швидке

  • предметів
  • реферат
  • вступ
  • Матеріали і методи
  • предметів
  • Дієта нездорової їжі та визначення ожиріння - сприйнятливих і стійких безпородних щурів
  • Індукований локомотивом кокаїн
  • Вираз поверхні a внутрішньоклітинні білки
  • електрофізіологія
  • статистика
  • результат
  • Експеримент 1
  • Більший рух кокаїну в нездоровій їжі
  • Експресія поверхні GluA1, але не GluA2, NAc, вища у виробників нездорової їжі
  • CP-AMPAR-передача збільшується в нездоровій їжі
  • Експеримент 2
  • Базові рівні GluA1 подібні, але шкідлива їжа збільшує експресію GluA1 у щурів, схильних до ожиріння.
  • Нездорова їжа збільшує опосередковану передачу NAc CP-AMPAR у щурів, схильних до ожиріння, за відсутності різниці у вазі або споживанні нездорової їжі.
  • обговорення
  • Підвищена чутливість мезолімбічних систем у чутливих до ожиріння щурів
  • Нездорова їжа вибірково збільшує опосередковану NAc CP-AMPAR передачу у чутливих до ожиріння щурів.
  • Яке функціональне значення має підвищення CP-AMPAR?
  • Підвищена регуляція AMPAR пов’язана з посиленим рухом кокаїну у щурів, чутливих до ожиріння?
  • Короткий зміст та майбутні напрямки
  • Фінансування та розкриття інформації

предметів

  • наркоманія
  • Клітинна нейронаука
  • Молекулярна нейронаука
  • мотивація
  • нейрофізіологія
  • Ожиріння

реферат

Хоча потяг до їжі регулюється голодом, ситністю та потребою в енергії, на них також сильно впливають подразники в навколишньому середовищі, пов’язані з їжею (натяки на їжу). Наприклад, у осіб, які не страждають ожирінням, вплив харчових сигналів підвищує апетит і кількість споживаної їжі (Fedoroff et al., 1997; Soussignan et al., 2012). Люди, що страждають ожирінням, більш чутливі до цих мотиваційних властивостей харчових подразників, які після впливу харчових сигналів повідомляють про сильніше бажання їжі і споживають вищі дози (Rogers and Hill, 1989; Yokum et al., 2011). Ці поведінкові подібності між їжею та індукованим наркотиками бажанням призвели до думки, що "харчова залежність", спричинена споживанням їжі з високим вмістом цукру та жиру, може сприяти епідемії ожиріння (Carr et al., 2011; Epstein and Shaham, 2010 ).; Кенні, 2011; Роджерс і Хілл, 1989; Волков та ін., 2013).

Докази, отримані в основному з досліджень на людях, свідчать про те, що харчові натяки на їжу у людей, що страждають ожирінням, включають зміни у функціонуванні nucleus accumbens (NAc), регіону, який давно відомий як посередник стимулювання винагороди за їжу та наркотики, але який, наприклад, фМРТ людини Дослідження показують, що активація NAc, індукована харчовими сигналами, сильніша у людей з ожирінням (Stice et al., 2012; Volkow et al., 2013; small, 2009). Крім того, підвищена чутливість NAc до харчових ознак передбачає майбутнє збільшення ваги та труднощі у схудненні у людей (Demos et al., 2012; Murdaugh et al., 2012). У щурів ожиріння, спричинене дієтою, викликає посилену мотиваційну реакцію на харчові звички, особливо у груп, чутливих до ожиріння (Brown et al., 2015; Robinson et al., 2015). У сукупності ці дані свідчать про те, що вживання жирної солодкої їжі спричинює нейроадаптацію функції NAc, що може посилити мотиваційний процес.

Як у щурів, так і у людей сприйнятливість до ожиріння може відігравати важливу роль у впливі смачної, висококалорійної «нездорової їжі» на функцію та поведінку нервів (Albuquerque et al., 2015; Geiger et al., 2008; Robinson et al. ., 2015; Стіс і Дагер., 2010). Хоча важко розглянути роль сприйнятливості у людей, дослідження на щурах показали, що зміни в мезолімбічних системах та індукована дієтою мотивація більш виражені у чутливих до ожиріння щурів, які є стійкими (Geiger et al., 2008; Vollbrecht et al ., 2016; Робінсон та ін., 2015; Валенза та ін., 2015; Огінський та ін., 2016). Отже, останні дані свідчать про те, що вживання "нездорової їжі" може призвести до значних нервових змін у сприйнятливих популяціях стійких.

