生物学精神病学。 作者手稿; 可在PMC 2014 Jan 8中找到。
PMCID：PMC3885159
NIHMSID：NIHMS537768
可在以下位置获得发布者对本文的最终编辑版本： 生物学精神病学
见评论“动物模型引领进一步了解食物成瘾的方式以及提供成瘾成功用于成瘾的证据可以成功地治疗暴饮暴食“中 生物学精神病学，第e10页的第11卷。
抽象
背景
人们对探索奖励驱动的喂养能否在大脑中产生类似药物的可塑性感兴趣。 伏隔核（Acb）壳中的γ-氨基丁酸（GABA）系统调节下丘脑给药系统，很好地“篡夺”饲养的稳态控制。 然而，尚不清楚喂养诱导的神经适应是否发生在该系统中。
方法
将自由采食的大鼠单独组接受每日一次的甜脂肪摄入，捕食者应激或ac-aphe shell输注d-amphetamine（2或10μg）或μ-阿片类激动剂D- [Ala2， N-MePhe4，Gly-ol] - 脑啡肽（DAMGO，2.5μg），然后用Acb壳内输注GABA攻击A 激动剂，muscimol（10 ng）。
成果
暴露于甜味脂肪强烈敏感的蝇蕈醇诱导的喂养。 在可口喂养方案停止后的一周内，1出现致敏作用，但已经过2周减少。 暴露于甜脂肪的大鼠未显示出对食物剥夺的改变的摄食反应。 重复的Acb壳内输注DAMGO（2.5μg）也使Acb壳内的蝇蕈醇驱动的喂养敏感。 然而，重复的Acb外壳d-苯丙胺输注（2或10μg）和间歇性暴露于厌恶刺激（捕食者应激）均未改变对蝇蕈醇的敏感性。
结论
可口的喂养引起Acb壳GABA反应的超敏反应; 这种作用可能涉及摄食诱导的阿片肽的释放。 单独增加觉醒，厌恶经历或增加儿茶酚胺传递不足以产生这种效果，并且饥饿引起的喂养驱动不足以揭示效果. 这些发现揭示了Acb中一种新型的食物诱导的神经适应; 讨论了理解食物奖励和药物奖励之间交叉效应的可能影响。
据推测，当前肥胖“流行病”的主要影响因素是廉价，高度可口，能量密集的食物的普遍存在，通过其强大的回报特性驱动非同性恋喂养行为（1–3）。 因为这些食物涉及成瘾的相同中枢通路（4–6），人们对确定它们的摄入是否会引起类似于滥用药物所产生的神经发育变化有相当大的兴趣。 在这方面受到最多关注的系统是多巴胺和阿片系统 伏隔核（Acb）。 几个研究小组已经表明，反复接触可口的喂养，特别是富含糖或脂肪的食物，可以强烈改变这些系统中的神经递质动力学，受体敏感性和基因表达，并产生类似暴食的喂养模式和其他令人联想到成瘾过程的行为变化。 （7–13).
