Circuitos divergentes que subyacen a la recompensa alimentaria y los efectos de la ingesta de grelina: la proyección dopaminérgica de VTA-accumbens media el efecto de la grelina sobre la recompensa alimentaria pero no la ingesta de alimentos (2013)

Neurofarmacología. 2013 Oct; 73: 274-83. doi: 10.1016 / j.neuropharm.2013.06.004. Epub 2013 Jun 14.

Skibicka KP1, Shirazi RH, Rabasa-Papio C, Alvarez-Crespo M, Neuber C, Vogel H, Dickson SL.

Resumen

La obesidad ha alcanzado proporciones epidémicas mundiales y está creando una necesidad urgente de comprender los mecanismos subyacentes a la ingesta excesiva y descontrolada de alimentos. La grelina, la única hormona orexigénica circulante conocida, aumenta el comportamiento de recompensa de los alimentos. El circuito neuroquímico que vincula a la grelina con el sistema de recompensa mesolímbica y con el aumento del comportamiento de recompensa de los alimentos sigue sin estar claro. Aquí examinamos si la señalización dopaminérgica VTA-NAc es necesaria para los efectos de la grelina en la recompensa y la ingesta de alimentos. Además, examinamos la posibilidad de que la grelina endógena actúe sobre las neuronas de dopamina VTA-NAc. Se inyectó un antagonista del receptor tipo D1 o D2 en el NAc en combinación con la microinyección de ghrelina en el VTA para investigar si este bloqueo atenúa el comportamiento de recompensa alimentaria inducido por la ghrelina. Las inyecciones VTA de grelina produjeron un aumento significativo en el comportamiento de la motivación / recompensa de los alimentos, medido por el condicionamiento operante de proporción progresiva inducida por sacarosa y la ingesta de chow. El tratamiento previo con un antagonista del receptor D1 o D2 en el NAc, bloqueó completamente el efecto de recompensa de la ghrelina, dejando la ingesta de Chow intacta. También encontramos que este circuito es potencialmente relevante para los efectos de la ghrelina liberada de forma endógena, ya que ambos antagonistas redujeron el ayuno (un estado de altos niveles circulantes de ghrelina) elevó el comportamiento motivado por la sacarosa pero no la hiperfagia del perro. En conjunto, nuestros datos identifican las proyecciones dopaminérgicas VTA a NAc, junto con los receptores tipo D1 y D2 en la NAc, como elementos esenciales de los circuitos sensibles a la grelina que controlan el comportamiento de recompensa de los alimentos. Los resultados interesantes también sugieren que el comportamiento de recompensa de alimentos y la ingesta simple de chow están controlados por circuitos divergentes, donde la dopamina NAc desempeña un papel importante en la recompensa de alimentos pero no en la ingesta de alimentos.

Destacados

  • •

  • La ghrelina intra-VTA activa los receptores D1 y D2 accumbal.

  • •

  • La privación de alimentos eleva el comportamiento de recompensa de los alimentos a través de los receptores D1 y D2 accumbal.

  • •

  • La ingesta de alimentos no se ve afectada por las manipulaciones accumbal D1 y D2.

  • •

  • El comportamiento de la recompensa de los alimentos y la simple ingesta de alimentos se controlan mediante circuitos divergentes.

  • •

  • La dopamina NAc desempeña un papel importante en la recompensa de los alimentos, pero no en la ingesta de alimentos.

Resumen

La obesidad ha alcanzado proporciones epidémicas mundiales y está creando una necesidad urgente de comprender los mecanismos subyacentes a la ingesta excesiva y descontrolada de alimentos. La grelina, la única hormona orexigénica circulante conocida, aumenta el comportamiento de recompensa de los alimentos. El circuito neuroquímico que vincula a la grelina con el sistema de recompensa mesolímbica y con el aumento del comportamiento de recompensa de los alimentos sigue sin estar claro.

Aquí examinamos si la señalización dopaminérgica VTA-NAc es necesaria para los efectos de la grelina en la recompensa y la ingesta de alimentos. Además, examinamos la posibilidad de que la grelina endógena actúe sobre las neuronas de dopamina VTA-NAc. Se inyectó un antagonista del receptor tipo D1 o D2 en el NAc en combinación con la microinyección de ghrelina en el VTA para investigar si este bloqueo atenúa el comportamiento de recompensa alimentaria inducido por la ghrelina. Las inyecciones VTA de grelina produjeron un aumento significativo en el comportamiento de la motivación / recompensa de los alimentos, medido por el condicionamiento operante de proporción progresiva inducida por sacarosa y la ingesta de chow. El tratamiento previo con un antagonista del receptor D1 o D2 en el NAc, bloqueó completamente el efecto de recompensa de la ghrelina, dejando la ingesta de Chow intacta. También encontramos que este circuito es potencialmente relevante para los efectos de la ghrelina liberada de forma endógena, ya que ambos antagonistas redujeron el ayuno (un estado de altos niveles circulantes de ghrelina) elevó el comportamiento motivado por la sacarosa pero no la hiperfagia del perro.

En conjunto, nuestros datos identifican las proyecciones dopaminérgicas VTA a NAc, junto con los receptores tipo D1 y D2 en la NAc, como elementos esenciales de los circuitos sensibles a la grelina que controlan el comportamiento de recompensa de los alimentos. Los resultados interesantes también sugieren que el comportamiento de recompensa de alimentos y la ingesta simple de chow están controlados por circuitos divergentes, donde la dopamina NAc desempeña un papel importante en la recompensa de alimentos pero no en la ingesta de alimentos.

Palabras clave

  • La grelina;
  • Motivación de los alimentos;
  • La ingesta de alimentos;
  • Comer en exceso;
  • Condicionamiento operante;
  • La dopamina;
  • D1;
  • D2

1. Introducción

La hormona circulante grelina y los circuitos neurales a través de los cuales opera están bien investigados en el contexto de la obesidad y el control del apetito (Skibicka y Dickson, 2011), motivado también por las oportunidades terapéuticas en esta área de la enfermedad (Cardona Cano et al., 2012). La grelina es única entre los péptidos intestinales circulantes ya que aumenta la ingesta de alimentos (Wren y col., 2000, Inui, 2001, Shintani et al., 2001 y Kojima y Kangawa, 2002) un efecto CNS mediado por receptores dedicados, GHS-R1A (Salome et al., 2009 y Skibicka et al., 2011) especialmente aquellos ubicados en áreas del cerebro involucradas en la "alimentación homeostática" (es decir, alimentación vinculada al déficit de energía), el hipotálamo y el tronco cerebral (Melis y col., 2002, Faulconbridge y col., 2003 y Olszewski y col., 2003). Recientemente, sin embargo, ha surgido un papel para la grelina fuera de estas regiones homeostáticas. GHS-R1A también está presente en los nodos clave del sistema de recompensa mesolímbica, en áreas como el área tegmental ventral (VTA) y el núcleo accumbens (NAc) (Zigman y col., 2006 y Skibicka et al., 2011), áreas involucradas en el comportamiento motivado por incentivos que también se han relacionado con la "alimentación hedónica" (es decir, la ingesta de alimentos junto con sus propiedades gratificantes). Ghrelin puede impulsar la ingesta de alimentos de ambos sitios y este efecto probablemente esté vinculado a su acción para aumentar el incentivo y el valor de recompensa motivacional de los alimentos (Naleid y col., 2005, Abizaid et al., 2006 y Skibicka et al., 2011). Por lo tanto, en ratas o ratones totalmente saciados, la grelina aplicada de forma periférica o central (incluso directamente en el VTA) conduce a un aumento de la ingesta de alimentos y también a un comportamiento de recompensa de los alimentos (Naleid y col., 2005, Perello et al., 2010, Skibicka et al., 2011 y Skibicka y col., 2012b) reflejado, por ejemplo, al aumentar el presionado de palanca para obtener una recompensa de azúcar en un programa operante de proporción progresiva. Esta acción refleja un papel emergente para la grelina dentro del sistema de recompensa mesolímbica para mejorar el comportamiento de la recompensa, no solo por la comida sino también por el alcohol y las drogas de abuso (Dickson y col., 2011). Es importante destacar que este efecto de la grelina sobre la motivación de los alimentos anula las señales de saciedad, ya que la grelina provoca un comportamiento de recompensa de los alimentos en animales saciados a un nivel comparable al detectado en ratas privadas de alimentos. Además, el hecho de que el bloqueo de la señal de ghrelin, no solo es sistémica sino también selectivamente dentro del VTA (Skibicka et al., 2011), los resultados en una supresión potente del comportamiento de recompensa de alimentos subrayan la importancia y la necesidad de la señal de ghrelina en la recompensa de alimentos.

