Evidencia de la adicción al azúcar: efectos neuroquímicos y del comportamiento de la ingesta intermitente y excesiva de azúcar (2008)

Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32 (1): 20-39. Epub 2007 Mayo 18.

Avena NM1, Rada p, Hoebel BG.

Resumen

La pregunta experimental es si el azúcar puede ser una sustancia de abuso y llevar a una forma natural de adicción. La "adicción a la comida" parece plausible porque las vías cerebrales que evolucionaron para responder a las recompensas naturales también son activadas por las drogas adictivas. El azúcar es notable como una sustancia que libera opioides y dopamina y, por lo tanto, podría esperarse que tenga un potencial adictivo. Esta revisión resume la evidencia de la dependencia del azúcar en un modelo animal. Se analizan cuatro componentes de la adicción. A "atracones", "retiros", "ansias" y sensibilización cruzada se les da definiciones operativas y se demuestra su comportamiento con el atracón de azúcar como reforzador. Estos comportamientos se relacionan con los cambios neuroquímicos en el cerebro que también ocurren con las drogas adictivas. Las adaptaciones neuronales incluyen cambios en la dopamina y la unión del receptor opioide, la expresión del ARNm de la encefalina y la liberación de dopamina y acetilcolina en el núcleo accumbens. La evidencia apoya la hipótesis de que bajo ciertas circunstancias las ratas pueden volverse dependientes del azúcar. Esto puede traducirse en algunas afecciones humanas como lo sugiere la literatura sobre trastornos de la alimentación y la obesidad.

Palabras clave: atracones, dopamina, acetilcolina, opioide, núcleo accumbens, abstinencia, ansia, sensibilización del comportamiento, rata

1. VISIÓN DE CONJUNTO

Los sistemas neuronales que evolucionaron para motivar y reforzar el forrajeo y la ingesta de alimentos también subyacen en la búsqueda de drogas y la autoadministración. El hecho de que algunas de estas drogas puedan causar adicción plantea la posibilidad lógica de que algunos alimentos también causen adicción. Muchas personas afirman que se sienten obligados a comer alimentos dulces, de alguna manera similar a cómo un alcohólico puede sentirse obligado a beber. Por lo tanto, desarrollamos un modelo animal para investigar por qué algunas personas tienen dificultades para moderar su ingesta de alimentos sabrosos, como las bebidas dulces.

En este modelo animal, las ratas se privan de alimentos diariamente durante 12 h, luego, luego de un retraso de 4 h en su período activo normal impulsado por los circadianos, se les da acceso a 12-h a una solución de azúcar y alimento. Como resultado, aprenden a beber copiosamente la solución de azúcar, especialmente cuando está disponible por primera vez cada día.

Después de un mes en este programa de alimentación intermitente, los animales muestran una serie de comportamientos similares a los efectos de las drogas de abuso. Estos se clasifican como "atracones", es decir, inusualmente grandes episodios de ingesta, "abstinencia" similar a los opiáceos indicada por signos de ansiedad y depresión conductual (Colantuoni et al., 2001, 2002), y el “deseo” medido durante la abstinencia del azúcar como respuesta mejorada para el azúcar (Avena et al., 2005). También hay signos de "sensibilización cruzada" tanto de locomotoras como de consumo, desde el azúcar hasta las drogas de abuso (Avena et al., 2004, Avena y Hoebel, 2003b). Habiendo encontrado estos comportamientos que son comunes a la dependencia de drogas con evidencia de otros laboratorios (Gosnell, 2005, Grimm et al., 2005, Wideman et al., 2005), la siguiente pregunta es por qué sucede esto.

Una característica bien conocida de los fármacos adictivos es su capacidad para causar aumentos repetidos e intermitentes de dopamina extracelular (DA) en el núcleo accumbens (NAc) (Di Chiara y Imperato, 1988, Hernández y Hoebel, 1988, Wise et al., 1995). Encontramos que las ratas con acceso intermitente al azúcar beberán en forma de atracón que libera DA en la NAc cada vez, como el efecto clásico de la mayoría de las sustancias de abuso (Avena et al., 2006, Rada et al., 2005b). Esto, en consecuencia, conduce a cambios en la expresión o disponibilidad de los receptores DA (Colantuoni et al., 2001, Spangler et al., 2004).

El acceso intermitente al azúcar también actúa a través de los opioides en el cerebro. Hay cambios en los sistemas opioides, como la disminución de la expresión del ARNm de encefalina en los accumbens (Spangler et al., 2004). Los signos de abstinencia parecen deberse en gran medida a las modificaciones de los opioides, ya que la abstinencia se puede obtener con el antagonista de los opioides naloxona. La privación de alimentos también es suficiente para precipitar signos de abstinencia similares a los opiáceos (Avena, Bocarsly, Rada, Kim y Hoebel, no publicados, Colantuoni et al., 2002). Este estado de retirada implica al menos dos manifestaciones neuroquímicas. Primero, hay una disminución de la DA extracelular en los accumbens, y segundo, la liberación de acetilcolina (ACh) de las interneuronas de accumbens. Estas adaptaciones neuroquímicas en respuesta a la ingesta de azúcar intermitente imitan los efectos de los opiáceos.

La teoría formula que el consumo excesivo e intermitente de azúcar puede tener efectos dopaminérgicos, colinérgicos y opioides que son similares a los psicoestimulantes y opiáceos, aunque de menor magnitud. El efecto general de estas adaptaciones neuroquímicas es una dependencia leve, pero bien definida, (Hoebel et al., 1999, Leibowitz y Hoebel, 2004, Rada et al., 2005a). Esta revisión recopila estudios de nuestro laboratorio e integra los resultados relacionados obtenidos por otros que utilizan modelos animales, relatos clínicos e imágenes cerebrales para responder a la pregunta: ¿puede el azúcar, en algunas condiciones, ser "adictivo"?

2. Definiendo adicción

A lo largo de esta revisión, utilizamos varios términos con definiciones para los cuales no existe un acuerdo universal. La investigación sobre adicciones tradicionalmente se centra en las drogas de abuso, como la morfina, la cocaína, la nicotina y el alcohol. Sin embargo, recientemente se ha investigado una variedad de "adicciones" a entidades no relacionadas con las drogas, incluidos los juegos de azar, el sexo y, en esta revisión, los alimentos (Bancroft y Vukadinovic, 2004, Comings et al., 2001, Petry, 2006). El término "adicción" implica dependencia psicológica y, por lo tanto, es un problema mental o cognitivo, no solo una enfermedad física. "Adicción" se usa a menudo como sinónimo con el término "dependencia" (Nelson et al., 1982) según lo definido por el DSM-IV-TR (Asociación Americana de Psiquiatría, 2000). Usaremos el término dependencia en su significado que abarca todo para describir los resultados de una batería de estudios en animales que modelan la adicción a la droga humana en cada una de sus fases principales (Koob y Le Moal, 2005).

La dependencia de las drogas se caracteriza por comportamientos compulsivos, a veces incontrolables, que se producen a expensas de otras actividades y se intensifican con el acceso repetido. La dependencia es difícil de demostrar de manera convincente en animales de laboratorio, pero se han sugerido criterios para usar modelos animales. Hemos utilizado modelos que se desarrollaron con ratas para estudiar la dependencia de las drogas y los adaptamos para detectar signos de dependencia del azúcar.

