Субекти

Обобщение

ВЪВЕДЕНИЕ

Тъй като анорексията и/или намаленото наддаване на тегло е често срещана реакция на стрес, която може да бъде медиирана от BNST активиране (Ciccocioppo et al, 2003; Roman et al, 2012), настоящите експерименти са предназначени да определят дали BNST активирането на PACAP може да промени приема на храна и наддаване на тегло при мъжки и женски плъхове по начин, подобен на този, наблюдаван след многократно излагане на стресора. Тъй като различните подрегиони на BNST могат да имат различни роли в регулирането на реакцията на стрес (Choi et al, 2007), ние изследвахме ролята на PACAP в различни подрегиони на BNST.

РЕЗУЛТАТИ

Експеримент 1

Инфузионните центрове за PACAP-инфузирани плъхове, приети за анализ, са показани на Фигура 1. Обърнете внимание, че за всички хистологични фигури, някои от точките, демаркиращи инфузионните центрове, могат да представляват места за инфузия на множество плъхове, ако са завършени. Припокриването между две места. При мъжките плъхове, въпреки че местата за инфузия бяха насочени към BNSTov, много инфузии завършваха в задните BNST региони, особено около BNSTpr региона, въпреки че обемът на инфузията вероятно ще се разшири по предното/задното продължение на BNST. За експеримент 1 приехме за анализ данни от канюлирани плъхове във всеки подрегион BNST.

В рамките на 24 часа след BNST PACAP инфузия, еднопосочната ANOVA разкрива значителен ефект на дозата PACAP38 върху теглото, F (3, 30) = 4.91, p

първия

BNST PACAP намалява теглото и приема на храна при мъжки плъхове. (а) Процент промяна на теглото в зависимост от дозата 24 часа след инфузия на PACAP при мъжки плъхове. (b) Промяна на теглото на храната вляво, дозата и реакцията 24 часа след инфузия на PACAP при мъжки плъхове. И за двете мерки имаше основен ефект от PACAP. * стр

Поставяне на канюла за експеримент 2, женски плъхове. Коронарните сечения се измерват в милиметри от брегма, черните точки представляват мястото на инфузия в BNST.

Изображение в пълен размер

  • Изтеглете слайда PowerPoint

При женски плъхове имплантирането на Е2 капсули доведе до надеждно повишени нива на Е2 при плъхове OVX със средно 26,17 pg/ml, t (46) = 3,58, p 0,05 и без взаимодействие, F (2,47) = 0,9325, p> 0,05 ( Фигура 4а). Двупосочният ANOVA разкрива значителен основен ефект на PACAP върху приема на храна, F (2, 47) = 5,058, p 0,05 и липса на взаимодействие, F (2, 47) = 1,110, p> 0,05 (Фигура 4b). По-специално, при женски плъхове, интра-BNST PACAP не променя приема на вода, F (2, 43) = 0,026, p> 0,05 (данните не са показани), нито има ефект от третирането с E2 върху приема на вода, F (1, 43) = 1.201, p> 0.05 или взаимодействие между BNST PACAP и E2, F (2, 43) = 0.026, p> 0.05. По този начин, подобно на мъжки плъхове, инфузията на BNST PACAP38 води до загуба на тегло в рамките на 24 часа след инфузията при женски плъхове и този ефект зависи от дозата. Приемът на храна също е намален чрез инфузия на BNST PACAP38 при женски плъхове, въпреки че приемът на вода не е намален при женски плъхове.

BNST PACAP намалява теглото и приема на храна при женски плъхове. (a) Процент промяна на теглото в зависимост от дозата 24 часа след инфузия на PACAP при женски плъхове OVX, носител (вляво) и E2 заменен (вдясно). (b) Промяна на теглото на храненето в зависимост от дозата 24 часа след инфузия на PACAP при женски плъхове OVX, носител (вляво) и E2 заменен (вдясно). И за двете мерки имаше основен ефект от PACAP.