La acción de Ghrelin a nivel de VTA es suficiente para impulsar la ingesta de alimentos y el comportamiento motivado, efectos que parecen requerir señalización a través de GHS-R1A (Abizaid et al., 2006 y Skibicka et al., 2011). Sorprendentemente, los circuitos posteriores a las acciones de promoción de recompensas de la grelina en el VTA siguen sin resolverse. Dentro del VTA, la grelina activa la señalización opioide, NPY y GABAérgica (Abizaid et al., 2006 y Skibicka y col., 2012a). No obstante, las neuronas de dopamina VTA, expresadas previamente para expresar los receptores de ghrelina (Abizaid et al., 2006), puede ser el objetivo final de VTA para los efectos de la grelina en la recompensa de alimentos. Los alimentos apetecibles / gratificantes activan las neuronas de dopamina VTA y la señal de dopamina en áreas seleccionadas del SNC como la NAc, estimulando así el comportamiento de recompensa alimentaria (Hernández y Hoebel, 1988 y Joseph y hodges, xnumx). Sin embargo, se debe tener en cuenta que, aunque la liberación de dopamina se ha relacionado fuertemente con el comportamiento motivado de los alimentos, también es necesario para la alimentación básica, ya que los ratones que no pueden sintetizar la dopamina mueren de inanición (Cannon y col., 2004). Un vínculo funcional entre la grelina y la dopamina es sugerido por los efectos de la grelina en la actividad de la neurona dopaminérgica VTA y también por el hecho de que se necesitan neuronas dopaminérgicas VTA intactas para los efectos de la grelina sobre la recompensa alimentaria (Abizaid et al., 2006 y Weinberg et al., 2011). Sin embargo, las neuronas de dopamina VTA se proyectan a varios sitios y permanece completamente inexplorada si la señalización de dopamina en la NAc es necesaria para los efectos de la grelina impulsados ​​por VTA sobre el comportamiento motivado por los alimentos. Además, la grelina participa en el control de conductas distintas de la ingesta de alimentos o la motivación, es decir, la búsqueda de novedad, que también se han relacionado con la liberación de dopamina en la NAcBardo y col., 1996 y Hansson y col., 2012).

En el presente estudio, probamos la hipótesis de que los efectos de la ghrelina en el comportamiento motivado por los alimentos y / o la ingesta de alimentos ejercida a nivel de VTA requieren la señalización del receptor de dopamina en la NAc. Con este fin, se evaluó la ingesta de alimentos y el comportamiento motivado por los alimentos inducidos por la ghrelina VTA en el cociente de palanca de relación progresiva para el paradigma de sacarosa junto con el bloqueo de señalización de dopamina NAc simultánea. En estudios separados, probamos la contribución individual de los receptores similares a la dopamina 1 (D1) y los receptores de la dopamina 2 (D2). Además, para explorar la contribución de la grelina endógena a la señal de dopamina NAc, determinamos si estos receptores de dopamina desempeñan un papel en la mejora del comportamiento de recompensa de los alimentos impulsada por el hambre. Finalmente, para evaluar las consecuencias moleculares de la ghrelina endógenamente elevada en la señalización de dopamina NAc, determinamos el efecto de la privación de hambre / alimento en la expresión de ARNm de receptores y enzimas de dopamina NAc.

2. materiales y métodos

Animales: Se alojaron ratas macho adultas Sprague-Dawley (200-250 g, Charles River, Alemania) en un ciclo de luz / oscuridad de 12 h (luces encendidas a las 6 a. M.) Con comida regular y agua disponible. ad libitum En sus jaulas de casa. Todos los procedimientos con animales se llevaron a cabo con un permiso ético y de acuerdo con las directrices del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Gotemburgo.

La cirugía: A todas las ratas en los estudios de comportamiento se les implantó una cánula guía (calibre 26; Plastics One, Roanoke, VA), dirigida al VTA y el caparazón NAc para inyecciones unilaterales e ipsilaterales posteriores. Se utilizó anestesia con ketamina. Las cánulas se colocaron 1.5 mm por encima del sitio objetivo y se utilizó un inyector que se extendía 1.5 mm desde las cánulas guía para las microinyecciones. Para apuntar al VTA, se eligieron las siguientes coordenadas de Skibicka y col. (2011): ± 0.75 desde la línea media, 5.7 mm posterior al bregma y 6.5 mm ventral desde la superficie del cráneo, con el inyector dirigido 8.0 mm ventral al cráneo. Para el caparazón NAc, se utilizaron las siguientes coordenadas (modificado de Quarta y col. (2009): ± 0.75 desde la línea media, 1.7 mm anterior al bregma y 6.0 mm ventral al cráneo, con inyector dirigido a 7.5 mm ventral). Las cánulas se unieron al cráneo con cemento acrílico dental y tornillos de joyero y se cerraron con un obturador, como se describió anteriormente (Skibicka et al., 2009). En todas las ratas, el sitio de microinyección tanto para VTA como para NAc se verificó post mortem, mediante microinyección de tinta china en el mismo volumen de microinyección (0.5 μl) utilizado durante todo el estudio. Solo asignaturas con la ubicación correcta (Figura 2) se incluyeron en el análisis de datos.

  • Imagen de tamaño completo (48 K)
  • Figura 1.  

    Diagramas que representan diferentes diseños experimentales utilizados. Se utilizó el horario 1 para obtener los datos presentados en Figs. 3 y 4. Se utilizó el horario 2 para obtener los datos presentados en Figura 5 y programar 3 para los datos mostrados en Figs. 6 y 7. Las cajas grises sólidas representan períodos en que se recolectaron las mediciones.

  • Imagen de tamaño completo (77 K)
  • Figura 2.  

    Lugar de inyección representativo de NAc (A) y VTA (B) (indicado por el círculo). El panel derecho representa la sección de cerebro de rata coronal con tinta china microinyectada en la cáscara de VTA o NAc (NAcS) en el volumen de 0.5 μl utilizado en el estudio. El panel de la izquierda muestra una sección del atlas de cerebro de rata correspondiente, 2.16 mm anterior a bregma para NAc y 5.64 posterior a bregma para VTA; Aq, acueducto; cc, cuerpo coloso; CPu, caudado y putamen; LV, ventrículo lateral; NAcC, núcleo NAc; SN, sustancia negra.

