Предмети

Резюме

ВСТУП

Оскільки анорексія та/або зниження набору ваги є загальною реакцією на стрес, яка може бути опосередкованою активацією BNST (Ciccocioppo et al, 2003; Roman et al, 2012), поточні експерименти були розроблені, щоб визначити, чи може активація BNST PACAP змінити споживання їжі та збільшення ваги у самців та самок щурів способом, подібним до того, що спостерігався після багаторазового впливу стресора. Оскільки різні субрегіони BNST можуть виконувати різну роль у регулюванні реакції на стрес (Choi et al, 2007), ми досліджували роль PACAP у різних субрегіонах BNST.

РЕЗУЛЬТАТИ

Експеримент 1

Інфузійні центри для інфузованих PACAP щурів, прийнятих для аналізу, показані на малюнку 1. Зверніть увагу, що для всіх гістологічних показників деякі точки, що обмежують інфузійні центри, можуть представляти місця інфузії для кількох щурів, якщо вони завершені. Перекриття між двома сайтами. Для самців щурів, хоча місця інфузії були спрямовані до BNSTов, багато інфузій закінчувались у задніх областях BNST, особливо навколо BNSTpr, хоча об’єм інфузії, ймовірно, буде поширюватися вздовж переднього/заднього розширення BNST. Для експерименту 1 ми прийняли для аналізу дані канюльованих щурів у будь-якому субрегіоні BNST.

Протягом 24 годин після інфузії BNST PACAP одностороння ANOVA виявила значний вплив дози PACAP38 на вагу, F (3, 30) = 4,91, p

pacap

BNST PACAP зменшує вагу та споживання їжі у самців щурів. (a) Відсоток зміни ваги на дозу-відповідь через 24 год після інфузії PACAP у щурів-самців. (b) Зміна ваги їжі вліво, доза та реакція через 24 години після інфузії PACAP у щурів-самців. Для обох заходів був основний ефект PACAP. * стор

Розміщення канюлі для експерименту 2, самки щурів. Коронарні зрізи вимірюються в міліметрах від брегми, чорні точки представляють місце інфузії в межах BNST.

Повнорозмірне зображення

  • Завантажте слайд PowerPoint

У самок щурів імплантація капсул E2 призвела до достовірно підвищеного рівня E2 у щурів OVX у середньому 26,17 пг/мл, t (46) = 3,58, p 0,05 і відсутність взаємодії, F (2,47) = 0,9325, p> 0,05 (рис. 4а) . Двостороння ANOVA виявила значний основний ефект PACAP на споживання їжі, F (2, 47) = 5,058, p 0,05, та відсутність взаємодії, F (2, 47) = 1,110, p> 0,05 (рис. 4b). Зокрема, у самок щурів внутрішньо-BNST PACAP не змінював споживання води, F (2, 43) = 0,026, p> 0,05 (дані не наведені), а також не спостерігався вплив обробки Е2 на споживання води, F (1, 43) = 1.201, p> 0,05 або взаємодія між BNST PACAP та E2, F (2, 43) = 0,026, p> 0,05. Таким чином, як і самці щурів, інфузія BNST PACAP38 призводила до втрати ваги протягом 24 годин після інфузії у самок щурів, і цей ефект залежав від дози. Споживання їжі також було зменшено за допомогою інфузії BNST PACAP38 у самок щурів, хоча споживання води у самок щурів не було зменшено.

BNST PACAP зменшує вагу та споживання їжі у самок щурів. (a) Відсоток зміни ваги залежно від дози через 24 години після інфузії PACAP у самок щурів OVX, носія (ліворуч) та заміненого E2 (праворуч). (b) Зміна ваги їжі з реакцією на дозу через 24 години після інфузії PACAP у самок щурів OVX, транспортного засобу (ліворуч) та заміненого E2 (праворуч). Для обох заходів був основний ефект PACAP.

