Subiecte

rezumat

INTRODUCERE

Deoarece anorexia și/sau creșterea în greutate redusă este un răspuns comun la stres care poate fi mediat de activarea BNST (Ciccocioppo și colab., 2003; Roman și colab., 2012), experimentele actuale au fost concepute pentru a determina dacă activarea BNST PACAP poate modifica consumul de alimente și creșterea în greutate la șobolanii masculi și femele într-un mod similar cu cel observat după expunerea repetată la factorul de stres. Deoarece diferite subregiuni ale BNST pot avea roluri diferite în reglarea răspunsului la stres (Choi et al, 2007), am investigat rolul PACAP în diferite subregiuni ale BNST.

REZULTATE

Experimentul 1

Centrele de perfuzie pentru șobolani cu infuzie PACAP acceptate pentru analiză sunt prezentate în Figura 1. Rețineți că, pentru toate figurile histologice, unele puncte care delimitează centrele de perfuzie pot reprezenta locuri de perfuzie pentru șobolani multipli, dacă sunt completate, suprapunerea între două situri. Pentru șobolanii masculi, deși locurile de perfuzie au fost direcționate către BNSTov, multe perfuzii s-au încheiat în regiunile BNST posterioare, în special în jurul regiunii BNSTpr, deși este probabil ca volumul perfuziei să se extindă de-a lungul extensiei anterioare/posterioare a BNST. Pentru experimentul 1, am acceptat date de la șobolani canulați în orice subregiune BNST pentru analiză.

În decurs de 24 de ore după perfuzia BNST PACAP, un ANOVA unidirecțional a relevat un efect semnificativ al dozei de PACAP38 asupra greutății, F (3, 30) = 4,91, p

primul

BNST PACAP reduce greutatea și consumul de alimente la șobolanii masculi. (a) Procentaj de modificare a greutății doză-răspuns la 24 de ore după perfuzia PACAP la șobolani masculi. (b) Stânga, doza și răspunsul se modifică în greutatea alimentelor la 24 de ore după perfuzia PACAP la șobolani masculi. A existat un efect principal al PACAP pentru ambele măsuri. * p

Plasarea canulei pentru experimentul 2, șobolani femele. Secțiunile coronare sunt măsurate în milimetri față de bregma, punctele negre reprezintă locul perfuziei în BNST.

Imagine la dimensiune completă

  • Descărcați diapozitivul PowerPoint

La șobolani femele, implantarea capsulelor E2 a produs niveluri E2 crescute în mod fiabil la șobolani OVX în medie cu 26,17 pg/ml, t (46) = 3,58, p 0,05 și fără interacțiune, F (2,47) = 0,9325, p> 0,05 (Figura 4a) . ANOVA cu două căi a dezvăluit un efect principal semnificativ al PACAP asupra consumului de alimente, F (2, 47) = 5,058, p 0,05 și fără interacțiune, F (2, 47) = 1,110, p> 0,05 (Figura 4b). În special, la femelele de șobolan, PACAP intra-BNST nu a modificat aportul de apă, F (2, 43) = 0,026, p> 0,05 (datele nu sunt prezentate) și nici nu a existat un efect al tratamentului E2 asupra aportului de apă, F (1, 43) = 1,201, p> 0,05 sau o interacțiune între BNST PACAP și E2, F (2, 43) = 0,026, p> 0,05. Astfel, la fel ca șobolanii masculi, perfuzia BNST PACAP38 a dus la pierderea în greutate în 24 de ore după perfuzie la șobolanii femele, iar acest efect a fost dependent de doză. Aportul alimentar a fost, de asemenea, redus prin perfuzia BNST PACAP38 la șobolani femele, deși aportul de apă nu a fost redus la șobolanii femele.

BNST PACAP reduce greutatea și consumul de alimente la femelele de șobolan. (a) Procentul de schimbare a greutății doză-răspuns la 24 de ore după perfuzia PACAP la șobolani femele OVX, vehicul (stânga) și E2 înlocuit (dreapta). (b) Schimbarea greutății mesei cu răspuns la doză la 24 de ore după perfuzia PACAP la șobolani femele OVX, vehicul (stânga) și E2 înlocuit (dreapta). A existat un efect principal al PACAP pentru ambele măsuri.

