Рівні ендоканабіноїдів у передньому мозку та гіпоталамусі щурів щодо голодування, годування та

Тім Сі Кіркхем

1 1 Департамент психології, Університет Редінга, Ерлі Гейт, Уайт Найтс, Редінг RG6 6AL

Клер М Вільямс

1 1 Департамент психології, Університет Редінга, Ерлі Гейт, Уайт Найтс, Редінг RG6 6AL

Філомена Фецца

2 2 Дослідницька група ендоканабіноїдів, Istituto di Chimica Biomolecolare, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Comprensorio Olivetti, Fabbr. 70, 80078, Поццуолі (Неаполь), Італія

Вінченцо Ді Марцо

Анотація

Ендоканабіноїди беруть участь у регулюванні апетиту та маси тіла. У гризунів анандамід стимулює прийом їжі, діючи на центральні рецептори CB1, і ендоканабіноїди гіпоталамусу можуть перебувати під негативним контролем лептину. Однак зміни рівня ендоканабіноїдів у мозку безпосередньо у зв’язку з годуванням або зміною харчового статусу не досліджувались.

Ми вимірювали рівні анандаміду та 2-арахідоноїл гліцерину (2-AG) у ділянках мозку щурів, пов’язаних із годуванням, під час голодування, годування смачною їжею або після насичення. Рівні ендоканабіноїдів порівнювали з рівнями щурів, які годувались “ad libitum”, у той момент їх щоденного циклу, коли мотивація до їжі відсутня. Підвищення рівня голодування анандаміду та 2-АГ у лімбічному передньому мозку та, меншою мірою, 2-АГ у гіпоталамусі. Навпаки, гіпоталамусовий 2-AG знижувався, коли тварини їли. У насичених щурів змін не виявлено. На рівні ендоканабіноїдів у мозочку, контрольній області, яка безпосередньо не бере участь у контролі надходження їжі, ніякі маніпуляції не впливали.

Оскільки 2-AG був найбільш чутливим до варіацій під час годування та регуляції лептину в попередньому дослідженні, ми вивчали поведінкові ефекти 2-AG при введенні в оболонку nucleus accumbens, область лімбічного переднього мозку, сильно пов'язана з мотивацією харчування. 2-АГ сильно і залежно від дози стимулює годування. Цей ефект послабив антагоніст рецептора CB1 SR141716.

Ці висновки дають перші прямі докази змінених рівнів ендоканабіноїдів у мозку та, зокрема, 2-AG під час голодування та годування. Природа цих ефектів підтримує роль ендоканабіноїдів у контролі апетитивної мотивації.

Вступ

Відкриття каннабіноїдних рецепторів у центральній нервовій системі (Devane et al., 1988; Matsuda et al., 1990) та їх ендогенних лігандів, ендоканабіноїдів арахідоноїл етаноламід (анандамід; Devane et al., 1992), 2-арахідоноїл гліцерин (2-AG; Mechoulam et al., 1995, Sugiura et al., 1995) та 2-арахідонілгліцериловий ефір (ефір ноладину; Hanus et al., 2001) породили значні дослідження щодо їх поведінкового значення. З'являється все більше доказів про роль ендоканабіноїдних систем у регуляції апетиту (Kirkham & Williams, 2001a), причому як екзогенний канабіноїд, Δ 9 -тетрагідроканабінол (Δ 9 -ТГК), так і анандамід надійно викликають переїдання (Foltin et al. ., 1988; Williams & Kirkham, 1998; Williams & Kirkham, 1999; 2002a; Hao et al., 2000; Jamshidi & Taylor, 2001; Koch, 2001; Koch & Matthews, 2001). Ці гіперфагічні дії опосередковані канабіноїдними рецепторами центрального типу CB1 (Williams & Kirkham, 1999; 2002a), оскільки вони вибірково блокуються антагоністом CB1, SR141716, але не SR144258, антагоністом периферично експресованих рецепторів CB2 (Munro et al., 1993; Рінальді-Кармона та ін., 1998). Навпаки, селективна блокада CB1 сама по собі пригнічує годування (Arnone et al., 1997; Simiand et al., 1998; Colombo et al., 1998; Kirkham & Williams, 2001b; Le Fur et al., 2001), тоді як миші з генетично порушеними рецепторами CB1 їдять менше, ніж миші дикого типу у відповідь на дефіцит їжі (di marzo et al., 2001).