Bingeing

Los criterios diagnósticos para la adicción se pueden agrupar en tres etapas (Asociación Americana de Psiquiatría, 2000, Koob y Le Moal, 1997). El primero, el atracón, se define como la escalada de ingesta con una alta proporción de ingesta al mismo tiempo, generalmente después de un período de abstinencia voluntaria o privación forzada. La ingesta mejorada en forma de atracones puede resultar tanto de la sensibilización como de la tolerancia a las propiedades sensoriales de una sustancia de abuso que se produce con su suministro repetido. Sensibilización, que se describe con mayor detalle a continuación, es un aumento en la capacidad de respuesta a un estímulo presentado repetidamente. Tolerancia es una disminución gradual en la capacidad de respuesta, de manera que se necesita más sustancia para producir el mismo efecto (McSweeney et al., 2005). Se cree que ambos influyen en los efectos de refuerzo poderoso y agudo de las drogas de abuso y son importantes al comienzo del ciclo de adicción, ya que ambos pueden aumentar la respuesta y la ingesta (Koob y Le Moal, 2005).

Retirar

Los signos de abstinencia se hacen evidentes cuando la sustancia de abuso ya no está disponible o está bloqueada químicamente. Discutiremos la abstinencia en términos de abstinencia de opiáceos, que tiene un conjunto de síntomas claramente definido (Martin et al., 1963, Way et al., 1969). La ansiedad puede definirse y medirse operativamente en animales utilizando el laberinto en forma de más elevada, en el que los animales ansiosos evitarán pasar tiempo en los brazos abiertos del laberinto (Archivo et al., 2004). Esta prueba ha sido validada ampliamente tanto para la ansiedad general (Pellow et al., 1985) y la ansiedad inducida por la retirada de drogas (Archivo y Andrews, 1991). La depresión del comportamiento en animales también se puede inferir, sin hacer referencia a la emoción, utilizando la prueba de natación forzada, que mide los esfuerzos de escape de la natación frente a la flotación pasivaPorsolt et al., 1978). Cuando los signos de la abstinencia de opiáceos se precipitan con naloxona, esto sugiere que la inactivación de los receptores opioides es la causa. Cuando se producen espontáneamente los mismos signos durante la abstinencia, se puede suponer que se debe a la falta de estimulación de algún sistema opioide.

Anhelo

La tercera etapa de la adicción, el deseo, se produce cuando aumenta la motivación, generalmente después de un período de abstinencia (Vanderschuren y Everitt, 2005, Weiss, 2005). "Anhelo" sigue siendo un término mal definido que se usa a menudo para describir el intenso deseo de autoadministrarse drogas en los seres humanos (Sabio, 1988). A falta de una palabra mejor, usaremos el término "ansia" según se define en los esfuerzos para obtener una sustancia de abuso o sus señales asociadas como resultado de la adicción y la abstinencia. El "deseo" a menudo hace referencia a la motivación extrema, que puede medirse utilizando el condicionamiento operante. Si la abstinencia hace que el animal aumente significativamente su presión de palanca, se puede tomar esto como un signo de mayor motivación.

Sensibilización

Además de los criterios diagnósticos anteriores, se cree que la sensibilización conductual subyace en algunos aspectos de la dependencia de las drogas (Vanderschuren y Kalivas, 2000). La sensibilización conductual se mide típicamente como un aumento de la locomoción en respuesta a administraciones repetidas de un medicamento. Por ejemplo, después de dosis repetidas de anfetamina seguidas de abstinencia, una dosis de prueba, que tiene poco o ningún efecto en los animales ingenuos, causa una hiperactividad marcada (Antelman y Caggiula, 1996, Glick et al., 1986). Los animales sensibilizados a una sustancia a menudo muestran sensibilización cruzada, que se define como un aumento de la respuesta locomotora a una droga o sustancia diferente. La sensibilización cruzada también puede manifestarse en el comportamiento consumatorio (Piazza et al., 1989). Los animales sensibilizados a un medicamento pueden mostrar un aumento en la ingesta de un medicamento diferente. En otras palabras, una droga actúa como una "puerta de entrada" a otra. Por ejemplo, los animales sensibilizados a la anfetamina muestran un aumento acelerado de la ingesta de cocaína (Ferrario y Robinson, 2007), y los animales sensibilizados a la nicotina consumen más alcohol que los animales no sensibilizados (Blomqvist et al., 1996). Se cree que este comportamiento ocurre cuando diferentes medicamentos activan los mismos circuitos neuronales, y es la razón por la que muchos médicos requieren la abstención completa de medicamentos como una condición de tratamiento para los adictos (Sabio, 1988).

La primera pregunta que aborda esta revisión es si se puede encontrar alguna de estas características de comportamiento definidas operativamente de la dependencia de sustancias con acceso intermitente al azúcar. La segunda pregunta explora los sistemas neuronales para descubrir cómo el azúcar podría tener efectos como una droga de abuso.

3. LAS DROGAS DE ABUSO Y ALIMENTOS PALABLES ACTIVAN UNA SUBASTA COMUN DE SISTEMAS NEURALES

Los solapamientos en los circuitos cerebrales activados por la ingesta de alimentos y medicamentos sugieren que diferentes tipos de refuerzos (naturales y artificiales) estimulan algunos de los mismos sistemas neuronales (Hoebel, 1985, Hernández y Hoebel, 1988, Kelley et al., 2002, Le Magnen, 1990, Volkow y Wise, 2005, Sabio, 1988, 1989). Hay varias regiones en el cerebro involucradas en el refuerzo de la alimentación y la ingesta de drogas (Hernández y Hoebel, 1988, Kalivas y Volkow, 2005, Kelley et al., 2005, Koob y Le Moal, 2005, Mogenson y Yang, 1991, Sabio, 1997, Yeomans, 1995), y muchos neurotransmisores, así como hormonas, han sido estudiados en estas y en las regiones cerebrales relacionadas (Harris et al., 2005, Kalivas, 2004, Leibowitz y Hoebel, 2004, Schoffelmeer et al., 2001, Stein y Belluzzi, 1979). Esta revisión se centrará en la DA, los opioides y la ACh en la capa de NAc, que hasta ahora son los neurotransmisores que hemos encontrado que están involucrados con los efectos de refuerzo de la ingesta de azúcar intermitente.

3.A. Dopamina

Está bien establecido que las drogas adictivas activan las neuronas que contienen DA en áreas del cerebro que procesan el refuerzo del comportamiento. Esto se demostró para los medicamentos administrados sistémicamente (Di Chiara y Imperato, 1988, Radhakishun et al., 1983), y para medicamentos microinyectados o infundidos localmente (Hernández y Hoebel, 1988, Mifsud et al., 1989). La proyección mesolímbica de DA desde el área tegmental ventral (VTA) a la NAc está frecuentemente implicada en las funciones de refuerzo (Sabio y Bozarth, 1984). La NAc es importante para varios componentes de la "recompensa", incluida la búsqueda de alimentos y el refuerzo del aprendizaje, la motivación de incentivos, la importancia del estímulo y la señalización de un cambio de estímulo (Bassareo y Di Chiara, 1999, Berridge y Robinson, 1998, Salamone, 1992, Schultz et al., 1997, Sabio, 1988). Cualquier neurotransmisor que estimule directa o indirectamente los cuerpos de las células DA en el VTA refuerza la autoadministración local, incluidos los opioides como la encefalina (Glimcher et al., 1984), péptidos no opioides como la neurotensina (Glimcher et al., 1987) y muchas drogas de abuso (Bozarth y Wise, 1981, Gessa et al., 1985, McBride y otros, 1999). Algunas drogas adictivas también actúan en las terminales DA (Cheer et al., 2004, Mifsud et al., 1989, Nisell et al., 1994, Westerink y otros, 1987, Yoshimoto et al., 1992). Por lo tanto, cualquier sustancia que cause repetidamente la liberación de DA o reduzca la recaptación de DA en los terminales a través de estos circuitos puede ser un candidato para el abuso.