Повнорозмірне зображення

  • Завантажте слайд PowerPoint

Експеримент 3

Як було зазначено вище, в експериментах 1 та 2 ми дослідили різницю потенціалів у ролі BNST PACAP у регулюванні зміни ваги та споживання їжі/води у самців та самок щурів. Отже, PACAP38 вводили в передню частину або задню BNST до оцінки ваги та споживання їжі/води у самців щурів. Інфузійні центри для інфузованих PACAP щурів, прийнятих для аналізу, показані на малюнку 5, а розміщення, обмежені передніми або передніми частинами BNST, згідно з атласом головного мозку щурів Паксіноса та Ватсона (6-е видання, 2007), були включені в аналізи. Одну тварину виключили з аналізу через відсутність розміщення поза BNST, а іншу виключили, оскільки одну канюлю розмістили спереду, а іншу - ззаду.

Розміщення канюлі для експерименту 3. Коронарні зрізи вимірюються в міліметрах від брегми. Чорні трикутники представляють вищезазначені місця інфузії BNST. Чорні квадрати представляють задні місця інфузії BNST.

Повнорозмірне зображення

  • Завантажте слайд PowerPoint

Аналізи проводили щодо зміни ваги, спричиненої 1,0 мкг/0,25 мкл інфузії BNST PACAP38, яка визначалася різницею між масою тіла, виміряною безпосередньо перед інфузією, та такою, яку вимірювали через 24 години після інфузії. Двосторонній ANOVA, що вивчав ефекти розміщення BNST (переднього або заднього) та лікування PACAP38 (1,0 мкг PACAP38 або транспортного засобу) на зміну маси тіла через 24 години після інфузії, показав, що ефекти інфузії BNST PACAP38 залежали від розміщення (Рисунок 6a), оскільки спостерігалось значне розміщення BNST/взаємодія PACAP38, F (1, 48) = 4,60, p 0,05, був значний основний ефект лікування PACAP38, F (1, 48) = 4,83, p 0,05, але вони зробили виявляють значний вплив інфузії PACAP38 на задній BNST, t (28) = 2.656, с

Вплив PACAP на споживання їжі та вагу опосередковується задньою BNST. (a) Відсоткове зміна ваги через 24 год після інфузії PACAP у передній (лівий) та задній (правий) BNST. (b) Зміна ваги їжі через 24 години після інфузії PACAP у передньому (лівому) та задньому (правому) BNST. * p 0,05, (рис. 6b), або PACAP38, F (1, 48) = 0,08, p> 0,05, але знову ж таки була значна взаємодія між розміщенням BNST та інфузією PACAP38, F (1, 48) = 6,26, с 0,05. Однак вливання PACAP38 у задній BNST значно зменшило споживання їжі, t (28) = 2964, p

Ефекти BNST PACAP не опосередковані витоком у шлуночкову систему. (а) Відсоткове зміна ваги через 24 год після інфузії ICV PACAP. (b) Прийом їжі через 24 години після інфузії ICV PACAP.

Повнорозмірне зображення

  • Завантажте слайд PowerPoint

ОБГОВОРЕННЯ

Інфузія PACAP38 у BNST спричинила анорексію та значну втрату ваги протягом 24 годин після інфузії у самців та самок щурів. Ці результати узгоджуються з повідомленнями про те, що центральні системи PACAP беруть участь у регулюванні прийому їжі (Chance et al, 1995; Dore et al, 2013; Matsuda et al, 2005a; Mizuno et al, 1998; Morley et al, 1992; Mounien et al, 2009; Tachibana et al, 2003b). Хоча значні дані свідчать про те, що дія PACAP в гіпоталамусі може бути критично важливою для регуляції поведінки годування (наприклад, дії PACAP від ​​прийому їжі опосередковуються активацією системи меланокортину гіпоталамуса (Mounien et al, 2009)), наші результати свідчать про те, що BNST також може бути критичним місцем дії для регулювання споживання їжі за допомогою PACAP.