Изображение в пълен размер

  • Изтеглете слайда PowerPoint

Експеримент 3

Както беше отбелязано по-горе, в експерименти 1 и 2 изследвахме потенциалната разлика в ролята на BNST PACAP при регулиране на промяната на теглото и приема на храна/вода при мъжки и женски плъхове. Следователно, PACAP38 се влива в предната част или задния BNST преди оценка на теглото и приема на храна/вода при мъжки плъхове. Инфузионните центрове за плъхове, инфузирани с PACAP, приети за анализ, са показани на фигура 5 и разположенията, които са били ограничени до предната или предната част на BNST, според мозъчния атлас на плъховете Paxinos и Watson (6-то издание, 2007), Were включени в анализите. Едно животно беше изключено от анализа поради пропуснато поставяне извън BNST, а друго беше изключено, тъй като едната канюла беше поставена отпред, а другата - отзад.

Поставяне на канюла за експеримент 3. Коронарните сечения се измерват в милиметри от брегма. Черните триъгълници представляват горните места за инфузия на BNST. Черните квадратчета представляват задните места за инфузия на BNST.

Изображение в пълен размер

  • Изтеглете слайда PowerPoint

Анализите бяха извършени върху промяната в теглото, предизвикана от 1.0 μg/0.25 μl от инфузията на BNST PACAP38, която беше определена от разликата между телесното тегло, измерено непосредствено преди инфузията и това, измерено 24 часа след инфузията. Двупосочен ANOVA, изследващ ефектите от поставянето на BNST (отпред или отзад) и лечението с PACAP38 (1,0 μg PACAP38 или носител) върху промяната на телесното тегло 24 часа след инфузията, разкрива, че ефектите от инфузията на BNST PACAP38 зависят от поставянето (Фигура 6а), тъй като е имало значително BNST разположение/взаимодействие с PACAP38, F (1, 48) = 4,60, p 0,05, е имало значителен основен ефект от лечението с PACAP38, F (1, 48) = 4,83, p 0,05, но те са разкрили значителен ефект от инфузията на PACAP38 върху задния BNST, t (28) = 2.656, p

Ефектите на PACAP върху приема на храна и теглото се медиират от задния BNST. (а) Процентна промяна в теглото 24 часа след инфузия на PACAP в предната (лява) и задната (дясна) BNST. (b) Промяна на теглото на храната 24 часа след инфузия на PACAP в предната (лява) и задната (дясна) BNST. * p 0,05, (Фигура 6b), или PACAP38, F (1, 48) = 0,08, p> 0,05, но отново имаше значително взаимодействие между поставянето на BNST и вливането на PACAP38, F (1, 48) = 6,26, р 0,05. Вливането на PACAP38 в задния BNST значително намалява приема на храна, t (28) = 2,964, p

Ефектите от BNST PACAP не са медиирани от изтичане във вентрикуларната система. (а) Процентна промяна в теглото 24 часа след инфузия на ICV PACAP. (б) Прием на храна 24 часа след инфузия на ICV PACAP.

Изображение в пълен размер

  • Изтеглете слайда PowerPoint

ДИСКУСИЯ

Инфузията на PACAP38 в BNST предизвиква анорексия и значителна загуба на тегло в рамките на 24 часа след инфузия при мъжки и женски плъхове. Тези резултати са в съответствие с докладите, които предполагат, че централните системи PACAP участват в регулирането на приема на храна (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). Въпреки че значителни данни предполагат, че действието на PACAP в рамките на хипоталамуса може да бъде критично за регулирането на поведението при хранене (например действията на PACAP от приема на храна се медиират чрез активиране на системата на хипоталамуса меланокортин (Mounien et al, 2009)), нашите резултати показват, че BNST може също да бъде критично място за действие за регулиране на приема на храна от PACAP.