神经控制食欲行为的另一个关键因素是Acb局部化的γ-氨基丁酸（GABA）系统。 用GABA激动剂对Acb壳神经元的急性抑制引起饱食大鼠的大量摄食反应; 这种效应是从brai任何地方引起的药物引起的饮食过多的最显着的综合征N（14–19）。 这种饮食过多部分来自于参与能量平衡调节的肽编码的下丘脑系统的募集（20–22）。 此外，前Acb壳是唯一已知支持GABA诱导的快感味反应性的远端位点（23). 因此，Acb shell被认为是前脑网络中的一个重要节点，它调节下游能量平衡系统，与情感/动机意外事件保持一致 (24–26）。 因此，具有这些特性的网络节点可以代表可口的喂养诱导的神经可塑性的关键基因座; 然而，令人惊讶的是，Acb壳GABA系统尚未在这方面进行过研究。
我们在这项研究中的目标是评估反复驱动，非稳定性喂养的重复经验是否在Acb壳GABA系统中引起神经适应。 我们发现间歇性甜脂肪摄入的适度方案强烈地使直接刺激GABA引起的摄食反应敏感。A Acb壳中的受体。 我们研究了这种作用背后的行为和药理学机制，重点是可能涉及局部的Acb外壳opiatergic和多巴胺能机制。
方法和材料
主题
将到达时称重300至325 g的雄性Sprague-Dawley大鼠（Harlan Laboratories，Madison，Wisconsin）成对饲养在透明笼中，在光照和温度下随意获取食物和水（除了随后描述的某些实验）控制的动物园。 它们保持在12-h光/暗循环下（在7：00 AM上点亮）。 所有设施和程序均符合美国国立卫生研究院关于动物使用和护理的指导原则，并由威斯康星大学机构动物护理和使用委员会监督和批准。
手术和安置验证
根据标准立体定向程序植入针对Acb壳（23-gauge）的双侧不锈钢导管[详情见Baldo和Kelley（27）]。 输注部位的坐标（以前囟的毫米为单位）为+ 3.2（前后位）; + 1.0（后期）; -5.2来自颅骨表面（背腹）。 将金属丝探针置于套管中以防止堵塞，并且大鼠在测试前恢复至7天。 在每个实验结束时，通过在光学显微镜下观察Nissl染色的脑切片来确定套管放置（更多细节，参见 补充1）。 从统计分析中删除了插管位置不正确的大鼠; 本节中给出的组大小代表省略了不正确位置的主题后的最终组大小。
药物和微量输液
降低不锈钢注射器（30-gauge）以使2.5 mm延伸超过引导插管的尖端。 使用微驱动泵进行双侧压力注射。 药物以每分钟.32μL的速率输注。 输注的总持续时间为93秒，导致每侧的总输注体积为.5μL。 在输注之后，将注射器留在1 min的位置以允许在更换管心针之前扩散注射液。 将Muscimol，D- [Ala2，N-MePhe4，Gly-ol] - 脑啡肽（DAMGO）和d-苯异丙胺（AMPH）全部溶解于.9％无菌盐水中。
可口的饲养方案
对于30连续几天，将大鼠每天暴露于两次5-min疗程（早晨和下午疗程）。 这些会议在与家庭笼子相同的树脂玻璃测试笼子中进行，除了金属丝网地板以便于收集食物溢出物。 在早晨会话期间（11：00-11：30 AM），给大鼠提供加糖的脂肪（实验组; n = 14）或标准食物（对照组; n = 14）并允许自由进食。 甜味脂肪是Teklad实验性饮食（TD 99200），由含有10％蔗糖的起酥油组成，能量密度为6.2 kcal / g（详情请见 补充1）。 两组都有水。 然后将它们送回家中，随意提供食物和水。 在下午的会话（3：00-3：30 PM）中，将大鼠再次放置在测试笼中，但是两组都给予标准食物（和水）。 因此，实验组中的大鼠在测试环境中经历了可口食物和标准食物。 这样做是为了使实验组适应在测试笼中接收食物，因为食物用于实验的第二阶段（参见下文“测试环境中的低剂量Muscimol挑战”）。 每天记录测试笼中的摄入量。 家庭笼子里随时都有标准食物（Teklad啮齿动物实验室饮食）和水。
压力源暴露方案