2.1. Procedimiento de condicionamiento operante.

Los experimentos de acondicionamiento operante tuvieron lugar en cámaras de acondicionamiento operante de rata (30.5 x 24.1 x 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, EE. UU.). El procedimiento de entrenamiento utilizado para el condicionamiento operante se adaptó de estudios previos (la Fleur et al., 2007 y Hansson y col., 2012). Para facilitar el entrenamiento operante para la sacarosa, todas las ratas fueron sometidas a una leve restricción de alimentos durante la cual su peso corporal inicial se redujo gradualmente al 90% durante un período de una semana. Antes de colocarlas en las cajas operantes, las ratas se expusieron a los gránulos de sacarosa (gránulos de sacarosa de 45 mg; test Diet, Richmond, IN, EE.UU.) en el entorno de la jaula doméstica en al menos dos ocasiones. A continuación, las ratas aprendieron a presionar con palanca para obtener gránulos de sacarosa bajo un programa FR1 de proporción fija, con 2 sesiones / día. En FR1, una sola pulsación sobre la palanca activa dio como resultado el suministro de un gránulo de sacarosa. Todas las sesiones de FR duraron 30 minutos o hasta que las ratas obtuvieron 50 gránulos, lo que ocurriera primero. La mayoría de las ratas alcanzaron el criterio de 50 gránulos por sesión después de 5-7 días. Se registraron presiones en la palanca inactiva, pero no tuvieron consecuencias programadas. Las sesiones de programación de FR1 fueron seguidas por FR3 y FR5 (es decir, 3 y 5 prensas por pastilla, respectivamente). El programa FR5 fue seguido por el programa de proporción progresiva (PR) durante el cual el costo de una recompensa se incrementó progresivamente para cada recompensa siguiente, con el fin de determinar la cantidad de trabajo que la rata está dispuesta a poner para obtener la recompensa. El requisito de respuesta aumentó de acuerdo con la siguiente ecuación: índice de respuesta = (5e (0.2 × número de infusión)) - 5 a través de la siguiente serie: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. La sesión de relaciones públicas terminó cuando la rata no pudo ganar una recompensa en 60 minutos. La respuesta se consideró estable cuando el número de gránulos de comida obtenidos por sesión no difirió más del 15% durante tres sesiones consecutivas. En la mayoría de los casos, la respuesta se estabilizó en 5 sesiones. Aquellas ratas que no alcanzaron los criterios requeridos en esa cantidad de tiempo fueron entrenadas en sesiones adicionales. La prueba de RP se realizó en 1 sesión / día. Posteriormente, las ratas fueron trasladadas a sus jaulas domésticas para medir la ingesta de pienso de 1 hora. Al final del entrenamiento y antes de la cirugía y las pruebas, las ratas habían ad libitum Acceso al chow normal.

2.2. Drogas

Se administró grelina de rata acilada (Tocris, Bristol, Reino Unido) al VTA a una dosis de 1.0 µg con líquido cefalorraquídeo artificial (aCSF) como vehículo (y control). Se ha demostrado previamente que la dosis de 1.0 μg de grelina aumenta la respuesta operante al azúcar e induce una respuesta orexigénica cuando se administra al VTA (Naleid y col., 2005 y Skibicka et al., 2011). El antagonista del receptor de tipo D1, SCH-23390, se administró al NAc a una dosis de 0.3 µg (Tocris), con aCSF como vehículo (control). Para el estudio de privación de alimentos, la dosis se aumentó a 0.5 μg debido a la falta de efecto de la dosis original de 0.3 μg. SCH-23390 es un antagonista potente y selectivo de los receptores de dopamina de tipo D1 con una afinidad> 1000 veces mayor por los receptores de dopamina de tipo D1 frente a los de tipo D2 (Barnett y col., 1986). Tiene una afinidad similar para los receptores D1 y D5 (Barnett y col., 1992) por lo que a lo largo del estudio nos referiremos a su capacidad para bloquear receptores tipo D1, un término que abarca tanto los receptores D1 como los D5. La dosis inicial de 0.3 μg de SCH-23390 se eligió basándose en (Grimm et al., 2011). Se demostró que esta dosis inyectada en el caparazón de NAc es eficaz para reducir la presión de la palanca para una señal previamente emparejada con la administración de una solución de sacarosa sin afectar el rendimiento en la palanca inactiva. El antagonista del receptor de dopamina D2, clorhidrato de eticloprida (Tocris), se administró al NAc con aCSF como vehículo (control). La dosis inicial de eticloprida elegida (1.0 μg) se basó en (Laviolette et al., 2008) pero se incrementó a 1.5 μg en el estudio de privación de alimentos. Todos los fármacos se administraron en un volumen de 0.5 μl de aCSF.

2.3. Diseño experimental

Todas las ratas recibieron inyecciones dirigidas por NAc y VTA al principio del ciclo de luz, con la segunda inyección a los 10 minutos antes del comienzo de la prueba operante. Todas las condiciones se separaron por un mínimo de 48 horas y se ejecutaron de manera contrapesada, de modo que cada rata recibió las cuatro condiciones: primer vehículo o antagonista del receptor de dopamina para el NAc y luego, 10 minutos después, vehículo o grelina para el VTA. Para cada rata se apuntaron el VTA y NAc ipsilaterales. Los detalles de cada experimento también se ilustran en Figura 1.

2.3.1. Efecto del bloqueo del receptor tipo D1 sobre la recompensa de alimentos inducida por la grelina y la ingesta de alimento

Las respuestas fueron examinadas después de VTA y NAc dirigidas (n = 12-14) administración del fármaco después de cuatro condiciones de la siguiente manera: 1) condición de control (soluciones de vehículo para NAc y VTA), 2) vehículo NAc + VTA 1.0 μg de grelina, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + vehículo VTA, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg grelina. La prueba se realizó en estado de saciedad (después del período de alimentación del ciclo de oscuridad). En los días experimentales, las ratas fueron devueltas a sus jaulas domésticas después de 120 minutos de prueba operante y se midió la ingesta de alimento durante 1 h en el entorno de la jaula doméstica (como en el programa 1, Figura 1). Este punto de tiempo corresponde a la tercera hora después de la inyección de ghrelina VTA, durante la cual se esperaría que continuara una respuesta orexigénica, en base a estudios previos que exploraron el curso temporal de la acción de la grelina, administrada de manera central o periférica ( Wren y col., 2000 y Faulconbridge y col., 2003) y nuestros estudios previos que utilizaron una configuración experimental similar.

2.3.2. Efecto del bloqueo del receptor D2 sobre la recompensa de alimentos inducida por ghrelina y la ingesta de alimento

Las respuestas fueron examinadas después de VTA y NAc dirigidas (n = 7) administración del fármaco en cuatro condiciones de la siguiente manera: 1) condición de control (soluciones de vehículo para NAc y VTA), 2) vehículo NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) NAc 1 μg clorhidrato de eticloprida + vehículo VTA, 4) NAc 1 μg de clorhidrato de eticloprida + VTA 1.0 μg de grelina. La prueba se realizó en estado de saciedad (después del período de alimentación del ciclo de oscuridad). Las ratas fueron devueltas a sus jaulas domésticas después de 120 minutos de prueba operante y se midió la ingesta de alimento durante 1 h en el entorno de la jaula doméstica (como en el programa 1, Figura 1) ya que el efecto orexigénico mediado por grelina todavía está presente después de una colocación retrasada de gránulos de comida (después de 2 h).