Una variedad de alimentos puede liberar DA en la NAc, incluyendo comida de laboratorio, azúcar, sacarina y aceite de maíz (Bassareo y Di Chiara, 1997, Hajnal et al., 2004, Liang et al., 2006, Mark et al., 1991, Rada et al., 2005b). El aumento de la DA extracelular puede durar más que la comida en ratas privadas de alimentos (Hernández y Hoebel, 1988). Sin embargo, en animales saciados, esta liberación de DA parece depender de la novedad, ya que se desvanece con el acceso repetido, incluso cuando la comida es sabrosa (Bassareo y Di Chiara, 1997, Rada et al., 2005b). Una excepción, que se describe a continuación (Sección 5.C.), Es cuando los animales están privados de alimentos y se alimentan de azúcar de forma intermitente.

La DA extracelular disminuye en la reacción a la retirada del fármaco (Acquas et al., 1991, Acquas y Di Chiara, 1992, Rada et al., 2004, Rossetti et al., 1992). Los síntomas de abstinencia de medicamentos dopaminérgicos están menos definidos que los observados durante la abstinencia de opiáceos. Por lo tanto, puede ser más fácil discernir los signos de abstinencia cuando se usan alimentos que liberan DA y opioides. El azúcar es uno de esos alimentos.

3.B. Opioides

Los péptidos opioides se expresan fuertemente en todo el sistema límbico y se vinculan a los sistemas DA en muchas partes del cerebro anterior (Haber y Lu, 1995, Levine y Billington, 2004, Miller y Pickel, 1980). Los sistemas opioides endógenos ejercen algunos de sus efectos en el procesamiento del refuerzo al interactuar con los sistemas DA (Bozarth y Wise, 1986, Di Chiara y Imperato, 1986, Leibowitz y Hoebel, 2004). El péptido opioide encefalina en la NAc se ha relacionado con la recompensa (Bals-Kubik et al., 1989, Bozarth y Wise, 1981, Olds, 1982, Spanagel et al., 1990) y puede activar los receptores mu y delta para aumentar la liberación de DA (Spanagel et al., 1990). La morfina altera la expresión génica de péptidos opioides endógenos al tiempo que aumenta la producción de péptidos opioides en la NAc (Przewlocka et al., 1996, Spangler et al., 2003,Turchan et al., 1997). Los opioides también son componentes importantes de este sistema como cotransmisores con GABA en algunos accumbens y salidas del cuerpo estriado dorsal (Kelley et al., 2005).

El uso repetido de opiáceos, o incluso algunos medicamentos no opiáceos, puede resultar en la sensibilización del receptor opioide mu en varias regiones, incluida la NAc (Koob et al., 1992, Unterwald, 2001). Un antagonista de los receptores mu inyectado en la NAc atenuará los efectos gratificantes de la heroína (Vaccarino et al., 1985), y sistemáticamente esas drogas se han utilizado como tratamiento para el alcoholismo y la dependencia de la heroína (Deas et al., 2005, Foster et al., 2003, Martin, xnumx, O'Brien, 2005, Volpicelli et al., 1992).

La ingestión de alimentos sabrosos tiene efectos a través de los opioides endógenos en una variedad de sitios (Dum et al., 1983, Mercer y soporte, 1997, Tanda y Di Chiara, 1998), y la inyección de agonistas mu-opioides en la NAc aumenta la ingesta de alimentos sabrosos ricos en grasa o azúcar (Zhang et al., 1998, Zhang y Kelley, 2002). Los antagonistas opioides, por otro lado, disminuyen la ingesta de alimentos dulces y acortan las comidas de sabrosos y preferidos, incluso en dosis que no tienen efecto en la ingesta de chow estándar (Glass et al., 1999). Este vínculo opiáceo-palatabilidad se caracteriza además por teorías en las que el efecto de refuerzo se disocia en un sistema dopaminérgico para la motivación de incentivo y un sistema de "gusto" o "placer" para las respuestas hedónicas (Berridge, 1996, Robinson y Berridge, 1993, Stein, 1978). La evidencia de que los opioides en la NAc influyen en las reacciones hedónicas proviene de datos que muestran que la morfina mejora la reactividad positiva del sabor facial de las ratas para una solución dulce en la boca (Pecina y Berridge, 1995). La disociación entre los sistemas de "querer" y "gustar" también es sugerida por estudios en humanos (Finlayson y otros, 2007).

3.C. Acetilcolina

Varios sistemas colinérgicos en el cerebro se han implicado tanto en la ingesta de alimentos como de medicamentos, y se relacionaron con la DA y los opioides (Kelley et al., 2005, Rada et al., 2000, Yeomans, 1995). Centrándose en las interneuronas ACh en la NAc, la administración sistémica de morfina disminuye la rotación de ACh (Smith et al., 1984), un hallazgo que fue confirmado por in vivo microdiálisis en ratas de comportamiento libre (Fiserova et al., 1999, Rada et al., 1991a, 1996). Las interneuronas colinérgicas en la NAc pueden modular selectivamente la expresión del gen de la encefalina y la liberación de péptidos (Kelley et al., 2005). Durante la retirada de la morfina, la ACh extracelular aumenta en la NAc mientras que la DA es baja, lo que sugiere que este estado neuroquímico podría estar involucrado en los aspectos aversivos de la abstinencia (Pothos et al., 1991, Rada et al., 1991b, 1996). Del mismo modo, tanto la abstinencia de nicotina como la de alcohol aumentan la ACh extracelular, mientras que disminuyen la DA en la NAc (De Witte et al., 2003, Rada et al., 2001, 2004). Este estado de abstinencia puede implicar una depresión conductual, porque los agonistas del receptor de M1 inyectados en la NAc pueden causar depresión en la prueba de natación forzada (Chau et al., 1999). El papel de la ACh en la retirada del fármaco se ha demostrado aún más con los inhibidores de la acetilcolinesterasa administrados por vía sistémica, que pueden precipitar signos de abstinencia en animales no dependientes (Katz y Valentino, 1984, Turski et al., 1984).

ACh en la NAc también se ha implicado en la ingesta de alimentos. Suponemos que su efecto muscarínico global es inhibir la alimentación en los receptores de M1 ya que la inyección local del agonista muscarínico mixto arecholina inhibirá la alimentación, y este efecto puede ser bloqueado por el antagonista de M1, relativamente específico, pirenzapina (Rada y Hoebel, sin publicar). La alimentación a la saciedad aumenta la ACh extracelular en la NAc (Avena et al., 2006, Mark et al., 1992). Una aversión del gusto condicionada también aumenta la ACh en la NAc y al mismo tiempo reduce la DA (Mark et al., 1991, 1995). La D-fenfluramina combinada con fentermina (Fen-Phen) aumenta la ACh extracelular en la NAc en una dosis que inhibe la autoadministración de la alimentación y la cocaína (Glowa et al., 1997, Rada y Hoebel, 2000). Las ratas con lesiones inducidas por la toxina ACh accumbal son hiperfágicas en relación con las ratas no lesionadas (Hajnal et al., 2000).

