评论：CRF是一种神经递质/激素，通常与我们的应激反应和激活肾上腺皮质有关。 成瘾研究已将其确定为成瘾，成瘾复发和戒断症状的主要参与者。 这项研究探讨了CRF在食物成瘾和强迫性进食中的作用。 格斯什么？ 它在强迫饮食中的作用与对药物成瘾的作用相同。 注意动物不是肥胖的，所以肥胖没有作用。 更多证据表明，包括色情在内的行为成瘾与毒品成瘾具有相同的机制。
Proc Natl Acad Sci US A. 2009 Nov 24; 106（47）：20016-20020。
在线发布2009 Nov 9。 DOI： 10.1073 / pnas.0908789106
Pietro Cottone,a,b,c,d,1,2 瓦伦蒂娜萨比诺,a,b,c,d,1 玛丽莎罗伯托,a,c,d Michal Bajo,e Lara Pockros,a Jennifer B. Frihauf,a,c,d,f 伊娃M.费克特,a,c,d 卢卡斯蒂尔多,g 肯纳C.赖斯,h Dimitri E. Grigoriadis,i 布鲁诺孔蒂,d,e 乔治F.科布,a,c 和 Eric P. Zorrillaa,c,d,2
这篇文章已经 被引用 PMC的其他文章。
抽象
控制体重的节食包括从可口食物中剥夺可以促进强迫性进食的循环。 本研究表明，从间歇性获取可口食物中退出的大鼠在重新进入时表现出可口食物暴饮暴食和以促肾上腺皮质激素释放因子-1为特征的情感性戒断状态（CRF）1）受体拮抗剂 - 可逆行为，包括食欲减退，获得较少可口食物的动机缺陷，以及类似焦虑症的行为。 戒断伴随着CRF表达和CRF的增加1 杏仁核中央核的电生理反应性。 我们建议招募抗奖励下丘脑外CRF-CRF1 退出可口食物期间的系统，类似于禁止滥用药物，可以促进强制性选择可口食物，使健康的替代品变得不充分，以及当摄入可口食物时防止负面情绪状态。
类似于药物成瘾的肥胖和饮食失调的形式可以被概念化为具有交替禁欲期的慢性复发病症（即，节食以避免“禁止的”可口的食物）和复发（即，强迫性的，通常无法控制的，进食高的 - 可口的食物）尽管有负面后果仍然存在（1）。 虽然可口食品的正强化特性是众所周知的（2, 3），对其负面补强性能的关注较少（4–6），即通过去除厌恶刺激产生的行为反应的概率增加（例如，摄入可口食物以减轻负面情绪状态）。 延长使用滥用药物的间歇性循环可逐渐导致“情感依赖”，观察为需要更高和/或更规律的药物量以维持给定的情绪设定点以及停止时的负面情绪状态。药物摄入量（7, 8）。 这种情感戒断可以分别通过持续和恢复吸毒的负面补强特性来维持使用和激发复发（7, 8).
推特上涉及从药物使用到依赖的过渡性外促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）脑应激系统，在此过程中滥用药物的摄入越来越多地受到这些消极而不是积极的强化机制的驱动。 CRF在每种主要滥用药物的戒断综合症中起着与动机相关的作用，包括酒精，尼古丁，可卡因，阿片类药物，安非他明和四氢大麻酚（7, 8）。 通过类比，假设间歇性，延长获得高度可口食物的重复循环被诱导诱导CRF系统神经适应，类似于药物依赖模型中所见的那些（4, 5, 9).