除了实验组中的大鼠外，这种操作模仿了5天的可口喂食方案（n = 11）在早晨会话中接受厌恶刺激（捕食者压力），而不是可口的食物。 每只大鼠每天放入保护性金属网格笼（×7×8中的9）中，将其放置在雪貂（大鼠的天然捕食者）的家笼内5 min。 保护笼允许动物彼此看，听，闻，但禁止身体接触。 已知这种暴露水平可显着提高血浆皮质酮水平，并促进唤醒和警惕性增强，持续至少30分钟，超过雪貂暴露终止（28,29）。 对照大鼠（n 将10放入相同的小型保护笼中并移至新颖但中性（即没有雪貂）的房间。 在5-min雪貂或中性暴露后，从小笼中取出实验对照和对照大鼠，并立即放置在标准的有机玻璃测试笼中（详见“Palatable Feeding Regimen”），在不同于雪貂或中性室的测试室中，对于30-min会话（11：00-11：30 AM）。 食物（标准大鼠食物）和水是免费提供的。 在此过程后，所有大鼠都被送回家笼。 为了进一步模仿可口的喂养时间表，然后将所有大鼠在与其早晨笼子相同的测试笼中暴露于第二次30-min每日会话（3：00-3：30 PM），但没有雪貂（或中性）暴露。 同样，今天下午的会议可以免费获得食物和水。 完成测试后，将大鼠放回家笼中。
重复AMPH方案
这种操作模仿了5天的可口喂养计划，除了实验组中的大鼠每天早晨接受每日腹腔内输注AMPH而不是可口食物。 Amph壳内注入AMPH（2或10μg， n =每剂量11）或生理盐水（n 在将大鼠放入测试笼中进行早晨训练之前立即给予20（11：00-11：30 AM）。 在此期间可自由获得标准大鼠食物和水，并记录摄入量。 AMPH诱导的活动过度由盲目治疗的实验者监测，使用时间采样行为观察程序，其中以20-sec记录四种行为（交叉笼养，饲养，定向嗅探和梳理）的发生次数。每只大鼠每个5 min的时间段。 来自捕食者应激实验的大鼠重新用于2-μgAMPH组。
所有大鼠每天接受第二次暴露于测试笼（3：00-3：30 PM），其中存在标准食物和水，但没有药物输注。 完成测试后，将大鼠放回家笼中。
测试环境中的低剂量Muscimol挑战
在暴露于甜脂肪，捕食者应激或重复AMPH操作的5天后，大鼠在测试环境中接受盐水和蝇蕈醇（每侧10 ng /.5μL）的双侧Acb外壳攻击。 在第6天（即，在各自的1天处理操作停止后的5天）和第7天的Acb壳内麝香草酚给予所有大鼠盐水。 在这些天中的每一天，大鼠在放入测试笼中之前立即接受他们的Acb内壳输注用于他们习惯的下午会话（3：00-3：30 PM）。 这些天没有上午会议。 食物（标准食物）和水是免费提供的。 测量摄入量，并在完成测试后将大鼠放回其家笼中。 Chow用于实验的这个阶段，因为所有群体之前都在测试环境中接受过食物，从而消除了食物新奇的混淆。 此外，由于食物摄入量的基线水平较低，因此蝇蕈醇诱导的食欲过盛可能会遇到天花板效应的可能性较小。
暴露于可口喂养方案的大鼠的一部分（n = 10加糖脂肪， n = 10食物对照）在甜脂暴露方案结束后7天接受额外的盐水和麝香醇输注，其间没有甜脂暴露。 在方案结束后14天给予这些大鼠第三次盐水/麝香草酚输注序列，同样没有中间甜脂肪暴露。
注意，盐水和蝇蕈醇输注的顺序不是平衡的（即，盐水总是首先出现），因此在盐水攻击日可以检测到任何可能的背景或提示诱导的条件性进食反应而没有前面的蝇蕈醇的解释性混淆挑战。 还要注意，对于10-μgAMPH组，在第50日给予额外的蝇蕈醇激发（8 ng）。
测试环境中的食物剥夺挑战
如前所述，对大鼠进行5天的可口喂养方案（n = 10为甜脂肪组， n 对于食物控制组，11 =。 在第六天，所有动物接受盐水输注并在他们习惯的下午会话（3：00-3：30 PM）中进行测试，其具有标准食物和水。 没有上午会议。 接下来，所有大鼠接受食物剥夺挑战，其中在测试前（即，在盐水攻击日的晚上）从家庭笼子18中取出食物。 第二天，这些缺乏食物的大鼠在下午的测试时间内进行Acb内壳盐水输注并置于测试笼中（标准食物和水存在），没有早晨训练。 测量摄入量，并在完成测试后将大鼠放回其家笼中。