El equilibrio DA / ACh está controlado en parte por sistemas hipotalámicos para la alimentación y la saciedad. La norepinefrina y la galanina, que inducen la alimentación cuando se inyectan en el núcleo paraventricular (PVN), acumbens más bajos ACh (Hajnal et al., 1997, Rada et al., 1998). Una excepción es el neuropéptido-Y, que fomenta la alimentación cuando se inyecta en el PVN, pero no aumenta la liberación de DA ni disminuye la ACh (Rada et al., 1998). De acuerdo con la teoría, la combinación de serotonina más inyección de CCK que produce la saciedad en el PVN aumenta el acumbens ACh (Helm et al., 2003).

Es muy interesante que cuando la DA es baja y la ACh extracelular es alta, esto aparentemente no crea saciedad, sino un estado aversivo (Hoebel et al., 1999), como durante la depresión del comportamiento (Zangen et al., 2001, Rada et al., 2006), Despachador de drogas (Rada et al., 1991b, 1996, 2001, 2004) y aversión gustativa condicionada (Mark et al., 1995). Concluimos que cuando ACh actúa como un agonista de M1 post-sináptico, tiene efectos opuestos a la DA, y por lo tanto puede actuar como un "freno" en las funciones dopaminérgicas (Hoebel et al., 1999, Rada et al., 2007) causando saciedad cuando la DA es alta y depresión del comportamiento cuando la DA es relativamente baja.

4. SIMILARIDADES DE CONDUCTA ENTRE LA ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS E INTERMITENTE, INGESTA DE AZÚCAR EXCESIVA

El concepto de "adicción al azúcar" se ha difundido durante muchos años. Las cuentas clínicas de la "adicción al azúcar" han sido el tema de muchos libros más vendidos y el enfoque de los programas de dieta populares (Appleton, 1996, Descripciones, 2001, Katherine, 1996, Rufus, 2004). En estas cuentas, las personas describen los síntomas de abstinencia cuando se privan de alimentos ricos en azúcar. También describen el deseo de comer, especialmente de los carbohidratos, el chocolate y el azúcar, que pueden provocar una recaída y una alimentación impulsiva. Esto conduce a un círculo vicioso de automedicación con alimentos dulces que puede provocar obesidad o un trastorno alimentario.

Aunque la adicción a la comida ha sido popular en los medios de comunicación y se propone basarse en la neuroquímica cerebral (Hoebel et al., 1989, Le Magnen, 1990), este fenómeno ha sido recientemente estudiado sistemáticamente en el laboratorio.

Como se describe en la descripción general en la Sección 1, utilizamos un programa de alimentación que induce a las ratas a consumir una solución de azúcar, luego aplicamos los criterios para la dependencia de drogas que se presentan en la Sección 2 y analizamos las características comunes de comportamiento y neuroquímicas que figuran en la Sección 3. A las ratas se les da a 12-h acceso diario a una solución acuosa de sacarosa 10% (25% de glucosa en algunos experimentos) y chow de laboratorio, seguido de 12 h de privación por tres o más semanas (es decir, Daily Intermittent Sugar and Chow). Estas ratas se comparan con grupos de control como Ad libitum Sugar and Chow, Ad libitum Chow o Daily Intermittent Chow (privación de 12-h seguida de acceso de 12-h al chow de laboratorio). Para los grupos de acceso intermitente, la disponibilidad se retrasa 4 h en el período activo del animal para estimular la alimentación, que normalmente se produce al inicio del ciclo de oscuridad. Las ratas mantenidas en el régimen diario de azúcar intermitente y Chow entran en un estado que se asemeja a la dependencia de drogas en varias dimensiones. Estos se dividen en similitudes conductuales (Sección 4) y neuroquímicas (Sección 5) con la dependencia de drogas.

4.A. "Bingeing": aumento de la ingesta diaria de azúcar y comidas grandes

La escalada de la ingesta es una característica de las drogas de abuso. Esta puede ser una combinación de tolerancia, en la que se necesita más de una sustancia de abuso para producir los mismos efectos eufóricos (Koob y Le Moal, 2005), y la sensibilización, como la sensibilización locomotora, en la que la sustancia produce una activación conductual mejorada (Vezina et al., 1989). Los estudios que usan la autoadministración de fármacos generalmente limitan el acceso a unas pocas horas por día, durante las cuales los animales se autoadministran en intervalos regulares que varían en función de la dosis recibida (Gerber y Wise, 1989) y de una manera que mantenga la DA extracelular elevada por encima de una línea de base o "punto de activación" en la NAc (Ranaldi et al., 1999, Wise et al., 1995). Se ha demostrado que la duración del acceso diario afecta de manera crítica el comportamiento posterior de la autoadministración. Por ejemplo, la mayoría de la cocaína se autoadministra durante el primer 10 min de una sesión cuando el acceso es al menos 6 h por día (Ahmed y Koob, 1998). Los períodos limitados de acceso, para crear "atracones", han sido útiles, porque el patrón de comportamiento de autoadministración que surge es similar al de un consumidor de drogas "compulsivo" (Markou et al., 1993, Mutschler y Miczek, 1998, O'Brien et al., 1998). Incluso cuando las drogas, como la cocaína, se administran con acceso ilimitado, los humanos o los animales de laboratorio se autoadministran en episodios repetitivos o "atracones" (Bozarth y Wise, 1985, Deneau et al., 1969). Sin embargo, el acceso intermitente impuesto por el experimentador es mejor que ad libitum acceso con fines experimentales, ya que es muy probable que el animal tome por lo menos un gran atracón al comienzo del período de disponibilidad del fármaco. Además, un período de restricción de alimentos puede aumentar la ingesta de medicamentos (Carr, 2006, Carroll, 1985) y se ha demostrado que produce neruoadaptaciones compensatorias en el sistema DA de mesoaccumbens (Pan et al., 2006).

Los hallazgos de comportamiento con el azúcar son similares a los observados con las drogas de abuso. Las ratas alimentadas diariamente con azúcar intermitente y chow aumentan su ingesta de azúcar y aumentan su ingesta durante la primera hora de acceso diario, lo que definimos como un "atracón" (Colantuoni et al., 2001). Los animales con ad libitum El acceso a una solución de azúcar tiende a beberla durante todo el día, incluido su período inactivo. Ambos grupos aumentan su ingesta general, pero los animales de acceso limitado consumen tanta azúcar en 12 h como ad libitumLos animales alimentados lo hacen en 24 h. El análisis detallado de los patrones de comida utilizando el condicionamiento operante (1 de proporción fija) revela que los animales limitados consumen una gran cantidad de azúcar al inicio del acceso, y mayores, menos comidas de azúcar durante el período de acceso, en comparación con los animales que consumen azúcar ad libitum ( ; Avena y Hoebel, inédito). Las ratas alimentadas con Daily Intermittent Sugar y Chow regulan su ingesta calórica al reducir su ingesta de Chow para compensar las calorías adicionales obtenidas del azúcar, lo que resulta en un peso corporal normal (Avena, Bocarsly, Rada, Kim y Hoebel, sin publicar, Avena et al., 2003b, Colantuoni et al., 2002).

Figura 1 y XNUMX 

Análisis de las comidas de dos ratas representativas que viven en cámaras operantes. El que se mantuvo en la sacarosa diaria intermitente y Chow (líneas negras) tuvo una mayor ingesta de azúcar en comparación con una sacarosa y libra de Ad libitum dada (líneas grises). La hora 0 es 4 ...

