточна редагована версія цієї статті видавця доступна безкоштовно за адресою J Neurosci

Див. Інші статті у PMC cite опублікованої статті.

Перейти до:

абстрактний

Окситоцинові рецептори в ядрах яєць були причетні до регуляції аллопарентальної поведінки та утворення парних зв’язків у соціально-моногамному прерійному волосі. Щільність рецепторів окситоцину в ядрах ядер позитивно корелює з алопаніфікуванням у молодших і дорослих жіночих прерій, а антагоніст рецептора окситоцину, влитий у ядро, блокує цю поведінку. Крім того, волокна прерій мають більш високу щільність окситоцинових рецепторів в околицях, ніж немоногамні види гризунів, і блокування аккумбальних рецепторів окситоцину запобігає формуванню переваг партнера, спричиненого спаровуванням. Тут ми використовували адено-асоційований перенос генів вірусних векторів, щоб дослідити функціональний зв'язок між щільністю рецепторів окситоцину та соціальною поведінкою у прерій та лугових полюсах. Доля дорослих жінок-прерій, які надмірно експресують рецептор окситоцину в ядрі, відображає прискорене формування партнерських переваг після співжиття з чоловіком, але не проявляє посиленої алопатеріальної поведінки. Однак перевагу партнерів не сприяло немоногамним лучним польотам, вводячи рецептор окситоцину в ядро ​​ядер. Ці дані підтверджують роль окситоцинового рецептора в акаменах у регуляції переваг партнерів у жіночих прерійних польотах, і дозволяють припустити, що експресія окситоцинових рецепторів у прилюдних не є достатньою для сприяння перевагам партнерів у немоногамних видів. Ці дані вперше продемонстрували прямий взаємозв'язок між щільністю рецепторів окситоцину в ядрах та різницею поведінки соціальних зв'язків. Таким чином, індивідуальна варіація експресії окситоцинових рецепторів у стриатумі може сприяти природній різноманітності в соціальній поведінці.

Ключові слова: материнська, вірус, уподобання, нейропептид, пізнання, авторадиография

ВСТУП

Мікротінні гризуни демонструють неабияке розмаїття в соціальній поведінці, починаючи від високоафективної та соціально-моногамної, до відносно асоціальної та розбещеної стратегій спаровування (Gruderadams і Getz, 1985). Соціально-моногамна прерійна воле (Microtus ochrogaster) формує стійкі соціальні прихильності або парні зв’язки з партнером протилежної статі після співжиття і спаровування, одночасно немоногамних лугових польок (Microtus pennsylvanicus) зазвичай цього не роблять. У дорослих сексуально наївних жінок-прерій виявляються значні розмаїття у їх спонтанному вихованні або аллопатическом поведінці, приблизно половина виявляє поведінку, як материнську поведінку до щенят, а решта - ігнорують або атакують щенят (Лонштайн і Де Фріз, 1999; Бейлс і Картер, 2003; Олазабал і Янг, 2005). Таким чином, полевки дають чудову можливість вивчити нейробіологічні механізми, що лежать в основі соціальної прихильності та аллопатеріальної опіки, а також механізми, що ведуть до різноманітності в цій поведінці як між видами, так і між особинами.

Ненапептид окситоцин (ОТ) був причетний до регуляції як формування переваг партнера, так і алопатеріальної поведінки в прерійних полюсах. Вливання антагоніста окситоцинового рецептора (OTR) в ядро ​​ядер (NAcc), але не в сусідні хвостаті каудати, блокує формування переваги партнера, спричиненого спаровуванням, лабораторний проксі утворення парних зв’язків (Young et al., 2001). Подібні вливання антагоніста OTR у NAcc також блокують алопатерогенну поведінку у незайманих жінок (Олазабал і Янг, 2006b). Таким чином, активізація OTR у NAcc сприяє формуванню переваг партнерів, так і алопатеральному поведінці в жіночих прерій.

Зміни щільності OTR у NAcc гіпотезуються, що сприяють видовим відмінностям у соціальній організації та алопатеріальній поведінці. Прерійні вурлики мають високу щільність ОТР у NAcc, тоді як немогамні лугові вулкани, миші та щури не мають (Інсель і Шапіро, 1992; Олазабал і Янг, 2006a). Прерійні лялечки також демонструють більш високий рівень алопатеріальної поведінки, ніж лучні ляльки, миші або щури (Олазабал і Янг, 2006a). Паралельно цей міжвидовий зв’язок між щільністю OTR у NAcc та батьківською поведінкою, щільність OTR у NAcc позитивно корелює з алопатеріальною поведінкою як молодих, так і дорослих жінок-прерій (Олазабал і Янг, 2006b, a). У цьому дослідженні ми використовували передачу генів адено-асоційованого вірусного вектора (AAV) для прямого тестування гіпотези про те, що зміна щільності Occ NATR може сприяти коливанню соціальної прихильності та алопатеріальної поведінки. Дорослих жінок-прерій вводяться двосторонньо в NAcc з AAV, що кодує ген OTR прерійної популяції, що призводить до значного підвищення зв'язування OTR. Потім тварин випробовували на алопатеріальну поведінку та формування переваг партнера. Потім ми перевірили гіпотезу про те, що експресія OTR в NAcc була достатньою для полегшення формування переваг партнера шляхом вливання жіночих лугових польотів з тим же вектором. Ми прогнозували, що порівняно з контролями, надвиражені жіночі прерійні ворсинки OTR демонструватимуть посилену алопатаріальну поведінку та прискорене формування переваг партнерів. Крім того, ми прогнозували, що самки лугових польових, що виражають OTR в NAcc, розвиватимуть переваги партнерів щодо партнерів-чоловіків.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

Звірята

Прерійні та лугові пологи розміщувались в одних статевих групах з полками / кліткою 2-3 з часу відлучення у дні 21-23. Корпус складався з вентильованої клітини з плексигласу 36 × 18 × 19cm, наповненої постільною білизною для тварин для постільної білизни Ocobbs під 14: 10 год цикл світла / темна температура при 22 ° C з доступом до їжі (кролик LabDiet, Richmond, IN) та води ad libitum . Прерійні полюси були отримані з нашої лабораторної селекційної колонії, яка спочатку походила з польових польових в Іллінойсі. Полянки на лугу були отримані з запасів, отриманих з племінної колонії в Державному університеті штату Флорида. Суб'єкти були непорушними сексуально наївними жіночими полюсами 2-5 місяця. Стимульні тварини були сексуально досвідченими польовими чоловічими полами. Кожен самець виступав як "партнер" та "незнайомець" під час тестування переваг партнера (див. Нижче). Смелянок призначали до різних груп лікування, щоб контролювати мінливість всередині посліду та в клітках. Усі процедури були затверджені інституційним комітетом з догляду та використання тварин університету Еморі.

