Dopamin D2 retseptorlari odat bo'yicha shunga o'xshash mukofot disfunktsiyasida va obez ratlarda majburiy ovqatlanish (2010)

izoh: Ushbu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, hayvonga cheksiz kirish imkoni berilsa, kuchli tabiiy kuchaytirgich (juda rag'batlantiruvchi oziq-ovqat) D2 retseptorlari pasayishiga olib kelishi mumkin. Ushbu pasayish deyarli barcha kalamushlarda kuzatilgan va juda tez sodir bo'lgan. "Juda mazali" ovqat olib tashlanganda, kalamushlar oddiy chovni iste'mol qilishdan bosh tortdilar. Kalamushlar elektr toki urishini "juda mazali" oziq-ovqat iste'moli bilan bog'lashiga qaramay, ko'paytirishni davom ettirishda davom etishdi.

• To'liq o'rganish

Nat Neurosci. 2010 may; 13(5): 635-641. 2010-martda nashr qilindi. doi:  10.1038 / nn.2519

mavhum

Obezitenin rivojlanishi nöral mukofot reaktsiyalarida borgan sari yomonlashib borayotgan kamomadning paydo bo'lishi bilan birlashdi. Kokain yoki geroin tomonidan uyg'un mukofot homiyastasidagi shunga o'xshash o'zgarishlar tasodifiydan kompulsiv dori-darmonlarga o'tishni tetiklashda juda muhim ahamiyatga ega. Shunga mos ravishda, obez, ammo yalang'och bo'lmagan kalamushlarda kompulsiv tarzda ovqatlantirish harakatlarini aniqladik. Bu ozor beruvchi shartli rag'batlantiruvchi ta'sirga chidamli oziq-ovqat iste'moli sifatida baholandi. Striatal dopamin D2 retseptorlari (D2Rs) dorilarga qaram bo'lgan odamlarda xabar berilganidek, semiz kalamushlarda pastga regulyatsiya qilingan. Bundan tashqari, striatal D2R larning lentivirus vositachiligini taqiqlash, giyohvandlikka o'xshash kamchiliklarni kamaytirish va tez-tez ovqatlanishga yaroqli yuqori yog'li oziq-ovqat mahsulotlari bilan keng tarqalgan erkin foydalanishni ta'minlaydigan siqilishda majburiy oziq-ovqat mahsulotlarini izlashni jadallashtirdi. Ushbu ma'lumotlarga ko'ra, mazali taomlarni ortiqcha iste'mol qilish miya mukofotlari davrida giyohvandlikka o'xshash neuroadaptiv javoblarni keltirib chiqaradi va kompulsiv ovqatlanishni rivojlantiradi. Umumiy hedonik mexanizmlar shuning uchun semizlik va giyohvandlikka asoslangan bo'lishi mumkin.

Kirish

Oziqlantirishga zavq va mukofot ta'sir qiladi va oziq-ovqat mukofotini olish iste'molni kuchli ravishda rag'batlantirishi mumkin1, 2. Shunga qaramay, semirishga olib keladigan hedonik mexanizmlar yaxshi o'rganilmagan. Tug'ma leptin etishmovchiligi bo'lgan giperfagik odamlarda miya mukofotlash davrlarining asosiy tarkibiy qismlari bo'lgan dorsal va ventral striatumdagi faollik oziq-ovqat3 rasmlariga javoban sezilarli darajada oshadi va leptin o'rnini bosuvchi terapiya ham striatal faollikni susaytiradi, ham ovqatning o'z-o'zidan "yoqishini" kamaytiradi3 . Bu shuni ko'rsatadiki, striatum ovqatlanishning xedonik jihatlarida muhim ahamiyatga ega. Yaqinda ko'rsatilgandek, juda mazali ovqatga javoban striatumning faollashishi semiz odamlarda oriq boshqaruv bilan solishtirganda xiralashadi4. Bundan tashqari, dorsal striatumning hipofonksiyonu va uzoq muddatli vazn ortishi, DRD2-ANKK1 geni lokusining TAKIA alleli bo'lgan odamlarda eng aniq namoyon bo'ladi, bu esa striatal D2R ekspressionini pasayishiga olib keladi va odamlarni moddalarga bog'liqlik kasalliklariga moyil qiladi4, 5 Ushbu va shunga o'xshash kuzatishlar mukofotni qayta ishlashdagi kamchiliklar semirishning rivojlanishi uchun muhim xavf omili bo'lishi mumkinligi va semirib ketgan odamlar mukofotning yuqori sezgirligini qoplash uchun mazali ovqatni majburiy ravishda iste'mol qilishi mumkin degan taklifni keltirib chiqardi6. Ta'kidlash joizki, mukofotni qayta ishlashdagi nuqsonlar konstitutsiyaviymi va semirishdan oldinmi yoki mazali ovqatni haddan tashqari iste'mol qilish mukofot disfunktsiyasini keltirib chiqarishi va shu bilan dietaga bog'liq semirishga yordam berishi mumkinmi, aniq emas.

Kam vaznli va obez kishilarning tavsiflovchi xarakteristikasi, ular ma'lum salbiy salomatlik va ijtimoiy oqibatlarga qaramasdan, ovqatlanishni davom ettirishdir. Darhaqiqat, juda ko'p kilolu shaxslar oziq-ovqat iste'molini cheklash istagini bildirmoqdalar, lekin ularning iste'molini nazorat qilish uchun kurash olib boradilar va energiya talablari 7, 8-dan ko'p marta iste'mol qiladilar. Salbiy natijalarga befarq bo'lgan ozuqaviy ovqatlanishning rivojlanishi, inson giyohvand moddalariga qaram bo'lgan giyohvand moddalarga qaram bo'lgan dorilarning xatti-harakatlariga o'xshashdir, bu ham salbiy oqibatlarga olib keladi. Bu erda farmatsevtik hayvonlarning yuqori sifatli yog 'dietasiga sichqonlarda miya mukofotlari tizimining sezgirligiga ta'sirini o'rganib chiqdik. Biz diet bilan bog'liq hedonik diskregulatsiya va kompulsiv oziq-ovqat izlashning paydo bo'lishi o'rtasidagi bog'liqlikni ham ko'rib chiqdik. Nihoyat, biz ushbu odatiy-xatti-harakatlarda striatal D9Rlarning rolini tekshirdik.

Obezli kalamushlarda asta-sekin shunga o'xshash mukofot defitsiti

Yoqimli yuqori yog'li parhezga cheklangan yoki kengaytirilgan kirishni ta'sirini sinab ko'rish uchun biz lateral gipotalamusda bipolyar stimulyatsiya qiluvchi elektrod bilan erkak Wistar kalamushlarini (300-350 g) tayyorladik va ularni diskret-sinovda 10-14 kun davomida mashq qildik. barqaror mukofot chegaralari o'rnatilgunga qadar hozirgi darajadagi miya stimulyatsiyasi mukofoti (BSR) protsedurasi4. BSR protsedurasida, kalamushlar o'zlarini stimulyatsiya qiluvchi xatti-harakatni saqlaydigan minimal stimulyatsiya intensivligi bilan mukofotlash chegarasi10 deb nomlangan turg'un elektrod orqali foydali elektr o'z-o'zini stimulyatsiyasini olish uchun kuchli javob berishadi. Mukofot chegaralari uzoq vaqt davomida dastlabki sharoitlarda barqaror va o'zgarishsiz qolishi sababli, ushbu protsedura miya mukofotlash tizimlarining ta'sirchanligini o'lchaydi. Barqaror BSR chegaralarini o'rnatgandan so'ng (ketma-ket uchta mashg'ulotda eshiklar oralig'ining <10% o'zgarishi deb aniqlanadi), biz kalamushlarni tana vaznining o'rtacha farqlari yoki guruhlar o'rtasidagi mukofot chegaralarining farqi bo'lmagan uchta guruhga ajratdik. Uch guruhga odamlar iste'mol qilish uchun qulay bo'lgan energiya jihatidan zich ovqatni o'z ichiga olgan "kafeterya uslubidagi" parhezga differentsial kirish huquqi berildi ("Onlayn usullar" ga qarang). Kalamushlarda kuniga 0 soat (faqat chow kalamushlari; n = 9), 1 soat (cheklangan kalamushlar; n = 11) yoki 18-23 soat (kengaytirilgan kirish kalamushlari; n = 11) Ketma-ket 40 kun. Kafeterya dietalari kalamushlarda dietadan kelib chiqqan semirishni keltirib chiqarishi ma'lum11. Barcha kalamushlarda, shuningdek, mukofotlash chegaralari, vazn ortishi va kaloriya miqdori qayd etilgan standart laboratoriya choviga ad libitum kirish imkoniyati mavjud edi.