Като се има предвид ролята на BNST в регулирането на реакцията на стрес, тези резултати са в съответствие с предишните ни доклади, които предполагат роля за BNST PACAP в поведенческите последици от излагането на стрес (Hammack et al, 2009; Hammack et al, 2010). Освен това, в експеримент 3 открихме, че действието на PACAP върху задния BNST, по-специално BNSTpr, вероятно медиира тези ефекти. Тези резултати увеличават предишното ни откритие, че PACAP mRNA е повишена в BNST след хроничен стрес и че интра-BNST инфузията на PACAP произвежда много от поведенческите последици от излагането на стрес (Hammack et al, 2009) и също така подкрепя нарастващи доказателства, предполагащи роля за PACAP (напр., Stroth et al, 2011) и BNST активиране (например, Herman et al, 2005; Radley et al, 2009; Radley and Sawchenko, 2011) при медииране на отговори на стресови стимули.

Малко вероятно е ефектите от инфузията на BNST PACAP да бъдат медиирани от изтичане на PACAP във вентрикуларната система, което да доведе до активност на място, различно от BNST. За да се сведе до минимум изтичането, канюлите бяха насочени в BNST под ъгъл, за да се избегнат страничните вентрикули. Освен това установихме, че вливането в страничните вентрикули не намалява приема или теглото на храната. Въпреки че по-рано е доказано, че ICV PACAP е с по-ниско тегло (Matsuda et al, 2005b; Mizuno et al, 1998; Morley et al, 1992; Tachibana et al, 2003a), забележително е, че тези проучвания вливат дози PACAP много повече за насърчаване на разпространението бяха използвани големи и повече инфузионни обеми в сравнение с процедурите, използвани в настоящия доклад.

В допълнение към прожектирането на LH, както бе споменато по-горе, BNST изпраща и проекции към други области на мозъка, за които е известно, че участват в храненето, като архаичното ядро ​​на хипоталамуса (ARC; Dong et al, 2001; Dong and Swanson, 2004). Невроните в ARC изразяват много пептиди, за които е известно, че регулират храненето, включително аноректични пептиди като кокаин и амфетамин-регулирана транскрипция и проопиомеланокортин, и орексигенни пептиди, като невропептид Y-свързан пептид (NPY) и агути (AGRP) (Valassi) и др., 2008). Възможно е вливането на PACAP38 в BNST да активира ARC аферентите, които регулират ARC активността, и по този начин да доведе до загуба на тегло. Освен това е установено, че BNST невроните експресират различни свързани с храненето пептиди, включително NPY (Chronwall et al, 1985), меланокортин-4 (Gelez et al, 2010), AGRP (Haskell-Luevano et al, 1999) и CRH ( Lim et al, 2006; Richard et al, 2004) и инфузията BNST PACAP могат да регулират освобождаването на тези други пептиди в други мозъчни региони, свързани с храненето, като ARC.

Остава възможно въздействието на BNST PACAP върху поведението на храненето да е косвено медиирано, регулирайки други процеси, които биха могли да променят храненето. Например, системите PACAP имат роля в контрола на циркадните ритми, регулирайки активността в супрахиазматичните ядра (вж. Harmar (2003) и Mertens et al (2007) за преглед). Въпреки че нашите резултати показват, че мястото на действие в настоящите проучвания е BNST, забележително е, че овалното ядро ​​BNST, регион с висока експресия на PACAP (Hammack et al, 2009; Kozicz et al, 1997, 1998), също изразява PERIOD2 нива на протеини по циркаден начин (Amir et al, 2004).

Тук открихме, че при мъжки плъхове BNSTpr е вероятното място за действие за анорексичните ефекти на инфузията на BNST PACAP, а инфузията на PACAP в предишен BNST не променя приема на храна или наддаването на тегло. Въпреки че BNST PACAP-индуцираната анорексия е в съответствие с други данни, предполагащи, че BNST PACAP може да имитира други реакции, свързани със стреса (т.е. тревожно-подобно поведение, Hammack et al, 2009), неизвестно е дали различните поведенчески ефекти от инфузията на BNST PACAP са медиирани от същите невроциркули. Например, анксиогенните ефекти на BNST PACAP могат да зависят в по-голяма степен от активирането на BNST отпред, където PACAP влакна са показани в непосредствена близост до CRH-експресиращи неврони (Kozicz et al, 1997) и е доказано, че PACAP засилва възбудимото предаване в подобен регион, богат на CRH, свързан с емоционално поведение, централната амигдала (Cho et al, 2012). По-специално, Dore et al. (2013) установиха, че анорексичният ефект на ICV PACAP не се смекчава от антагонизма на CRH (Dore et al, 2013); следователно BNST PACAP е малко вероятно да бъде по-висок от CRH при PACAP-индуцирана анорексия.