2.3.3. Efectos del bloqueo de los receptores tipo D1 y D2 (separados o combinados) en la ingesta de comida inducida por ghrelina solo

Con el fin de confirmar que los resultados obtenidos sobre la ingesta de comida en los experimentos anteriores no se vieron confundidos por la exposición previa a la sacarosa en el paradigma operante o el retraso de 2 h, en un estudio separado, exploramos los efectos de la entrega de NAc dos antagonistas del receptor de dopamina solos o en combinación en la ingesta de alimentos de 2 y 3 h inducida por grelina VTA en ratas saciadas (n = 10-11; como en el programa 2, Figura 1). En este caso, las ratas no se expusieron al paradigma de condicionamiento operante antes de la medición de la comida. Por lo tanto, la ingesta de alimentos se midió después de la administración de fármacos VTA y NAc dirigidos después de cuatro condiciones de la siguiente manera: 1) condición de control (soluciones de vehículo para NAc y VTA), 2) vehículo NAc + VTA 1.0 μg de grelina, 3) antagonista del receptor de dopamina NAc + Vehículo VTA, 4) antagonista del receptor de dopamina NAc + VTA 1.0 μg de grelina. Primero exploramos los dos antagonistas del receptor de dopamina por separado, de modo que, en las condiciones 3 y 4, un grupo de ratas recibió 0.3 µg de SCH-23390 y el otro grupo recibió 1 µg de hidrocloruro de eticloprida. Después de la recuperación durante 3 días, aproximadamente la mitad de las ratas de cada grupo se volvieron a analizar, esta vez con una combinación de los dos antagonistas en las condiciones 3 y 4. En cada uno de estos 3 experimentos se utilizó un diseño contrapeso entre tratamientos, como antes (todos las ratas recibieron todas las condiciones en cada experimento para la comparación del efecto dentro del sujeto). La posición de las cánulas se verificó post-mortem como antes. Los datos mostrados incluyen solo ratas con la colocación de la inyección confirmada para alcanzar el VTA y NAc.

2.3.4. Efecto del bloqueo del receptor tipo D1 y D2 sobre la recompensa de alimentos inducida por la privación de alimentos y el consumo de comida

Los antagonistas del receptor de dopamina se probaron en diferentes experimentos con 2. En el primer experimento, las respuestas se examinaron después de NAc dirigido (n = 20) suministro de vehículo o del antagonista del receptor de tipo D1 (0.5 µg de SCH-23390). La prueba se realizó en ayunas (después de que se restringió la comida durante el período del ciclo de oscuridad). En el segundo experimento, las respuestas se examinaron después de NAc dirigida (n = 7) suministro de vehículo o 1.5 μg de hidrocloruro de eticloprida NAc. La prueba se realizó en ayunas (después de restringir la comida durante el período del ciclo de oscuridad; como se ilustra en el programa 3, Figura 1).

2.3.5. Cambios inducidos por la privación de alimentos en la expresión de genes relacionados con la dopamina en NAc

Los cambios conducidos por la privación de alimentos en la expresión génica de los genes clave relacionados con la dopamina [receptores de dopamina D1A, D2, D3, D5, catecol-O-metiltransferasa (COMT) y monoaminooxidasa A (MAO)] se midieron en la NAc.

2.3.6. Aislamiento de ARN y expresión de ARNm

Los cerebros se extrajeron rápidamente y la NAc se diseccionó utilizando una matriz de cerebro, se congeló en nitrógeno líquido y se almacenó a -80 ° C para la determinación posterior de la expresión de ARNm. Se homogeneizaron muestras de cerebro individuales en Qiazol (Qiagen, Hilden, Alemania) usando un Tissue Lyser (Qiagen). El ARN total se extrajo utilizando el mini kit RNeasy Lipid Tissue (Qiagen) con tratamiento adicional con ADNasa (Qiagen). La calidad y cantidad de ARN se evaluaron mediante mediciones espectrofotométricas (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, EE. UU.). Para la síntesis de ADNc se utilizó el kit de síntesis de ADNc iScript (BioRad). Se realizó RT PCR en tiempo real utilizando TaqMan® conjuntos de sondas y cebadores para genes diana elegidos de un catálogo en línea (Applied Biosystems). Los valores de expresión génica se calcularon en base a la Ct método ( Livak y Schmittgen, 2001), donde el ad libitum El grupo alimentador fue designado el calibrador. Se utilizó gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) como gen de referencia.

2.3.7. análisis estadístico

Todos los parámetros de comportamiento se analizaron mediante medidas repetidas, análisis de varianza (ANOVA) seguido de post hoc Prueba de Tukey HSD según corresponda o t Prueba donde solo se compararon dos condiciones. Todos los análisis estadísticos se realizaron utilizando el software GraphPad. Las diferencias fueron consideradas significativas a p <0.05.

3. Resultados

3.1. Efecto del bloqueo del receptor tipo D1 (NAc) en la recompensa de alimentos inducida por ghrelina VTA y la ingesta de alimento

Para determinar si la actividad en los receptores similares a D1 es necesaria para el aumento inducido por ghrelina VTA en el comportamiento de recompensa de alimentos, se probó el impacto del tratamiento previo con un antagonista similar a D1 (SCH-23390) en la respuesta operante inducida por ghrelina para sacarosa. Una prueba post hoc de Tukey después de un ANOVA de una vía (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 para recompensas, palanca activa y comida respectivamente) reveló un efecto significativo de la grelina para aumentar la cantidad de recompensas obtenidas (p <0.0005; Figura 3A), el número de presiones de palanca activas (p <0.05; Figura 3B), y la ingesta de chow (p <0.05; Figura 3DO). Los parámetros asociados con el comportamiento de la recompensa, las recompensas obtenidas y las presiones de palanca activas, fueron claramente bloqueados por el pretratamiento de SCH-23390 ( Figura 3A, B). La actividad en la palanca inactiva fue menor y no difirió significativamente entre los diferentes grupos de tratamiento ( Figura 3B) sugiriendo que el tratamiento no produce cambios inespecíficos en la actividad no orientados a la meta. La hiperfagia de Chow observada después de la microinyección de ghrelina en el VTA no se alteró por el pretratamiento con SCH-23390 ( Figura 3C). Estos datos demuestran que los receptores de dopamina y de tipo D1 en la capa de NAc están aguas abajo de la grelina y son necesarios para que la grelina administrada por VTA ejerza sus efectos sobre el comportamiento de recompensa alimentaria. Sin embargo, no son esenciales para la capacidad de la grelina de aumentar la ingesta de comida. El tratamiento con NAc con SCH-23390 no tuvo ningún efecto per se en cualquiera de los operantes que respondieron por la ingesta de comida o comida ( Figura 3).

  • Imagen de tamaño completo (37 K)
  • Figura 3.  