Sichqoncha choy yoki cheklangan kirish guruhlari bilan solishtirganda, kafeterya dietasiga keng foydalanish imkoniyati cheklangan (1a-rasm). Og'irlik, cheklangan erkin kalamushlarda, faqat chow-faqat kalamushlarga nisbatan ko'paydi, ammo bu ta'sir statistik ahamiyatga ega emas edi. Keng tarqalgan erkin sichqonlarda semirishning rivojlanishi miya mukofotlash funktsiyasining yomonlashib borayotgan kamchiliklari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, progressiv ravishda yuqori BSR chegaralari (1b) bilan aks ettirilgan. Uch guruhda (Qo'shimcha 1) BSR uchun javob berish kechikishlaridagi farqlar kuzatilmaganligi sababli, xatti-harakatlardagi kamchiliklar ushbu kuzatuvni hisobga olmaydi. Miya mukofotining funktsiyasidagi shunga o'xshash buzilishlar intensiv kokainga yoki geroin o'z-o'zini boshqarish 12, 13, 14ga kengaytirilgan, lekin cheklangan tarzda kirishmagan kalamushlarda xabar berilgan. Shunday qilib, mazali yuqori yog'li oziq-ovqat mahsulotlariga keng yo'l ochib berish, miya vazifasini bajarishda giyohvandlikka o'xshash kamchiliklarni keltirib chiqarishi mumkin, bu ovimentarlikni kamaytiradigan va semizlik, 1 rivojlanishiga yordam beradigan muhim turtki manbai hisoblanadi.

Shakl 1: Kafeterya dietasiga keng foydalanish imkoniyati bilan kalamushlarda og'irlik hosil qilish va mukofotlash funktsiyasi.

(a) Faqat chow, cheklangan kirish va kengaytirilgan kirish kalamushlarida o'rtacha (± sem) vazn ortishi (kirish x kunlik o'zaro ta'sir: F39,702 = 7.9, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhiga nisbatan, post hoc test). (b) boshlang'ich mukofot chegaralaridan o'rtacha (± sem) foiz o'zgarishi (kirish x vaqti o'zaro ta'siri: F78,1092 = 1.7, P <0.0005; * P <0.05 faqat chow guruhiga nisbatan, post hoc testi).

Oziqlanish xulq-atvorini batafsil tahlil qilganimizda (Fig. 2) biz kunlik kaloriya miqdori butun chow va cheklangan kirish sichqonlari orasida o'xshashligini aniqladik (shakl 2a, d). Aksincha, keng tarqalgan kirish bilan kalamushlarda kaloriya miqdori deyarli ikki barobarga kamaydi, bu esa cheklangan kirish va faqat chaynashning kalamushlari (Fig 2a, d). Cheklangan kirish va chow faqat kalamushlarni taxminan bir xil kundalik kaloriya iste'molini saqlab turishlariga qaramasdan (2a, d), cheklangan kirish sichqonlari kunlik kaloriyalarning chowdan (33b, d) faqatgina ~ 2% ular xom-ashyo bilan ovqatlanish xulq-atvorini ishlab chiqdilar va ularning 66-h kirish seansi davomida kunlik kaloriya iste'molining ~% 1 foizini 15 kafeterya dietasiga (rasm 2d) iste'mol qildilar. Kengaytirilgan kirish sichqonchalari chovdan olingan umumiy kaloriya iste'molining faqat kichik bir qismini (~ 5%) qo'lga kiritdi (shakl 2b); ular deyarli faqat kafeterya dietasini iste'mol qildilar (Fig. 2d). Cheklangan va kengaytirilgan kirish guruhlarida xun tanlovida o'zgarish, shuningdek, faqat chow-faqat kalamushlarga nisbatan yog 'qabul qilishning sezilarli darajada oshishi bilan aks ettirildi (shakl 2c va Qo'shimcha 2). Oldingi ma'ruzalar bo'yicha 16ga ko'ra, kafeterya dietasining iste'mol qilish muddati vaqt o'tishi bilan kengaytiriladigan erkin kalamushlarda kamaydi. Bu vaqt davomida kafeterya dietasining bir qismi sifatida taqdim etiladigan oziq-ovqat mahsulotlarining sifati uchun bag'rikenglikning rivojlanishini aks ettirishi mumkin. Shunga qaramay, bu kalamushlarda kafeterya dietasi standart chovga nisbatan afzallik saqlanib qoldi (Qo'shimcha 3). Ushbu ma'lumotlarga ko'ra, mazali yuqori yog 'dietasiga kengaytirilgan, lekin cheklanmagan erkinlik, giyohvandlikka o'xshash mukofotlar taqchilotini, gomeostatik energiya balansini yo'qotish va yo'qotishlarni keltirib chiqaradi. Aksincha, mazali oziq-ovqat mahsulotlariga kirish cheklovlari iste'moli kabi iste'mol shakllariga olib keladi, ammo u homeostatik energiya muvozanatini buzmaydi va miya vazifasini bajarmaydi. Shu bilan birga, 40 dan ortiq ketma-ketlik uchun kafeterya dietasiga cheklovli kirish miya mukofotining katta ahamiyatga ega bo'lishi va buzilishining sabab bo'lishi mumkin.

Shakl 2: Kafeterya dietasiga uzaygan holda sichqonlarda iste'mol turlarini.

(a) Faqat chow, cheklangan kirish va kengaytirilgan kirish kalamushlarida o'rtacha (± sem) kunlik kaloriya iste'moli (kirish: F1,324 = 100.6, P <0.0001; vaqt: F18,324 = 7.8, P <0.0001; kirish × vaqt o'zaro ta'siri: F18,324 = 4.6, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhiga nisbatan, post hoc testi). (b) chovdan o'rtacha kunlik kaloriya iste'moli (± sem) (kirish: F2,504 = 349.1, P <0.0001; vaqt: F18,504 = 5.9, P <0.0001; kirish × vaqt o'zaro ta'siri: F36,504 = 3.52, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhi bilan solishtirganda, post hoc testi). (c) yog'dan o'rtacha kunlik kaloriya iste'moli (± sem) (kirish: F2,486 = 118.7, P <0.0001; vaqt: F18,486 = 8.8, P <0.0001; kirish × vaqt o'zaro ta'siri: F36,486 = 6.2, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhi bilan solishtirganda, post hoc testi). (d) 40 kunlik kirish davrida o'rtacha (± sem) umumiy kaloriya iste'molini va faqat chovdan iste'mol qilingan kaloriyalarni taqqoslash (kirish: F2,54 = 25.0, P <0.0001; kaloriya manbai: F2,54 = 1235.2, P <0.0001; kirish kaloriya manbalari bilan o'zaro ta'siri: F2,54 = 485.7, P <0.0001; *** P <0.001 faqat chow guruhidagi umumiy kaloriya bilan solishtirganda, ### P <0.001 xuddi shu kalamushlar guruhi, post hoc test).

40 d dan so'ng, kalamushlarga mazali dietadan foydalanish taqiqlandi, ammo standart laboratoriya choviga ad libitum kirish davom etdi. Ushbu majburiy "to'xtatish" davrida biz har kuni mukofot chegaralarini va chow iste'molini baholadik. Mukofot chegaralarining ko'tarilishi, ular mazali parhezga kirish imkoniga ega bo'lmaganda, kengaytirilgan kirish kalamushlarida kamida 2 hafta davom etdi (3-rasm). Bu o'z-o'zini boshqaradigan kokaindan voz kechgan kalamushlarda bildirilgan mukofot funktsiyasidagi nisbatan vaqtinchalik (~ 48 soat) tanqisliklarga zid keladi13. Bundan tashqari, kengaytirilgan kirish kalamushlarida kaloriya iste'molida sezilarli pasayish kuzatildi (3b-rasm) va tana vaznining asta-sekin kamayishi (3c-rasm) va cheklangan kalamushlarda ozroq darajada, ushbu abstentsiya davrida, oldingi hisobotlar11, 15. 14 kunlik tiyilishdan so'ng, kalamushlar o'ldirildi va elektrod joylashuvi kresil binafsha rang bilan bo'yash bilan aniqlandi (3-rasm).

Shakl 3: Kafeteryada parhezga uzoq muddat kirish imkoniyatiga ega bo'lgan kalamushlarda to'xtovsiz foyda olish va gipofagiya.

(a) mazali yuqori yog'li dietadan voz kechish paytida asosiy mukofot chegaralaridan (± sem) o'rtacha foiz o'zgarishi (kirish: F2,112 = 3.7, P <0.05; vaqt: F4,112 = 2.3, P> 0.05; * P Faqatgina chow guruhiga nisbatan <0.05, post hoc testi). (b) yuqori yog'li parhezga kirishning oxirgi kunida o'rtacha kaloriya miqdori (± sem) va 14 kunlik abstansiya paytida faqat standart chov mavjud bo'lganda (kirish: F2,168 = 41.7, P <0.0001 ; vaqt: F6,168 = 65.6, P <0.0001; kirish × vaqt o'zaro ta'siri: F12,168 = 38.3, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhiga nisbatan, post hoc test). (c) O'rtacha tana vaznining o'zgarishi (± sem) tana vazniga nisbatan yuqori yog'li dietaga kirishning oxirgi kunida (boshlang'ich darajasida) va 14 kunlik abstansiya paytida faqat standart chov mavjud bo'lganda (kirish: F1,126) = 37.2, P <0.0001; vaqt: F7,126 = 3.1, P <0.01; kirish vaqti bilan o'zaro ta'sir: F7,126 = 40.9, P <0.0001; * P <0.05 faqat chow guruhi bilan solishtirganda, post hoc test). (d) BSRni stimulyatsiya qiluvchi elektrodlarning faqat chow (uchburchaklar), cheklangan kirish (kvadratlar) va kengaytirilgan kirish (doiralar) sichqonlarining lateral gipotalamusida joylashishini histologik qayta qurish.