Враховуючи роль BNST у регулюванні стресової реакції, ці результати узгоджуються з нашими попередніми звітами, які вказують на роль BNST PACAP у поведінкових наслідках стресового впливу (Hammack et al, 2009; Hammack et al, 2010). Крім того, в експерименті 3 ми виявили, що дія PACAP на задній BNST, особливо BNSTpr, ймовірно, опосередковує ці ефекти. Ці результати підсилюють наш попередній висновок про те, що мРНК PACAP підвищена в BNST після хронічного стресу і що інфузія PACAP всередині BNST спричиняє багато наслідків поведінки під впливом стресових факторів (Hammack et al, 2009), а також підтверджує все більше доказів, що свідчать про роль PACAP (наприклад, Stroth et al, 2011) та активація BNST (наприклад, Herman et al, 2005; Radley et al, 2009; Radley and Sawchenko, 2011) при опосередкуванні реакцій на стресові подразники.

Навряд чи ефекти інфузії BNST PACAP були опосередковані витоком PACAP у шлуночкову систему, що призвело до активності в іншому місці, крім BNST. Щоб мінімізувати витік, канюлі направляли в BNST під кутом, щоб уникнути бічних шлуночків. Крім того, ми виявили, що вливання в бічні шлуночки не зменшує споживання їжі та ваги. Хоча раніше було показано, що ICV PACAP має меншу вагу (Matsuda et al, 2005b; Mizuno et al, 1998; Morley et al, 1992; Tachibana et al, 2003a), примітно, що ці дослідження вливали дози PACAP значно більше великі та більші обсяги інфузії використовувались для сприяння розповсюдженню порівняно з процедурами, використаними у поточному звіті.

На додаток до проектування ЛГ, як згадувалося вище, BNST також надсилає проекції на інші ділянки мозку, які, як відомо, беруть участь у харчуванні, такі як архаїчне ядро ​​гіпоталамуса (ARC; Dong et al, 2001; Dong and Swanson, 2004). Нейрони в ARC експресують багато пептидів, які, як відомо, регулюють годування, включаючи аноректичні пептиди, такі як транскрипція, регульована кокаїном та амфетаміном та проопіомеланокортином, та орексигенні пептиди, такі як пептид, пов'язаний з нейропептидом Y (NPY) та агуті (AGRP) (Valassi) та ін., 2008). Цілком можливо, що вливання PACAP38 у BNST активує афференти ARC, які регулюють ARC-активність і, таким чином, призводять до втрати ваги. Крім того, було встановлено, що нейрони BNST експресують різні пептиди, пов'язані з харчуванням, включаючи NPY (Chronwall et al, 1985), меланокортин-4 (Gelez et al, 2010), AGRP (Haskell-Luevano et al, 1999) та CRH ( Lim et al, 2006; Richard et al, 2004), а інфузія BNST PACAP може регулювати вивільнення цих інших пептидів в інших регіонах мозку, пов'язаних з годуванням, таких як ARC.

Залишається можливим, що вплив BNST PACAP на поведінку годування опосередковано опосередковується, регулюючи інші процеси, які можуть змінити годування. Наприклад, системи PACAP відіграють роль у контролі циркадних ритмів, регулюючи активність у супрахіазматичних ядрах (див. Harmar (2003) та Mertens et al (2007) для огляду). Хоча наші результати дозволяють припустити, що місцем дії в поточних дослідженнях був BNST, примітно, що овальне ядро ​​BNST, область з високою експресією PACAP (Hammack et al, 2009; Kozicz et al, 1997, 1998), також виражає Рівень білка PERIOD2 циркадним способом (Amir et al, 2004).

Тут ми виявили, що у самців щурів BNSTpr був вірогідним місцем дії для анорексичних ефектів інфузії BNST PACAP, а інфузія PACAP у попередній BNST не змінювала споживання їжі та збільшення ваги. Хоча анорексія, спричинена BNST PACAP, узгоджується з іншими даними, які свідчать про те, що BNST PACAP може імітувати інші реакції, пов’язані зі стресом (тобто поведінку, подібну до тривоги, Hammack et al, 2009), невідомо, чи різні поведінкові ефекти інфузії BNST PACAP опосередковані тими ж нейроциркулями. Наприклад, анксіогенні ефекти BNST PACAP можуть більше залежати від активації BNST вперед, де волокна PACAP були показані в безпосередній близькості до нейронів, що експресують CRH (Kozicz et al, 1997), і було показано, що PACAP посилює передачу збудження в подібний регіон, багатий на CRH, пов’язаний з емоційною поведінкою, центральна мигдалина (Cho et al, 2012). Зокрема, Доре та ін. (2013) виявили, що анорексичний ефект ICV PACAP не послаблювався антагонізмом CRH (Dore et al, 2013); тому BNST PACAP навряд чи буде вищим, ніж CRH при анорексії, викликаній PACAP.