Imagine la dimensiune completă

  • Descărcați diapozitivul PowerPoint

Experimentul 3

După cum sa menționat mai sus, în Experimentele 1 și 2, am examinat diferența de potențial în rolul BNST PACAP în reglarea schimbării în greutate și a aportului de alimente/apă la șobolani masculi și femele. Prin urmare, PACAP38 a fost perfuzat în porțiunea anterioară sau BNST posterioară înainte de evaluarea greutății și a aportului de alimente/apă la șobolanii masculi. Centrele de perfuzie pentru șobolani cu infuzie PACAP acceptate pentru analiză sunt prezentate în Figura 5, iar plasamentele care erau limitate la porțiunile anterioare sau anterioare ale BNST, conform atlasului creierului șobolanilor Paxinos și Watson (ediția a 6-a, 2007), au fost incluse în analize. Un animal a fost exclus din analiză din cauza lipsei plasării în afara BNST și altul a fost exclus deoarece o canulă a fost plasată anterior și cealaltă a fost posterior.

Plasarea canulei pentru experimentul 3. Secțiunile coronare sunt măsurate în milimetri față de bregma. Triunghiurile negre reprezintă site-urile de perfuzie BNST de mai sus. Pătratele negre reprezintă situsuri de perfuzie BNST posterioare.

Imagine la dimensiune completă

  • Descărcați diapozitivul PowerPoint

Analizele au fost efectuate cu privire la modificarea greutății indusă de 1,0 μg/0,25 μl de perfuzie BNST PACAP38, care a fost determinată de diferența dintre greutatea corporală măsurată chiar înainte de perfuzie și care a fost măsurată la 24 de ore după perfuzie. Un ANOVA cu două căi care examinează efectele plasării BNST (anterior sau posterior) și ale tratamentului PACAP38 (1,0 μg PACAP38 sau vehicul) asupra modificării greutății corporale la 24 de ore după perfuzie a arătat că efectele perfuziei BNST PACAP38 depindeau de plasare (Figura 6a), deoarece a existat o plasare BNST semnificativă/interacțiunea PACAP38, F (1, 48) = 4,60, p 0,05, a existat un efect principal semnificativ al tratamentului cu PACAP38, F (1, 48) = 4,83, p 0,05, dar au făcut-o relevă un efect semnificativ al perfuziei PACAP38 asupra BNST posterior, t (28) = 2.656, p

Efectele PACAP asupra aportului și greutății alimentare sunt mediate de BNST posterior. (a) Modificarea procentuală a greutății la 24 de ore după perfuzia PACAP în BNST anterior (stânga) și posterior (dreapta). (b) Schimbarea greutății alimentelor la 24 de ore după perfuzia PACAP în BNST anterior (stânga) și posterior (dreapta). * p 0,05, (Figura 6b), sau PACAP38, F (1, 48) = 0,08, p> 0,05, dar din nou a existat o interacțiune semnificativă între plasarea BNST și perfuzia de PACAP38, F (1, 48) = 6,26, p 0,05. Cu toate acestea, perfuzia de PACAP38 în BNST posterior a redus semnificativ aportul de alimente, t (28) = 2964, p

Efectele BNST PACAP nu au fost mediate de scurgeri în sistemul ventricular. (a) Modificarea procentuală a greutății la 24 de ore după perfuzia ICV PACAP. (b) Aportul alimentar la 24 de ore după perfuzia ICV PACAP.

Imagine la dimensiune completă

  • Descărcați diapozitivul PowerPoint

DISCUŢIE

Infuzia de PACAP38 în BNST a produs anorexie și scădere substanțială în greutate în 24 de ore după perfuzie la șobolani masculi și femele. Aceste rezultate sunt în concordanță cu rapoartele care sugerează că sistemele centrale PACAP sunt implicate în reglarea consumului de alimente (Chance și colab, 1995; Dore și colab, 2013; Matsuda și colab, 2005a; Mizuno și colab, 1998; Morley și colab, 1992; Mounien și colab., 2009; Tachibana și colab., 2003b). Deși date substanțiale au sugerat că acțiunea PACAP în cadrul hipotalamusului poate fi critică pentru reglarea comportamentului de hrănire (de exemplu, acțiunile PACAP din aportul de alimente sunt mediate de activarea sistemului hipotalamus melanocortin (Mounien et al, 2009)), rezultatele noastre sugerează că BNST poate fi, de asemenea, un loc critic de acțiune pentru reglementarea consumului de alimente de către PACAP.