Ob'ektiv kalamushlarda Striatal D2Rs: mukofot defitsasidagi rol

Keyinchalik, mazali kafeterya dietasini haddan tashqari iste'mol qilish, striatal D2R zichligini kamaytirishi va giyohvandlikka o'xshash mukofotning yuqori sezuvchanligini rivojlanishiga hissa qo'shishi mumkinligi haqidagi gipotezani sinab ko'rdik. Chow guruhi bilan taqqoslaganda kengaytirilgan kirish kalamushlarida tana vaznining statistik jihatdan sezilarli darajada o'sishiga qadar faqat chow, cheklangan va kirish huquqi kengaytirilgan kalamushlarning yangi kohortasiga kafeterya parheziga ruxsat berildi (P <0.05) ; 4a-rasm). Xabar qilinishicha, D70R ning glikozillangan (~ 2 kDa) membrana bilan bog'langan shaklining striatal ekspresi kengaytirilgan kirish kalamushlarida cheklangan kirish yoki faqat chow kalamushlariga qaraganda past bo'lgan (4b-rasm; Onlayn usullarga qarang). Tana vaznlarining o'rtacha (engil yoki og'ir) bo'linishi asosida har bir kirish guruhidagi kalamushlarni ikkita kichik guruhga ajratganimizda, tana vazni va striatal D2R ifodasi o'rtasida aniq teskari bog'liqlikni topdik (4a-rasm, s). D39R (Qo'shimcha rasm. 51) 2 ning glikozillanmagan pishmagan (~ 4 kDa) va oraliq glikozillangan sitoplazmik (~ 17 kDa) shakllari bo'yicha statistik jihatdan sezilarli pasayish aniqlanmadi, bu kengaytirilgan kirish kalamushlarida striatal D2R ifodasi ehtimol transkripsiyadan keyingi mexanizmlar orqali tartibga solinadi.

Shakl 4: Qalinligi ortishi Striatal D2R darajalariga bog'liq.

(a) Faqatgina chow, kirish huquqi cheklangan va kirish uchun kengaytirilgan kalamushlar tana vaznining o'rtacha bo'linishi asosida har bir kirish sharti bo'yicha ikki guruhga bo'lingan: engil (L) yoki og'ir (H). (b) Butun striatal kompleks barcha kalamushlardan va D2R darajalaridan har bir guruhda g'arbiy blotting bilan o'lchangan. Membranaga bog'langan D2R diapazoni 70 kDa da hal qilindi va oqsillarni yuklashni boshqarish quyida ko'rsatiladi (b-aktin, 43 kDa). To'liq uzunlikdagi immunoblotalar Qo'shimcha 12-rasmda keltirilgan. (C) DhoR, faqat cheklangan, kirish huquqi cheklangan va kengaytirilgan kalamushlarning striatumidagi D2R ning nisbiy miqdori densitometriya (F2,6 = 5.2, P <0.05, asosiy) kirish effekti; * P <0.05 va ** P <0.01 faqat chow guruhiga nisbatan).

Keyinchalik, striatal D2Rdagi xunni keltirib chiqaradigan pasayishning funktsional ahamiyatini sinovdan o'tkazish uchun miya vazifasini bajarish uchun biz D2R (Lenti-D2Rsh; Fig. 2) ni urish uchun qisqa shpinni aralashuvchi RNKni (shRNA) taqdim etish uchun lentiviral vektorni ishlab chiqdik va tasdiqladik. 5 va qo'shimcha shakl 5). Lenti-D2Rsh bilan davolash qilingan farmatsevtika farmatsevtlari kafeetriya dietasiga keng foydalanishga ruxsat berilgandan so'ng deyarli darhol boshlandi, bunda bo'sh lentivirusli vektor bilan (Lenti-control) muomalaga kiritilgan kengaytirilgan kirish sichqonlarida nisbatan sovuqlik chegaralari o'zgarmay qoldi Kafeterya dietasiga kirish imkoniyati (14 d; shakl 6a). Har ikki guruhda ham javob ta'sirlari o'zgarmay qoldi va ushbu ta'sir vazifaning bajarilishida kamchiliklarga qaramasligini ko'rsatdi (Qo'shimcha 6). Lenti-D2Rsh yoki Lenti-nazorat bilan davolash qilingan retseptlarda, shuningdek, faqat shu davrda chowga kirish imkoniyatiga ega bo'lgan retsept bo'yicha chegara o'zgartirildi (rasm 6b).

Sichqoncha faqat standart chowga (Qo'shimcha 15) kirishga ruxsat berganida, eshiklar qo'shimcha 7 d bekor qilinishi vaqtida doimiy ravishda ko'tarildi. Shu sababli striatal D2Rning nayzasi dietaga bog'liq bo'lgan mukofot hipofonitesine zaiflikni kuchaytirdi, lekin miya mukofot tizimlarining asosiy faoliyatini o'zgartirdi.

Shakl 5: Striatal D2R ifodasini lentivirus orqali vositachilik qilish.

(a) Lenti-D2Rsh haddan tashqari ifoda etilgan striatal hududlarning grafik tasviri. Chap striatal yarim sharda joylashgan yashil doiralar virusli infuziyalar yo'naltirilgan joylarni anglatadi. To'g'ri striatal yarim sharda yashil rang - bu Lenti-D2Rsh kalamushining miyasidan yashil lyuminestsent oqsil (GFP) uchun binoni vakili immunokimyo. (b) Lenti-D2Rsh kalamushlarining striatumida pasaygan D2R ekspresiyasining vakili immunoblot. To'liq uzunlikdagi immunoblotalar Qo'shimcha 13-rasmda keltirilgan. (C) Densitometriya (* P <2, Lenti-nazorat guruhi bilan taqqoslaganda, Lenti-kontrol va Lenti-D2Rsh kalamushlarining striatumidagi D0.05R ning nisbiy miqdori) ). (d) Lenti-D2Rsh vektori tomonidan striatumdagi glial hujayralarning infektsiyasi aniqlanmadi. Yashil binoni virusdan GFP; qizil - astrotsit markeri glial fibrillyar kislotali oqsil (GFAP); hujayra yadrolari DAPI tomonidan ko'k rangga bo'yalgan. Oq strelkalar virus tarqalib ketgan atrofdagi to'qimalarda emas, balki faqat striatumda virus yuboriladigan joyda joylashgan gliozning lokalizatsiya qilingan maydonini bildiradi. Hatto bu sohada ham hech bir astrotsit GFP-musbat emas. Kattalashtirilgan rasmdagi sariq o'qlar aniqlangan odatdagi GFP-salbiy astrositlarni ta'kidlaydi. (e) Lenti-D2Rsh vektori tomonidan striatumda yuqori darajadagi neyron infektsiyasi. Yashil binoni virusdan GFP; qizil - neyronlarning yadro markeri NeuN; hujayra yadrolari DAPI tomonidan ko'k rangga bo'yalgan. Kattalashtirilgan rasmdagi sariq o'qlar striatumdagi GFP-musbat va NeuN-musbat neyronlarni ajratib turadi. (f) Lenti-D2Rsh kalamushlarining striatumidagi virusli infektsiyalangan (GFP-musbat) neyronning yuqori kattalashtiruvchi tasviri, bu o'rtacha tikanli neyronlarning tipik morfologik xususiyatlarini ko'rsatadi.

Shakl 6: Striatal D2Rning naychalanganligi oshqozon-ichak ratsioniga uzaytirilishi bilan kalamushlarda disfunktsiyani bartaraf etish uchun zaiflikni oshiradi.

(a) 2 kun davomida kafeterya parheziga kirishni kengaytirgan Lenti-kontrol va Lenti-D14Rsh kalamushlarida Lenti-control va Lenti-D1,156Rsh kalamushlaridagi o'rtacha mukofot chegaralaridan o'rtacha (± sem) foiz o'zgarishi (virus: F5.9 = 0.05, P <13,156; vaqt: F2.2 = 0.05, P <13,156; virus × o'zaro ta'sir: F2.2 = 0.05, P <0.05; #P <2, o'zaro ta'sir). (b) Lenti-kontrol va Lenti-D14Rsh kalamushlarida faqat chowga kirish huquqiga ega bo'lgan asosiy mukofot chegaralaridan o'rtacha (± sem) foiz o'zgarishi. (c) faqat 2,28 d chow paytida kalamushlarning o'rtacha (± sem) kaloriya iste'moli yoki kengaytirilgan kirish (kirish: F135.6 = 0.0001, *** P <14). (d) Faqat 2,28 kunlik chov davomida o'rtacha (± sem) vazn ortishi yoki kengaytirilgan kirish (kirish: F96.4 = 0.0001, P <0.001; *** P <XNUMX, kirishning asosiy ta'siri).