Раніше ми показали, що циркулюючі рівні PACAP і однонуклеотидний поліморфізм (SNP) у гені рецептора PAC1 пов'язані із симптомами ПТСР у жінок, але не у чоловіків, хоча метилювання гена рецептора PAC1 пов'язано з ПТСР у обох статей (Ресслер та ін., 2011). Крім того, SNP гена рецептора PAC1 знаходився в області передбачуваного елемента відповіді на естроген, і лікування E2 збільшувало транскрипт BNST PACAP у самок щурів. Разом ці результати дозволяють припустити, що взаємодія PACAP з E2 може відігравати певну роль у розбіжності статі, що спостерігається у різних психопатологіях, пов’язаних зі стресом.

У цьому звіті ми не спостерігали значної взаємодії між лікуванням естрогеном та PACAP. Можливо, існує тонка взаємодія, яка могла б виявитись потужнішою, або інша схема лікування Е2. Наприклад, наша стратегія заміщення E2 призвела до стійких рівнів E2 у самок щурів, які не імітували природні коливання E2 протягом естрального циклу; не виключено, що взаємодія між E2 і PACAP може залежати від рівня циклічних гормонів. Більше того, хоча ми спостерігали значний ефект від нашого лікування Е2, циркулюючий Е2 спостерігався у щурів OVX, що може бути пов'язано з вивільненням з інших органів (тобто, кори надниркових залоз, Strom et al, 2008) або отриманим за допомогою дієти.

Спокусливо порівняти вплив BNST PACAP на вагу та споживання їжі між самцями та самками щурів у цьому звіті; проте кілька аспектів цього дослідження, ймовірно, змішують порівняння статей. Наприклад, самки щурів були гонадектомізовані, тоді як самці щурів ні, що перешкоджало справжньому порівнянню статевих відмінностей у цих показниках. Крім того, зразок крові отримували у самок щурів через 30 хв після інфузії BNST PACAP; ця процедура може представляти невеликий стрес, який може змінити споживання їжі та вагу, і у самців щурів не брали зразків крові. Отже, цей звіт має бути початковим дослідженням, що оцінює вплив BNST PACAP на самців та самок щурів, без спроб статистичного порівняння статевих відмінностей за величиною цих ефектів.

Висновки

Тут ми показуємо, що PACAP38, влитий у задній BNST, але не в передній BNST або ICV, імітує втрату ваги та анорексичні наслідки багаторазового впливу стресора. Ми виявили, що цей ефект був очевидний як у самців, так і у самок щурів; У самок щурів ефекти PACAP, здається, не взаємодіяли з лікуванням E2, хоча можуть бути докази незначного ефекту E2. Ці дані підтверджують зростаючу літературу, що вказує на діяльність PACAP та BNST у регулюванні споживання їжі та реакції на стрес, що може призвести до кращого розуміння психопатології, пов’язаної зі стресом у людей.

ФІНАНСУВАННЯ ТА РОЗКРИТТЯ

Робота доктора Туфексіса та доктора Брааса фінансується Національним інститутом охорони здоров’я. Робота доктора Хаммака фінансується Національним інститутом охорони здоров’я, Національним альянсом з досліджень шизофренії та депресії (NARSAD) та Коледжем мистецтв і наук Університету Вермонта. Ця робота була підтримана грантами MH-97988 та MH-072088 (SEH), а також фінансуванням Центру досконалості в галузі біомедичних досліджень (COBRE) з нейронаук Університету Вермонта (Національний інститут охорони здоров'я NCRR P20RR16435). Автори не заявляють конфлікту інтересів.