成果
间歇性的，可延长的可口食物的获取逐渐导致在没有可口的食物时不太喜欢不太喜欢的饮食，并且在重新进入时暴饮暴食可食用的食物（10–12）。 检验CRF的假设1 系统介导这些喂养适应，雄性Wistar大鼠（n = 20）每周每周随意提供食物（Chow / Chow）或者随意提供5天（C期）的随意食物，然后是2天（P期）的高度可口的含糖饮食（Chow / Palatable） ）（见 图.S1 饮食计划和 图.S2 饮食计划对食物摄入和体重的影响）。 在7周的饮食循环后，大鼠接受非肽CRF1 受体拮抗剂R121919（0，5，10和20 mg / kg，sc）采用拉丁方设计（13）。 在从适口饮食到食物或从食物到适口饮食的转换之前，给予1 h治疗。 R121919剂量依赖性地降低了可口的饮食摄入量并增加了Chow / Palatable大鼠的食物摄入量（饮食阶段×饮食计划×药物剂量： F3,54 = 7.25， P <0.001），而不会改变食物摄入量。 R121919在重新获得可口食品时（P期）减少了高度可口饮食的摄入量（图。 1A）。 在独立测试中，CRF1 受体拮抗剂增加了从可口饮食中退出的Chow / Palatable大鼠中不太好吃的食物的摄入量（C期）（图。 1B）。 因此，通过钝化食物性食欲减退和暴食可口食物，R121919减弱了摄入循环的幅度（第一次可口P期和首次戒断至食物C期的摄入量之间的差异：饮食计划×药物剂量： F3,54 = 7.25， P <0.001）（图。 1C）。 支持逐步招募CRF-CRF1 根据饮食史，而不是通过急性饮食效应，R121919在单次接触饮食后减少了可口的食物摄入量，或者在第一次从可口食物中取出时增加了食物摄入量（图.S3).
退出间歇性，延长可口食物的使用也会增加焦虑行为（11）。 检验CRF的假设1 受体参与从可口食物中退出后的负面情绪行为体征，给予大鼠R121919（0，20 mg / kg，sc，1-h预处理）并在高架十字迷宫中进行受试者之间的设计测试（14），5-9 h从适口饮食转为食物。 载体处理的Chow / Palatable大鼠比食物喂养的对照显示出更少的开放臂时间，反映了从7周饮食循环中退出期间的致焦虑样作用（图。 2A），仅在两次退出周期后尚未见到的效果（图.S4）。 用R121919预处理（20 mg / kg，调节可口食物暴饮暴食和食物不足的剂量）阻止Chow / Palatable大鼠开放臂探查的减少，剂量不改变食物对照中的迷宫行为（饮食计划×剂量： F1,43 = 7.25， P <0.02； 图。 2左边）。 R121919施用并未改变作为闭臂条目测量的一般活动。 因此，R121919阻止了与间歇性，延长获取可口食物相关的焦虑样行为增加，而不改变控制行为，表明招募CRF1 系统。
退出间歇性，延长可口食物的获取也可能导致动机缺陷，以获得较不优选的饮食，这是潜在的低声样行为指数（10）。 类似地，在渐进比例强化计划下对较不优选的味觉强化物做出反应，之前曾用于指示戒毒期间的动机缺陷（15）。 确定CRF的参与1 我们测试了R121919对饮食循环大鼠的性能的影响，以在渐进比例计划下获得它们不太优选的食物。 确认以前的调查结果（10），与Chow / Chow大鼠相比，经媒介物处理的Chow / Palatable大鼠表现出减少工作以获得较不美味的食物的动力减少，通过减少的断点和减少的总响应减少反映（10）（图.S5）。 R121919预处理（20 mg / kg，有效增加食物低食量，减少可口食物摄食过度和减少致焦虑性行为的剂量）选择性地减弱饮食循环大鼠进展比率表现的缺陷，其剂量对食物控制无效（断点：饮食计划×药物： F1,15 = 8.17， P <0.02; 总反应：饮食安排×药物： F1,15 = 9.14， P <0.01； 图。 2B， 剩下）。 对于R121919通过降低消化后饱食来促进Chow / Palatable大鼠表现的另一种解释，R121919早在5分钟就阻止了应答中的缺陷（饮食计划×药物： F1,15 = 2.55， P <0.05）（图。 2B对）。 因此，CRF1 受体拮抗剂减弱了进行性比率响应中的动机缺陷，对于较不优选的味觉强化物，在从间歇性，延长的高度可口食物中获得的动物中观察到。