Biz kaltsiyani iste'mol qilish (Fig. 6c) va kilogramm ortishi (rasm 6d) Lenti-D2Rsh va tegishli Lenti-nazorat guruhlarida faqat chow yoki kengaytirilgan foydalanish sharoitida (Qo'shimcha 8 va 9) o'xshardi. Shunday qilib, striatal D2R knockdown iste'mol qilish uchun mazali oziq-ovqat bepul bo'lganida, kafeterya dietasi yoki umumiy kaloriya iste'moli afzalligini o'zgartirgan.

Ob'ektiv kalamushlarda majburiy ovqatlanish: striatal D2R uchun rol

Keyinchalik biz kafeterya dietasiga kirish imkoniyati kengaytirilgan kalamushlarda kompulsiv o'xshash ovqatlanish paydo bo'lishi mumkinligi va striatal D2R signalizatsiya etishmovchiligi bu ta'sirga ta'sir qilishi mumkinligi haqidagi gipotezani sinab ko'rdik. Kengaytirilgan kalamushlarda og'irlik statistik jihatdan sezilarli darajada oshguncha (faqat chow kalamushlari bilan taqqoslaganda P <40), faqat chow, cheklangan kirish va kengaytirilgan kalamushlarning yangi guruhiga> 0.05 d davomida kafeterya parheziga kirishga ruxsat berildi. ko'rsatilgan). Keyin barcha uchta kalamush guruhiga operativ kamerada 30-5 d davomida kafeterya dietasiga kuniga 7 minutdan foydalanishga ruxsat berildi, barqaror iste'mol qilinmaguncha (kunlik iste'molning <10% o'zgarishi sifatida aniqlanadi). Keyin har bir kirish holatidagi kalamushlarning yarmi oyoq zarbalarini (jazolangan guruh) etkazib berish bilan birlashtirilgan nurga (shartli stimulga) ta'sir ko'rsatdi, har bir guruhdagi qolgan kalamushlarga oyoq zarbasi bo'lmagan taqdirda (jazosiz guruh) ). Sinov kuni biz signal nurlarining ta'sirlanishini yoqimli oziq-ovqat iste'moliga ta'sirini tekshirdik (7-rasm; Onlayn usullarni ko'ring). Biz 30 daqiqalik boshlang'ich seanslar davomida o'rtacha kaloriya iste'mol qilish kengaytirilgan kirish kalamushlariga qaraganda faqat chow va cheklangan kirish kalamushlarida yuqori ekanligini aniqladik (7-rasm, b). Bu shuni ko'rsatadiki, faqat chow va cheklangan kirish kalamushlari vaqti-vaqti bilan 30 minutlik kirish seanslari paytida mazali ovqatga yopishgan bo'lib, bu kalamushlar kunlik kaloriya iste'molining ~ 40-50% iste'mol qilganligi, odatda ~ 100 kCal, ushbu mashg'ulotlar davomida (rasm 7a, b). Aksincha, kengaytirilgan kalamushlar ovqatlanishning bunday xatti-harakatlarini rivojlantirishga chidamli bo'lib tuyuladi, chunki ularning ketma-ket 40 kun davomida mazali ovqatdan deyarli cheksiz foydalanish tarixi o'zgarishi nisbatan moslashuvchan bo'lmagan ovqatlanish tartibini o'rnatgan. Sinov kuni, biz faqat chov, cheklangan kirish yoki kengaytirilgan kirish guruhlaridagi jazolanmagan kalamushlarda oziq-ovqat iste'mol qilishida signal nurlarini takrorlashning statistik jihatdan sezilarli ta'sirini kuzatmadik (7-rasm). Shuning uchun faqat chiroq nuri motivatsion ta'sirchanlikka ega emas edi. Jazolangan kalamushlarda zarba bilan bog'langan signal nuri faqat chow va cheklangan kirish kalamushlarida mazali ovqat iste'molini sezilarli darajada kamaytirdi. Shu bilan birga, yorug'lik nuri kengaytirilgan kirish kalamushlarida mazali ovqat iste'mol qilinishiga ta'sir ko'rsatmadi, bu ularning iste'moli qiyinchiliklarni bashorat qiluvchi ekologik noqulayliklarga befarqligini ko'rsatdi. Kengaytirilgan kalamushlarda asosiy energiya iste'moli boshqa guruhlarga qaraganda past edi. Ammo shunga o'xshash vaqt oralig'ida chov iste'mol qilish darajasi ancha past bo'lganligi sababli (7-rasm), bu bizning topilmalarimizni aralashtirib yuboradigan "qavat effekti" ni anglatishi ehtimoldan yiroq emas. Birgalikda, bizning ma'lumotlarimiz, giyohvand moddalarni iste'mol qilish tarixiga ega bo'lgan kalamushlarda ko'rilgan kompulsiv kokainni qabul qilish bilan taqqoslaganda, kengaytirilgan kirish kalamushlarida kompulsiv ovqatlanish kabi xatti-harakatlar paydo bo'lishi mumkin degan fikrni qo'llab-quvvatlaydi18.

Shakl 7: mazali oziq-ovqat uchun majburiy javob.

(a) 30 daqiqalik dastlabki mashg'ulotlar paytida va kalamushlar neytral konditsioner stimulga duchor bo'lganida, jazolanmagan kalamushlarda o'rtacha (± sem) mazali diet iste'moli oyoq zarbasi bilan bog'lanmagan (kirish: F2,20 = 5.2, P <0.05; #P <0.05 faqat chow kalamushlariga nisbatan). (b) 30 daqiqalik boshlang'ich mashg'ulotlari paytida va kalamushlar oldindan zararli oyoq zarbasi bilan bog'langan shartli stimulga duch kelganida, jazolangan kalamushlarda o'rtacha (± sem) mazali dietani iste'mol qilish (kirish: F2,21 = 3.9 , P <0.05; ishora: F1,21 = 8.6, P <0.01; kirish x signalining o'zaro ta'siri: F2,21 = 4.7, P <0.05; * P <0.05, boshlang'ich seans davomida qabul qilish bilan solishtirganda, #P <0.05 faqat chow kalamushlari). (c) 30 minlik boshlang'ich mashg'ulotlarida va Lenti-kontrol va Lenti-D2Rsh kalamushlarida sinov kunida o'rtacha (± sem) mazali ovqatlanish iste'moli, faqat choyxonada ovqatlanish uchun chow yoki kengaytirilgan kirish imkoniyati mavjud edi (nishon: F1,26, 29.7 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <30 boshlang'ich mashg'ulotlari paytida qabul qilish bilan solishtirganda, post-test). (d) 2 minlik boshlang'ich mashg'ulotlarda va Lenti-nazorat va Lenti-D1,26Rsh kalamushlarida sinov kunida o'rtacha (± sem) chov iste'mol qilish, ilgari faqat choyxonada ovqatlanishni davom ettirgan yoki kengaytirilgan (ishora: F44.9 = 0.0001, P <0.05; * P <0.01, ** P <XNUMX boshlang'ich mashg'ulotlari paytida qabul qilish bilan solishtirganda, post-test).

Va nihoyat, biz ilgari faqat chovga kirish huquqiga ega bo'lgan yoki kafeterya dietasiga kirish imkoniyatini kengaytirgan Lenti-control va Lenti-D2Rsh kalamushlarida jazo bilan bog'langan shartli stimulning oziq-ovqat iste'moliga ta'sirini ko'rib chiqdik (6-rasmdagi kalamushlar). 30 daqiqalik boshlang'ich mashg'ulotlarida dastlabki mazali ovqat iste'mol qilish to'rt guruhda ham shunga o'xshash darajada yuqori (~ 40 kCal) ekanligini aniqladik (7-rasm). Bundan tashqari, konditsioner mashg'ulotlarida va sinov kunida to'rtta kalamush guruhi o'rtasida (uy qafasida) kunlik chow iste'moli o'xshash edi (Qo'shimcha 10-rasm). Shu sababli kafeterya parheziga 14 kun oldin kirish ovqatlanishni iste'mol qiluvchilarga o'xshash xatti-harakatlarini blokirovka qilish uchun etarli bo'lmagan> 40 d kafeterya parheziga kirish huquqini kengaytirgan (7a-rasm, b). Aversiv signal nurlari stimuli Lenti-kontrol va Lenti-D2Rsh kalamushlarida ilgari faqat chowga kirish huquqiga ega bo'lgan ovqatni iste'mol qilishni buzdi (7-rasm). Xuddi shunday, aversiv konditsioner Lenti tomonidan boshqariladigan kalamushlarda ovqatni iste'mol qilishni buzdi, ilgari 14 d kafeterya dietasiga kirish huquqini kengaytirdi. Aksincha, aversiv konditsioner Lenti-D2Rsh kalamushlarida ovqatlanishni iste'mol qilishga hech qanday ta'sir ko'rsatmadi, ilgari bu kafeterya parheziga 14 kun kengaytirilgan edi (7-rasm). Sinov mashg'ulotidan 48 soat o'tgach, ushbu kalamushlarda BSR chegaralari sezilarli darajada ko'tarildi, qolgan uchta kalamush guruhida esa pollar barqaror va o'zgarishsiz qoldi

