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神经科学

흰쥐의 나이브 설탕과 지방 섭취에 따라 변연계와 Mesocortical 도파민 보상 사이트에서 C-에 Fos 활성화의 동시 검출

Published: August 24, 2016
doi:
10.3791/53897
, ,
1Behavioral and Cognitive Neuroscience Cluster, Psychology Doctoral Program, The Graduate Center,CUNY, New York, NY, 2Department of Psychology, Queens College,CUNY, Flushing, NY, 3Behavioral and Cognitive Neuroscience Cluster, Psychology Doctoral Program, The Graduate Center,CUNY, Flushing, NY

Summary

이 연구의 목적은 쥐의 지방과 설탕의 소설 섭취 후 도파민 경로 및 터미널 사이트에서 동시에 변화를 측정하기 위해 휴대 C-FOS 활성화를 사용하여 신뢰할 수있는 면역 조직 기술을 서술하여 보상 관련 분산 뇌 네트워크를 식별하는 것입니다.

Abstract

이 연구는 쥐의 뇌의 도파민 (DA) 경로에 지방과 설탕의 소설 섭취의 효과를 평가하기 위해 휴대 C-FOS 활성화를 사용합니다. 당분과 지방의 섭취는 타고난 매력뿐만 아니라 학습 환경에 의해 매개된다. 뇌의 도파민, 특히 메조 – 변연계와 복부 피개 영역 (VTA)에서 메조 – 대뇌 피질 돌기,이 무식하고 배운 응답 모두에 관여하고있다. 여러 사이트와 송신기 / 펩티드 시스템 상호 뇌 상기 분산 네트워크의 개념은 기호성 식사량을 매개하는 것이 제안되었지만, 그러한 실험적 작업을 보여주는 제한된 증거가있다. 따라서, 설탕 섭취는 DA 출시 및 증가 C-FOS와 같은 핵 중격 의지 (NAC), 편도체 (AMY)를 포함하여 개인 VTA DA 투영 영역에서 면역 (FLI)과 전두엽 피질 (mPFC)뿐만 아니라 등쪽 선조체을 내측을 이끌어. 이 사이트에 선택적 DA 수용체 길항제 또한, 중앙 관리설탕이나 지방에 의해 유도 조절 맛을 환경 설정의 수집 및 발현을 감소 차등이야. 에 의해 하나의 방법이 사이트는 평가를 동시에하는 것입니다 설탕이나 지방 섭취에 대한 응답으로 분산 두뇌 네트워크로 상호 작용 여부를 결정하는 여부 VTA 및 주요 mesotelencephalic의 DA 투사 영역 (prelimbic와 NAC의 infralimbic mPFC, 코어와 쉘, 기저 및 중앙 cortico-중간 AMY)뿐만 아니라 등쪽 선조체는 조정 디스플레이 것이며, 옥수수 기름 (3.5 %), 포도당 (8 %), 과당 (8 %)과 사카린의 경구, 무조건 섭취 후 동시 FLI 활성화 (0.2 %) 솔루션을 제공합니다. 이 방법은 설치류의 맛이 음식의 섭취에 보상 관련 학습을 연구하기 위해 관련 뇌 사이트에서 동시에 휴대 C-FOS 활성화를 사용하는 가능성을 식별 성공적으로 첫 번째 단계입니다.

Introduction

뇌의 도파민 (DA)를 통해 맛이 설탕의 섭취 중앙 응답에 관련 된 제안 쾌락 1, 2, 3, 노력과 관련된 3과 행동의 4,5 메커니즘을 습관 기반. 이러한 효과에 연루 차 DA 경로는 복부 피개 영역 (VTA)에서 유래하고, 핵 중격 의지 (NAC) 코어와 쉘의 기저 및 중앙 cortico-내측 편도 (AMY) 및 prelimbic 및 infralimbic 중간에 프로젝트 전두엽 피질 (mPFC) (리뷰 6,7 참조). VTA는 자당 섭취 8,9에 연루되었으며, DA 릴리스는 NAC 10-15, AMY 16, 17 및 mPFC 18 ~ 20에 다음과 설탕 섭취를 관찰된다. 지방 섭취는 또한 DA NAC (21)를 해제 자극하고, 등쪽 선조체 (미상 – 피질)에 또 다른 DA-풍부한 투사 영역은 DA-매개 22, 23 먹이와 연결되었습니다. 켈리 24-27이 여러 프로젝트 제안이 DA-중재 시스템의 이온 영역은 광범위하고 친밀한 상호 28-34을 통해 통합과 상호 작용하는 분산 두뇌 네트워크를 형성했다.