为了检验退出可口食物可能激活应激相关的下丘脑外CRF系统的假设，分别通过定量实时PCR和RIA测量杏仁核中央核中CRF mRNA和肽的水平。 对大鼠进行饮食循环，持续7周或连续喂食。 在麻醉和斩首之后，从更新进入适口饮食的过程中和之后收集来自杏仁核中央核的脑冲。 与Chow / Chow大鼠相比，在Chow / Palatable大鼠中抽取可口食物诱导杏仁核中央核中CRF mRNA表达增加5倍（图。 3A）。 相反，CRF mRNA恢复到对照样水平，重新获得可口的食物（F2,19 = 6.97， P <0.01）。 仅当Chow / Palatable大鼠循环一次（Chow / Chow vs. Chow / Palatable：5.5±2.2 vs. 6.3±1.7 ns）时，杏仁核中央核中CRF mRNA的表达没有改变，支持了CRF-的逐步募集慢性肾功能衰竭1 系统通过饮食史，而不是通过饮食的急性效应。 此外，CRF mRNA表达在伏隔核，前额叶皮层或岛叶皮质中没有变化，支持了发现的区域特异性（图.S6）。 有趣的是，在Chow / Palatable大鼠的相同停药时间点，在下丘脑室旁核或循环皮质酮中未观察到CRF mRNA表达的显着变化（图 S6和S7），提出了这样的假设，即杏仁核而非下丘脑CRF应激系统的变化接近于行为适应性。 此外，从适口饮食中退出的动物杏仁核中央核中的CRF肽免疫反应性比食物喂养的动物高70％，但是恢复到食物喂养的对照水平，可以获得可口的饮食（F2,24 = 4.01， P <0.01）（图。 3B）。 因此，撤回可口的食物激活杏仁核中央核应激相关的CRF肽系统，类似于药物和乙醇戒断模型的发现（7, 8）。 因为重新获得可口的食物减少了杏仁核中央核中的下丘脑CRF系统激活，其中CRF激活与焦虑有关（16），目前的结果还表明，可口的食物可能通过减轻禁欲的负面情感后果获得负面的补强性质（17).
为了验证大鼠从可口食物中撤出的假设可能表现出对CRF的敏感性增加1 拮抗剂调节杏仁核中央核γ-氨基丁酸（GABA）信号，在乙醇戒断期间发生（18），我们检查了R121919对切片制备中杏仁核神经元中央核的GABA能传递的影响。 雄性Wistar大鼠（n = 14）进行7周的饮食循环，并在切换到不太好吃的食物后处死。 杏仁核突触中央核基础GABA能传递与饮食史无明显差异（n 用于引起GABA抑制性突触后电位（IPSP）的所有刺激强度的= 23细胞。 然而，20 min灌注R121919（1μM）引起诱发GABA的更大减少A-ChSP / Palatable大鼠杏仁核神经元中央核的-IPSPs（M±SEM：30±6％， n = 9细胞）比食物喂养对照组（M±SEM：12±6％， P <0.05， n = 11细胞）（图。 4）。 在30最小清洗期后，两组的IPSP恢复到类似的基线水平。 因此，与杏仁核CRF-CRF的过度活化一致1 乙醇提取过程中出现的系统和影响（18），饮食循环大鼠显示出对CRF抑制作用的敏感性增加1 受体拮抗剂对杏仁核GABAergic传导的中枢核。
讨论
集体结果提供了功能性证据，证明间歇性，延长获取可口食物的历史导致与压力相关的下丘脑外CRF-CRF的进行性，动机相关的神经适应。1 系统。 具体而言，选择性CRF1 受体拮抗剂R121919差异性和选择性地影响饮食循环大鼠的摄食，增加正常的食物摄入量，并在重新进入时减少高度可口食物的摄入。 CRF1 受体拮抗剂还选择性地阻止增加的焦虑样行为和动机缺陷，以响应在从可口饮食中退出时看到的较不优选的食物。 放弃对美味饮食的获取增加了杏仁核中央核中的CRF基因和肽表达，这些效应在重新进入时被消除。 另外，饮食循环的大鼠显示出对CRF抑制作用的敏感性增加1 受体拮抗剂对杏仁核中央核GABA能传递的影响，进一步提示杏仁核CRF-CRF的过度活化1 系统。 重新进入可食用食物的过量饮食可能是由于CRF系统刚刚完成停药期的激活增加，可见CRF表达增加和对CRF的电生理敏感性1 受体阻滞在杏仁核的中央核。 CRF1 因此，在可口食物进入之前的拮抗剂预处理被解释为反对最初仍存在的CRF-CRF1 制度过度活跃的退出。 在未经治疗的动物中可见的可口食物暴饮暴食的短暂时间过程（10）可以反映一旦获得可口食物的情况下CRF肽的表达，释放和作用正常化的时间过程，如本研究中所见。 因此，间歇性地进食可口饮食可能会引起大脑奖励系统的静电转变，并招募反奖励CRF-CRF1 杏仁核中央核的系统。