(Qo'shimcha 11). Lenti-D2Rsh kengaytirilgan erkin sichqonlarda lazzatli oziq-ovqat mahsulotlarini taqiqlashni keltirib chiqaruvchi bostirilishiga qarshiligini klassik shamollatish jarayonlarida nuqsonlar bilan bog'liq emasligini tekshirish uchun biz imtiyozli shartli rag'batlantiruvchi vositalarning ozgina mazali standart chow iste'moliga ta'sirini sinovdan o'tkazdik. barcha to'rtta kalamush guruhlari. Xushbo'y oziq-ovqat mahsulotlarini iste'mol qilishning xuddi shunday iste'molidan farqli o'laroq, biz barcha to'rt guruh kaltsiyasining 2 min boshlang'ich seanslarida (30d) kichik chow (~ 7 kCal) iste'mol qilganini aniqladik va barcha to'rt guruhda chov iste'mol qilish to'xtatildi (7d) yaqqol ko'rinadigan stimulga duch kelganida shunga o'xshash kattalik. Ushbu ma'lumotlar striatal D2Rlarning noqulayligi, mazali taomning kompulsiv-tovuqli ko'rinishining paydo bo'lishini sezilarli darajada tezlashtirdi, lekin faqat kengaytirilgan kirish tarixi bo'lgan kalamushlarda namoyon bo'ldi. Bundan tashqari, kompulsiv ovqatlanish nafaqat BSR chegaralarini baland bo'lgan Lenti-D2Rsh faralari bilan aniqlanganligi sababli, diet sababli mukofot hipofonksiyonu kompulsiv oziq-ovqat izlashning paydo bo'lishi uchun zarurdir.

muhokama

Xushbo'y yog'li oziq-ovqat mahsulotlariga kirish qulayligi 19 semizlikida muhim ekologik xavf omili hisoblanadi. Biz juda yoqimli kafeterya tarzida ovqatlanishni kengaytirish uchun sutiklarda sekin-asta BSR chegaralarini ko'tarish bilan birga overeat va kilogramm ortishiga olib keldi. BSRning chegara ustidagi bu ta'siri, oziq-ovqat taqiqlash va vazn yo'qotishining 20 ga oshishi mumkinligini hisobga olgan holda, miya mukofotlari davriyligini sezilarli darajada kamaytirish bilan tushuntirilishi mumkin, bunda ortiqcha etishmasligi o'tkir haddan tashqari ovqatlanishni SNR uchun javob berishga imkon beradi. Ushbu topilma sichqonlarning intragastrik oziqlantirish tubi 21 orqali o'tkir haddan ortiq ovqatlanishini va gastrik shikastlanishni yoki tomir ichi glyukon infuziyasini keyingi bosqichga mos keladigan 21, 22, 23-ni taqlid qilib ko'rsatadigan ishlarning kengayishini ko'rsatadi, keyinchalik lateral hipotalamik BSRni mukofotlash uchun javobgarlikni kamaytiradi va ogohlantirish24. Bundan oldingi ishda shuningdek, intragastrik naychalar yordamida bir necha marta kuch ishlatadigan sichqonlarning og'irligi 25 g dan oshmaguniga qadar BSR uchun javob berish stavkalarini pasaytiradi, bu esa tana vazni normalizatsiya qilingunga qadar davom etadigan ta'sir ko'rsatadi. Sichqoncha ichidagi bu topilmalarda bo'lgani kabi, lateral gipotalamik BSR uchun mushuklarda javob berish oldingi oziqlantirish orqali 200ga to'yintirilgan bo'lib, miya vazifasi va metabolik holat o'rtasidagi o'zaro aloqalar saqlanib qolishi va shuning uchun ham odamlarda paydo bo'lishi mumkinligini ko'rsatmoqda. Insonlarda kafeterya tarzida ovqatlanishning qulayligi va ortidan pishirish qulayligi G'arb jamoalari 23da hozirgi semirish epidemiyasi uchun muhim ekologik omil hisoblanadi. Bizning ma'lumotimiz shuni ko'rsatadiki, odamlar tomonidan iste'mol qilinadigan ovqatga o'xshash rohatli kafeterya dietasini ortiqcha iste'mol qiladigan kalamushlarda hipofonsikulyarlik yuzaga keladi va bu ta'sir ko'proq og'irlik kasb etishi bilan tobora yomonlashib boradi. E'tibor beradigan bo'lsak, ≥ 26% ga teng bo'lgan har qanday sichqonchani BSR elektrodlari DNXX ning ~ 19 mm oralig'ida joylashgan. Bu sohada mukofot bilan bog'liq bo'lgan neyronlarning sezgirligi oziq-ovqat mahsulotlarini cheklash yo'li bilan yog 'olingan gormon leptinga sezgir bo'lgan tarzda ortadi va bu miya hududi oziq-ovqat mukofoti uchun muhim substrat hisoblanadi 20. Shuning uchun oziq-ovqat hedonikasini tartibga soluvchi miya davrlari, to'yinganlikni oldindan belgilaydigan postingestive signallari bilan inhibe qilinadi va yaqinda amalga oshirilgan inson qiyofasini o'rganish bilan mos keladi va oshqozon shikastlanishi 500 va ichakdan olingan postprandial omil peptidi YY27-28 (PYY) 3 ning miya hududlari mukofotni qayta ishlash bilan shug'ullanadi. Bundan tashqari, mukofot tizimlarida ortiqcha kilogramm ortishi bilan inhibe qilinadi. So'nggi ma'lumotlarga ko'ra, energetik muvozanatning asosiy regulyatori bo'lgan aylanma leptin miya to'qimalariga kirib, 36, 29, 3, 27 mukofot tizimlarining faoliyatiga to'sqinlik qilishi mumkin.

Ortiqcha vaznli kalamushlarda mukofot etishmovchiligi miyani mukofotlash davrlarining mazali ovqat bilan haddan tashqari stimulyatsiyasiga qarshi turish uchun boshlang'ich sezgirligining teskari moslashuvchan pasayishini aks ettirishi mumkin. Bunday dietadan kelib chiqqan mukofot hipofonksiyonu, ushbu salbiy mukofot holatini oldini olish yoki kamaytirish uchun yuqori mukofotli "obzogenik" parhezni iste'mol qilish motivatsiyasini oshirib, semirishning rivojlanishiga hissa qo'shishi mumkin6, 32. Bu kengaytirilgan kirishda kuzatgan gipofagiyani hisobga olishi mumkin. kalamushlar va cheklangan kalamushlarda kamroq darajada, mazali ovqat olib tashlanganida va shunchaki mazali bo'lmagan chov mavjud bo'lganda. Bunday stsenariy, shuningdek, odamning miyani tasvirlash bo'yicha tadqiqotlari ma'lumotlariga mos keladi, unda juda mazali ovqatga javoban striatumning xiralashgan faollashishi, xususan, striatal D2R ekspresiyasini kamaytiradi deb o'ylaydigan genetik polimorfizmga ega bo'lgan shaxslarda, uzoq muddatli vazn ortishi bilan bog'liq4. Semirib ketgan odamlarda bunday mukofotning yuqori sezgirligi semirishning rivojlanishidan oldin namoyon bo'ladimi va faqat genetik omillar ("mukofot etishmovchiligi sindromi") bilan bog'liqmi yoki ortiqcha ovqatlanish mukofotni qayta ishlashda uzilishga olib kelishi mumkinmi yoki yo'qmi noma'lum. Bizning ma'lumotlarimiz shuni ko'rsatadiki, mazali yuqori energiyali oziq-ovqat mahsulotlariga keng kirish va undan keyin ortiqcha xunukliklar sezuvchanlikni mukofotlaydi va shuning uchun semirishning rivojlanishiga yordam beradigan muhim hedonik mexanizm bo'lishi mumkin. Bu erda semiz kalamushlarda keltirilgan mukofot disfunktsiyasi, shuningdek, tomir ichiga yuborilgan kokain yoki geroinni o'z-o'zini boshqarish uchun kengaytirilgan kirish tarixi bo'lgan kalamushlarda ham aniqlanadi, ammo cheklangan kirish tarixi bo'lmaganlarda emas 12, 13, 14. Bundan tashqari, Ushbu dori-darmon bilan bog'liq mukofot disfunktsiyasidan kelib chiqadigan pasaygan mukofotning doimiy holatini yumshatishga urinish natijasida kelib chiqadigan kompulsiv giyohvand moddalarni qidirish uchun tasodifiy taklif 12, 32, 33. Shunday qilib, bizning ma'lumotlarimiz semirish va giyohvandlik asosiy hedonik mexanizmlarni baham ko'rishi mumkinligini ko'rsatmoqda.