DAMGO / Muscimol交叉敏化
我们在这个实验中使用了略微不同的设计，因为2.5-μgDAMGO对大鼠的第一次药物暴露引起镇静作用; 这种镇静作用在大约30至45 min内消退（此时大鼠开始进食~90 min）。 因此，我们使用单个2小时的每日会话而没有下午会话。 对自由采食的大鼠进行4次无菌.9％生理盐水（每天一次输注，每隔一天输注一次）。n = 7）或DAMGO（每侧2.5μg/.5μL; n = 6）。 输注后，立即将大鼠置于2 h（11：00 AM-1：00 PM）的测试笼中，获得标准食物和水。 在最后一次重复治疗后48小时，受试者接受无菌盐水的Acb内壳内输注，并用标准食物和水置于测试笼中2小时。 两天后，他们用蝇蕈醇（10 ng /.5μL）进行攻击，在用标准饲料和水注入2小时后立即再次放入测试笼中。 在每个测试日，记录摄入量，并且在测试期结束后立即将大鼠放回其家笼中。
统计分析
使用计划比较的双因素方差分析（治疗×天，或治疗历史×药物挑战，视情况而定）用于评估实验操作（饮食，药物治疗，压力）和各自对照之间的差异。 阿尔法被定为 p <.05。 使用StatView软件（SAS Institute，北卡罗来纳州卡里）进行分析。
成果
甜味脂肪间歇性发作使Acb壳内麝香醇引起的喂养反应敏感
在5天间歇性进入方案的过程中，在早晨喂养期间摄入加糖脂肪[升级]F（4,52）= 13.3; p <.0001; 图1A]。 在第5天，平均加糖脂肪摄入量为4.9 g，相当于30.4 kcal，与对照组中食物中1.8 kcal的平均摄入量相比较。 重要的是，在5天协议过程中，甜脂肪和食物组之间的体重没有总体差异[F（1,26）= .3; 不显着（ns）]，没有饮食×天对体重的影响[F（4,104）= 1.2; NS]。 因此，实验组中的大鼠似乎通过减少家庭笼中的自由采食量来补偿增加的热量摄入（即，甜脂肪暴露的短暂发作不会产生类似肥胖的效果）。 对于下午的会议，其中两组都提供食物，没有组间差异摄入量和没有饮食×天相互作用（Fs = .2-1.3; NS）。 因此，早上甜脂肪暴露不会影响下午进食时间的低喂养率。
完成该间歇进入方案后，用Acb壳内输注盐水和蝇蕈醇（10 ng）攻击所有大鼠。 与暴露于对照的对照相比，暴露于加糖脂肪的大鼠未显示出对盐水攻击的改变的进食反应。 然而，它们确实显示出对蝇蕈醇诱导的食物摄入的强烈，高度显着的敏感性（饮食×药物相互作用[F（1,26）= 13.6页 = 001; 图2 进行具体比较]。 取水量不受影响。 如图所示 图2，加糖脂肪方案后7天仍然存在麝香醇致敏[F（1,18）= 9.3; p = .007]; 然而，暴露后14天，致敏反应减弱[F（1,14）= 1.6; NS]。 最后，暴露于甜脂肪方案的大鼠与其暴露于食物的对应物相比，未显示出对18小时食物剥夺挑战的增强的摄食反应[F（1,19）= .004，ns; 图2].
Acb壳中μ-阿片受体和GABA受体刺激之间的交叉敏化
如图所示 图3，Acb外壳DAMGO在“重复DAMGO”期的每个4注射日产生强烈的食欲过多[F（1,11）= 62.3; p <.0001]。 经过这些反复的治疗，我们用盐水和麝香酚攻击了大鼠。 对于这些挑战，方差分析产生了长期治疗史的重要主要影响[F（1,11）= 7.8; p = .018]和药物挑战[F（1,11）= 12.1; p = .005]，但没有互动[F（1,11）= 1.4; NS]。 然而，对于每次攻击注射，DAMGO和生理盐水组之间的计划比较显示，与盐水预处理的大鼠相比，DAMGO处理的大鼠中响应于Acb贝壳内蝇蕈醇攻击的食物摄入显着更高（p <.05），但是两组之间对盐水刺激的反应没有差异。