这些结果不仅对强迫性饮食有影响，而且对一般的动机也有影响。 快感系统的反复激活引发了大脑中类似对手的过程（即招募CRF1 电路）不同于奖励发射机系统中的简单功能损失。 这种系统间神经适应（19）在过渡到依赖所有主要滥用药物的过程中也会发生（7, 8）。 本研究中对非药物刺激的推广表明，随着时间的推移，经历过快感刺激强度反复对比的个体，动机过程会受到干扰（20）。 适应性地，这样的过程可能使寻求食物和改善消费的行为转向能量密集的，高回报的食物，同时降低了获取低能量，低奖励的食物（或非食物）的努力，这种适应在进化过程中是有用的。觅食成本（例如，捕食者暴露，有限的时间和能源）。 但是，在当今的环境中，相同的过程可能会促使人们进食促进肥胖的食物，但代价是味道较差，但营养替代品可能更多。
因此，CRF中的成瘾变化1 系统可能有助于驱动（i）摄入能量密集的可口食物，（ii）消费较不健康的替代品，和（三）防止获取可口食物时发生的相关负面情绪状态（4, 5, 10–12, 17）。 转化为人类状况，CRF系统激活可以促进肥胖和相关进食障碍中的复发进食以及从可口食物中循环禁欲的其他负面动机后遗症。
材料和方法
主题。
雄性Wistar大鼠（n = 155，180-230 g，45天数）从查尔斯河获得并在抵达线顶塑料笼（19×10.5×8英寸）时在12 h：12 h逆光循环（10）中单独收纳：00 h熄灭），湿度 - （60％）和温度控制（22°C）动物饲养箱。 大鼠可以获得基于玉米的啮齿动物食物[Harlan Teklad LM-485 Diet 7012：65％（kcal）碳水化合物，13％脂肪，21％蛋白质，可代谢能量341 cal / 100 g]和1周前随意饮水开始实验。 实验程序遵循美国国立卫生研究院实验动物护理和使用指南（NIH出版号85-23，修订版1996）和“实验动物护理原理”（http://www.nap.edu/readingroom） / bookslabrats）并获得了斯克里普斯研究所的机构动物护理和使用委员会的批准。
药品。
如Chen等人所述合成R121919。 （21）。 R121919是一种高亲和力（Ki = 3.5 nM）选择性CRF1 具有优于许多其他CRF的理化性质的拮抗剂1 拮抗剂（例如，logP和logD降低，水溶性增加）（13）。 为了测试，首先将R121919溶解于1 M HCl（最终体积的10％）中，然后稀释至20％（wt / vol）2-羟丙基-β-环糊精（Sigma-Aldrich）的最终载体，用其反滴定。 NaOH至pH 4.5。 以scN（sc）给予R121919溶液，体积为2 mL / kg。
Ad Libitum Diet Alternation。
适应后，将大鼠分成两组，与之前的3-4天相比，食物摄入量，体重和饲料效率相匹配。 一组每周7天（Chow / Chow）随意提供食物（“Chow”），每周5天随意提供第二组，随后2天随意获取高度可口的食物，巧克力味，高蔗糖饮食（“Palatable”; Chow / Palatable）。 适口饮食是一种营养全面，巧克力味，高蔗糖（50％kcal），基于AIN-76A的饮食，其营养成分比例和能量密度与食物饮食相当[TestDiet; 巧克力味配方5TUL：66.8％（kcal）碳水化合物，12.7％脂肪，20.5％蛋白质，可代谢能量3.48 kcal / g; 配制成45-mg精密食品颗粒以增加其优选性（22, 23）]。 