Striatal D2R ifodasini past darajada tartibga solish, mazali ovqatlarning haddan tashqari iste'mol qilinishiga sezilarli neyro-arapaptik javobdir. Haqiqatan ham, striatal D2R zichligi pasayishi cheksiz kishilar4, 34 va rodents35, 36da kuzatiladi. Aksincha, anoreksiya nervoza bo'lgan shaxslar striatal D2R37 darajasini ko'tarishgan va bariatrik (gastrik bypass) operatsiyadan so'ng obez kishilarda kilogramm yo'qolishi yuqori striatal D2R zichligi 28 bilan bog'liq. TaqIA A1 alalasi deb ataladigan gen polimorfizmi striatal D2R zichlik darajasining pasayishiga olib keladi va bu allelni yashovchi shaxslar semiz populyatsiya 4da haddan ziyod namoyon bo'ladi. TaqIA aleli spirtli, opioid va psixomotor ogohlantiruvchi qo'shimchalarning 38ga nisbatan zaifligini oshiradi. Ta'sir qiluvchi genetik omillar yoki ortiqcha ovlash natijasida yuzaga kelgan striatal D2R zichligi pasayishi semizlikning nörobiologik mexanizmlariga hissa qo'shishi mumkin. 70 kDa D2R izoformining striatal darajalari membrana bog'liq D2Rni aks ettiruvchi deb hisoblangan, faqatgina cheklangan-kirish va kengaytirilgan kirish guruhlaridan kalamushlarda kalamushlarda tana vazniga bog'liq bo'lgan (4-rasm). Dorsolateral striatumda (masalan, 2) aksariyat hollarda striatal D5R ifodasini naychalash, kafeterya dietasiga ta'sir etilgandan so'ng BSR atamalarining deyarli tezlashishiga sabab bo'ldi. Striatal D2R so'zining pasayishi shundan kelib chiqqan holda, yuqori darajada mazali taomlarga ega keng tarqalgan erkin foydalanish huquqiga ega bo'lgan farmatsevtlarda hipofontsiyaning paydo bo'lishini jadallashtirdi, natijada striatal D2R zichligi kamligi obez jismoniy shaxslarda 4da hipofonksiyonga yordam berishini ko'rsatadi.

Lenti-D2Rsh kalamushlarining uchta xususiyati ham diqqatga sazovordir. Birinchidan, striatal D2R noqulayligi, mazali dieta uchun kengaytirilgan kirish bilan birlashtirilsa-da, BSR chegaralarini ko'tarilishiga olib kelgan bo'lsa-da, bu kalamushlarda nazorat kalamushlari bilan taqqoslaganda kaloriya iste'moli yoki kilogramm o'sishida farqlar yo'q edi. Bu, kalamushlarda faqat 14 d kafeterya dietasidan foydalanishga ega bo'lganligi bilan bog'liq bo'lishi mumkin; uzoq muddatdagi kirishlar, striatal D2R signalizatsiyasi 4dagi kamchiliklarda odamlarda ko'rilgan vaznga nisbatan yuqori sezuvchanlik kabi, vaqt o'tishi bilan ko'proq kilogramm ortishiga sabab bo'lishi mumkin. Biroq, faqat 14 d uchun kafeterya dietasiga cheklanishning afzalligi shundan iboratki, kengaytirilgan kirish yo'li bilan noqulaylashgan kalamushlar BSRning yuqori chegaralarini ko'rsatish uchun yagona guruh bo'lib, bu bizga majburiy funktsiyani rivojlantirishda mukofot hipofonusining mumkin rolini baholashga imkon berdi ovqatlanish (pastga qarang). Ikkinchidan, BSR chegaralari faqat chowga ega bo'lgan nodavlat kalamushlarda barqaror va o'zgarishsiz qoldi. Bu esa, faqat striatal D2R ekspresyonunun kamaytirish, mukofot hiposensitivitesine sabab bo'lishi uchun etarli emasligini ko'rsatadi; Buning o'rniga, ushbu mukofotning sezgirligini kamaytirish uchun ushbu oziq-ovqat mahsulotlarini ortiqcha iste'mol qilish bilan o'zaro aloqada bo'lib tuyuldi. Miya mukofotlari davridagi boshqa moslashuvchan javoblar, oshqozon ratsionidagi oshqozon sezuvchanligini tetiklashi mumkin. Shuni yodda tutingki, D2R agonisti bromokriptin leptin39 ning aylanma darajasini pasaytiradi va leptin oziq-ovqatga 3, 30, 31 ga bo'lgan hedonik javoblarni boshqaruvchi striatal hududlarni inhibe qilish orqali hech bo'lmaganda qisman boqishni inhibe qiladi. Shunday qilib, striatal D2R'nin tana og'irligi ortib borayotgan javob pastki regülasyonu leptin signali kuchaytiradi va shunday qilib, bu adipokinin miya mukofot tizimi ustidan inhibitör ta'sirini oshiradi mumkin. Nihoyat, biz lentivirus vektorlarini dorsolateral striatum tomon yo'naltirdik. Bu, asosan, texnik sabablarga ko'ra, chunki virusni tashish uchun striatumga kanula joylashtirish bizni BSR atamasini aniqlash uchun hipotalamus stimulyatori elektrodini joylashtirish imkonini berdi. Shunday qilib, striatumning boshqa joylarida, ayniqsa, dorsomedial va ventral joylarda (yadro akumben yadrosi va qobig'i) boshqa joylarga ko'chirilishi uchun D2Rlarning maqsadli bo'lishi, mazali ovqatlanish bo'lmasa ham, yuqori BSR darajalariga ega bo'lishi mumkin.

Dorsolateral striatum rag'batlantiruvchi reaktsiyaga odatlanishni o'rganishda katta rol o'ynadi, chunki bu to'yinganlikdan oldin ovqatlanish yoki zararli stimullar bilan juftlashish orqali devalvatsiyaga befarq bo'lgan iste'mol qiluvchi xatti-harakatlarning rivojlanishida aks etadi. Dorsolateral striatumni asosan nishonga olish orqali biz kalamushning majburiy o'xshash ovqatlanishni rivojlanishiga nisbatan zaifligini tartibga soluvchi D40R populyatsiyalarini urib tushirishimiz mumkin edi. Majburiy xatti-harakatlardagi striatal D2Rlarning rolini hisobga olgan holda, insonning DRD2-ANKK2 genlari lokalizatsiyasining TAKIA alleli, bu esa past striatal D1R zichligiga olib keladi2, mazali ovqatga javoban striatal faollashuvni to'mtoq qiladi va semirishga qarshi zaiflikni oshiradi5. salbiy oqibatlarga olib keladigan harakatlardan qochishni o'rganishda kamchiliklar4. Salbiy natijaga olib kelishi mumkin bo'lgan xatti-harakatlar ustidan inhibitiv nazoratni yo'qotish, semirishning ham, giyohvandlikning o'ziga xos xususiyati bo'lib, salbiy ijtimoiy, sog'liq yoki moliyaviy oqibatlarga qaramay iste'mol xatti-harakatlari saqlanib qoladi. Ko'p miqdorda giyohvand moddalarni iste'mol qilish tarixiga ega kalamushlarda kokainni qabul qilish xatti-harakatlari salbiy natijani (oyoq shoki) bashorat qiladigan aversiv konditsioner tomonidan buzilishga chidamli va chidamli bo'lib qolishi mumkin. Xuddi shunday, ilgari mazali yuqori yog'li parhezga ega bo'lgan sichqonlar, parhez bilan tajribasi bo'lmagan sichqonlarga qaraganda mazali ovqatni olish uchun aversiv muhitda (yorqin nurda) ko'proq vaqt sarflaydilar4. Biz kafeteryada parhezga kirish imkoniyati kengaytirilgan kalamushlarda yoqimli ovqat iste'mol qilish aversiv shartli stimulga nisbatan befarqligini aniqladik. Ushbu ta'sirda striatal D41R-larning roliga muvofiq, ilgari 18 d kafeterya parheziga kirish huquqi kengaytirilgan, ammo nazorat guruhlarida bo'lmagan D42R taqillatuvchi kalamushlarda majburiy o'xshash ovqatlanish aniqlandi. Neyroxirurgiya nuqtai nazaridan mazali oziq-ovqat mahsulotlariga kengaytirilgan kirish kortikostriatal yo'llarda plastisitni keltirib chiqarishi va shu bilan hayvonlarni kompulsiv xatti-harakatlarning rivojlanishiga nisbatan ko'proq zaiflashtirishi mumkin va bu jarayonni kuchaytiruvchi striatal D2R signalizatsiyasining etishmasligi. Darhaqiqat, semirib ketgan odamlarda kamaytirilgan striatal D2R zichligi prefrontal va orbitofrontal kortikal sohalarda kamaygan metabolizm bilan o'zaro bog'liqdir14, bu xatti-harakatlar ustidan inhibitiv nazoratni amalga oshiradi2.