4.B. “Retirada”: ansiedad y depresión conductual inducida por un antagonista de los opioides o privación de alimentos

Como se describe en la Sección 2, los animales pueden mostrar signos de abstinencia de opiáceos después de la exposición repetida cuando se elimina la sustancia de abuso, o se bloquea el receptor sináptico apropiado. Por ejemplo, se puede usar un antagonista opioide para precipitar la abstinencia en el caso de dependencia de opiáceos (Espejo et al., 1994, Koob et al., 1992). En ratas, la abstinencia de opiáceos causa signos somáticos graves (Martin et al., 1963, Way et al., 1969), disminuye la temperatura corporal (Ary et al., 1976), agresión (Kantak y Miczek, 1986), y la ansiedad (Schulteis et al., 1998), así como un síndrome motivacional caracterizado por disforia y depresión (De Vries y Shippenberg, 2002, Koob y Le Moal, 1997).

Estos signos de abstinencia de opioides se observaron después del acceso intermitente al azúcar cuando se precipita la extracción con un antagonista de opioides, o cuando se eliminan los alimentos y el azúcar. Cuando se administra una dosis relativamente alta de naloxona, un antagonista de los opioides (3 mg / kg, sc), se observan signos somáticos de abstinencia, como el rechinamiento de los dientes, el temblor de la pata delantera y los temblores de la cabeza (Colantuoni et al., 2002). Estos animales también están ansiosos, según lo medido por el tiempo reducido que pasa en el brazo expuesto de un laberinto elevado (Colantuoni et al., 2002) ( ).

Figura 2 y XNUMX 

Tiempo pasado en los brazos abiertos de un laberinto elevado. Cuatro grupos de ratas se mantuvieron en sus respectivas dietas durante un mes y luego recibieron naloxona (3 mg / kg, sc). El grupo de glucosa e Chow diario intermitente pasó menos tiempo en los brazos abiertos ...

También se ha encontrado depresión conductual durante la abstinencia precipitada por naloxona en ratas alimentadas con azúcar intermitente. En este experimento, a las ratas se les administró una prueba inicial de natación forzada 5-min en la que se midieron los comportamientos de escape (natación y escalada) y pasivos (flotantes). Luego, las ratas se dividieron en cuatro grupos que fueron alimentados con sacarosa y chow diario intermitente, chow diario intermitente, sacarosa y chow ad libitum, o chow ad libitum para los días 21. En el día 22, en el momento en que las ratas alimentadas intermitentemente normalmente recibirían su azúcar y / o chow, todas las ratas fueron inyectadas con naloxona (3 mg / kg, sc) para precipitar la extracción y luego se colocaron en el agua nuevamente para otra prueba En el grupo que se había alimentado con Daily Intermittent Sucrose and Chow, los comportamientos de escape se suprimieron significativamente en comparación con los controles Ad libitum Sucrose and Chow y Ad libitum Chow ( ; Kim, Avena y Hoebel, sin publicar). Esta disminución en los esfuerzos de escape que fueron reemplazados por la flotación pasiva sugiere que las ratas experimentaron depresión conductual durante el retiro.

Figura 3 y XNUMX 

Las ratas que se han mantenido con sacarosa intermitente diaria y pienso son más inmóviles que los grupos de control en una prueba de nado forzado durante la abstinencia precipitada por naloxona. * p <0.05 en comparación con los grupos Ad libitum Sugar y Chow y Ad libitum Chow. ...

Los signos de abstinencia de opiáceos también aparecen cuando se eliminan todos los alimentos para 24 h. De nuevo, esto incluye signos somáticos, como el rechinamiento de los dientes, el temblor de los dedos y la sacudida de la cabezaColantuoni et al., 2002) y la ansiedad medida con un laberinto positivo elevado (Avena, Bocarsly, Rada, Kim y Hoebel, sin publicar). Se ha informado la abstinencia espontánea de la mera eliminación de azúcar utilizando la temperatura corporal disminuida como criterio (Wideman et al., 2005). Además, se han encontrado signos de comportamiento agresivo durante el retiro de una dieta que implica el acceso intermitente al azúcar (Galic y Persinger, 2002).

4.C. "Craving": Respuesta mejorada para el azúcar después de la abstinencia

Como se describe en la Sección 2, el "deseo" en animales de laboratorio se puede definir como una motivación mejorada para adquirir una sustancia de abuso (Koob y Le Moal, 2005). Después de la autoadministración de drogas de abuso y luego de ser forzados a abstenerse, los animales a menudo persisten en la respuesta operante no recompensada (es decir, resistencia a la extinción de la respuesta), y aumentan su respuesta ante indicios previamente asociados con la droga que crece con el tiempo (es decir, la incubación) (Bienkowski et al., 2004, Grimm et al., 2001, Lu et al., 2004). Además, si la droga vuelve a estar disponible, los animales tomarán más de lo que tomaron antes de la abstinencia (es decir, el "efecto de privación") (Sinclair y Senter, 1968). Este aumento en la motivación para procurar una sustancia de abuso puede contribuir a la recaída. El poder del "antojo" se evidencia en los resultados que muestran que los animales a veces enfrentarán consecuencias adversas para obtener una sustancia de abuso como la cocaína o el alcohol (Deroche-Gamonet et al., 2004, Dickinson et al., 2002, Vanderschuren y Everitt, 2004). Estos signos en animales de laboratorio imitan a los observados en humanos en los que la presentación de estímulos previamente asociados con una droga de abuso aumenta los autoinformes de ansia y la probabilidad de recaída (O'Brien et al., 1977, 1998).

Utilizamos el paradigma del "efecto de privación" para investigar el consumo de azúcar después de la abstinencia en ratas que habían estado bebiendo de azúcar. Después del acceso diario al azúcar de 12-h, las ratas presionan para obtener un 23% más de azúcar en una prueba después de 2 semanas de abstinencia que nunca antes ( ; Avena et al., 2005). Un grupo con acceso diario a la sucrosa 0.5-h no mostró el efecto. Esto proporciona un grupo de control convincente en el que las ratas están familiarizadas con el sabor de la sacarosa, pero no la han consumido de una manera que conduzca a un efecto de privación. Los resultados sugieren un cambio en el impacto motivacional del azúcar que persiste durante dos semanas de abstinencia, lo que lleva a una mayor ingesta.

Figura 4 y XNUMX 

Después de 14 días de abstinencia de azúcar, las ratas que anteriormente tenían acceso diario a 12-h aumentaron significativamente la presión de la palanca para obtener la glucosa al 123% de respuesta antes de la abstinencia, lo que indica una mayor motivación para el azúcar. El grupo con acceso diario a 0.5-h lo hizo. ...

Además, al igual que las drogas descritas anteriormente, la motivación para obtener azúcar parece “incubar” o crecer, con la duración de la abstinencia (Shalev et al., 2001). Usando condicionamiento operante, Grimm y sus colegas (2005) descubra que la búsqueda de sacarosa (presionando la palanca en la extinción y luego para una señal emparejada con sacarosa) aumenta durante la abstinencia en ratas después del acceso intermitente al azúcar durante los días 10. Sorprendentemente, responder por la señal fue mayor después de 30 días de abstinencia de azúcar en comparación con 1 semana o 1 día. Estos resultados sugieren la aparición gradual de cambios a largo plazo en los circuitos neuronales que subyacen a la motivación como resultado de la autoadministración del azúcar y la abstinencia.