Având în vedere rolul BNST în reglarea răspunsului la stres, aceste rezultate sunt în concordanță cu rapoartele noastre anterioare care sugerează un rol pentru BNST PACAP în consecințele comportamentale ale expunerii la stres (Hammack și colab, 2009; Hammack și colab, 2010). Mai mult, în experimentul 3, am constatat că acțiunea PACAP asupra BNST posterior, în special BNSTpr, mediază probabil aceste efecte. Aceste rezultate măresc constatările noastre anterioare că ARNm PACAP este crescut în BNST după stres cronic și că perfuzia intra-BNST de PACAP produce multe dintre consecințele comportamentale ale expunerii la stresor (Hammack și colab, 2009) și susține, de asemenea, dovezi în creștere care sugerează un rol pentru PACAP. (de exemplu, Stroth și colab., 2011) și activarea BNST (de exemplu, Herman și colab., 2005; Radley și colab., 2009; Radley și Sawchenko, 2011) în medierea răspunsurilor la stimuli stresanți.

Este puțin probabil ca efectele perfuziei BNST PACAP să fie mediate de o scurgere de PACAP în sistemul ventricular, ducând la activitate la un alt loc decât BNST. Pentru a minimiza scurgerile, canulele au fost direcționate în BNST într-un unghi pentru a evita ventriculii laterali. Mai mult, am constatat că infuzia în ventriculii laterali nu reduce aportul de alimente sau greutatea. Deși ICV PACAP s-a dovedit anterior a fi cu greutate mai mică (Matsuda și colab, 2005b; Mizuno și colab, 1998; Morley și colab, 1992; Tachibana și colab, 2003a), este de remarcat faptul că aceste studii au administrat doze de PACAP mult mai mult Volumele de infuzie mari și mai multe au fost utilizate pentru a promova răspândirea, comparativ cu procedurile utilizate în raportul actual.

Pe lângă proiectarea LH, așa cum s-a menționat mai sus, BNST trimite și proiecții către alte zone ale creierului despre care se știe că sunt implicate în hrănire, cum ar fi nucleul hipotalamic arhaic (ARC; Dong et al, 2001; Dong și Swanson, 2004). Neuronii din ARC exprimă multe peptide despre care se știe că reglează hrănirea, inclusiv peptide anorectice, cum ar fi transcripția reglementată de cocaină și amfetamină și proopiomelanocortină și peptide orexigenice, cum ar fi peptida asociată cu neuropeptida Y (NPY) și agouti (AGRP) (Valassi) și colab., 2008). Este posibil ca infuzia de PACAP38 în BNST să activeze aferențele ARC care reglează activitatea ARC și astfel să ducă la pierderea în greutate. Mai mult, s-a constatat că neuronii BNST exprimă diferite peptide legate de hrănire, inclusiv NPY (Chronwall și colab, 1985), melanocortină-4 (Gelez și colab, 2010), AGRP (Haskell-Luevano și colab, 1999) și CRH ( Lim și colab, 2006; Richard și colab, 2004) și infuzia BNST PACAP ar putea regla eliberarea acestor alte peptide în alte regiuni cerebrale legate de hrănire, cum ar fi ARC.

Rămâne posibil ca efectele BNST PACAP asupra comportamentului de hrănire să fi fost mediate indirect, reglând alte procese care ar putea modifica hrănirea. De exemplu, sistemele PACAP au un rol în controlul ritmurilor circadiene, reglarea activității în nucleele suprachiasmatice (a se vedea Harmar (2003) și Mertens et al (2007) pentru revizuire). Deși rezultatele noastre sugerează că locul de acțiune în studiile actuale a fost BNST, este de remarcat faptul că nucleul oval BNST, o regiune cu expresie ridicată a PACAP (Hammack și colab., 2009; Kozicz și colab., 1997, 1998), exprimă, de asemenea, Nivelurile de proteine ​​PERIOD2 într-o manieră circadiană (Amir et al, 2004).

Aici am constatat că la șobolanii masculi, BNSTpr a fost locul probabil de acțiune pentru efectele anorexice ale perfuziei BNST PACAP, iar perfuzia de PACAP în BNST anterioare nu a modificat aportul de alimente sau creșterea în greutate. Deși anorexia indusă de BNST PACAP este în concordanță cu alte date care sugerează că BNST PACAP poate imita alte răspunsuri legate de stres (adică comportamentul asemănător anxietății, Hammack și colab., 2009), nu se știe dacă diferitele efecte comportamentale ale perfuziei BNST PACAP sunt mediat de aceleași neurocircuite. De exemplu, efectele anxiogene ale BNST PACAP pot fi mai dependente de activarea BNST anterioară, unde fibrele PACAP au fost prezentate în imediata apropiere a neuronilor care exprimă CRH (Kozicz și colab., 1997) și s-a demonstrat că PACAP îmbunătățește transmisia excitativă în o regiune similară bogată în CRH legată de comportamentul emoțional, amigdala centrală (Cho et al, 2012). În special, Dore și colab. (2013) au constatat că efectul anorexic al ICV PACAP nu a fost atenuat de antagonismul CRH (Dore și colab, 2013); prin urmare, este puțin probabil ca BNST PACAP să fie mai mare decât CRH în anorexia indusă de PACAP.