Ayniqsa, mazali taomlarni majburiy iste'mol qilish faqat shu vaqt davomida kafeterya dietasiga kirish imkoniga ega bo'lgan kalamushlarni nazorat qiladigan kalamushlarni emas, balki kafeterya dietasidan foydalanishni kengaytirishni taqiqlovchi kalamushlarda ham aniqlandi. Chow-faqat ruxsat. Avvalroq kengaytirilgan kirish va boshqa guruhlarga ega bo'lgan taqiqlangan kalamushlarning asosiy farqlari ularning BSR darajasini yuqori bo'lganligi bilan bog'liq. Bu mukofot hipofonyonun umumiy neyrobiologik kelib chiqishini va vaqtinchalik mos keladigan mustaqil hodisalar kabi majburiy ovqatni paydo bo'lishini aks ettirishi mumkin. Shu bilan bir qatorda, dietaga asoslangan mukofot hipofonksiyonu, kompulsiv ovqatlanish 14, 32, 33ning rivojlanishiga yordam beruvchi salbiy mustahkamlash uchun substrat bo'lib xizmat qilishi mumkin. Pastdagi mexanizmlardan qat'i nazar, bizning topilmalarimiz, obzali kalamushlarda yoqimli ovqatlarga qaramlik kabi kompulsiv javob berishi mumkinligini ko'rsatib beradi va striatal D2R signalizatsiyalaridagi buzilishlar ushbu xatti-harakatning rivojlanishiga zaiflikni oshiradi.

Xulosa qilib aytganda, miya mukofot tizimlarini ortiqcha iste'mol qilish orqali ovqatlanadigan, energiya bilan oziqlangan oziq-ovqat mahsulotlarini haddan tashqari stimulyatsiya qilish hosildorlik sezuvchanligining chuqur holatini va majburiy ovqatni rivojlantirishni keltirib chiqardi. Obezli kalamushlarda ushbu noqulay xatti-harakatlarning javoblari, striatal D2R signalizatsiyada dietaga bog'liq kamchiliklardan kelib chiqadi. Favqulodda dori-darmonlarni ortiqcha iste'mol qilish striatal D2R zichligini kamaytiradi, chuqur hipofonksiyon holiga keltirib chiqaradi va kompulsiv dori-darmonlarni keltirib chiqaradi. Bizning topilmalarimiz avvalgi ishni qo'llab-quvvatlaydi 4, 19, 42, 45, 46, 47, obezlik va giyohvandlik miya mukofotlari bilan o'xshash neuroadaptive javoblardan kelib chiqishi mumkinligini ko'rsatmoqda.

usullari

Sichqoncha.

Tajribaning boshida 300-350 g og'irlikdagi erkak Wistar kalamushlari Charlz daryosidan olingan. Varışta, sıçanlara 12-h nurli qorong'u davrda (2200 soatda yorug'likda) doimiy haroratda joylashtirildi. Sichqonlarga tajribaning davomiyligi uchun standart laboratoriya choyi va suvga kirish huquqi berildi. Barcha protseduralar Scripps Florida Korporatsiyalashgan Hayvonlarni Qo'llab-quvvatlash va Foydalanish Qo'mitasi tomonidan ma'qullangan va kalamush hayvonlar milliy parvarish asoslari bo'yicha Milliy Sog'liqni saqlash institutlari ko'rsatmalariga binoan davolashtirilgan.

Jarrohlik usullari.

BSR ogohlantiruvchi elektrodlar bilan tayyorlangan kalamushlar birinchi navbatda kislorodda 1-3% izoflurani inhalatsiyalash orqali va stereotaksik ramka (Kopf) bilan joylashtirilgan. Bortli BSR elektrodlari (11 mm uzunlik) posterior lateral gipotalamusga (anteroposterior, -0.5 mm dan bregma, o'rta chiziqdan ± xNUMX mm, o'rta dorsoventral, duraxadan 1.7 mm, implant bar esa interfaol liniya ustidagi 8.3 mm balandlikda o'rnatildi) joylashtirildi ) 5. Virus inyeksiyasini olgan sichqonchani shuningdek, striatum ustida joylashgan ikki tomonlama hidoyat kanüller (anteroposterior, bnma'dan 47 mm, o'rta hatlı ± 23 mm, dorsoventral, duraksadan 14 mm) va 2.8 3.1-mm stylets bilan. Elektrod va kanüllerin joyida to'rtta zanglamas po'latdan tanasi vintlardek va akrilik akril. Jarrohlik jarohati jarrohlik operatsiyasidan keyin har bir 2.4-daqiqada 48 d uchun topikal antibiotik bilan davolash qilindi. Sichqonlarga 14-12 d ni jarrohlikdan xalos etishga ruxsat berildi va keyinchalik BSR atamasi bo'yicha trening o'tkazildi.

BSR protsedurasi.

Sichqoncha BSRni boshqa bir joyda 10, 14 ta'rifiga o'xshash alohida-sinovli oqim-chegara protsedurasiga muvofiq javob berish uchun o'qitildi. Qisqacha aytganda, BSR oqimining hozirgi darajalari 5-mA qadamlarida kamayib boruvchi va ortib boruvchi ketma-ketliklarda o'zgargan. Har bir sinov sessiyasida to'rtta ketma-ket chiqish / oshib ketuvchi ketma-ketlik taqdim etildi. Har bir ketma-ketlik uchun eshik sichqonlarning beshta sinovdan kamida uchtasida javob bergan ketma-ket ikkita oqim orasidagi o'rtacha nuqta va kalamushlar uchta yoki undan ortiq tajribada javob bermaydigan ketma-ket ikkita oqim intensivligi sifatida belgilandi. Yig'ilishning umumiy chegarasi to'rtta ketma-ketlik uchun eshiklar oralig'i sifatida belgilandi. Har bir test seansi taxminan 30 daqiqa davom etdi. Barqaror BSR chegaralari ≤ 10% o'zgaruvchanlik sifatida 5 ketma-ketligi bilan belgilangan, odatda 10-14 d ta'limidan so'ng o'rnatildi. Har bir test seansi uchun javob latansiyasi barcha tajribalarning o'rtacha javob kechikishi sifatida aniqlandi va bu jarayonda ijobiy javob yuzaga keldi.

Virusli qadoqlash va etkazib berish.

Qisqa soch tolasi RNK pRNAT-U6.2 / Lenti vektor tizimi (GenScript) yordamida etkazib berildi va konstruktiv ravishda ifoda etildi. Virusli zarralar ishlab chiqaruvchining protokoli bo'yicha tayyorlangan. Qisqacha aytganda, HEK 293FT hujayralari shRNA qo'shimchasini o'z ichiga olgan vektor bilan transfektsiya qilindi (5 (-GGATCCCGCGCAGCAGTCGAGCTTTCTTCAAGAGAGAAAGCTCGACTGCTGCGCTTTTTTCCAACTCGAG-3 ′) yoki bo'sh vektor, va 72 hit o'rniga ViraPower o'rnini bosgandan keyin) Keyin supernatant to'plandi va ultrasentrifugatsiya bilan konsentratsiyalashdi (24g, Bekman Coulter SW 76,755 TI rotor., 32 min, 90 ° C) va virus titri ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga binoan lyuminestsentsiya bilan faollashtirilgan hujayralarni saralash bilan aniqlandi. Virus alikotlangan va ishlatilguncha -4 ° C haroratda yorug'likdan himoyalangan qutilarda saqlangan.

Barki BSR chegaralariga ega bo'lgan sichqonlarning har bir miya yarim sharli striatumida (2 mL per injection, 1 mk min-1, 1 min oralig'ida enjeksiyonlar orasida jami olti dori) uch tomonda ikki tomonlama virusli in'ektsiya oldi. Sichqoncha BSR salmog'i qayta tiklanmasidan oldin infratriatal in'ektsiyalardan kamida 2-3 d qaytarilishiga ruxsat berildi. Kaltsiylarning kafeterya dietasiga kirishiga ruxsat berishdan oldin maksimal striatal D33R taqiqlanishini ta'minlash uchun virusni inyeksiyadan keyin 2 d uchun kundalik BSR atamani baholash davom etdi. Ushbu 2 d (ma'lumotlar ko'rsatilmagan) davomida Lenti-nazorat va Lenti-D33Rsh ratlari o'rtasida BSR chegaralarida farqlar mavjud emas edi.

Immunoblotlanish.