Глютаматні рецептори типу AMPA (AMPAR) забезпечують головне джерело збудження NAc, а здатність харчових стимулів викликати пошук їжі частково залежить від активації AMPAR в ядрі NAc (Di Ciano et al, 2001). Крім того, споживання солодкої, жирної їжі та ожиріння можуть змінити передачу збудження при NAc (Tukey et al., 2013; Brown et al., 2015). Крім того, недавня робота в нашій лабораторії та інших дослідженнях показала, що індукована мотивацією мотивація зростає у груп, чутливих до ожиріння (Robinson et al., 2015; Brown et al., 2015). Метою цього дослідження було визначити, як споживання нездорової їжі у чутливих до ожиріння та стійких до щурів щурів впливає на експресію та передачу AMPAR в ядрі NAc, оскільки NAc AMPAR здійснював пошук лікарських засобів, викликаних киями, але не досліджувався в моделях ожиріння, спричинених дієтою. Крім того, індукована кокаїном рухова активність використовується як загальне «віднімання» мезолімбічних функцій, оскільки підвищена чутливість мезолімбічних ланцюгів збільшує мотиваційний ефект харчових подразників (Wyvell and Berridge, 2000, 2001).

Дві додаткові моделі гризунів були використані для визначення ролі сприйнятливості у змінах NAc AMPAR "нездорової їжі". По-перше, знекровлених щурів Спрег-Доулі, яким давали "шкідливу їжу", було визначено як "Виграші" та "Невикористовуючі" (як у Robinson et al., 2015), після чого вимірювали поведінкові та нервові відмінності. Хоча ця модель є інформативною, вона вимагає стимулювання збільшення ваги та дієтичних маніпуляцій для виявлення чутливих груп населення. Таким чином, ми також дослідили вплив нездорової їжі у вибірково виведених щурів на їх сприйнятливість або стійкість до ожиріння, спричиненого дієтою (Levin et al., 1997; Vollbrecht et al., 2015, 2016).

Матеріали і методи

предметів

Щурів утримували у зворотних світлих і темних парах (12/12) із вільним доступом до їжі та води протягом усього періоду і на початку експерименту їм було 60–70 днів. Самців щурів Sprague-Dawley придбали у Harlan. У будинку розміщували щурів, схильних до ожиріння та стійких до щурів. Спочатку ці лінії були встановлені Levin et al. (1997); заводчики були придбані у Taconic. Включення відгодованих щурів дозволяє порівняти їх із більш широкою літературою, тоді як вибірково виведені щури дозволяють розрізнити зміни внаслідок ожиріння та дієтичних маніпуляцій. Вагу вимірювали 1-2 рази на тиждень. Усі процедури були затверджені Комітетом з використання та догляду за тваринами UM.

Дієта нездорової їжі та визначення ожиріння - сприйнятливих і стійких безпородних щурів

`` Нездорова їжа '' - це пюре: рюші оригінальні картопляні чіпси (40 г), чіпси Ahoy, оригінальні шоколадні чіпси (130 г), арахісове масло Jif гладке (130 г), ароматизований шоколадний аромат Nesquik (130 г), порошкоподібна лабораторна їжа 5001 (200 г; калорії: 19,6% жиру, 14% білка, 58% вуглеводів; 4,5 ккал/г) та вода (180 мл) у комбайні. Склад дієти базується на попередніх дослідженнях, що визначають субпопуляції (Levin et al., 1997; Robinson et al., 2015). K- означає агрегацію, засновану на збільшенні ваги після 1 місяця нездорової їжі, використовували для виявлення груп, чутливих до ожиріння (Junk-Food-Gainer) та до ожиріння (Junk-Food-Non-Gainer). Цей статистичний метод забезпечує неупереджене розділення, яке може бути рівномірно застосовано у всіх дослідженнях (MacQueen, 1967). Крім того, ми виявили, що це оптимальний момент часу для надійної ідентифікації субпопуляцій (Robinson et al., 2015; Oginsky et al., 2016; неопубліковані спостереження).