당 35-37과 지방 38-40의 섭취를 줄일 DA D1 및 D2 수용체 길항 물질의 능력에 더하여, DA 시그널링은 당 및 조건부 맛 선호도를 생성하기 위해 지방 (CFP)의 기능을 매개에 관여 한 41- 46. NAC, AMY 또는 mPFC 47-49로 DA D1 수용체 길항제의 Microinjections는 위장 내 포도당에 의해 유도 CFP 취득을 제거한다. mPFC에 DA D1이나 D2 중 하나 수용체 길항제의 microinjections은 과당 CFP (50)의 획득을 제거하는 반면, 인수 및 과당 CFP의 발현은 차등 NAC 및 AMY (51, 52)의 DA 길항제에 의해 차단된다.

는 C-FOS 기술 (53, 54)는 신경 activatio을 조사하기 위해 사용되어왔다n은 맛 섭취와 신경 활성화에 의해 유도. 용어 "C-FOS 활성화"원고 전반에 걸쳐 사용되며, 운영 체제는 신경 세포의 탈분극 동안 C-FOS를 증가 전사에 의해 정의된다. 자당 섭취는 NAC 55-57 중, VTA뿐만 아니라 쉘 아니라 코어 중앙 AMY 핵에 FOS 같은 면역 (FLI)를 증가. 가짜 먹이 쥐에서 자당 섭취하는 반면 크게 AMY와 NAC에 FLI 증가가 아닌 VTA (58), 위장 자당이나 포도당 주입 크게 NAC 및 AMY 59, 60의 중앙 및 기저 핵에 FLI 증가했다. 예약 차우 액세스 자당의 반복 첨가는 NAC 쉘 및 코어 (61)뿐만 아니라 mPFC에 FLI 증가했다. 수크로오스 농도 시프트 패러다임 가장 FLI 증가는 기저 AMY과 NAC 발생 밝혀 아닌 VTA 62. 다음은 에어컨, 설탕 관련 자연 rewa의 소멸번째 행동은 기저 AMY와 NAC (63)에 FLI 증가했다. 또한, 톤 페어링 설탕 여부는 이후 기저 AMY 64 FLI 수준을 증가 톤의 결과. 높은 지방 섭취는 NAC 및 mPFC 사이트 65-67에서 FLI 증가했다.

이전에 인용 된 연구의 대부분은 보상 관련 분산 뇌 네트워크 24-27의 식별에 대한 정보를 제공하지 않는 하나의 사이트에서 C-FOS 활성화에 설탕과 지방이 효과를 조사 하였다. 또한, 연구의 대부분은 또한 상대 (기저 및 중앙 cortico-중간) NAC (코어와 쉘), 에이미와 mPFC의 하위 영역의 기여를 서술하지 않았다 (prelimbic 및 infralimbic) 잠재적으로 검사 할 수있는 C-68에 Fos 매핑 우수한 공간적 단일 세포 분석을 이용. 우리의 실험실 (69)는 최근 VTA DA 경로와 그 프로에서 C-FOS 활성화와 동시에 측정 변경을 사용이 켜졌 영역 (NAC, AMY 및 mPFC) 쥐의 지방과 당분의 소설 섭취 후. 본 연구는 동시에 차등 NAC, AMY의 하위 영역에 FLI을 활성화할지 여부 급성 여섯 가지 솔루션에 노출 (옥수수 기름, 포도당, 과당, 사카린, 물, 지방 유제 제어) 분석 절차 및 방법 론적 단계에 대해 설명합니다, mPFC뿐만 아니라 등쪽 선조체. 차이점이 동시 검출에 각 사이트 및 결정에 FLI에 심각한 영향의 확인을 허용할지 여부함으로써 분산 뇌 네트워크 24-27에 대한 지원을 제공하는 관련 사이트의 변화와 상관 하나의 특정 사이트의 변화. 시험이 절차는 VTA의 prelimbic 및 infralimbic mPFC의 NAC의 핵심과 쉘, 그리고 기저 및 중앙 cortico-중간 AMY)뿐만 아니라 등쪽 선조체 여부를 조정 디스플레이 것이고, 구강, 무조건 섭취 후 동시 FLI 활성화 글루코스 (8 %), 과당 (8 %), 옥수수 기름 (3.5 %) 및 ​​사카린 (0.2 %) 용액.

Protocol

이 실험 프로토콜은 모든 주제 및 절차는 국가 관리를위한 건강 가이드의 연구소 및 실험 동물의 사용을 준수하고 있음을 인증 기관 동물 케어 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다. 1. 주제 구매 및 / 또는 번식 수컷 흰쥐 (260~300g). 개별적으로 와이어 메쉬 케이지 하우스 쥐. 쥐 차우와 물 사용 가능한 광고 무제한와 12시 12분 시간 빛 / 어둠주기를 유지한다. </li…

Representative Results

아래에 설명 된 모든 대표적인 결과는 이전에 69를 발표되었으며,이 기술의 효과를 나타내는에서 "개념의 증거"를 지원하기 위해 여기에 다시 표시됩니다. 솔루션 섭취 기준 사카린 섭취에 유의 한 차이는 모든 동물 (F (3,108) = 57.27, P <0.001) 섭취와 (주 1 처음 네 일 동안 관찰되었다 : 1.3 (0.2 ±…