Вірусні вектори, пов'язані з адено

Послідовність кодування OTR була створена шляхом сплайсування першого екзону геномного клону OTR прерійної ляпки OTR, що кодує перші п’ять трансмембранних доменів (номер приєднання Genbank AF079980) і 3 'кінець OTR посилюється від кДНК прерійної матки. Кодуюча послідовність була повторно обрамлена за допомогою ПЛР для усунення UTR та надання нових фланкуючих сайтів рестрикції для полегшення клонування у плазміду вектора AAV. Потім модифікований ген клонували у векторну плазміду AAV2 між промотором цитомегаловірусу (CMV) промотору 0.6 kb та фрагментом ДНК SV40, що містить малий t інтрон та сигнал поліа SV40. AAV2-OTR перехресно упаковували в AAV9 шляхом потрійної трансфекції плазміди в клітини AAV-293 (Stratagene, La Jolla, Каліфорнія), використовуючи стандартний метод осадження фосфату кальцію. Жодного вірусного помічника не було використано. Плазміду AAV2-eGFP упаковували паралельно в AAV9 як негативний вектор контролю. Коротко кажучи, кожна векторна плазміда AAV, повторна / капсульна плазміда AAV2 / 9, що забезпечує реплікацію AAV2 і капсид AAV9, і 3rd плазміду, що кодує адекватні функції аденовірусу, pHelper (Stratagene), ко-трансфікували у клітини 293 при мольному співвідношенні 1: 1: 1. Клітини збирали 48 год після трансфекції. Потім клітинні гранули повторно суспендували в DMEM, а внутрішньоклітинні частинки вірусу вивільнялися трьома послідовними раундами заморожування-відтавання з подальшим центрифугуванням при 13,000 об / хв протягом 10 хв на настільній центрифузі для видалення твердих частинок. Векторні запаси зберігалися при температурі −80 C та титрувались за допомогою ПЛР у режимі реального часу за допомогою системи виявлення послідовності ABI Prism 7700 з прикладних біосистем Перкін-Елмер (Фостер Сіті, Каліфорнія). Титри були на замовлення 1012 DRP / мл (DRP = стійкі до ДНК частинки).

Вірусний векторний настій

Стереотаксичні вливання проводили під анестезією ізофлурана в стереотаксисі Kopf, оснащеному Ultra Micro Pump II (World Precision Instruments, Sarasota, FL) та шприцом гамільтонометром Гамільтона 26. Самці вводили двосторонньо в оболонку NAcc (прерійні ворсинки: AP + 1.7mm, ML .9mm, DV −4.5mm, лугові вулкани: AP + 1.6mm, ML. окситоциновий рецептор (CMV-OTR, N = 9) або контрольний вектор, що експресує eGFP (CMV-GFP, N = 4.3). Вірус вливали зі швидкістю 750nl / хв. Шприц залишали на місці протягом 12 хв після вливання, щоб мінімізувати дифузію вектора вгору по голковій доріжці. Шаленим тваринам (N = 16) було проведено знеболення та їх розрізали та ушивали шкіру голови. Після операції тварин розміщували в групі до моменту тестування поведінки партнера. Попередні дослідження показали, що експресія OTR у місці введення була стабільною після днів 93.8.

Тест на аллопарентальну поведінку

Через місяць після ін’єкції прерійних полівок тестували на алопарентальну поведінку. Випробування відбувались з 0800:1800 до 45.5:24. Піддослідних тварин поміщали у велику чисту клітку (20 × 15 × 2 см) і давали їм можливість кліматизуватися протягом 5 хв. Два щенята (віком 900-15 днів) розміщували на одному кінці клітки. Було зафіксовано затримку наближення до цуценят, кількість тварин, які напали на цуценят, і кількість часу, проведеного на догляд, паріння та отримання цуценят. Латентність 30 секунд була призначена тваринам, які не наближалися до цуценят під час XNUMX-хвилинного тестування з метою статистичного аналізу. Тестування негайно припиняли, якщо самка напала на дитинчат. Тварин класифікували як алопарентальних, якщо вони витрачали> XNUMX сек на лизання цуценят без нападу. На основі результатів експерименту з прерійними полівками лугових полівки не тестували на алопарентальну поведінку.

Тестування переваг партнера (Prairie Vole)

Місяць після тестування на аллопаратительскую поведінку та два місяці після вливання AAV жінкам отримували 4 мкг естрадіолу бензоату (EB; Fisher, Pittsburgh, PA), що розчиняється в 0.1ml кунжутного масла IP щодня протягом 3 днів до спаровування, щоб викликати сексуальну сприйнятливість. . 16 годин після останньої ін'єкції ЕВ тварин поміщали в чисту клітку (28 × 17 × 12cm) з дорослим чоловіком, який переживає сексуальне життя, протягом 6 годин, а потім повертають до групового житла. Поведінка спаровування була зафіксована під час початкового співжиття 6 за годину. Було зафіксовано затримку до першої інтромісії та кількість спайок у першій годині. Затримка 3600 секунд була призначена тваринам, які не спаровувалися протягом години 1 для статистичного аналізу. Наступного ранку (14 год після співжиття) тварин тестували на перевагу партнера. У тесті на перевагу партнера експериментальну самку поміщають у нейтральну центральну камеру з трьохкамерним апаратом, в якій партнерський самець прив’язаний до однієї бічної камери, а новий «чужий» самець прив’язаний до іншої (Williams et al., 1992). Дослідна тварина може вільно рухатися по камерах, а час, проведений в безпосередній близькості до кожного самця, фіксується за допомогою автоматизованої системи розриву пучка (Кертіс і Ван, 2005b, a; Lim et al., 2007).