Є й інші вказівки на те, що ендоканабіноїди є ключовими компонентами систем, що регулюють як годування, так і масу тіла. Наприклад, ендоканабіноїди, як видається, мають вирішальне значення для вигодовування новонароджених (Fride et al., 2001), і вони беруть участь у реакціях живлення у філогенетичному масштабі (de petrocellis et al., 1999). Крім того, біосинтез гіпоталамічного анандаміду та 2-АГ може контролюватися лептином, пептидним гормоном, що виробляється адипоцитами, який, як вважають, сигналізує про стан харчування в областях мозку, що контролюють апетит (Friedman & Halaas, 1998). Таким чином, введення лептину пригнічує рівень ендоканабіноїдів гіпоталамусу у звичайних щурів; в той час як генетично ожиріні, хронічно гіперфагічні щури та миші експресують підвищений, реверсивний лептин, рівень гіпоталамусу анандаміду або 2-АГ (di marzo et al., 2001).

Здатність блокувати або генетично видаляти рецептори CB1 пригнічувати прийом їжі свідчить про те, що тонічне вивільнення ендоканабіноїдів може мати вирішальне значення для нормальної експресії годування. Однак досі не було прямих вимірювань рівня ендоканабіноїдів у мозку, пов'язаних конкретно з випадком годування або мотиваційними факторами, що впливають на споживання їжі.

У цьому дослідженні ми досліджували зміни, пов’язані з харчуванням, в ендоканабіноїдах головного мозку, і ми вирішили дослідити рівні анандаміду та 2-АГ у гіпоталамусі та лімбічному передньому мозку щурів. Як зазначено вище, є непрямі докази того, що ендоканабіноїди гіпоталамусу сприйнятливі до маніпуляцій, що впливають на поведінку годування, таких як потенційно аноректичні ефекти введення лептину та гіперфагія, проявляється тваринами з генетичним ожирінням. Лімбічний передній мозок містить низку ділянок, пов’язаних із годуванням, включаючи область оболонки ядра accumbens (AcbSh). Регіон оболонки акумбенсу значною мірою причетний до генерації емоційного збудження та поведінкової активації у відповідь на нагороджувальні стимули, включаючи стимулювання їжі (Kelley, 1999; Ikemoto & Panksepp, 1999; Stratford et al., 1998). В якості контролю ми також дослідили рівні анандаміду та 2-AG в мозочку - області мозку, яка безпосередньо не пов'язана з мотивацією годування.

За допомогою чутливої та специфічної газової хроматографії-мас-спектрометричного аналізу (Bisogno et al., 1999) ми досліджували регіональні рівні анандаміду та 2-AG у тварин, яких було вбито: після позбавлення їжі; займаючись споживанням смачної їжі або після насичення цією їжею. Рівні ендоканабіноїдів у цих тварин порівнювали з рівнями не обділених щурів, убитих у певний момент під час їх щоденного циклу годування, коли мотивація до їжі була мінімальною, а годування відсутнє. Ми розсудили, що якщо ендоканабіноїдна активність є ключовою для апетитної фази мотивації прийому їжі, то позбавлення їжі з її очевидною здатністю викликати голод максимізує нашу здатність виявляти відповідні зміни в анандаміді та 2-АГ. Як варіант, якщо ендоканабіноїдна активність сприяє більш безпосередньому оросенсорному винагороді під час прийому всередину, відповідні зміни слід максимізувати, дозволяючи тваринам жадібно споживати дуже смачну їжу. Нарешті, дослідження мозку тварин, які поїли до насичення, забезпечило додатковий контроль для оцінки специфічної участі ендоканабіноїдів на всіх етапах апетиту та годування.

На додаток до цих аналізів, ми також дослідили гострі дії на прийом їжі при введенні 2-АГ. Хоча було показано, що анандамід екзогенно вводить гіперфагію у щурів та мишей (Williams & Kirkham, 1999; Hao et al., 2000; Jamshidi & Taylor, 2001), і 2-AG може відновити вигодовування у новонароджених мишей, які отримували SR141716 (Fride та ін., 2001), прямі гіперфагічні ефекти 2-AG ще не опубліковані. Ми вирішили дослідити ефекти 2-AG, що вводиться безпосередньо в оболонку nucleus accumbens. Цей регіон експресує рецептори CB1, а також пов'язаний із стимулюванням годування та обробкою заохочувальної та винагородної цінності їжі, а отже, є потенційно чутливим місцем для гіперфагічних дій агоністів канабіноїдних рецепторів. Щоб оцінити локалізацію будь-яких поведінкових ефектів 2-АГ в оболонці акумбенсу, ми також ввели ендоканабіноїд у бічний шлуночок.