Anterior, am arătat că nivelurile circulante de PACAP și un singur polimorfism nucleotidic (SNP) în gena receptorului PAC1 sunt asociate cu simptome PTSD la femei, dar nu la bărbați, deși metilarea genei receptorului PAC1 a fost asociată cu PTSD la ambele sexe (Ressler și colab., 2011). Mai mult, SNP al genei receptorului PAC1 a fost în regiunea unui element de răspuns de estrogen supus, iar tratamentul E2 a reglementat transcriptul BNST PACAP la șobolani femele. Împreună, aceste rezultate sugerează că interacțiunile PACAP cu E2 pot juca un rol în diferențele de sex observate în diferite psihopatologii legate de stres.

În acest raport, nu am observat o interacțiune semnificativă între tratamentul cu estrogen și PACAP. Poate exista o interacțiune subtilă care ar fi putut fi dezvăluită a fi mai puternică sau un alt regim de tratament E2. De exemplu, strategia noastră de înlocuire a E2 a condus la niveluri susținute de E2 la șobolani femele care nu imitau fluctuația naturală a E2 pe tot parcursul ciclului estru; este posibil ca interacțiunile dintre E2 și PACAP să depindă de nivelul hormonilor ciclici. Mai mult, deși am observat un efect semnificativ al tratamentului nostru cu E2, E2 circulant a fost observat la șobolanii OVX, care pot fi asociați cu eliberarea din alte organe (de exemplu, cortexul suprarenal, Strom și colab., 2008) sau obținut prin dieta.

Este tentant să comparăm efectele BNST PACAP asupra greutății și consumului de alimente între șobolani masculi și femele în acest raport; cu toate acestea, mai multe aspecte ale studiului de față probabil confundă comparațiile de sex. De exemplu, șobolanii femele au fost gonadectomizați, în timp ce șobolanii masculi nu, ceea ce a împiedicat o comparație reală a diferențelor de sex în aceste măsuri. În plus, o probă de sânge a fost obținută de la șobolani femele la 30 de minute după perfuzia BNST PACAP; această procedură poate reprezenta un mic factor de stres care ar putea modifica aportul și greutatea alimentelor și nu au fost prelevate probe de sânge de la șobolani masculi. Prin urmare, acest raport se intenționează a fi o investigație inițială care evaluează efectele BNST PACAP la șobolani masculi și femele, fără a încerca să facă comparații statistice ale diferențelor de sex în ceea ce privește amploarea acestor efecte.

Concluzii

Aici arătăm că PACAP38 perfuzat în BNST posterior, dar nu în BNST anterior sau ICV, imită pierderea în greutate și consecințele anorexice ale expunerii repetate la factorul de stres. Am constatat că acest efect a fost evident atât la șobolani masculi, cât și la femele; La femelele de șobolan, efectele PACAP nu par să interacționeze cu tratamentul cu E2, deși pot exista dovezi ale unui efect subtil al E2. Aceste date susțin o literatură în creștere care implică activitatea PACAP și BNST în reglarea aportului de alimente și a răspunsului la stres, ceea ce poate duce la o mai bună înțelegere a psihopatologiei legate de stres la oameni.

FINANȚARE ȘI DIVULGARE

Activitatea Dr. Toufexis și a Dr. Braas a fost finanțată de Institutele Naționale de Sănătate. Lucrarea Dr. Hammack a fost finanțată de Institutele Naționale de Sănătate, Alianța Națională pentru Cercetarea Schizofreniei și Depresiei (NARSAD) și Universitatea din Vermont, Colegiul de Arte și Științe. Această lucrare a fost susținută de granturi MH-97988 și MH-072088 (SEH), precum și finanțare de la Centrul de excelență în cercetare biomedicală (COBRE) în neuroștiințe de la Universitatea din Vermont (Institutul Național de Sănătate NCRR P20RR16435). Autorii nu declară niciun conflict de interese.