重复，间歇性应激暴露或内部Acb Shell AMPH输注后肌无力敏感性缺乏
进行了两个实验以测试捕食者暴露和重复AMPH处理对随后对蝇蕈醇的响应性的影响。 首先，对大鼠进行5天间歇捕食者暴露方案，然后进行Acb内壳盐水和蝇蕈醇（10 ng）攻击。 如图所示 图4，这种压力源暴露的历史并没有改变对随后的蝇蕈醇攻击的反应[F（1,19）= 1.1，ns]。 接下来，对相同的大鼠进行每日Acb壳内AMPH输注（5μg）的2天方案。 正如预期的那样，与盐水处理的大鼠相比，AMPH产生了强大的运动激活，这反映在笼交叉，饲养，定向嗅探和梳理（参见方法和材料）的“复合活动评分”中[F（1,22）= 53.9; p <.0001; 图5A]，表明剂量明显具有行为活性。 然而，急性AMPH治疗并未改变摄入行为[治疗×日相互作用： F（4,76）= .5，ns; 数据未显示]。 完成实验的重复AMPH-或盐水处理阶段后，用Acb内壳盐水和蝇蕈醇攻击所有大鼠。 AMPH没有显着改变对蝇蕈醇诱导的喂养的敏感性（图5B）。 有显着的预处理×治疗效果[F（1,19）= 3.6; p = .02]; 然而，计划的比较显示，这种相互作用主要是由于AMPH组对盐水与蝇蕈醇挑战的反应存在较大的受试者内部差异（p = .0009）。 然而，盐水和AMPH组对蝇蕈醇攻击的反应没有显着差异（p =。11）。
为了进一步探讨多种AMPH输注对蝇蕈醇敏感性的影响（考虑到应激大鼠被重新用于AMPH实验并且之前的应激经验可能已经改变了它们的AMPH反应），在另一组幼稚大鼠中进行了第二次实验，其中受试者接受5天的较高AMPH剂量（10μg）的Acb壳内输注方案，然后用盐水和两剂量的蝇蕈醇（10和50 ng）进行Acb外壳攻击。 同样，我们观察到响应AMPH输注的强烈急性运动激活[F（1,22）= 83.7; p <.0001; 图6]，但对喂养没有影响[F（4,76）= 1.7，ns]。 当这些大鼠用10-ng或50-ng intra-Acb贝壳麝香醇进行攻击时，它们未能显示致敏的喂养反应[F（2,38）= 1.4; NS]。 作为阳性对照，然后将AMPH组中的大鼠暴露于5天加糖 - 脂肪方案（和盐水组中的大鼠至食物方案）; 然后用AcNb壳内输注10-ng蝇蕈醇攻击所有大鼠。 我们在甜脂暴露后观察到这些大鼠的敏感性蝇蕈醇喂养反应[F（1,19）= 5.8; p = .027; 插图， 图6]，证明在重复AMPH输注后未能显示致敏的相同大鼠能够响应于甜脂肪暴露而发展和表达蝇蕈醇敏化。
讨论
在这项研究中，我们展示了一种新型的喂养诱导的大脑适应。 甜味消耗的间歇性发作强烈地使Acb壳中低剂量蝇蕈醇激发诱导的摄食效果敏感; 致敏作用大致相当于幼稚大鼠中五倍高剂量麝香醇所产生的作用。 这种超敏反应似乎并不是与间歇性脱脂脂肪暴露相关的全身性唤醒或环境多样化的非特异性后果。 因此，反复暴露于高度激发刺激（间歇性应激源暴露），甚至那些具有积极动机效价（Acb shell AMPH内）（30–33），不足以使蝇蕈醇诱导的喂养敏感。 相比之下，在实验的致敏诱导阶段期间引发进食的Acb内壳DAMGO输注产生对蝇蕈醇的强烈交叉敏化。 因此，除了增强一般唤醒之外，甜味脂肪摄入和μ-阿片类物质驱动的食物摄入的共同特性是诱导GABA致敏所必需的。 这隐含地证明了对糖或脂肪特异性的感觉或后消化特性对于蝇蕈醇敏化的发展不是强制性的。 相反，共同诱导机制可以是Acb壳中的重复μ-阿片样信号传导，其通过外源DAMGO施用或由甜脂肪吞噬引起的内源性μ-阿片样肽释放产生。