Індукований локомотивом кокаїн

Рухову активність вимірювали в камерах (41 см x 25,4 см x 20,3 см), обладнаних пучками фотоелементів. Щурів поміщали в камери на 40 хв. Перед ін'єкцією фізіологічного розчину (1 мл/кг, в/в), потім через 1 годину кокаїну (15 мг/кг, в/в). Ця доза була обрана на основі попередніх досліджень реакції на дозу (Oginsky et al., 2016; Ferrario et al., 2005).

Експресія поверхневих та внутрішньоклітинних білків

Тканину з NAc (серцевина/оболонка) та дорсального медіального смугастого тіла (DMS) збирали та обробляли, використовуючи встановлені підходи BS 3 для зшивання (Boudreau et al, 2012), які дозволяють виявляти поверхню клітин проти експресії внутрішньоклітинного білка. Зразки DMS були включені до вибірки, щоб визначити, чи відмінності були селективними щодо NAc. Для кожного щура тканину виділяли, подрібнювали (різак McIllwain; зрізи 400 мкм; Сент-Луїс, Міссурі) та інкубували в aCSF, що містить 2 мМ BS3 (30 хвилин, 4 ° C). Зшивання припиняли гліцином (100 мМ; 10 хвилин), зрізи гомогенізували в буфері для лізису (400 мкл; в мМ: 25 HEPES; 500 NaCl, 2 EDTA, 1 DTT, 1 фенілметилсульфонілфторид, 20 NaF, 1: 100 протеаза) . інгібіторний коктейль, встановлений на рівні I (Calbiochem, Сан-Дієго, Каліфорнія) та 0,1% Nonidet P-40 [об/об]; pH 7, 4) та зберігали при -80 ° C. Концентрацію білка визначали за допомогою аналізу BCA. Повні методичні подробиці див. У статті Boudreau et al. (2012).

Зшиті зразки BS3 нагрівали в буфері зразків Леммлі з 5% β-меркаптоетанолом (70 ° С, 10 хвилин), завантажували (20 мкг білка) та електрофорезували на 4-15% -них градієнтних гелях Bis-Tris в умовах відновлення. Білки переносили в мембрани PVDF (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ). Мембрани промивали, блокували (1 год, RT, 5% (мас./Об.) Сухого знежиреного молока в TBS-Tween 20 (TBS-T; 0,05% Tween 20, об./Об.)) Та інкубували протягом ночі (4 ° C) ) з первинними антитілами (1: 1000 в TBS) проти GluA1 (Thermo Scientific; PA1-37776) або GluA2 (NeuroMab, UCDavis/NIH: 75-002). Мембрани промивали в TBS-T, інкубували з кон'югованим HRP вторинним середовищем (Invitrogen, Карлсбад, Каліфорнія; 1 год, RT), промивали і занурювали в субстрат для виявлення хемілюмінесценції (GE Healthcare, Piscataway, NJ). Зображення отримували на плівці, а для визначення загального білка використовували Ponceau S (Sigma-Aldrich). Необхідні смуги визначали кількісно, ​​використовуючи малюнок J (NIH).

електрофізіологія

300 мкм латерально на записаних нейронах. Потрібна була мінімальна кількість струму, необхідна для отримання синаптичної відповіді з 0,30 мА, і нейрон відкидався. AMEP-опосередковані EEPSC реєстрували при -70 мВ до та після введення селективного антагоніста наспм CP-AMPAR (200 мкМ; як у Conrad et al., 2008; Ferrario et al., 2011).

статистика

Використовували двосторонні t-тести, односторонні або двосторонні повторні вимірювання ANOVA, багаторазові порівняльні тести Сідака та планові порівняння між групами, чутливими до ожиріння та резистентністю (Prism 6, GraphPad, San Diego, CA). ).

результат

Експеримент 1

Щурам Sprague Dawley дають нездорову їжу, використовуючи підхід, який призводить до ожиріння у деяких щурів (нездорова їжа), а у інших - не (Junk-Food Non-Gainers; Robinson et al., 2015; Oginsky et al., 2016) . Потім ми виміряли реакцію на одну ін'єкцію кокаїну (загальне зчитування мезолімбічної функції), поверхня проти. внутрішньоклітинна експресія субодиниць AMPAR та опосередкований AMPAR перенос в ядрі NAc з використанням підходів до затискання цілих клітин у цих двох популяціях.