4.D. “Sensibilización cruzada”: mayor respuesta locomotora a los psicoestimulantes durante la abstinencia del azúcar

La sensibilización inducida por fármacos puede desempeñar un papel en la mejora de la autoadministración de fármacos y está implicado como un factor que contribuye a la adicción a las drogas (Robinson y Berridge, 1993). En un experimento típico de sensibilización, el animal recibe un medicamento diariamente durante aproximadamente una semana, luego el procedimiento se detiene. Sin embargo, en el cerebro hay cambios duraderos, incluso en crecimiento, aparentes una semana o más después, cuando una dosis baja de desafío del fármaco produce hiperlocomoción (Kalivas et al., 1992). Además, la sensibilización cruzada de una droga a otra se ha demostrado con varias drogas de abuso, incluidas las ratas sensibilizadoras de la anfetamina a la cocaína o fenciclidina (Greenberg y Segal, 1985, Kalivas y Weber, 1988, Pierce y Kalivas, 1995, Schenk et al., 1991), cocaína de sensibilización cruzada con alcohol (Itzhak y Martin, 1999), y la heroína con cannabis (Pontieri et al., 2001). Otros estudios han encontrado este efecto con sustancias no farmacológicas. Se ha demostrado una sensibilización cruzada conductual entre la cocaína y el estrés (Antelman y Caggiula, 1977, Covington y Miczek, 2001, Prasad et al., 1998). Además, aumentos en la ingesta de alimentos (Bakshi y Kelley, 1994) o conductas sexuales (Fiorino y Phillips, 1999, Nocjar y Panksepp, 2002) se han observado en animales con antecedentes de sensibilización a fármacos.

Nosotros y otros hemos descubierto que la ingesta de azúcar intermitente se sensibiliza con las drogas de abuso. Las ratas sensibilizadas con inyecciones diarias de anfetamina (3 mg / kg, ip) son hiperactivas una semana más tarde en respuesta a la prueba de 10% de sacarosa (Avena y Hoebel, 2003a). A la inversa, las ratas alimentadas con Daily Intermittent Sugar y Chow muestran una sensibilización cruzada del aparato locomotor a la anfetamina. Específicamente, tales animales son hiperactivos en respuesta a una dosis baja y desafiante de anfetamina (0.5 mg / kg, ip) que no tiene efecto en los animales no expuestos, incluso después de 8 días de abstinencia de azúcar ( ; Avena y Hoebel, 2003b). Las ratas mantenidas en este programa de alimentación pero la solución salina administrada no eran hiperactivas, ni las ratas estaban en los grupos control (Chow Intermitente Diario, Ad libitum Sugar y Chow, Chow Ad libitum) a las que se les administró la dosis de desafío de anfetamina. El acceso intermitente a la sacarosa también se sensibiliza con la cocaína (Gosnell, 2005) y facilita el desarrollo de la sensibilización al agonista DA quinpirol (Foley et al., 2006). Por lo tanto, los resultados con tres agonistas de DA diferentes de tres laboratorios diferentes apoyan la teoría de que el sistema de DA está sensibilizado por el acceso intermitente al azúcar, como lo demuestra la sensibilización cruzada. Esto es importante ya que la neurotransmisión dopaminérgica mesolímbica mejorada juega un papel importante en los efectos conductuales de la sensibilización así como en la sensibilización cruzada (Robinson y Berridge, 1993), y puede contribuir a la adicción y comorbilidad con el abuso de sustancias múltiples.

Figura 5 y XNUMX 

Actividad locomotora en una jaula de fotocélula representada como porcentaje de roturas del haz de referencia en el día 0. Las ratas se mantuvieron durante los días 21 en los regímenes de dietas especificadas. Las ratas mantenidas en sacarosa diaria intermitente y Chow fueron hiperactivas nueve días después en respuesta ...

4.E. "Efecto de entrada": mayor consumo de alcohol durante la abstinencia de azúcar

Numerosos estudios han encontrado que la sensibilización a un fármaco puede conducir no solo a hiperactividad, sino también a un aumento posterior del consumo de otro fármaco o sustancia (Ellgren et al., 2006, Henningfield et al., 1990, Hubbell et al., 1993, Liguori et al., 1997, Nichols et al., 1991, Piazza et al., 1989, Vezina, 2004, Vezina et al., 2002, Volpicelli et al., 1991). Nos referimos a este fenómeno como “sensibilización cruzada consumatoria”. En la literatura clínica, cuando un medicamento lleva a tomar otro, esto se conoce como un "efecto de puerta de enlace". Es particularmente notable cuando una droga legal (por ejemplo, la nicotina) actúa como una puerta de entrada a una droga ilegal (por ejemplo, la cocaína) (Lai et al., 2000).

Las ratas mantenidas en el acceso de azúcar intermitente y luego obligadas a abstenerse, posteriormente muestran una mayor ingesta de 9% de alcohol (Avena et al., 2004). Esto sugiere que el acceso intermitente al azúcar puede ser una puerta de entrada al consumo de alcohol. Otros han demostrado que los animales que prefieren el sabor dulce se autoadministrarán la cocaína a una tasa mayor (Carroll et al., 2006). Al igual que con la sensibilización cruzada locomotora descrita anteriormente, este comportamiento subyacente es, presumiblemente, las alteraciones neuroquímicas en el cerebro, como las adaptaciones en la DA y quizás las funciones opioides.

5. SIMILARIDADES NEUROQUÍMICAS ENTRE LA ADMINISTRACIÓN DE MEDICAMENTOS Y LA INGESTA DE AZÚCAR INTERMITENTE

Los estudios descritos anteriormente sugieren que el acceso intermitente al azúcar puede producir numerosos comportamientos similares a los observados en ratas dependientes de fármacos. En esta sección, describimos los hallazgos neuroquímicos que pueden ser la base de la dependencia del azúcar. En la medida en que estas alteraciones cerebrales coincidan con los efectos de las drogas de abuso, refuerza el caso de que el azúcar puede parecerse a una sustancia de abuso.

5.A. La ingesta intermitente de azúcar altera D1, D2 y la unión del receptor opioide mu y la expresión de ARNm

Las drogas de abuso pueden alterar los receptores de DA y los opioides en las regiones mesolímbicas del cerebro. Estudios farmacológicos con D selectiva.1, D2 y D3 Los antagonistas de los receptores y los estudios genéticos han revelado que los tres subtipos de receptores median los efectos de refuerzo de las drogas de abuso. Hay una regulación de D1 receptoresUnterwald et al., 1994) y aumentar en D1 unión al receptor (Alburges et al., 1993, Unterwald et al., 2001) en respuesta a la cocaína. A la inversa, d2 La densidad de receptores es menor en NAc de monos que tienen un historial de consumo de cocaína (Moore et al., 1998). Las drogas de abuso también pueden producir cambios en la expresión génica de los receptores DA. Se ha demostrado que la morfina y la cocaína disminuyen el acúmulo D2 ARNm del receptor (Georges et al., 1999, Turchan et al., 1997), y un aumento en D3 ARNm del receptor (Spangler et al., 2003). Estos hallazgos con animales de laboratorio apoyan los estudios clínicos, que han revelado que D2 Los receptores están regulados a la baja en los adictos a la cocaína (Volkow et al., 1996a, 1996b, 2006).

