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神经肽Y通过突触前和突触后机制改变腹侧被盖区多巴胺神经元的活动。

Neuropeptide-Y alters VTA dopamine neuron activity through both pre- and postsynaptic mechanisms.

作者信息

West Katherine Stuhrman, Roseberry Aaron G

机构信息

Department of Biology, Georgia State University, Atlanta, Georgia.

The Neuroscience Institute, Georgia State University, Atlanta, Georgia; and.

出版信息

J Neurophysiol. 2017 Jul 1;118(1):625-633. doi: 10.1152/jn.00879.2016. Epub 2017 May 3.

Abstract

The mesocorticolimbic dopamine system, the brain's reward system, regulates many different behaviors including food intake, food reward, and feeding-related behaviors, and there is increasing evidence that hypothalamic feeding-related neuropeptides alter dopamine neuron activity to affect feeding. For example, neuropeptide-Y (NPY), a strong orexigenic hypothalamic neuropeptide, increases motivation for food when injected into the ventral tegmental area (VTA). How NPY affects the activity of VTA dopamine neurons to regulate feeding behavior is unknown, however. In these studies we have used whole cell patch-clamp electrophysiology in acute brain slices from mice to examine how NPY affects VTA dopamine neuron activity. NPY activated an outward current that exhibited characteristics of a G protein-coupled inwardly rectifying potassium channel current in ~60% of dopamine neurons tested. In addition to its direct effects on VTA dopamine neurons, NPY also decreased the amplitude and increased paired-pulse ratios of evoked excitatory postsynaptic currents in a subset of dopamine neurons, suggesting that NPY decreases glutamatergic transmission through a presynaptic mechanism. Interestingly, NPY also strongly inhibited evoked inhibitory postsynaptic currents onto dopamine neurons by a presynaptic mechanism. Overall these studies demonstrate that NPY utilizes multiple mechanisms to affect VTA dopamine neuron activity, and they provide an important advancement in our understanding of how NPY acts in the VTA to control feeding behavior. Neuropeptide-Y (NPY) has been shown to act on mesolimbic dopamine circuits to increase motivated behaviors toward food, but it is unclear exactly how NPY causes these responses. Here, we demonstrate that NPY directly inhibited a subset of ventral tegmental area (VTA) dopamine neurons through the activation of G protein-coupled inwardly rectifying potassium currents, and it inhibited both excitatory postsynaptic currents and inhibitory postsynaptic currents onto subsets of dopamine neurons through a presynaptic mechanism. Thus NPY uses multiple mechanisms to dynamically control VTA dopamine neuron activity.

摘要

中脑皮质边缘多巴胺系统作为大脑的奖赏系统,调控着包括食物摄取、食物奖赏及与进食相关行为等多种不同行为。越来越多的证据表明,下丘脑与进食相关的神经肽会改变多巴胺能神经元的活动,进而影响进食行为。例如,神经肽Y(NPY)是一种具有强烈促食欲作用的下丘脑神经肽,将其注入腹侧被盖区(VTA)时会增强对食物的动机。然而,NPY如何影响VTA多巴胺能神经元的活动以调控进食行为尚不清楚。在这些研究中,我们利用小鼠急性脑片的全细胞膜片钳电生理学技术,来研究NPY如何影响VTA多巴胺能神经元的活动。在约60%被检测的多巴胺能神经元中,NPY激活了一种外向电流,该电流表现出G蛋白偶联内向整流钾通道电流的特征。除了对VTA多巴胺能神经元的直接作用外,NPY还降低了一部分多巴胺能神经元诱发的兴奋性突触后电流的幅度,并增加了配对脉冲比率,这表明NPY通过一种突触前机制降低了谷氨酸能传递。有趣的是,NPY还通过突触前机制强烈抑制了作用于多巴胺能神经元的诱发抑制性突触后电流。总体而言,这些研究表明NPY利用多种机制来影响VTA多巴胺能神经元的活动,并且在我们对NPY如何在VTA中发挥作用以控制进食行为的理解方面取得了重要进展。神经肽Y(NPY)已被证明作用于中脑边缘多巴胺回路,以增强对食物的动机行为,但NPY究竟如何引发这些反应尚不清楚。在此,我们证明NPY通过激活G蛋白偶联内向整流钾电流直接抑制了一部分腹侧被盖区(VTA)多巴胺能神经元,并且通过突触前机制抑制了作用于多巴胺能神经元子集的兴奋性突触后电流和抑制性突触后电流。因此,NPY利用多种机制动态控制VTA多巴胺能神经元活动。

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