Через добу жінки були повторно з'єднані з тим же партнером протягом додаткових годин спільного проживання 12. Потім жінок знову перевіряли на перевагу партнера (загальний час контакту 18 години). Ця парадигма на два етапи була використана для максимізації нашого виявлення полегшеного тестування переваг партнера, оскільки існує мінливість порогового часу, необхідного для формування переваги партнера. Вважалося, що тварини мають перевагу партнера, якщо вони проводили вдвічі більше часу в безпосередній близькості від партнера порівняно з незнайомцем.

Тестування переваг партнерів (лугова полевка)

Зазвичай лугові поляни з нашої колонії не утворюватимуть парного зв’язку після 24hrs матового впливу. Тому для цього експерименту були проведені тести переваги партнерів після спільного проживання 24 та додаткових годин 48 (всього 72 год). Усі інші методи лікування та тестування такі ж, як вище.

Збір та обробка тканин

Після поведінкових експериментів тварин обезголовили після глибокої анестезії ізофлуораном. Потім мізки збирали і заморожували на сухому порошку льоду. Мізки секціонували через NAcc в серії 6 на 20μm, на кріостаті, на гірки Fisher Frost-plus. Слайди зберігалися при −80C до тих пір, поки не використовувались в авторадиографии.

Авторадіографія OTR

Авторадіографію рецепторів OTR використовували для оцінки зв'язування OTR у тварин, які вводили AAV. Авторадиографію проводили, як описано раніше, з незначними модифікаціями (Insel et al., 1991; Ван і Янг, 1997). Зрізи видаляли з -80C-накопичувача, залишали на повітрі, опускали в 0.1% параформальдегід у фосфатно-сольовому розчині (pH 7.4) і двічі промивали в буфері 50 mM Tris (pH 7.4) для видалення ендогенного ОТ. Далі тканину інкубували в 50 рМ 125I-OVTA (NEX 254050UC PerkinElmer, Waltham, MA) протягом однієї години. Незв'язаний радіоліганд був видалений чотирма промиваннями в 50mM Tris плюс 2% MgCl2 (рН 7.4) і потім опускають у dH20 і повітря сушать під струменем прохолодного повітря. Після висихання слайди експонували плівку BioMax MR (Kodak, Rochester, NY) протягом 72 годин. Дві тварини CMV-OTR та одна тварина CMV-GFP були виключені з поведінкового аналізу через пропуски ін'єкцій.

GFP Імуногістохімія

Підмножину тварин (N = 5), що вводили CMV-GFP, перкардирували транскардально 50 мл PBS, а потім 50 мл параформальдегіду 4% у фосфатному буфері 0.1 M, що містить акролеїн 2.5% (Polysciences, Warrington, PA). Відразу після перфузії мізки видаляли і зберігали при температурі 4 ° C в розчині сахарози 30% до секціонування. Мізки розрізали на корональні відрізки 25μm з заморожуючим мікротомом і зберігали вільно плаваючим у розчині кріопротекторів при −20 ° C до імуногістохімічної обробки.

Серія 1: серія 6 через рострокоудальну вісь кожного мозку була оброблена для GFP. Коротко, зрізи видаляли з розчину кріопротекторів, промивали інтенсивно фізіологічним розчином, забуференним фосфатом калію (pH 7.4), а потім реагували протягом 15 хв. У богідгідриді натрію 1% для видалення надлишку альдегідів. Потім секції інкубували в первинному розчині антитіл, спрямованому проти GFP, у сольовому розчині, забуференному фосфатом калію (KPBS), що містить 0.1% тритон-X протягом години 1 при кімнатній температурі, а потім 48 годин при температурі 4 ° C. Клітини, що містять GFP, були ідентифіковані за допомогою використання поліклонального кролячого анти-GFP антитіла (кат. № A6455, Invitrogen, Carlsbad, Каліфорнія) у концентрації 1: 100,000. Після інкубації первинних антитіл тканину промивали в KPBS, інкубували протягом години 1 в біотінільованому козячому анти-кролячому IgG (Jackson Immunoresearch, West Grove, PA) в концентрації 1: 600, і промивали в KPBS, а потім 1- годинна інкубація в комплексі пероксидази авідин-біотин (ABC Elite Kit PK-6100 Vector, Burlingame, Каліфорнія) в концентрації 1: 200. Після промивання в KPBS і трисовому буфері (pH 7.2) GFP візуалізували як коричневий продукт реакції, використовуючи 3,3 '-діамінобензидин, що містить 0.08% перекис водню в буфері Tris. Продукт реакції припиняли приблизно через 20 хв промиванням в буфері Tris. Секції встановлювали із фізіологічного розчину на підкладені желатином гірки, висушували на повітрі, зневоднювали у ряді градуйованих спиртів, очищали в Histoclear (National Diagnostics, Atlanta, GA) та накривали кришками, використовуючи Kstastalon (EMD Chemicals, Gibbstown, NJ).

Статистичний аналіз

Дані представлені як середнє значення ± стандартна помилка середнього значення (SEM). Двосторонній RM ANOVA проводився з використанням часу, проведеного з кожною стимулюючою твариною як залежною змінною, причому фактор, що перебуває у суб’єктах, був партнером або незнайомцем, а група лікування як фактор між суб’єктами. Тест Холма-Сідака використовувався для паралельних порівнянь post hoc, коли був виявлений значний ефект взаємодії. Одним із способів ANOVA використовували аллопарентальну та шлюбну поведінку для прерійних полів. Ті способи поведінки, які не відповідають критеріям нормальності, були проаналізовані за допомогою одностороннього дисперсійного аналізу Крускала-Уолліса щодо ранжирування. Точний тест Фішера був використаний для визначення групових відмінностей у частці тварин, що демонструють алопарентальну поведінку. Шлюбну поведінку лугової полівки аналізували за допомогою t-тесту та тесту рангової суми Манна-Уїтні, коли тест на нормальність не давав результатів.