Більший рух кокаїну в нездоровій їжі

Як і слід було очікувати, деякі щури набрали значну кількість ваги, вживаючи шкідливу їжу (нездорова їжа, N = 6), тоді як інші ні (нездорова їжа, яка не отримує їжі, N = 4; Рисунок 1а; двонаправлений) RM ANOVA: основний ефект групи: F (1, 9) = 11, 85, p = 0, 007; група х час взаємодії: F (18 162) = 6, 85, с

GluA1, але не GluA2, експресія поверхні вища у нездорових продуктів харчування, ніж у непродовольчих. а) Нездорова їжа спричиняє значне збільшення ваги у підгрупи сприйнятливих щурів. b) Вживання нездорової їжі, що супроводжується відсутністю нездорової їжі, асоціюється із сенсибілізованою реакцією на кокаїн у нездоровій їжі (JF-G) порівняно з непродовольчою шкідливою їжею (JF-N). У партії показано переміщення під час звички та після введення сольового розчину. (c) Репрезентативний блот експресії GluA1 у зшитих зразках NAc. (d, e) GluA1, але не GluA2, експресія на поверхні вища при надходженні нездорової їжі порівняно з нездоровою їжею, яка не отримує їжі після нездорової недостатності їжі, що свідчить про наявність CP-AMPAR. Усі дані представлені як середнє значення ± SEM; * стор

Внесок CP-AMPARs вищий у щурів, яким давали нездорову їжу, порівняно з щурами, яких годували кормами після дефіциту нездорової їжі. а) Нормалізована амплітуда до (BL) та після нанесення на ванну антагоніста CP-AMPAR наспм (200 мкМ). Вставка містить приклади eEPSC до (чорний) та після naspm (червоний). (b) Зниження naspm більше у щурів, яких годували Junk-Food-Gainer vs. в) розташування записів цілої клітини для всіх експериментів. Штрихована область вказує загальне розташування записів, зроблених у ядрі NAc. Записи впали приблизно від 2,04 до 1,56 мм від Bregma; зображення адаптоване за Paxinos and Watson (2007). Усі дані представлені як середнє значення ± SEM; * стор

Відносна кількість поверхні NAc GluA1 проти експресії внутрішньоклітинного (S/I) білка збільшується після вживання нездорової їжі та депривації лише у чутливих до ожиріння щурів. Це було пов’язано зі змінами в експресії як поверхневих, так і внутрішньоклітинних білків. а) Відношення поверхні до внутрішньоклітинного, б) поверхня та в) внутрішньоклітинна експресія білка GluA1 у стійких до ожиріння щурів та щурів, що отримують їжу або шкідливу їжу. Усі дані представлені як середнє значення ± SEM; * стор

Для стимулювання підвищеного регулювання CP-AMPAR у ожиріння, схильного до ожиріння, але не стійкого до ожиріння, достатньо лише 10 днів нездорової їжі, а потім 2 тижні поганого споживання нездорової їжі. Це збільшення відбулося за відсутності відмінностей у споживанні їжі та прирості ваги. а) Нормалізована амплітуда до і після насм (200 мкМ). Початок: Приклад eEPSC від щурів, яких годували нездоровою їжею до (чорний) і після наспм (червоний). б) Часовий курс eEPSC до та після застосування наспм. в) Зниження наспм збільшується після нездорової їжі у щурів, схильних до ожиріння, але не ожиріння. г) Набір ваги подібний між групами. д) Споживання нездорової їжі подібне між групами. Усі дані представлені як середнє значення ± SEM. * стор

Збільшення CP-AMPAR, спричинене нездоровою дієтою, спостерігається через 1 день без їжі у щурів, схильних до ожиріння, але не проти ожиріння. а) Нормалізована амплітуда до (базової лінії) та після наспм (200 мкМ). Початок: Приклад щурів eEPSC, яких годували нездоровою їжею до (чорний) і після наспм (червоний). б) Часовий курс до і після застосування наспм. в) Зниження naspm є більшим у сприйнятливих до ожиріння щурів порівняно із стійкими до ожиріння щурами, яким дають нездорову їжу. г) Набір ваги подібний між групами. д) Споживання нездорової їжі подібне між групами. Усі дані представлені як середнє значення ± SEM. * = стор