    Los efectos del bloqueo del receptor intra-NAc shell D1 sobre el comportamiento de recompensa alimentaria inducida por grelina intra-VTA y la hiperfagia del alimento. El pretratamiento con el antagonista del receptor de tipo D1, SCH-23390, bloqueó por completo el aumento inducido por la grelina en las recompensas de sacarosa obtenidas (A) y el número de presiones de palanca activas (barras negras) mientras que la actividad en la palanca inactiva (barras grises) fue no afectado por ninguno de los tratamientos (B). La hiperfagia de grelina intra-VTA no fue atenuada por el bloqueo selectivo de la capa de NAc de los receptores D1 (C). Los valores se muestran como medias + SE. n = 12-14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Efecto del bloqueo D2 (NAc) sobre la recompensa de alimentos inducida por ghrelina VTA y la ingesta de comida

Para determinar si la actividad en el D2 es necesaria para la expresión de la elevación del comportamiento de recompensa de los alimentos inducida por ghrelina VTA, se probó el impacto del tratamiento previo con un antagonista selectivo de D2 (clorhidrato de eticloprida) sobre el aumento inducido por ghrelina en el comportamiento del operador de sacarosa. Una forma en que ANOVA demostró un efecto significativo del tratamiento farmacológico (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 para recompensas, palanca activa y comida respectivamente). Una prueba post hoc de Tukey indicó un aumento significativo en las recompensas obtenidas (p <0.01; Figura 4A) y la palanca activa presiona (p <0.01; Figura 4B) después del tratamiento con grelina que se bloquearon con tratamiento previo con eticlopride. La actividad en la palanca inactiva fue menor y no difirió significativamente entre los diferentes grupos de tratamiento ( Figura 4SEGUNDO). En contraste con los datos de la respuesta operante, el tratamiento previo con eticlopride no alteró el aumento inducido por la grelina en la ingesta de chow (p <0.05; Figura 4C). En este estudio de combinación, la interacción se confirmó mediante ANOVA bidireccional entre pretratamiento × grelina en las recompensas obtenidas: F(1,24) = 4.8, p <0.05; prensas de palanca activa: F(1,24) = 4.7, p <0.05 pero no ingesta de comida. Por tanto, la grelina puede utilizar los receptores D2 para inducir cambios en los comportamientos relacionados con la recompensa, pero no el consumo de comida.

  • Imagen de tamaño completo (39 K)
  • Figura 4.  

    Los efectos del bloqueo del receptor D2 de la cáscara intra-NAc sobre el comportamiento de recompensa alimentaria inducida por grelina intra-VTA y la hiperfagia del alimento. El pretratamiento con el antagonista del receptor D2, clorhidrato de eticloprida (ETC), abolió el aumento inducido por la grelina en las recompensas de sacarosa obtenidas (A), y el número de presiones de palanca activas (barras negras) mientras que la actividad en la palanca inactiva (barras grises) no fue afectado por alguno de los tratamientos (B). En contraste, la hiperfagia de grelina intra-VTA no fue atenuada por el bloqueo selectivo de la capa de NAc de los receptores D2 (C). Los valores se muestran como medias + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Efecto del bloqueo del receptor tipo D1 y / o D2 (NAc) en la ingesta de comida inducida por ghrelina VTA

Para buscar una mayor validación de la falta de efecto de los dos antagonistas de la dopamina en la alimentación con comida, repetimos el estudio, esta vez en ratas nunca expuestas al paradigma del condicionamiento operante. Este estudio de validación se amplió para incluir una tercera prueba en la que exploramos los efectos de la entrega conjunta de los antagonistas de los receptores D1 y D2 al NAc en la ingesta de alimentos impulsada por la grelina VTA. La ingesta de comida aumentó significativamente con VTA grelina 2 h después de la inyección (ANOVA de una vía: F(3,30) = 6.4, p <0.005 y F(3,27) = 9.0, p <0.0005 para el estudio del receptor D1 y D2 respectivamente) y esto no se vio afectado por el pretratamiento con el tipo D1 ( Figura 5A) o el antagonista del receptor D2 ( Figura 5SEGUNDO). En la prueba final, explorando el efecto combinado de los dos antagonistas del receptor de dopamina, no pudimos detectar un efecto significativo de la grelina VTA hasta el punto de tiempo de 3 h, tal vez reflejando el impacto de la inyección triple parenquimatosa necesaria en este estudio. ANOVA de una forma indicó un efecto significativo del tratamiento (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). La ingesta de alimentos después de la administración de VTA grelina alcanzó importancia en el punto de tiempo de 3 h, sin embargo, esto nuevamente no fue suprimido por la co-aplicación de los antagonistas del receptor de dopamina al NAc ( Figura 5DO). Tenga en cuenta que la aplicación combinada de ambos antagonistas del receptor de dopamina a la NAc no tuvo ningún efecto per se en la ingesta de alimentos.

  • Imagen de tamaño completo (48 K)
  • Figura 5.  

    Los efectos del bloqueo del receptor de dopamina de la cáscara intra-NAc sobre la hiperfagia del pienso inducida por grelina intra-VTA en ratas sin ningún entrenamiento operante previo o exposición a sacarosa. La hiperfagia inducida por grelina VTA medida 2 h después de la inyección no fue suprimida por el pretratamiento de NAc con (A) un antagonista del receptor similar a D1, SCH-23390 (SCH) o (B) un antagonista del receptor D2, clorhidrato de eticloprida ( ETC). En (C), la hiperfagia del pienso inducida por grelina medida en el punto de tiempo de 3 h no fue suprimida por la coadministración de NAc de ambos antagonistas. Los valores se muestran como medias + SE. n = 10-11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Efecto del bloqueo del receptor tipo D1 y D2 sobre la recompensa de alimentos inducida por la privación de alimentos y el consumo de comida

La privación de alimentos eleva tanto la respuesta operante como la ingesta de pienso de 1 hora; Las ratas presionaron la palanca activa casi el doble cuando tenían hambre y de tres a seis veces más comida en el punto de medición de 1 h (compare la condición del vehículo en Figs. 3 y 4). El bloqueo de los receptores similares a D1 en la cubierta de NAc redujo significativamente la elevación en el comportamiento de recompensa de alimentos inducida por la privación de alimentos cuando se evaluó como una reducción en las recompensas de alimentos ganadas (p <0.01; Figura 6A) y una reducción en las presiones de palanca activas (p <0.01; Figura 6SEGUNDO). Este tratamiento no tuvo efectos significativos en la ingesta de comida inducida por la privación de alimentos ( Figura 6DO). La infusión de un antagonista de D2 en la cubierta de NAc redujo significativamente la elevación en el comportamiento de recompensa de alimentos inducida por la privación de alimentos cuando se evaluó como una reducción en las recompensas de alimentos obtenidas (p <0.01; Figura 7UNA). Aunque cada rata redujo su palanca activa presionando después del bloqueo D2 en la NAc, el efecto resultó en una tendencia (p = 0.08; Figura 7B) probablemente debido a la alta variabilidad inicial en la presión de la palanca (error estándar = 86 para el vehículo y 41 para las condiciones de la droga, rango de presión activa de la palanca en el vehículo de 57 a 707 presiones). La eliminación de la rata con mayor respuesta del conjunto de datos da como resultado p = 0.001. En particular, la rata extraída mostró 707 presiones sobre el vehículo y solo 303 sobre el fármaco, lo que también apoya la conclusión general. Ninguno de los antagonistas del receptor de dopamina alteró la palanca presionando la palanca inactiva. La ingesta de comida no se vio alterada por el bloqueo D2 en el NAc ( Figura 7C).

  • Imagen de tamaño completo (29 K)
  • Figura 6.  