РЕЗУЛЬТАТИ

Аллопарентальна поведінка в прерійних волах

Частка введених CMV-OTR самкам прерійних полівки, що демонструють алопарентальну поведінку (3/9), не відрізнялася від контрольної (4/15) або фіктивних полівки (3/10) (p> 0.5; Малюнок 1A). Дві CMV-OTR, чотири CMV-GFP-контролі та дві шахрайські жінки, які були віднесені до категорії неолопатрентальних, напали на щенят. Затримка підходу до щенят (Малюнок 1B) та час, витрачений на вилизування / догляд, також не суттєво відрізнялися між групами (H = 0.31, P> 0.8 для латентності, H = 0.40, P> 0.8 для догляду). Коли порівнювали лише тварин, які досягли критеріїв алопарентальності, латентність до наближення цуценят для самок CMV-OTR (140.2 ± 65.2 секунди) не відрізнялася від CMV-GFP (62.5 ± 39.3 секунди) або бутафорської (169.4 ± 51.7 секунди) ) жінки (F (2,7) = 1.27, p> 0.3). Також не було різниці у кількості часу, який алопарентальні самки CMV-OTR витрачали на вилизування цуценят, порівняно з алопарентальним CMV-GFP або фіктивними самками (F (2,7) = 1.94, p> 0.2; Малюнок 1C). Загальний проміжок часу, який кожна група витрачала на лизання / догляд, наведення та винос цуценят, також не відрізнявся між алопарентальним CMV-OTR (695.2 ± 77.1 секунди) CMV-GFP (387.5 ± 132.7 секунди) або підставним (503.8 ± 82.8 секунди ) тварини (F (2,7) = 1.98, p> 0.2).

малюнок 1  

Аллопарентальна поведінка в шалених, CMV-GFP та CMV-OTR жіночих прерійних полех. А) Не було впливу лікування на частку жінок у кожній лікувальній групі, які виявляли алопатеральну поведінку. Темні смуги представляють відсоток тварин, які ...

Поведінка спаровування в прерійних вулках

Шлюбна поведінка не суттєво впливала на попереднє хірургічне лікування самок. Час затримки першого втручання істотно не відрізнявся у чоловіків у парі з самками CMV-OTR порівняно з чоловіками, спареними з CMV-GFP або фіктивними самками (H = 5.043, p = .08; Малюнок 2A). Хоча група CMV-OTR мала тенденцію до спаровування раніше, ніж інші групи, вони не спаровувались частіше. Кількість спарювань протягом першої години не відрізнялася у пар, що містять самок CMV-OTR, від пар, що містять CMV-GFP або фіктивних самок (F (2,31) = 0.46, p> 0.6; Малюнок 2B).

малюнок 2  

Парування та переваги партнерів у фальшивих жіночих прерійних полех CMV-GFP та CMV-OTR. Затримка першої інтромісії (А) та кількість спайок (В) суттєво не відрізнялися між групами. C) Після періоду співжиття 6, ...

Поведінка переваг партнерів у прерійні Волес

Після періоду співжиття 6 год жодна з груп не виявила значних переваг партнера (Малюнок 2C). Основного ефекту від лікування (F (2,31) = 0.56, p> 0.5) та часу, проведеного з партнером, не було порівняно з незнайомцем (F (1,31) = 0.46, p> 0.5). Після додаткових 12 годин спільного проживання основного ефекту від лікування не було (F (2,29) = .78, p = 0.5) або кількості часу, проведеного з партнером у порівнянні з незнайомцем (F (1,29) = 3.71 , p = 0.06). Однак спостерігався значний ефект взаємодії (F (2,29) = 5.56, p = 0.009). Тест post-hoc показав, що жінки CMV-OTR проводили значно більше часу в безпосередній близькості від партнера, ніж від незнайомця (p <0.001; Малюнок 2D). Однак CMV-GFP і підставні самки не змогли виявити переваги партнера після цього періоду часу (p> 0.05; Малюнок 2D). Крім того, 80% введених CMV-OTR вуллів досягли критеріїв переваги партнера, тобто проводять удвічі більше часу з партнером, ніж незнайомцем, порівняно з лише 31% введених CMV-GFP та 44% шахрайських тварин (Рисунок 2E, F).

Вираз OTR і GFP в NAcc прерійських волей

Авторадиографію робили для визначення розміщення ін'єкції AAV та для перевірки того, що вектор CMV-OTR призводив до збільшення зв'язування OTR порівняно з контролем. Як повідомлялося раніше, спостерігалися значні індивідуальні зміни в зв'язуванні OTR в NAcc контрольних прерій CMV-GFP (Малюнок 3A, B). Виразні підвищенні зв'язування OTR були виявлені у NAcc CMI-OTR, введених прерійними полюсами (Малюнок 3C). Крім того, імуногістохімію GFP проводили на відділах мозку тварин CMV-GFP для визначення ступеня експресії в нейронах NAcc. Було виявлено чітке маркування клітин з нейронними характеристиками, що підтверджувало, що вектори CMV AAV рухали експресію в нейронах (Рисунок 3E, F).

малюнок 3  

Аналіз експресії OTR і GFP в CMV-OTR і CMV-GFP жіночих прерій. Щільність OTR визначали за допомогою рецепторної авторадиографии. A, B) Була значна різниця у щільності зв'язування OTR у NAcc жінок CMV-GFP. Це на противагу ...

Поведінка спаровування на лугових вулках

Істотних відмінностей у поведінці спаровування між групами обробки у лугових полівки не спостерігалося. Час затримки першого втручання не відрізнявся у чоловіків у парі з жінками CMV-OTR (1245.1 ± 1465.9 секунди) порівняно з чоловіками, сполученими для контролю жінок CMV-GFP (566.6 ± 989.8 секунд) (T = 128.0, p> 0.2). Кількість спарювань протягом першої години також не відрізнялася у пар, що містять самок CMV-OTR (6.8 ± 5.1), і від пар, що містять самок CMV-GFP (9.5 ± 4.4) (t = 1.42, p> 0.1).