Discussion

이 연구의 목적은 소스 (VTA)과 전뇌 투사 대상 DA 보상 관련 뉴런의 (NAC, AMY, mPFC)을 동시에 쥐의 지방과 설탕의 소설 섭취 후 활성화 된 경우 휴대 C-FOS 기술을 사용하여 결정하는 것이 었습니다 . 본 연구는 이전에 발표 된 연구 (69)의 프로토콜에 대한 상세한 설명이다. 그것은 VTA에서, prelimbic 및 infralimbic mPFC의 NAC의 핵심과 쉘과 기저 및 중앙 cortico-중간 AMY뿐만 아니라 등쪽 선조체에 주요 투…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 프로젝트에 자신의 노력에 대한 다이애나 이카 – Culaki, 크리스탈 샘슨과 신학 Theologia Karagiorgis 감사합니다.

Materials

Equipment
Sprague-Dawley rats Charles River Laboratories CD-1
Wire Mesh Cages Lab Products, Seaford, DE 30-Cage rack
Rat Chow PMI Nutrition International 5001
Taut Metal Spring Lab Products, Seaford, DE n/a
Rat Weighing Scale Fisher Scientific Company n/a
Nalgene Centrifuge Tubes Lab Products, Seaford, DE 10-0501
Rubber Stopper Lab Products, Seaford, DE n/a
Metal Sippers Lab Products, Seaford, DE n/a
Saccharin Sigma Chemical Co 82385-42-0
Kool-Aid, Cherry Kool-Aid Commerical
Kool-Aid, Grape Kool-Aid Commercial
Fructose Sigma Chemical Co F0127
Glucose Sigma Chemical Co G8270
Corn Oil Mazzola Commerical
Xanthan Gum Sigma Chemical Co 11138-66-2
Sliding Microtome Microm International n/a
Neurolucida Camera MBF Bioscience Software application
Gelatin-coated Slides Fisher Scientific Company 12-550-343
Cover glass Fisher Scientific Company 12-545-M
Golden Nylon Brushes Loew-Cornell  2037
Natural Hair Sable  Loew-Cornell  2022
24 Well Plates Fisher Scientific 3527
6 Well Plates Fisher Scientific 3506
1L Pyrex bottles Fisher Scientific 1395-1L
Tissue insert (tissue strainer) Fisher Scientific 7200214
Eagle pipettes  World Precision Instruments E10 for 1-10ul 
Eagle pipettes  World Precision Instruments E100 for 20-100ul
Eagle pipettes  World Precision Instruments E200 for 50-200ul
Eagle pipettes  World Precision Instruments E1000 for 100-1000ul
Eagle pipettes  World Precision Instruments E5000 for 1000-5000ul 
Universal Tips .1-10ul World Precision Instruments 500192
Universal Tips 5-200ul World Precision Instruments 500194
Universal Tips 500-5000ul World Precision Instruments 500198
Blade Vibroslice 100 World Precision Instruments BLADE
DPX Mounting Medium  Electron Microscopy  13510
15mL centrifuge tubes Biologix Research Co. 10-0501
Slide Boxes Biologix Research Co. 41-6100
Orbital Shaker  Madell Corporation   ZD-9556
weigh boats  Fisher Scientific 02-202-100
5mL disposable pipettes Fisher Scientific 13-711-5AM
Stereo Investigator Software Micro Bright Field Software application
Name Company Catalog number Comments
Reagents
Paraformaldehyde Granular Fisher Scientific 19210
NaCl Fisher Scientific S271-1
Sodium Phophate Monobasic Fisher Scientific S468-500
Sodium Phosphate Diphasic Fisher Scientific BP332-500
Hydrogen Peroxide  Fisher Scientific H324-500
SafeClear II  Fisher Scientific 23-044-192
Methanol  Fisher Scientific A412-1
Normal Goat Serum Vector S-1000
Biotinylated Anti-Rabbit IgG (H+L) Vector BA-1000
ABC Kit Peroxidase Standard Vector PK-4000
Anti-cFos (Ab-5) Rabbit EMD chem/Cal Biochem PC38
Triton X 100 SigmaAldrich X-100
3,3' diaminobenzidine tetra hydrochloride  SigmaAldrich D5905
Sodium Hydroxide SigmaAldrich 5881
Primary TH anti body EMD Millipore AB152
Euthosol Virbac AH
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References

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Dela Cruz, J. A. D., Coke, T., Bodnar, R. J. Simultaneous Detection of c-Fos Activation from Mesolimbic and Mesocortical Dopamine Reward Sites Following Naive Sugar and Fat Ingestion in Rats. J. Vis. Exp. (114), e53897, doi:10.3791/53897 (2016).
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