    Los efectos del bloqueo del receptor intra-NAc shell D1 sobre la elevación inducida por la privación de alimentos en el comportamiento de recompensa alimentaria y la hiperfagia del alimento. El pretratamiento con el antagonista del receptor D1, SCH-23390, atenuó el aumento inducido por la privación de alimentos en las recompensas de sacarosa obtenidas (A) y el número de presiones de palanca activa, mientras que la actividad en la palanca inactiva no se vio afectada por ninguno de los tratamientos (B) . La hiperfagia de Chow no fue atenuada por el bloqueo selectivo de la capa de NAc de los receptores D1 (C). Los valores se muestran como medias + SE. n = 20. **p <0.01.

  • Imagen de tamaño completo (30 K)
  • Figura 7.  

    Los efectos del bloqueo del receptor intra-NAc shell D2 sobre la elevación inducida por la privación de alimentos en el comportamiento de recompensa alimentaria y la hiperfagia del alimento. El pretratamiento con el antagonista del receptor D2, clorhidrato de eticloprida (ETC), redujo el aumento inducido por la privación de alimentos en las recompensas de sacarosa obtenidas (A) y tendió a atenuar el número de presiones de palanca activas (B). La actividad en la palanca inactiva no se vio afectada por ninguno de los tratamientos (B). La hiperfagia de Chow no fue atenuada por el bloqueo selectivo de la capa de NAc de los receptores D2 (C). Los valores se muestran como medias + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Cambios inducidos por la privación de alimentos en la expresión de genes relacionados con la dopamina en NAc

El ayuno nocturno tuvo un impacto significativo en la expresión del ARNm de varios genes relacionados con la dopamina en la NAc. La expresión del ARNm del receptor de dopamina D2 se redujo significativamente, mientras que el ARNm del receptor de dopamina D5 se elevó. Los mRNA del receptor de dopamina D1, D3, COMT y MAO no fueron alterados por el ayuno nocturno (Figura 8). Los receptores D1 y D2 se consideran el receptor de dopamina más abundante en el cerebro, mientras que la presencia de D3 y D5 en el SNC es mucho más restringida. Por lo tanto, comparamos los niveles de ARNm en los accumbens de los receptores D5 con D1 y llegamos al 2%; se detectó una relación similar para D3 y D2 (datos no mostrados). Por lo tanto, aquí confirmamos que dentro de NAc, la mayoría del mRNA del receptor de dopamina está formado por el de los receptores D1 y D2, mientras que los receptores D3 y D5 representan solo una pequeña fracción del mRNA total del receptor de dopamina detectado en la NAc.

  • Imagen de tamaño completo (21 K)
  • Figura 8.  

    Expresión génica relacionada con la señalización de dopamina de Nucleus accumbens detectada después de la restricción de alimentos. Los valores se muestran como medias + SE. *p <0.05.

4. Discusión

Los principales hallazgos del estudio actual indican que la señalización de la dopamina en el caparazón de la NAc es un mediador descendente necesario de los efectos de la grelina sobre la recompensa alimentaria. Los resultados indican que los receptores D1 y D2 en la capa de NAc son componentes clave de los circuitos activados por grelina y son esenciales para que la grelina aplicada con VTA ejerza sus efectos sobre el comportamiento de recompensa alimentaria. Sin embargo, la señalización del receptor D1 y D2 en el NAc (caparazón) no es esencial para la capacidad de la grelina de aumentar la ingesta de comida. Estos datos sugieren una divergencia en los objetivos neuronales de la grelina que controlan el refuerzo de los alimentos frente a la ingesta de alimentos. Finalmente, nuestros hallazgos indican que este circuito también está involucrado por la grelina endógena ya que, en un estado de hambre, cuando los niveles de grelina circulante son elevados, se requiere la señalización de dopamina en el NAc para el comportamiento de recompensa alimentaria aumentada.

Sorprendentemente, si bien está claro que la grelina tiene un impacto en el sistema dopaminérgico (Abizaid et al., 2006, Jerlhag y col., 2007, Kawahara et al., 2009 y Weinberg et al., 2011), este es el primer estudio que demuestra que los efectos de la grelina sobre la recompensa de los alimentos requieren la señalización del receptor de dopamina NAc (en este caso, señalización D1 y D2). Esto surgió como una cuestión importante, ya que recientemente se ha demostrado que otras hormonas o neuropéptidos relacionados con el control del apetito tienen una relación bastante inesperada con el sistema de dopamina mesolímbico. La leptina, por ejemplo, como la grelina, tiene receptores en las neuronas de dopamina en el VTA; la mayoría de estas neuronas dopaminérgicas sensibles a la leptina, sin embargo, no se proyectan al cuerpo estriado, sino que inervan la amígdala (Hommel y col., 2006 y Leshan y col., 2010). La melanocortina, un potente neuropéptido anorexígeno con receptores en el VTA, en contraste con lo que se puede predecir para un agente anoréxico, en realidad aumenta la actividad dopaminérgica y la liberación de dopamina en el estriado, al tiempo que reduce claramente el comportamiento de la ingesta de alimentos (Torre y Celis, 1988, Lindblom y col., 2001 y Cono, 2005). Otra capa de complejidad se agrega a los datos que indican que el efecto liberador de dopamina de la grelina parece depender de la disponibilidad de alimentos: los niveles de dopamina detectados mediante microdiálisis NAc solo fueron aumentados por la grelina aplicada periféricamente en ratas que se les permitió comer después de la administración de grelina. (como en las condiciones experimentales utilizadas en el presente estudio) e incluso fueron suprimidas por la grelina en aquellas a las que se les negó el acceso a los alimentos (Kawahara et al., 2009), un efecto recientemente demostrado que involucra vías de señalización de opioides diferenciales en el VTA (Kawahara et al., 2013). Estos dos ejemplos enfatizan la complejidad en la relación entre los péptidos alimentarios, la disponibilidad de alimentos y la dopamina y resaltan la importancia de los estudios que exploran la utilidad de los efectos de la grelina en el sistema de la dopamina en el comportamiento de recompensa alimentaria.

Un aspecto interesante de los resultados es el efecto contrastante del bloqueo del receptor de dopamina NAc sobre la motivación de los alimentos frente a la ingesta de alimentos. En particular, confirmamos la falta de efecto de la supresión de la señalización de dopamina NAc en la ingesta de alimentos inducida por ghrelina VTA en estudios independientes de 2: en un paradigma, la medición de la ingesta de alimentos se realizó inmediatamente después de la prueba de respuesta operante (por lo que la recompensa de comer azúcar podría haber cambiado posteriormente) ingesta de comida) y, en la otra, solo se midió la ingesta de alimentos en los animales sin pruebas operativas previas. Además, en el segundo experimento pudimos demostrar que la aplicación conjunta de ambos antagonistas del receptor de dopamina a la NAc no tuvo ningún efecto en la ingesta de alimentos inducida por ghrelina VTA, lo que incrementó el apoyo a la hipótesis de que la señalización de dopamina NAc a través de receptores tipo D1 y D2 No es necesario para la hiperfagia ghrelina. Tomados en conjunto con el hecho de que los antagonistas interrumpen el comportamiento motivado por los alimentos inducido por ghrelina VTA, estos resultados colectivos sugieren una divergencia de neurocircuitos aguas abajo de ghrelina VTA, con una rama que controla la ingesta de alimentos y la otra motivación / recompensa de alimentos. Parece que la grelina utiliza dopamina para alterar la motivación de los alimentos pero no la ingesta. Anteriormente, demostramos que la ghrelina VTA involucra al neuropéptido Y en el VTA selectivamente para controlar la ingesta de alimentos y los opioides de una manera opuesta (Skibicka y col., 2012a). Por lo tanto, ya existe una precedencia para una divergencia en los circuitos comprometidos por la grelina para la ingesta de alimentos versus el comportamiento motivado por los alimentos.