Переваги партнерів у Лугових Волах

Після періоду співжиття 24hr жодна з груп не виявила значних переваг партнера (Малюнок 4A). Основного ефекту від лікування не було (F (1,20) = 0.19, p> 0.6) або часу, проведеного з партнером проти незнайомої людини (F (1,20) = 0.09, p> 0.7). Після додаткових 48 годин спільного проживання знову не було значного основного ефекту від лікування (F (1,19) =. 65, p> 0.4) або часу, проведеного з жодною жінкою (F (1,19) = 0.62, p> .4; Малюнок 4B).

малюнок 4  

Поведінка переваг партнерів жіночих лугових польов після спільного проживання 24 год (A) та після кульмінаційного 72-годинного співжиття (B). Жінки, які вводили CMV-OTR та CMV-GFP, не виявляли переваги партнера. Вони провели однакову кількість часу з партнером ...

Експресія OTR в NAcc лугових волей

Лугові вулкани, що вводяться CMV-GFP, мали мало або відсутність зв'язування OTR у NAcc (Рисунок5A). На противагу цьому, лугові вулкани, що вводяться CMV-OTR, мали значне зв'язування OTR у NAcc, порівнянне з польовими преріями (Малюнок 5B).

малюнок 5  

Авторедіографія рецепторів, що ілюструє щільність зв'язування OTR в NAcc лугових полюсів CMV-OTR (A) та CMV-GFP (B). Зауважте, що жіночі лугові вулкани CMV-GFP мали мало або взагалі не зв'язування OTR у NAcc. Однак зв'язування OTR в NAcc було різко підвищеним ...

ОБГОВОРЕННЯ

Видові відмінності щільності OTR у NAcc були пов'язані з видовими відмінностями в стратегії спаровування (соціальна моногамія проти багатоженства) та аллопатритальному поведінці, що дозволяє припустити, що варіація експресії рецепторів OTR може лежати в основі видових відмінностей у соціальній організації та поведінці (Insel et al., 1991; Young and Wang, 2004; Олазабал і Янг, 2006b). Соціально-моногамні прерійні волоті мають більш високу густоту OTR у NAcc, ніж немоногамні лугові та монтанні волоти, а фармакологічна блокада цих рецепторів запобігає формуванню переваг партнера, спричиненого спаровуванням (Young et al., 2001; Олазабал і Янг, 2006b). Існують також значні індивідуальні зміни щільності OTR в NAcc в межах прерій (voile) (Малюнок 3A, B). Щільність OTR в цій області позитивно корелює з індивідуальною варіацією в аллопатеріальній поведінці дорослих сексуально наївних жіночих прерій (Молоді, 1999; Введення антагоніста Olazabal 2006) та OTR в NAcc виключає таку поведінку (Олазабал і Янг, 2006a). Тому в цьому дослідженні ми прагнули безпосередньо перевірити взаємозв'язок між щільністю рецепторів у NAcc та асоціативною поведінкою в вулках, використовуючи передачу генів AAV.

Наші результати показують, що, як було передбачено, жіночі прерійні ляльки з підвищеним рівнем OTR на дисплеї NAcc прискорили формування переваг партнера порівняно з жінками з нижчою щільністю OTR (CMV-GFP або шампанські). CПісля нашого прогнозування не було різниці в аллопатеріальній поведінці між групами, що дозволяє запропонувати диференціальні механізми, за допомогою яких акумулятивний ОТР регулює формування переваг партнерів та поведінку алопатерантів. Наші результати підтверджують гіпотезу про те, що індивідуальні відмінності в експресії OTR сприяють внутрішньовидовій різниці в деяких аспектах асоціативної поведінки. Однак збільшення експресії OTR в NAcc виявилося недостатньо для того, щоб викликати формування переваг партнера на лугових вулках, навіть після 72 годин співжиття, що дозволяє припустити, що видові відмінності лише в акумулятивному ОТР недостатньо для пояснення видових відмінностей у здатності формувати партнера уподобання. Важливо відзначити, що в жодному з досліджуваних параметрів групових відмінностей у поведінці спаровування не було. Отже, посилення переваг партнерів в експериментальних польових преріях не можна віднести до посилення сексуальної активності протягом початкового періоду співжиття.

Польові прерійні жінки-прерії демонструють неабиякі індивідуальні відмінності у прояві аллопатичного догляду. Близько 50% статевонебезпечних самок спонтанно витягують, облизують / наречують та наводять курсор на представлених їм щенят (Лонштайн і Де Фріз, 1999; Бейлс і Картер, 2003; Олазабал і Янг, 2005). Існують також значні індивідуальні зміни щільності OTR в NAcc серед польових прерій (Молоді, 1999). Жінки з більш високою щільністю ОТР у NAcc, швидше за все, демонструють алопатеріальну чутливість, ніж тварини з нижчим ОТР у цій області. Таким чином, було дивно, що підвищення щільності OTR у NAcc прерійних польових не посилювало алопатеріальної поведінки. Той факт, що ці тварини демонстрували прискорене формування переваг партнера, свідчить про те, що ОТР, отриманий з вірусного трансгенного вектора, функціонально з'єднаний з сигнальними шляхами трансдукції в NAcc.

Ми гіпотезуємо, що індивідуальні зміни активації OTR в NAcc під час розвитку можуть відігравати важливішу роль у виробленні внутрішньовидових варіацій аллопатрентальної поведінки. Позитивна кореляція щільності OTR у NAcc та алопатеріальної поведінки виявлена ​​у молодших прерійних польових, а також у дорослих (Олазабал і Янг, 2006b, a). Аллопарентальна поведінка в прерійних польових видається особливо чутливою до збурень під час розвитку. Наприклад, перинатальне опромінення ОТ змінює алопатеріантну поведінку в жіночих прерій (Bales та ін., 2007). Отже, люди з більш високою щільністю ОТР під час розвитку можуть відчувати підвищену сигналізацію ОТР у NAcc, що призводить до тривалих нейрохімічних змін, що збільшують ймовірність прояву алопатеріальної поведінки під час дорослішання. Якщо ця гіпотеза вірна, ми би прогнозували, що збільшення експресії OTR в NAcc у новонароджених збільшуватиме частоту алопатеріальної поведінки.