Se han reportado cambios similares con el acceso intermitente al azúcar. La autorradiografía revela un aumento de D1 en la NAc y D disminuida2 Unión al receptor en el estriado ( ; Colantuoni et al., 2001). Esto fue relativo a ratas alimentadas con chow, por lo que no se sabe si ad libitum El azúcar también mostraría este efecto. Otros han reportado una disminución en D2 unión del receptor en la NAc de ratas con acceso restringido a sacarosa y chow en comparación con ratas alimentadas con chow restringido solamente (Bello et al., 2002). Las ratas con acceso intermitente a azúcar y chow también tienen disminuciones en D2 ARNm del receptor en la NAc en comparación con ad libitum controles de comidaSpangler et al., 2004). los niveles de ARNm de D3 El ARNm del receptor en el NAc aumenta en el NAc y el caudato-putamen.

Figura 6 y XNUMX 

El acceso intermitente al azúcar altera la unión del receptor DA al nivel del estriado. re1 la unión al receptor (panel superior) aumenta en el núcleo de NAc y la cáscara de los animales expuestos a la glucosa diaria intermitente y Chow (barras negras) durante los días 30 en comparación con el control ...

Con respecto a los receptores opioides, la unión del receptor mu aumenta en respuesta a la cocaína y la morfina (Bailey et al., 2005, Unterwald et al., 2001, Vigano et al., 2003). La unión del receptor Mu-opioide también se mejora significativamente después de tres semanas en la dieta de azúcar intermitente, en comparación con ad libitum perro chino. Este efecto se observó en la concha de accumbens, el cingulado, el hipocampo y el locus coeruleus (Colantuoni et al., 2001).

5.B. La ingesta de azúcar intermitente altera la expresión del ARNm de encefalina

El ARNm de la encefalina en el estriado y la NAc disminuyen en respuesta a las inyecciones repetidas de morfina (Georges et al., 1999, Turchan et al., 1997, Uhl et al., 1988). Estos cambios dentro de los sistemas opioides son similares a los observados en sujetos humanos dependientes de la cocaína (Zubieta et al., 1996).

Las ratas con acceso a azúcar intermitente también muestran una disminución significativa en el ARNm de la encefalina, aunque es difícil juzgar su importancia funcional (Spangler et al., 2004). Esta disminución en el ARNm de encefalina es consistente con los hallazgos observados en ratas con acceso diario limitado a una dieta líquida dulce en grasa (Kelley et al., 2003). Suponiendo que esta disminución en los resultados de ARNm se sintetiza y libera menos péptido de encefalina, podría explicar un aumento compensatorio en los receptores opioides mu, como se mencionó anteriormente.

5.C. La ingesta diaria intermitente de azúcar libera repetidamente dopamina en los accumbens

Una de las características neuroquímicas más fuertes entre el acceso intermitente al azúcar y las drogas de abuso se ha encontrado usando in vivo Microdiálisis para medir la DA extracelular. El aumento repetido de DA extracelular es un sello distintivo de las drogas que se abusan. La DA extracelular aumenta en la NAc en respuesta a ambas drogas adictivas (De Vries y Shippenberg, 2002, Di Chiara y Imperato, 1988, Everitt y Wolf, 2002, Hernández y Hoebel, 1988, Hurd et al., 1988, Picciotto y Corrigall, 2002, Pothos et al., 1991, Rada et al., 1991a) y estímulos asociados a las drogas (Ito et al., 2000). A diferencia de las drogas de abuso, que ejercen sus efectos en la liberación de DA cada vez que se administran (Pothos et al., 1991, Wise et al., 1995), el efecto de comer alimentos sabrosos en la liberación de DA disminuye con el acceso repetido cuando ya no es novedoso, a menos que el animal esté privado de alimentos (Bassareo y Di Chiara, 1999, Di Chiara y Tanda, 1997, Rada et al., 2005b). Por lo tanto, la alimentación normal es muy diferente a la de tomar medicamentos porque la respuesta de la DA durante la alimentación se reduce gradualmente.

Sin embargo, y esto es muy importante, las ratas alimentadas diariamente con azúcar intermitente y chow aparentemente liberan DA todos los días, como se mide en los días 1, 2 y 21 de acceso ( ; Rada et al., 2005b). Como controles, ratas alimentadas con azúcar o chow. ad libitum, las ratas con acceso intermitente solo a chow, o las que prueban el azúcar solo dos veces, desarrollan una respuesta DA embotada como es típico de un alimento que pierde su novedad. Estos resultados están respaldados por los hallazgos de alteraciones en el volumen de negocios de DA de Accumbens y el transportador de DA en ratas mantenidas en un programa de alimentación de azúcar intermitente (Bello et al., 2003, Hajnal y Norgren, 2002). Juntos, estos resultados sugieren que el acceso intermitente al azúcar y el chow causa aumentos recurrentes en la DA extracelular de una manera que es más como una droga de abuso que como un alimento.

Figura 7 y XNUMX 

Las ratas con acceso intermitente al azúcar liberan DA en respuesta a la ingesta de sacarosa para 60 min en el día 21. Dopamina, medida por in vivo microdiálisis, aumentos para las ratas de sacarosa y chow intermitentes diarias (círculos abiertos) en los días 1, 2 y 21; a diferencia de, ...

Una pregunta interesante es si los efectos neuroquímicos observados con el acceso intermitente al azúcar se deben a sus propiedades postivas o si el sabor del azúcar puede ser suficiente. Para investigar los efectos orosensoriales del azúcar, utilizamos la preparación de alimentación simulada. Las ratas que se alimentan de forma simulada con una fístula gástrica abierta pueden ingerir alimentos pero no digerirlos por completo (Smith, 1998). La alimentación simulada no elimina completamente los efectos post-ingestivos (Berthoud y Jeanrenaud, 1982, Sclafani y Nissenbaum, 1985), sin embargo, permite que los animales prueben el azúcar sin retener casi calorías.

Los resultados de la alimentación simulada de azúcar para la primera hora de acceso cada día muestran que se libera DA en la NAc, incluso después de tres semanas de atracones diarios, simplemente debido al sabor de la sacarosa (Avena et al., 2006). La alimentación simulada no mejora aún más la típica liberación de DA inducida por el azúcar. Esto es compatible con otros trabajos que muestran que la cantidad de liberación de DA en el NAc es proporcional a la concentración de sacarosa, no al volumen consumido (Hajnal et al., 2004).

5.D. La liberación de acetilcolina de Accumbens se retrasa durante los atracones de azúcar y se elimina durante la alimentación simulada

La alimentación simulada reveló resultados interesantes con ACh. Como se describe en la Sección 3.C., La ACumb de Accumbens aumenta en medio de una comida cuando la alimentación disminuye y luego se detiene (Mark et al., 1992). Se podría predecir que cuando un animal ingiere una comida muy abundante, como ocurre con la primera comida de una solución de azúcar y un chow, la liberación de ACh debería retrasarse hasta que comience el proceso de saciedad como se refleja en la terminación gradual de la comida. Esto es lo que se observó; La liberación de ACh se produjo cuando esta comida inicial de "atracón" estaba llegando a su fin (Rada et al., 2005b).

A continuación, medimos la liberación de ACh cuando el animal podía ingerir una gran cantidad de azúcar mientras se alimentaba de forma simulada. La purga del contenido del estómago redujo drásticamente la liberación de ACh (Avena et al., 2006). Esto es predecible basado en la teoría de que ACh es normalmente importante para el proceso de saciedad (Hoebel et al., 1999, Mark et al., 1992). También sugiere que al purgar, se elimina la respuesta ACh que se opone a DA. Por lo tanto, cuando "atracarse" con el azúcar se acompaña de una purga, el comportamiento se ve reforzado por la DA sin ACh, que es más como tomar una droga y menos como una alimentación normal.