Los receptores similares a D1 de Accumbal tienen un papel bien establecido tanto en el refuerzo de fármacos como de alimentos con una serie de evidencias previas que indican que la infusión de antagonistas intra-NAc D1 reduce el comportamiento orientado hacia el objetivo hacia los alimentos. Los antagonistas sistémicos del receptor tipo D1 reducen la autoadministración de cocaína, heroína, nicotina y alcohol inducida por el contexto o la localización [por ejemplo (Weissenborn y col., 1996, Liu y Weiss, 2002, Bossert y col., 2007 y Liu y col., 2010)], destacando el papel clave de estos receptores en los procesos orientados a la recompensa. Los datos actuales indican que los receptores similares a NAc D1 son un elemento esencial de los circuitos activados por la ghrelina de acción VTA. Como apoyo, la aplicación periférica de este antagonista D1 también ha demostrado reducir el reconocimiento de objetos mejorado con ghrelina (Jacoby y Currie, 2011). Sin embargo, considerando que la aplicación periférica se dirige a todas las poblaciones neuronales que expresan D1 en el cerebro y que las poblaciones fuera de la NAc (por ejemplo, en el hipocampo) pueden tener un papel importante en el aprendizaje y la memoria, no está claro si la población NAc examinada Aquí contribuyes a los efectos de mejora de la memoria de la grelina.

Los receptores D2 a menudo actúan en concierto con D1; por lo tanto, muchos estudios indican un papel de los receptores D2 en aspectos del procesamiento de recompensas y el comportamiento orientado a la recompensa. Sin embargo, cabe destacar que los receptores D1 y D2 no siempre actúan de la misma manera que la función de recompensa. En la amígdala, por ejemplo, el bloqueo de los receptores D1 atenúa el restablecimiento de la búsqueda de cocaína inducida por señales, mientras que los antagonistas de D2 pueden mejorar este comportamiento (Berglind y col., 2006). Esta disociación funcional también puede tener una contribución neuroanatómica, ya que los receptores D2 en NAc parecen tener una función bastante opuesta a los del hipotálamo. Mientras que en la NAc, la estimulación de los receptores D2 puede aumentar la motivación de los alimentos, aumentar la probabilidad de que un animal ejerza un esfuerzo para obtener alimentos, en la estimulación con hipotálamo de los receptores D2 es claramente anoréxica (Leibowitz y Rossakis, 1979 y Nowend et al., 2001). Se deduce que puede ser difícil interpretar los resultados después de la aplicación periférica de fármacos dirigidos a D2 para los cuales las poblaciones de receptores objetivo están vinculadas a una función opuesta. Esta podría ser una de las razones que explican por qué, en un estudio anterior, la inyección periférica de un antagonista de D2 no tuvo efecto en la respuesta inducida por ghrelina para una solución de sacarosa. Otra posible explicación es que D2 es un autorreceptor en las neuronas productoras de dopamina en la sustancia negra y VTA, donde su activación puede conducir a una supresión de la actividad dopaminérgica (Lacey y col., 1987). Por lo tanto, cuando se inyectan periféricamente, los medicamentos dirigidos contra D2 podrían potencialmente obtener acceso a esta población de receptores, mientras que en nuestro estudio solo los receptores NAc shell D2 fueron dirigidos. En particular, el efecto neto del bloqueo sistémico del receptor tipo D1 bloqueó la respuesta de una bebida de sacarosa en el mismo paradigma (Overduin et al., 2012). Además, la inyección subcutánea sistémica de un agonista D1 parece mejorar la preferencia por los alimentos sabrosos, mientras que la inyección sistémica de un agonista D2 lo reduce (Cooper y Al-Naser, 2006). Por lo tanto, parece que nuestros datos que indican un efecto supresor de los antagonistas de D1 en la motivación de los alimentos inducida por ghrelina están en línea con el efecto neto total (supresor) de estimular los receptores de D1 en la función de recompensa. Por el contrario, el efecto neto de la población de receptores D2 sigue más de cerca lo que se sabe sobre los receptores de D2 hipotalámicos, que los datos presentados aquí para el NAc.

En el presente estudio, tanto los antagonistas de D1 como los de D2 fueron capaces de bloquear el comportamiento operante de la sacarosa después de la administración de Vrel de ghrelina y después de la privación de alimentos, lo que sugiere que se necesita una acción de cooperación en ambos receptores en la NAc para que la ghrelina ejerza sus efectos. Esto tiene sentido cuando se considera la situación endógena en la que los terminales dopaminérgicos derivados de VTA liberan dopamina en la cubierta de NAc activando simultáneamente todos los receptores de dopamina accesibles. La necesidad de activación simultánea de los receptores tipo D1 y D2 ya se ha informado para otros comportamientos, incluido el refuerzo (Ikemoto y col., 1997) y la actividad locomotora (Plaznik y col., 1989) así como el disparo neuronal (Blanco, xnumx). Los resultados del presente estudio indican que el bloqueo de solo uno de los dos receptores dopaminérgicos fue suficiente para reducir esos comportamientos, al igual que el bloqueo de cualquiera de esos receptores fue suficiente para reducir el comportamiento operante de la sacarosa impulsada por la grelina. El mecanismo detrás de esta interacción no está claro. Algunas neuronas en el NAc coexpresan los receptores D1 y D2. Una posibilidad es que se requiera la participación de heterodímeros para la respuesta de recompensa, la formación de heterodímeros por los receptores D1 y D2 se informó recientemente y se demostró que este acoplamiento contribuye a un comportamiento similar a la depresión (Pei y col., 2010). Sin embargo, nuestros resultados indican que la señal D1 y D2 en el NAc no es redundante, y cada receptor es necesario para transmitir el efecto de la grelina en la recompensa de los alimentos, ya que el bloqueo individual fue efectivo para atenuar la respuesta de la recompensa. Además, dado que el bloqueo individual no fue efectivo para la hiperfagia con ghrelina, hemos evaluado por separado la posibilidad de que la señal D1 y D2 fuera redundante para la ingesta de chow, es decir, se necesitaría un bloqueo simultáneo de ambos para eliminar la respuesta. Sin embargo, este no fue el caso, ya que la hiperfagia con ghrelina no se vio afectada por el bloqueo simultáneo de los receptores D1 y D2 en la NAc. Por lo tanto, solo o en combinación, la señalización del receptor NAc shell D1 y D2 no es utilizada por la grelina para aumentar la ingesta de comida.

Aquí, nos dirigimos a los receptores tipo D1 y D2 en la carcasa de la NAc. La función de shell y el núcleo de la NAc parece ser disociable en cierto grado, especialmente con los cambios subyacentes en la autoadministración de fármacos ligados a una señal discreta y la shell es más influyente en el contexto de la autoadministración de fármacos dependiente (Bossert y col., 2007). Esta disociación funcional es compatible con las conexiones neuroanatómicas, donde el núcleo recibe más información de la amígdala y la cáscara está más densamente inervada por el hipocampo (Groenewegen y col., 1999 y Floresco et al., 2001). Las ratas también se autoadministrarán la combinación de los agonistas de los receptores D1 y D2 solo en la capa de NAc y no en el núcleo (Ikemoto y col., 1997), lo que indica que su acción cooperativa en la recompensa está vinculada principalmente a la región de la shell aquí.