为简洁起见，在每个实验中，每周的第一个5天（仅限食物）和最后一个2天（根据实验组的食物是可口的或可口的）称为C和P期。 饮食从未同时提供。 Chow饮食是Harlan Teklad LM-485 Diet 7012 [65％（kcal）碳水化合物，13％脂肪，21％蛋白质，代谢能量341 cal / 100 g]或5TUM饮食配制为4-至5-g挤出颗粒[65.5 ％（kcal）碳水化合物，10.4％脂肪，24.1％蛋白质，可代谢能量330 cal / 100 g; TestDiet。 与之前的研究相似，Harlan Teklad LM-485食物用于喂养和高架加迷宫实验（11），而TestDiet 5TUM chow（10）用于渐进比，CRF mRNA，CRF肽含量，皮质酮RIA和电生理学实验。
如前所述（10），相对饮食偏好，计算为第一次饮食与第二次饮食相关的每日摄入量（千卡），如下：5TUL巧克力饮食（含糖饮食）与Harlan LM-485食物（M±SEM）优选90.7±3.6％）和5TUL巧克力饮食（含糖饮食）与5TUM食物饮食（M±SEM偏好91.2±3.7％）。
升高的迷宫。
如Cottone等人所述进行升高的迷宫测试。 （24）。 将Chow / Palatable大鼠进行饮食循环至少7周，然后用载体或20 mg / kg R121919（-1 h，sc）预处理，并在从适口饮食转换为食物后测试5-9 h（P →C阶段）。 Chow / Chow对照大鼠在受试者之间的设计中同时进行测试（n = 47）。 在测试之前，可随意提供食物。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
食品加固进度比表。
如Cottone等人所述，进行食物增强的渐进比例表。 （10）。 除非另有说明，否则动物在整个实验中在其家笼中随意获得A / I食物（5 g挤出的小丸）。 食品增强剂是45-mg食品精料颗粒，其成分与挤压的家庭笼养食物相同。 当受试者未完成14 min的比率时，会话结束，最后完成的比率定义为断点。 将Chow / Palatable大鼠饮食循环至少7周，然后在从可口饮食转换为食物（P→C期）时用R121919（-1 h，sc）预处理。 Chow / Chow对照大鼠在受试者之间的设计中同时进行测试（n = 17）。 R121919的剂量（0，20 mg / kg体重，sc）在两个饮食周期内以受试者内的平衡设计给出。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
定量实时PCR。
老鼠（n = 20）在两种饮食条件下（每个周期的第7天和第5天）进行7周的饮食循环，麻醉和断头。 快速取出大脑并在脑基质中冠状切片，并在冰冷的阶段收集杏仁核的中央核，伏隔核，岛状皮层和前额叶皮层冲头。 使用用于从动物组织中提取RNA的标准方案，从每个脑冲孔制备总RNA。 然后根据制造商的说明，在Oligo（dT）1存在下，将总RNA（20μg）反转录。 使用20μM引物和0.5 mM MgCl以4μL的体积进行RT-PCR定量反应2。 通过二阶导数方法分析结果，并以任意单位表示，标准化为参考基因CypA的表达水平。 给定序列的所有RT-PCR反应均在同一运行中进行。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
肽酸提取和CRF RIA。
老鼠（n 在两个饮食条件（每周周期的25和7天）期间，饮食循环至少5周，麻醉和断头。= 7）。 快速取出脑并在脑基质中冠状切片，并在冰冷的阶段收集杏仁核冲头的中央核。 肽酸提取遵循已经建立的程序（25）。 用Zorrilla等人的改良敏感和特异性固相RIA定量组织CRF样免疫反应性。 （26）。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
皮质酮RIA。