Sichqoncha, taxminan 1 soat keyin, kafeterya dietasiga muntazam ravishda kirishni rejalashtirilganidan so'ng o'ldirildi va miyalar tezda chiqarildi. ~ 1-2 mm qalinligining miya qismlari muz blokida koronal miya matritsasi (1-mm til oralig'i, Plastinalar birligi) yordamida tayyorlangan va dorsal striatumning to'qimalarga zarralari (bregma: ~ 2.2 -0.26 mm) olingan. Striatal to'qimalarni zarbalar tezda yig'ilib, muzlatilgan holda saqlanadi va ishlatilgunga qadar -80 ° C da saqlanadi. Shaxsiy namunalar muzda eritilib, teng miqdordagi striatal to'qimalarning massa ulushi (massa uchun 7-10 sichqonchani) bo'lgan og'irliklarga bog'liq bo'lgan medyanlar bo'linishi asosida to'plangan. To'qimalar homogenlashdan oldin natriy ortovanadat, 500 va 1 (Sigma-Aldrich), leupeptin va pepstatinni o'z ichiga olgan 2 mL muz kabi sovuq RIPA tamponida (Thermo Scientific) qayta suspenziya qilindi. To'qimalarning lizatalari 10 min uchun namunadir tamponda qaynatildi va 4% -20% yoki 10% Tris-glitsin SDS jeliga (Invitrogen) yuklandi. 1-23 ° C (25% yog'siz quruq sut va 5% PBS ichida pH 0.2% 20% Tween-7.4) da 4 h uchun bloklangan va 2 ° C da kecha davomida asosiy antikordada inkübe qilingan nitroselüloz membranalarga o'tkazildi. Quyidagi asosiy antijismlar blokli probirkada: D1R sichqonchani monoklonal (Santa Cruz, 100: 1) yoki b-aktin sichqonchani monoklonal (Santa Cruz, 200: 1) ichida suyultirildi. Chemiluminesansli ECL reagentlari horseradish peroxidase-konjugatsiyalangan ikkinchi darajali antikorlar (Amersham, 2,000: 2) bilan inkubatsiyadan so'ng qo'shilgan. D70DR (~ 17 kDa) 49 (43 kDa) ning etuk membran bilan bog'liq shakli XNUMX proton-yukni nazorat qilish uchun (b-aktin, XNUMX kDa) normallashtirildi va NIH Image J dasturi yordamida densitometriya bilan aniqlandi.

Immunokimyoviy tahlil.

Sichqoncha behushlik bilan o'tdi va PBS (pH 4) da 7.6% paraformaldehid bilan transkardial perfuz qilindi. Miyalari olib tashlandi, kechqurun keyinchalik saqlanib, kamida 30 soat davomida sukroz (7.4% eritma PBS, pH 72) da saqlandi. Muzlatilgan to'qimalar bo'lagi (30 mm qalinligi) mikrotomdan to'planib, (3% BSA, 5% oddiy echki sarlavhasi va PBS ichida 0.3% Triton X-100) 1-x uchun ~ 23-25 ° C darajasida bloklangan. Quyidagi asosiy antijismlar blok eritmasiga qo'shilgan va kecha davomida 4 ° C da inkubatsiya qilingan: tovuq poliklonalidan GFP ga (Abcam, 1: 1,000); Quyon monoklonaldan GFAP (Millipore, 1: 1,000); NeuN (Millipore, 1: 1,000) sichqonchani monoklonalidan foydalaning. Bo'limlar 23-25 ° C da flüoresan-bo'yoq bilan konjuge etilgan ikkilamchi antikorlar bilan inkübe qilindi: anti-chicken-488-nm bo'yoq (Jekson ImmunoResearch, 1: 1,000), quyonga qarshi-594-nm bo'yoq (Invitrogen, 1: 1,000 ) va anti-mouse-594-nm bo'yoqlari (Invitrogen, 1: 1000). Bo'limlar DAPI (Vector Labs) ni o'z ichiga olgan Vectashild o'rnatish vositasi bilan o'rnatildi va lenta bilan qoplandi. Rasmlar Olympus BX61 floresans mikroskopi (× 2 maqsad) yoki Olympus konfokal mikroskop yordamida (× 10 va × 100 maqsadlari) olingan.

Oziqlantirish usuli.

Sichqonlar, oziq-ovqat mahsulotlarini bo'shashgan choyshab materiallari bilan ifloslanishiga yo'l qo'ymaslik uchun qog'oz to'shamalarda (alfa yostiqchalari, Shepherd Specialty Papers) alohida-alohida joylashtirildi. Kafeterya dietasi parranda, sosiska, cheesecake, pyure kek, sovuq va shokoladdan tashkil topgan. Kafeterya dietasi oziq-ovqat mahsulotlari kichik metall idishlarda etkazib berildi. Barcha oziq-ovqat mahsulotlari, jumladan standart laboratoriya choyi, oziqlanish mashg'ulotining yakunlanishi bilan qayta o'lchandi. Turli makronutriyentlardan kaloriya iste'moli ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan ozuqaviy ma'lumotdan foydalanib hisoblab chiqilgan.

Oziqlanish xatti-harakatlarining oldini olish.

Oziqlantirish protseduralari BSR eksperimentlarida ishlatiladigan o'lchamlari bilan bir xil bo'lgan ovoz pasaytiradigan operatsion kameralarda bo'lib o'tdi. Sichqonlar operatsiya xonasiga joylashtirildi va 30 minut davomida kafeterya dietasi yoki chovga kirish huquqiga ega bo'lishdi. Oziq-ovqat mahsulotlari kichik metall idishlarda etkazib berildi. Barcha oziq-ovqat mahsulotlari kalamushlarning normal ovqatlanish davrida amalga oshirilgan ovqatlanish seanslaridan oldin va keyin tortilgan. Chow iste'moli kalamushlarning uy katakchalarida berilgan chovga tarkibi bir xil bo'lgan 45 mg chov pelletlarini iste'mol qilish bilan baholandi. Keyin kalamushlarga kafeteryada kuniga 30 minutlik kirishga ruxsat berildi, barqaror iste'mol qilinmaguncha (kuniga 10% o'zgarishi bilan belgilanadi), 5-7 kun talab etiladi. Ushbu boshlang'ich davrda mazali ovqat iste'molini barqarorlashtirgandan so'ng, har bir kirish sharoitidagi kalamushlar ikki guruhga bo'lingan: jazolangan (oyoq shokini olganlar) va jazosiz (oyoq shokini olmaganlar). Keyin kalamushlar ketma-ket kunlarda to'rtta konditsioner mashg'ulotlariga duchor bo'ldilar, ular ilgari ular mazali ovqatdan foydalanish imkoniyatiga ega bo'lishdi. 30 daqiqali konditsionerlik mashg'ulotlari davomida signal chiroq (shartli stimul) 10 minut davomida faollashtirildi, 10 minut davomida o'chirildi va keyin 10 minut orqaga qaytdi. Jazolangan kalamushlar faqat oyoq nuri taqdim etilganda oyoq shokini olishdi (0.5 s davomida 1.0 mA; ~ 10 min oralig'ida 1 ta stimulyatsiya). Jazolanmagan kalamushlarga xuddi shu tarzda, lekin oyoq zarbasini bermasdan signal chiroqchasi taqdim etildi. Sinov kuni, oxirgi konditsionerlik mashg'ulotidan bir kun o'tib, jazolangan guruhlardagi kalamushlar 5 daqiqa davomida signal chiroqining faollashishi bilan birgalikda oyoqlarning davriy shokini (jami beshta stimulyatsiya) oldi. Jazolanmagan kalamushlar oyoq zarbasi bo'lmaganda yana signal chiroqlariga duch kelishdi. 5 daqiqalik jazo muddati tugagandan so'ng, barcha kalamushlarga vaqti-vaqti bilan faollashtirilgan shartli stimulyator bilan 30 minutlik mashg'ulot uchun mazali ovqatga kirishga ruxsat berildi (10 min signal chiroq yoniq, 10 min signal chiroq o'chirilgan, 10 min signal chiroq yoniq).

Statistik tahlil.

Har bir mavzu uchun kafeterya dietasiga kirishdan oldin, boshlang'ich mukofot evaziga 5 d uchun o'rtacha chegara qiymati sifatida belgilandi. Mablag'lar miqdori asosiy chegara qiymatidan foiz o'zgarishi sifatida ifodalangan. Dastlabki imtiyozli chegara qiymatlari, vaznning oshishi, kaloriya iste'moli va yog'dan kaloriya iste'moli haqidagi ma'lumotlar ikki tomonlama, takroriy-o'lchovli varyans tahlil qilish yo'li bilan (faqat chow, cheklangan kirish yoki kengaytirilgan kirish), kaloriya manbai ( standart chow yoki kafeterya dietasi), virus (Lenti-control yoki Lenti-D2Rsh) va indekslar omillari orasida vaqt oralig'i sifatida faktlar va vaqt oralig'i sifatida (juftlik yoki jazo bilan qo'shilmagan). Tegishli holatlarda, varyans tahlillarida asosiy ta'sirlar Bonferroni post-hoc testlari bilan tahlil qilindi. Barcha statistik tahlillar GraphPad Prism dasturi yordamida amalga oshirildi.

Manbalar

Manbalar

Quyidagilarga nisbatan:

· Pol J Kenny ([elektron pochta bilan himoyalangan])