En el presente estudio, exploramos específicamente el impacto de la supresión de la señalización de dopamina NAc en la ingesta de alimentos y el comportamiento motivado por los alimentos impulsado por la grelina aplicada con VTA. Sin embargo, se debe tener en cuenta que la grelina también puede impulsar los comportamientos de alimentación al activar las vías aferentes hacia el VTA. Por ejemplo, se ha demostrado que la grelina mejora los comportamientos reforzados con los alimentos mediante la activación de las neuronas de orexina en el hipotálamo lateral (Perello et al., 2010), un grupo de células orexinérgicas que se proyecta al VTA y estimula la liberación de dopamina (Narita et al., 2006). Si bien nuestro estudio que utiliza neuroanatomía y neurofarmacología disecciona específicamente la vía VTA-NAc, en una situación endógena, la ghrelina liberada en la circulación probablemente estimula tanto la VTA como otros núcleos cerebrales que expresan el receptor de ghrelina con proyecciones eferentes a la VTA. Por lo tanto, en una situación fisiológica, el impacto de la grelina se distribuye en muchos sitios del cerebro que probablemente actúan en concierto. El concepto de una hormona o un neuropéptido que actúa en muchos sitios distribuidos en el cerebro de los que puede obtener un resultado similar, por ejemplo, un cambio en la ingesta de alimentos, no es nuevo y ya se ha propuesto y evaluado para detectar leptina y melanocortina (Grill, 2006, Leinninger y col., 2009, Skibicka y Grill, 2009 y Faulconbridge y Hayes, 2011).

La privación de alimentos se asocia con altos niveles de ghrelina circulante. En condiciones de privación de alimentos, la presentación de alimentos provoca una liberación de dopamina en la NAc (Kawahara et al., 2013). De ello se deduce que el estado nutricional también puede influir en la señalización de dopamina en el NAc, el impacto de la privación de alimentos en la expresión del ARNm de los receptores de dopamina (receptores similares a D1 (D1, D5) y receptores similares a D2 (D2, D3)) y degradación de dopamina Enzimas (MAO, COMT) evaluadas en el presente estudio. Si bien la privación de alimentos no alteró la expresión del ARNm de ninguna de las enzimas degradantes de la dopamina medida, sí vimos una regulación diferencial de los receptores D5 frente a los receptores D2. La expresión de los receptores D5 se incrementó en casi 30% mientras que el ARNm del receptor D2 se redujo en aproximadamente 20%. Consistente con esta divergencia, se ha demostrado previamente que la aplicación simultánea de los agonistas de los receptores D1 y D2 regula a la baja los receptores D2 pero regula los receptores D1 en la sustancia nigra (y con una tendencia similar en la NAc)Subramaniam y col., 1992). Curiosamente, los efectos de la privación de alimentos en la expresión del receptor de dopamina NAc convergen con nuestros datos que demuestran el papel de los receptores tipo D1 (que incluyen D5) y D2 en la motivación para alimentos inducida por el ayuno.

Una advertencia de nuestro estudio es que la privación de alimentos aumenta los niveles de ghrelina en circulación, por lo que potencialmente se pueden activar otras poblaciones de receptores de ghrelina fuera del VTA. Por lo tanto, si bien la privación de alimentos es una forma endógena y más importante desde el punto de vista fisiológico para aumentar la grelina, no permite la estimulación selectiva de VTA. Por lo tanto, no podemos eliminar la posibilidad de que los cambios en el receptor de dopamina detectados en la NAc sean el resultado de la actividad de la ghrelina en áreas fuera del VTA con una influencia indirecta en la NAc. Finalmente, se debe tener en cuenta que nuestros datos enlazan al ayuno con los cambios en la expresión del receptor de dopamina NAc, pero se requerirán experimentos adicionales para mostrar la mediación de la proyección dopaminérgica VTA-NAc (estimulada por ghrelina) en este efecto y, de hecho, explorar el papel de otras vías y sistemas transmisores en este efecto, como el hipotálamo lateral (como se discutió anteriormente).

Dado que muchos de los sustratos neurobiológicos son comunes tanto a la adicción a las drogas como a la alimentación desordenada, es posible que los hallazgos actuales sean indicativos del papel de los receptores tipo D1 y D2 en los efectos de refuerzo de drogas y alcohol de la grelina (Dickson y col., 2011). Tanto los alimentos como la recompensa de cocaína llevan a una liberación de dopamina en la NAC (Hernández y Hoebel, 1988). El bloqueo de los receptores D1 o D2 reduce el comportamiento de recompensa por drogas de abuso, alcohol y nicotina. Dado que se ha informado una contribución considerable de la grelina al comportamiento de ingesta o recompensa para todas estas sustancias, es bastante probable que el circuito de grelina-VTA-dopamina-NAc descrito aquí sea relevante para una variedad de comportamientos de recompensa y no exclusivamente para alimentos. Se puede obtener apoyo preliminar para esta idea a partir de datos que demuestran que la privación de alimentos puede restablecer la búsqueda de heroína que está bloqueada por el bloqueo de los receptores tipo D1 (Tobin et al., 2009).

Nuestros datos proporcionan nuevos conocimientos sobre la integración de dos sistemas de señalización clave relacionados con la recompensa alimentaria: los circuitos impulsados ​​por VTA que responden a la hormona orexigénica, la grelina, y los circuitos de respuesta a la dopamina NAc. En particular, mostramos que los efectos bien documentados relacionados con VTA de la grelina sobre el comportamiento motivado por los alimentos requieren la señalización D1 y D2 en el NAc. Nuestros datos también indican que los efectos de la grelina impulsados ​​por VTA (dependientes de D1 / D2) sobre la recompensa de alimentos implican circuitos divergentes a los importantes para la ingesta de alimentos, ya que ninguno de los antagonistas afectó la ingesta de alimentos inducida por grelina cuando se entregó al NAc. Finalmente, los estudios en ratas hambrientas (en ayunas durante la noche y, por lo tanto, hiperghrelémicas) implican la señalización de NAc D1 / D2 en los efectos de la grelina endógena en el comportamiento motivado por la comida. Por lo tanto, los mecanismos y terapias que interfieren con la señalización de la dopamina en el NAc parecen tener relevancia para los efectos mediados por la grelina en el sistema de recompensa, incluidos los relacionados con el control de la alimentación y, por lo tanto, la obesidad y su tratamiento.

Declaración de divulgación

Los autores no tienen nada que revelar.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo fue apoyado por la Consejo Sueco de Investigación de Medicina (2011-3054 a KPS y 2012-1758 a SLD), Comisión Europea Séptimo Marco subvenciones (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFASTX), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning och Forskning Göteborg (ALFGBG-138741), el Fundación sueca para la investigación estratégica al Centro Sahlgrenska para la Investigación Cardiovascular y Metabólica (A305 – 188), y NovoNordisk Fonden. Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, la recopilación y el análisis de datos, la decisión de publicar o la preparación del manuscrito.

Referencias

  •  
  • Autor correspondiente. Departamento de Endocrinología, Instituto de Neurociencia y Fisiología, Academia Sahlgrenska de la Universidad de Gotemburgo, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Gotemburgo, Suecia. Tel .: +46 31 786 3818 (oficina); fax: +46 31 786 3512.

Copyright © 2013 Los Autores. Publicado por Elsevier Ltd.