在这方面，已经表明，在Acb水平上刺激Acb内μ-阿片受体产生阿片样物质敏化和对随后的盐水攻击的条件性摄食反应（34）。 这些影响是多巴胺独立的（35），以及其他Acb定位的μ-阿片类药物介导的过程，如增强享乐味道反应性（30,36,37）。 在一般意义上，重复AMPH输注不能使蝇蕈醇诱导的喂养敏感，这与这些发现一致; 因此，阿片样物质-GABA交叉致敏可能代表Acb中一种不依赖多巴胺的神经适应。 有趣的是，我们没有观察到在DAMGO处理的大鼠中对盐水攻击的条件性进食反应。 然而，请注意，阿片类药物调节的喂养效果的诱导可以变化并且需要超过四次重复治疗（V.Bakshi，个人通信，June 2012）。 无论如何，这些结果表明，阿片样物质-GABA交叉致敏的表达不需要条件性摄食效果（至少能够通过盐水攻击揭示的作用）。 此外，我们从未观察到在下午食物会话中暴露于脱脂脂肪的大鼠中的增强的摄食反应，或者响应于盐水或饥饿的挑战，表明在敏感的摄食反应的诱发机制中存在一定程度的特异性。
由Acc壳中的蝇蕈醇和其他氨基酸操作引起的摄食行为的神经机制似乎是AMPA介导的兴奋性和GABA介导的抑制性信号传导平衡到中型多刺神经元上的扰动。 当净效应是这些神经元活动减少时，无论是通过GABA介导的抑制还是通过阻断AMPA型谷氨酸受体，都会引发强烈的摄食过多 (14,23,38,39). 因此，对我们的结果的简约解释是，μ-阿片受体的重复激活（通过外源性施用DAMGO或通过由甜脂肪吞噬引起的内源性阿片肽释放）实现GABA的直接变化。A 受体敏感性本身，或兴奋性/抑制性传递平衡的更一般变化，使GABA介导的抑制阈值更容易实现。 重复的阿片受体激动剂（吗啡）治疗在这个方向产生某些作用，例如上调GABAA 突触体中的结合位点和蝇蕈醇刺激的氯化物摄取（40），GABA的增强A Acb壳中的δ亚基表达（41），以及Acb壳中AMPA受体GluR1亚基的内化（42）。 在Acb壳水平上的任何这些机制（或它们的组合）可以想象地产生对蝇蕈醇诱导的神经抑制的超敏反应。 然而，其他解释是可能的; 例如，在网络的“输出”节点内也可能存在神经适应，通过该节点表达Acb-壳介导的摄食行为（例如外侧下丘脑）。 需要进一步的研究来测试这种可能性。
关于这些发现的临床相关性，一个有趣的可能性是，Acb壳中的GABA超敏反应发生在环境突发事件中，引起μ-阿片类信号传导的间歇性，阶段性升高，例如可口的喂食的重复“狂欢”。。 该在这种情况下，GABA变化可能代表进一步失调的食欲行为的前馈机制。 我们的结果也可能对理解食物奖励与某些滥用药物之间的“交叉”效应有关。 一个明显的候选物是酒精（EtOH），其作用由Acb中的μ-阿片类和GABA系统调节（43–45）。 有趣的是，一些研究报告了人类对食物渴望，暴饮暴食和病理性酒精使用之间的联系（46,47）。 在动物研究中，Acb壳中的GABA或阿片受体阻断会降低EtOH的摄入量[（48,49），但请看Stratford和Wirtshafter（50），并且，令人惊讶的是，EtOH直接自我管理到Acb壳中（51）。 此外，最近的正电子发射断层扫描研究显示，Acb中的μ-阿片类药物信号传导伴随着甜味酒精饮料的摄入（52）。 在细胞水平上，已经显示Acb壳定位的GABAA 含有δ亚基的受体调节低剂量EtOH消耗的行为影响（53）; 如前所述，该亚基的基因表达在Acb壳中被重复的μ-阿片受体刺激上调（41）。 因此，在饮用EtOH或饮用甜味EtOH饮料（例如向年轻饮酒者销售的那些饮料）的情况下通过可口食物“零食”释放μ-阿片肽可能会促进快速发展的，依赖阿片类药物的神经适应症。在Acb shell氨基酸编码电路中。 这个假设虽然是推测性的，但却导致了一个可能的背景的可测试预测，其中脆弱个体的大脑奖励回路中的GABA致敏可以使可口食物成为食物狂欢和EtOH摄入升级的“门户药物”。
补充材料
补充文件
致谢
这项工作得到了美国国立卫生研究院基金会DA 009311和MH 074723的支持。 在俄勒冈州波特兰市的摄入行为研究会议的2009会议上，这些数据的一部分以抽象形式呈现。
脚注
作者报告没有生物医学经济利益或潜在的利益冲突。
补充材料 本文中引用的内容可在线获取。
参考资料
;