Іншим поясненням неспроможності посилення експресії OTR в NAcc для збільшення алопатеріальної поведінки є те, що варіація експресії OTR у кількох регіонах мозку може бути необхідною для отримання очікуваного різноманіття в поведінці. Наприклад, експресія OTR у бічній перегородці негативно корелює з алопатеральним поведінкою (Олазабал і Янг, 2006a). Нарешті, можливо також, що зміна впливу гормонів або соціальний досвід впливає на щільність OTR у NAcc на додаток до зміни алопатеріальної поведінки. Наприклад, присутність або відсутність батька під час розвитку або перинатальних маніпуляцій стероїдними гормонами може впливати на прояв алопатеріальної чуйності у жіночих прерійних польотах (Roberts et al., 1996; Roberts et al., 1998; Лонштайн і Де Фріз, 2000).

У чоловічих прерій, вазопресин відіграє вирішальну роль у прояві батьківської поведінки, а також у формуванні переваг партнера, паралельно ролі окситоцину у жінок (Winslow та ін., 1993; Wang et al., 1994). Специфічні для сайту фармакологічні дослідження демонструють, що V1aR у вентральному паліді, основний вихід NAcc, є критичним для формування парних зв’язків (Лім і Янг, 2004). Збільшення V1aR у вентральному блідості за допомогою передачі генів, опосередкованих вірусом, прискорює формування переваг партнера чоловічих прерій (Пітков та ін., 2001), висновок, який паралельний поточному дослідженню. Хоча надмірно виражений V1aR у вентральному блідості лугових польових чоловіків був недостатнім для індукції батьківської поведінки, він сприяв перевазі партнерів (Lim et al., 2004); на відміну від цього, у цьому дослідженні надмірна експресія OTR у NaCC не стимулювала формування переваг партнерів у лучних самках.

Існує декілька можливих пояснень неспроможності жіночих лугових польот із підвищеною ОТР у NAcc формувати переваги партнерів. По-перше, видові відмінності вивільнення ОТ в межах NAcc під час спаровування можуть відрізнятися між жіночими прерійними польотами та луговими полюсами. Хоча локалізація OTR відрізняється між видами, і прерійні, і лугові вулкани мають ОТ-імунореактивні волокна в NAcc (Ross and Young, неопубліковані дані). В природних умовах експерименти з мікродіалізу показали, що спаровування стимулює вивільнення ОТ у NAcc жіночих прерій, але паралельних досліджень на лугових польотах не проводилось (CD Cole and Young, неопубліковані дані). Не виключено, що вливання ОТ у тварин, які отримують лікування CMV-OTR, сприятиме формуванню переваг партнера на лугових вулках. Однак слід зазначити, що у щурів і овець вагіноцервікальна стимуляція збільшує центральний вивільнення ОТ (Kendrick et al., 1986; Sansone та ін., 2002). Тому цілком ймовірно, що лугові волотини вже відчувають зростання акумулятивної ОТ зі спаровуванням. Іншим поясненням неспроможності експресії NAcc OTR стимулювати формування переваг партнера на лугових польотах жіночої статі є те, що видові відмінності в експресії OTR в інших регіонах мозку також необхідні для парного зв’язку. Наприклад, щільність ОТР також вища в префронтальній корі та бічній мигдалині в прерійних польотах порівняно з немоногамними видами польових (Insel et al., 1991; Young et al., 1996; Smeltzer та ін., 2006). Тому підвищення рівня експресії OTR у кількох місцях може бути необхідним для стимулювання переваг партнера, спричинених спаровуванням, на лугових польотах. Нарешті, можливо, що численні нейрохімічні відмінності між видами є причиною видових відмінностей у поведінці (наприклад, дофамін, коефіцієнт вивільнення кортикотропіну) (Gingrich та ін., 2000; Лю і Ван, 2003; Smeltzer та ін., 2006; Lim et al., 2007).

Існує кілька важливих застережень нашого експериментального підходу, які вимагають обговорення. По-перше, CMV-OTR, ймовірно, збільшує експресію OTR у всіх типах клітин в області ін'єкції, включаючи популяції нейронів, які зазвичай не реагують на ОТ. Однак можливо, що трансгенний ОТР призвів до більшої сигналізації в нейронах, які зазвичай експресують ендогенний ОТР через посилену сенсибілізацію до ОТ, що виділяється на ці нейрони, або наявність відповідних сигнальних молекул низхідних потоків. По-друге, область експресії трансгенів, продукована вірусною векторною інфузією, не була рівномірно виражена протягом усієї рострально-каудальної або середньо-бічної міри NAcc. У жінок CMV-OTR експресія OTR послідовно підвищувалася в оболонці та прилеглих до неї ділянках ядра NAcc. Однак слід зазначити, що оболонка NAcc найбільше стосується регуляції формування переваг партнера, а щільність OTR у цьому ж регіоні сильніше корелює з алопатеріальною поведінкою, ніж основна область.

Це перше дослідження, яке остаточно продемонструвало, що варіація експресії OTR в мозку може сприяти різниці в соціальній поведінці. ОТ є широко задіяним у регулюванні декількох форм поведінки, включаючи обробку соціальної інформації та пам'ять, вибір матерів, виховання та прихильність матері (Dantzer et al., 1987; Кендрік, 2000; Ferguson et al., 2001; Kavaliers та ін., 2003). Зараз є чіткі докази того, що ОТ також модулює соціальне пізнання людини, включаючи міжособистісну довіру, погляд очей, пам'ять обличчя та сприйняття емоцій (Косфельд та ін., 2005; Domes та ін., 2007; Guastella та ін., 2008; Саваскан та ін., 2008). Адміністрація ОТ збільшує збереження соціального пізнання в задачі інтонації голосу у суб'єктів з аутизмом (Hollander et al., 2007), і кілька генетичних досліджень повідомили про скромні асоціації між некодируючими поліморфізмами гена OTR та розладом спектру аутизму (Wu et al., 2005; Jacob et al., 2007; Lerer та ін., 2007; Yrigollen та ін., 2008). Інформація про розподіл OTR є обмеженою, і нічого не відомо про індивідуальні зміни щільності OTR у мозку людини. Наші результати говорять про те, що зміна щільності ОТР у конкретних регіонах мозку може сприяти індивідуальним відмінностям соціально-пізнавальної функції у людини.