老鼠（n （= 12）进行了至少7周的饮食循环，并在两种饮食条件下（每个每周循环的第5天和第7天）采样了尾血。 根据制造商的说明（MP Biomedicals，Inc.），使用市售RIA试剂盒确定血浆皮质类固醇样免疫反应性水平。26）。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
电生理研究
切片准备。
如前所述制备杏仁核切片的中央核（27, 28）来自老鼠（n = 7 /组）已经饮食循环至少7周，在从可口食物中取出后麻醉和断头2-3 h。 快速取出大脑并置于用95％O充气的冰冷人工脑脊液（aCSF）中2 和5％CO2。 切割切片，在界面构型中孵育约30 min，并完全浸没并用温热的aCSF连续灌注。 将药物从储备溶液中加入aCSF中以获得超滤液中的已知浓度。 在使用的2-4 mL / min灌注速率下，药物浓度达到90 min内的储库浓度的2％。
电。
我们使用不连续的电压或电流钳模式记录了具有尖锐微量移液管的杏仁核神经元的中央核。 我们将大多数神经元保持在静息膜电位附近。 用前置放大器采集数据并使用pClamp软件存储以供以后分析。 药理学上分离的GABAA 受体介导的抑制性突触后电位（GABAA-IPSPs）通过双极刺激电极局部刺激杏仁核中央局部诱发，同时超融合谷氨酸受体阻滞剂CNQX和APV和GABAB 受体阻滞剂CGP 55845A。 为了确定每个单元的响应参数，我们执行了输入输出协议。 施加一系列电流，从引起IPSP所需的阈值电流开始，直到引起最大幅度所需的电压。 我们将相等步长（阈值，半最大值和最大值）的三个刺激强度标准化为1-3×。 超极化和去极化电流步骤（200-pA增量，750-ms持续时间）也用于产生电压 - 电流（VI）曲线。 我们使用Clampfit软件量化诱发的IPSP振幅和VI响应。 所有措施均在选择性CRF灌注前进行1 受体拮抗剂R121919（1μM），在其灌注期间（20 min）和冲洗后（30 min）。 有关详细信息，请参阅 SI文本.
统计。
小组比较使用学生的 t- 测试（两组比较）或方差分析（ANOVA）（至少三组比较），后者通过简单的主效应分析或Newman-Keuls比较后显着的综合效应（P <0.05）。 用三重混合方差分析分析饮食实验的数据，以饮食时间表为对象间因素，以剂量和饮食阶段为对象内因素。 来自高架迷宫实验的数据通过两步方差分析进行分析，其中饮食时间表和剂量为受试者间因素。 对于增强实验的渐进比例方案，通过双向混合方差分析对断点和总响应进行分析，其中饮食方案为受试者间因素，剂量为受试者内因素。 通过三项混合方差分析，以饮食时间表作为受试者之间的因素，剂量和时间作为受试者内部的因素，对前5分钟的反应时间进行了分析。 用受试者之间的ANOVA或受试者内部的ANOVA进行重复测量，以适当的方式分析来自电生理研究的数据。 糖皮质激素RIA的数据通过以饮食时间表作为受试者之间的因素和饮食阶段作为受试者内部的因素的双向混合方差分析进行分析。 使用的统计软件包为Instat 3.0，Prism 4.0（GraphPad），Systat 11.0和SPSS 11.5（SPSS）。
致谢。
我们感谢Mike Arends的编辑协助，Mary Gichuhi的行政协助，以及Bob Lintz，Jeanette Helfers，Stephanie Dela Cruz和Molly Brennan的技术援助。 这项工作得到了国家糖尿病和消化和肾脏疾病研究所的资助DK70118，DK26741和P30DK56336; 国家药物滥用研究所DA023680; 国家酒精滥用和酒精中毒研究所授予AA016731和AA015566; 国立神经疾病和中风研究所IT32NS061847-01A2; 国家老龄问题研究所AG028040; 国家心肺血液研究所资助HL088083; 埃里森医学基金会; 以及皮尔逊酒精中毒和成瘾研究中心。 这项工作的一部分得到了国家药物滥用研究所的校内研究计划和国家酒精滥用和酒精中毒研究所的支持。 这是斯克里普斯研究所的手稿编号19807。
参考资料
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