По-рано показахме, че циркулиращите нива на PACAP и единичен нуклеотиден полиморфизъм (SNP) в гена на PAC1 рецептора са свързани със симптоми на PTSD при жените, но не и при мъжете, въпреки че метилирането на PAC1 рецепторния ген е свързано с PTSD и при двата пола (Ressler et al, 2011). В допълнение, генът на PAC1 рецептор SNP е в областта на предполагаем елемент на естрогенен отговор и лечението с Е2 регулира BNST PACAP транскрипта при женски плъхове. Заедно тези резултати предполагат, че PACAP взаимодействията с Е2 могат да играят роля в половите различия, наблюдавани в различни психопатологии, свързани със стреса.

В този доклад не наблюдаваме значително взаимодействие между лечението с естроген и PACAP. Може да има фино взаимодействие, което би могло да се окаже по-мощно, или различен режим на лечение с Е2. Например, нашата стратегия за заместване на Е2 доведе до устойчиви нива на Е2 при женски плъхове, които не имитират естествените колебания на Е2 през целия естрален цикъл; възможно е взаимодействията между E2 и PACAP да зависят от нивата на цикличните хормони. Освен това, въпреки че наблюдавахме значителен ефект от нашето лечение с Е2, циркулиращият Е2 се наблюдава при OVX плъхове, което може да бъде свързано с освобождаване от други органи (т.е. надбъбречната кора, Strom et al, 2008) или получено чрез диетата.

Изкушаващо е да се сравнят ефектите на BNST PACAP върху теглото и приема на храна между мъжки и женски плъхове в този доклад; Въпреки това, няколко аспекта на настоящото проучване вероятно объркват сравненията между половете. Например женските плъхове бяха гонадектомизирани, докато мъжките плъхове не бяха, което предотврати истинско сравнение на половите разлики в тези мерки. В допълнение, кръвна проба е получена от женски плъхове 30 минути след инфузия на BNST PACAP; тази процедура може да представлява малък стрес, който може да промени приема на храна и теглото и не са взети кръвни проби от мъжки плъхове. Следователно, настоящият доклад е предназначен да бъде първоначално разследване, оценяващо ефектите от BNST PACAP при мъжки и женски плъхове, без да се прави опит за статистически сравнения на половите разлики в степента на тези ефекти.

Заключения

Тук показваме, че PACAP38, вливан в задния BNST, но не и в предния BNST или ICV, имитира загубата на тегло и анорексичните последици от многократното излагане на стресора. Установихме, че този ефект е очевиден както при мъжки, така и при женски плъхове; При женските плъхове ефектите на PACAP изглежда не взаимодействат с лечението с Е2, въпреки че може да има доказателства за фин ефект на Е2. Тези данни подкрепят нарастващата литература, която предполага дейността на PACAP и BNST в регулирането на приема на храна и реакцията на стрес, което може да доведе до по-добро разбиране на свързаната със стреса психопатология при хората.

ФИНАНСИРАНЕ И РАЗКРИТИЕ

Работата на д-р Toufexis и д-р Braas е финансирана от Националните здравни институти. Работата на д-р Хамак е финансирана от Националните здравни институти, Националния алианс за изследване на шизофренията и депресията (NARSAD) и Университета във Върмонт Колеж за изкуства и науки. Тази работа беше подкрепена с безвъзмездни средства MH-97988 и MH-072088 (SEH), както и с финансиране от Центъра за върхови постижения в областта на биомедицинските изследвания (COBRE) в Неврологията към Университета във Върмонт (Национален здравен институт NCRR P20RR16435). Авторите не декларират конфликт на интереси.