Подяки

Автори хочуть подякувати Лоррі Метюс за її чудову роботу з управління нашою колонією польових людей. Це дослідження було підтримано грантами NIH MH064692 LJY, RR00165 Національному дослідницькому центру приматів Yerkes та NSF STC IBN-9876754.

Посилання

  1. Бейлз К.Л., Картер CS. Статеві відмінності та вплив окситоцину на розвиток на агресію та соціальну поведінку в прерійних польотах (Microtus ochrogaster) Горм Бехав. 2003; 44: 178 – 184. [PubMed]
  2. Бейлз К.Л., ван Вестерхуйзен JA, Льюїс-Різ AD, Grotte ND, Lanter JA, Carter CS. Окситоцин надає дозозалежний розвиток на вплив на парне зв`язок та аллопаретальний догляд у жіночих прерій. Хорм Бехав. 2007; 52: 274 – 279. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  3. Кертіс Ж.Т., Ванг З. Втягнення вентральної ділянки тегментальної ділянки в парне склеювання в чоловічих прерійних польотах. Фізіол Бехав. 2005a; 86: 338 – 346. [PubMed]
  4. Curtis JT, Wang Z. Участь глюкокортикоїдних рецепторів у парному склеюванні в жіночих прерійних польотах: наслідки гострої блокади та взаємодії з центральними системами винагород дофаміну. Неврознавство. 2005b; 134: 369 – 376. [PubMed]
  5. Dantzer R, Bluthe RM, Koob GF, Le Moal M. Модуляція соціальної пам’яті у щурів-самців нейрогіпофізарними пептидами. Психофармакологія (Берл) 1987; 91: 363 – 368. [PubMed]
  6. Домес Г, Генріхс М, Мішель А, Бергер С, Герперц СК. Окситоцин покращує «читання розуму» у людини. Психіатрія біолів. 2007; 61: 731 – 733. [PubMed]
  7. Ferguson JN, Aldag JM, Insel TR, Young LJ. Окситоцин в медіальній мигдалині важливий для соціального розпізнавання у миші. J Neurosci. 2001; 21: 8278 – 8285. [PubMed]
  8. Gingrich B, Лю Y, Cascio C, Wang Z, Insel TR. Дофамінові D2 рецептори в ядрах ядер важливі для соціальної прихильності в жіночих прерійних польотах (Microtus ochrogaster) Бехав Невросі. 2000; 114: 173 – 183. [PubMed]
  9. Gruderadams S, Getz LL. Порівняння системи спаровування та поведінки батьків у Росії Microtus ochrogaster та Microtus pennsylvanicus. Журнал мамології. 1985; 66: 165 – 167.
  10. Guastella AJ, Mitchell PB, Dadds MR. Окситоцин збільшує погляд на область очей людських облич. Психіатрія біолів. 2008; 63: 3 – 5. [PubMed]
  11. Голандер Е, Бартц Дж, Чаплін В, Філіпс А, Самнер Дж, Соорія Л, Анагнату Е, Вассерман С. Окситоцин збільшує збереження соціального пізнання при аутизмі. Психіатрія біолів. 2007; 61: 498 – 503. [PubMed]
  12. Інсель ТР, Шапіро Л.Є. Розподіл окситоцинових рецепторів відображає соціальну організацію в моногамних і полігамних полюсах. Proc Natl Acad Sci США A. 1992; 89: 5981 – 5985. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  13. Insel TR, Gelhard R, Shapiro LE. Порівняльний розподіл рецепторів переднього мозку для нейрогіпофізарних пептидів у моногамних та полігамних мишей. Неврознавство. 1991; 43: 623 – 630. [PubMed]
  14. Jacob S, Brune CW, Carter CS, Leventhal BL, Lord C, Cook EH., Молодша асоціація гена рецепторів окситоцину (OXTR) у кавказьких дітей та підлітків з аутизмом. Neurosci Lett. 2007; 417: 6 – 9. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  15. Kavaliers M, Colwell DD, Choleris E, Agmo A, Muglia LJ, Ogawa S, Pfaff DW. Порушена дискримінація та відраза до паразитуючих чоловічих запахів жіночими нокаутованими окситоциновими мишами. Гени Мозговий Бехав. 2003; 2: 220 – 230. [PubMed]
  16. Кендрік КМ. Окситоцин, материнство та зв’язок. Досвід Фізіол. 2000; 85 (Spec No): 111S – 124S. [PubMed]
  17. Кендрік К.М., Кеверн Е.Б., Болдуін Б.А., Шарман ДФ. Рівень спинномозкової рідини ацетилхолінестерази, моноамінів та окситоцину під час пологів, пологів, вагіноцервікальної стимуляції, відділення ягняти та смоктання овець. Нейроендокринологія. 1986; 44: 149 – 156. [PubMed]
  18. Kosfeld M, Heinrichs M, Zak PJ, Fischbacher U, Fehr E. Oxytocin підвищує довіру до людей. Природа. 2005; 435: 673 – 676. [PubMed]
  19. Lerer E, Levi S, Salomon S, Darvasi A, Yirmiya N, Ebstein RP. Асоціація між геном рецептора окситоцину (OXTR) та аутизмом: відношення до масштабів адаптаційної поведінки Vineland та пізнання. Психіатрія мол. 2007 [PubMed]
  20. Лім ММ, Янг ЖЖ. Вазопресин-залежні нейронні ланцюги, що лежать в основі утворення парних зв'язків, в моногамній прерійній ляпці. Неврознавство. 2004; 125: 35 – 45. [PubMed]
  21. Lim MM, Wang Z, Olazabal DE, Ren X, Terwilliger EF, Young LJ. Посилення переваг партнера в розбещеному виді шляхом маніпулювання експресією одного гена. Природа. 2004; 429: 754 – 757. [PubMed]
  22. Lim MM, Лю Y, Ryabinin AE, Bai Y, Wang Z, Young LJ. Рецептори CRF в ядрі включають модуляцію переваг партнерів у прерійних польотах. Хорм Бехав. 2007; 51: 508 – 515. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  23. Лю Y, Wang ZX. Ядерце приєднує окситоцин і дофамін, щоб регулювати утворення парних зв'язків у прерій жіночих прерій. Неврознавство. 2003; 121: 537 – 544. [PubMed]
  24. Lonstein JS, De Vries GJ. Статеві відмінності в батьківській поведінці дорослих воріт прерії: незалежність від гонадальних гормонів та вазопресину. J нейроендокринол. 1999; 11: 441 – 449. [PubMed]
  25. Lonstein JS, De Vries GJ. Вплив гормональних залоз на розвиток батьківської поведінки у прерійних дівочих польових дорослих (Microtus ochrogaster) Бехав Мозг Рез. 2000; 114: 79 – 87. [PubMed]
  26. Олазабал Д.Є., Янг Ж.Ж. Змінність у «спонтанній» поведінці матері пов'язана з поведінкою, що нагадує тривожність, та приналежністю до наївних прерійних польових неповнолітніх та дорослих жінок (Microtus ochrogaster) Dev Psychobiol. 2005; 47: 166 – 178. [PubMed]
  27. Олазабал Д.Є., Янг Ж.Ж. Видові та індивідуальні відмінності в аллопатрентальному догляді за неповнолітніми жінками пов'язані з щільністю рецепторів окситоцину в смузі та бічній перегородці. Хорм Бехав. 2006a; 49: 681 – 687. [PubMed]
  28. Олазабал Д.Є., Янг Ж.Ж. Окситоцинові рецептори в ядрах ядра полегшують «спонтанну» поведінку матері у дорослих жіночих прерій. Неврознавство. 2006b; 141: 559 – 568. [PubMed]
  29. Paxinos G, Watson C. Мозок щурів у стереотаксичних координатах. четверте видання Academic Press; Сан-Дієго, Каліфорнія: 1998.
  30. Pitkow LJ, Sharer CA, Ren X, Insel TR, Terwilliger EF, Young LJ. Сприяння приналежності та утворення парних зв’язків шляхом перенесення гена рецептора вазопресину у вентральний передній мозок моногамної польової. J Neurosci. 2001; 21: 7392 – 7396. [PubMed]
  31. Робертс Р.Л., Зулло А, Густафсон Е.А., Картер CS. Перинатальні стероїдні методи змінюють аллопарентальну та афіціативну поведінку в прерійних польотах. Хорм Бехав. 1996; 30: 576 – 582. [PubMed]
  32. Робертс Р.Л., Вільямс Дж. Р., Ван АК, Картер CS. Кооперативне розведення та моногамія в прерійних польотах: Вплив сиру та географічні зміни. Anim Behav. 1998; 55: 1131 – 1140. [PubMed]
  33. Sansone GR, Gerdes CA, Steinman JL, Winslow JT, Ottenweller JE, Komisaruk BR, Insel TR. Вагіноцервікальна стимуляція виділяє окситоцин у спинному мозку щурів. Нейроендокринологія. 2002; 75: 306 – 315. [PubMed]
  34. Саваскан Е, Ерхардт Р, Шульц А, Вальтер М, Шахінгер Х. Післянавчальний інтраназальний окситоцин модулює пам’ять людини на предмет обличчя. Психоневроендокринологія. 2008; 33: 368 – 374. [PubMed]
  35. Smeltzer MD, Curtis JT, Aragona BJ, Wang Z. Допамін, окситоцин і вазопресин, що зв'язуються в медіальній префронтальній корі моногамних і розбещених голочок. Neurosci Lett. 2006; 394: 146 – 151. [PubMed]
  36. Ван З, молодий ЖЖ. Онтогенез зв'язування окситоцину та вазопресинових рецепторів у бічній перегородці у прерійних та монтанових полюсах. Brain Res Dev Мозок Res. 1997; 104: 191 – 195. [PubMed]
  37. Ван Z, Ferris CF, De Vries GJ. Роль септальної іннервації вазопресину у батьківській поведінці в прерійних польових (Microtus ochrogaster) Proc Natl Acad Sci США A. 1994; 91: 400 – 404. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]
  38. Williams JR, Catania KC, Carter CS. Розвиток переваг партнерів у жіночих прерійних польотах (Microtus ochrogaster): роль соціального та сексуального досвіду. Хорм Бехав. 1992; 26: 339 – 349. [PubMed]
  39. Winslow JT, Hastings N, Carter CS, Harbaugh CR, Insel TR. Роль центрального вазопресину в парному зв`язку в моногамних прерійних полюсах. Природа. 1993; 365: 545 – 548. [PubMed]
  40. W S, Jia M, Ruan Y, Li J, Guo Y, Shuang M, Gong X, Zhang Y, Yang X, Zhang D. Позитивна асоціація гена рецепторів окситоцину (OXTR) з аутизмом у китайській популяції Хань. Психіатрія біолів. 2005; 58: 74 – 77. [PubMed]
  41. Молодий ЖЖ. Премія Франка А. Біч. Окситоцинові та вазопресинові рецептори та типова для людей поведінка. Хорм Бехав. 1999; 36: 212 – 221. [PubMed]
  42. Янг Л.Ж., Ван З. Нейробіологія парних зв'язків. Nat Neurosci. 2004; 7: 1048 – 1054. [PubMed]
  43. Янг ЖЖ, Лім ММ, Гінгріх Б, Інсель ТР. Клітинні механізми соціальної прихильності. Хорм Бехав. 2001; 40: 133 – 138. [PubMed]
  44. Янг LJ, Huot B, Nilsen R, Wang Z, Insel TR. Видові відмінності в експресії центрального окситоцинового рецепторного гена: порівняльний аналіз промоторних послідовностей. J нейроендокринол. 1996; 8: 777 – 783. [PubMed]
  45. Yrigollen CM, Han SS, Kochetkova A, Babitz T, Chang JT, Volkmar FR, Leckman JF, Grigorenko EL. Гени, що контролюють афілятивну поведінку як гени-кандидати на аутизм. Психіатрія біолів. 2008; 63: 911 – 916. [PMC безкоштовна стаття] [PubMed]