5.E. La extracción de azúcar altera el equilibrio de dopamina / acetilcolina en los accumbens

Los signos conductuales de abstinencia de drogas suelen ir acompañados de alteraciones en el equilibrio DA / ACh en la NAc. Durante la retirada, la DA disminuye mientras aumenta la ACh. Este desequilibrio se ha demostrado durante la abstinencia inducida químicamente con varias drogas de abuso, incluida la morfina, la nicotina y el alcohol (Rada et al., 1996, 2001, 2004). La mera abstinencia de una sustancia de abuso también es suficiente para provocar signos de abstinencia neuroquímicos. Por ejemplo, las ratas que se ven obligadas a abstenerse de la morfina o el alcohol tienen una DA extracelular disminuida en la NAc (Acquas y Di Chiara, 1992, Rossetti et al., 1992) y la ACh aumenta durante la retirada espontánea de morfina (Fiserova et al., 1999). Si bien el retiro de un fármaco anxyolítico (diazepam) precipitado por un antagonista del receptor de bendodiazepina no disminuye la DA extracelular, libera ACH de Accumbens, lo que puede contribuir a la dependencia de las benzodiazepinas (Rada y Hoebel, 2005)

Las ratas que tienen acceso intermitente al azúcar y al chow muestran el desequilibrio neuroquímico similar a la morfina en DA / ACh durante la extracción. Esto fue producido de dos maneras. Como se muestra en , cuando se les da naloxona para precipitar la abstinencia de opioides, hay una disminución en la liberación de DA de Accumbens junto con un aumento en la liberación de ACh (Colantuoni et al., 2002). Lo mismo ocurre después de 36 h de privación de alimentos (Avena, Bocarsly, Rada, Kim, Hoebel, sin publicar). Una forma de interpretar la abstinencia inducida por la privación es sugerir que, sin alimento para liberar opioides, el animal sufre el mismo tipo de abstinencia que cuando los receptores opioides mu regulados al alza se bloquean con naloxona.

Figura 8 y XNUMX 

La DA extracelular (gráfico superior) disminuyó a 81% del valor inicial después de la inyección de naloxona (3 mg / kg, sc) en ratas con un historial de sacarosa intermitente diaria y Chow. La acetilcolina (gráfico inferior) aumentó a 157% en las mismas ratas de acceso al azúcar intermitentes. ...

6. DISCUSIÓN E IMPLICACIONES CLÍNICAS.

La comida no es normalmente como una sustancia de abuso, pero los atracones intermitentes y las privaciones cambian eso. Basado en las similitudes neuroquímicas y de comportamiento observadas entre los efectos del acceso intermitente al azúcar y las drogas de abuso, sugerimos que el azúcar, tan común como es, cumple con los criterios de una sustancia de abuso y puede ser "adictivo" para algunas personas cuando Se consume de una manera "binge-like". Esta conclusión se ve reforzada por los cambios en la neuroquímica del sistema límbico que son similares para las drogas y para el azúcar. Los efectos que observamos son de menor magnitud que los producidos por drogas de abuso como la cocaína o la morfina; sin embargo, es interesante el hecho de que estos comportamientos y cambios neuroquímicos pueden ser provocados con un reforzador natural. No queda claro a partir de este modelo animal si el acceso intermitente al azúcar puede resultar en el abandono de las actividades sociales como lo exige la definición de dependencia en el DSM-IV-TR (Asociación Americana de Psiquiatría, 2000). Tampoco se sabe si las ratas continuarán autoadministrándose el azúcar a pesar de los obstáculos físicos, como el dolor duradero para obtener azúcar, como hacen algunas ratas para la cocaína (Deroche-Gamonet et al., 2004). No obstante, la extensa serie de experimentos que revelan similitudes entre el comportamiento inducido por el azúcar y el inducido por fármacos y la neuroquímica, como se describe en las Secciones 4 y 5, confiere credibilidad al concepto de "adicción al azúcar", da precisión a su definición y proporciona una verificación modelo.

6.A. Bulimia nerviosa

El régimen de alimentación de Daily Intermittent Sugar and Chow comparte algunos aspectos del patrón de comportamiento de las personas diagnosticadas con trastorno por atracón o bulimia. Los bulímicos a menudo restringen la ingesta temprano en el día y luego se emborrachan más tarde en la noche, generalmente en alimentos sabrosos (Drewnowski et al., 1992, Gendall et al., 1997). Estos pacientes luego purgan la comida, ya sea por vómito o uso laxante, o en algunos casos por ejercicio vigoroso (Asociación Americana de Psiquiatría, 2000). Los pacientes bulímicos tienen niveles bajos de β-endorfina (Brewerton y otros, 1992, Waller et al., 1986), que podría fomentar el comer con una preferencia o antojo de dulces. También tienen una disminución en la unión del receptor opioide mu en la ínsula en comparación con los controles, lo que se correlaciona con el comportamiento en ayunas reciente (Bencherif et al., 2005). Esto contrasta con el aumento observado en ratas después de un atracón. El atracón cíclico y la privación de alimentos pueden producir alteraciones en los receptores opioides mu, que ayudan a perpetuar el comportamiento de atracón.

Utilizamos la preparación de alimentación simulada para imitar la purga asociada con la bulimia. El hallazgo descrito en la Sección 5.C., Que el acceso intermitente al azúcar libera repetidamente el DA en respuesta al sabor del azúcar, puede ser importante para comprender los comportamientos de atracones asociados con la bulimia. La DA se ha implicado en la bulimia comparándola con la autoestimulación hipotalámica, que también libera la DA sin calorías (Hoebel et al., 1992). Los pacientes bulímicos tienen una baja actividad de la DA central como se refleja en el análisis de los metabolitos de la DA en el líquido cefalorraquídeo, lo que también indica un papel para la DA en sus respuestas anormales a los alimentos (Jimerson et al., 1992).

La similitud general en el comportamiento y las adaptaciones cerebrales con el consumo excesivo de azúcar y el consumo de drogas descritos anteriormente apoyan la teoría de que la obesidad y los trastornos alimentarios, como la bulimia y la anorexia, pueden tener propiedades de "adicción" en algunos individuos (Davis y Claridge, 1998, Gillman y Lichtigfeld, 1986, Marrazzi y Luby, 1986, Mercer y soporte, 1997, Riva et al., 2006). La teoría de la auto-adicción propuso que algunos trastornos alimentarios pueden ser una adicción a los opiáceos endógenos (Heubner, 1993, Marrazzi y Luby, 1986, 1990). En apoyo, las disfunciones del apetito en forma de atracones y autoinmunción pueden estimular la actividad opioide endógena (Aravich et al., 1993).

Los pacientes bulímicos se emborracharán con cantidades excesivas de edulcorantes no calóricos (Klein et al., 2006), sugiriendo que obtienen beneficios de la estimulación orosensorial dulce. Hemos demostrado que la purga deja la DA sin oposición por ACh asociada a la saciedad en los accumbens (Sección 5.D.). Este estado neuroquímico puede ser propicio para el atracón exagerado. Además, los hallazgos de que la ingesta de azúcar intermitente se sensibiliza con la anfetamina y fomenta la ingesta de alcohol (Secciones 4.D y 4.E) pueden estar relacionados con la comorbilidad entre la bulimia y el abuso de sustancias (Holderness et al., 1994).

6.B. Obesidad

Azucar y obesidad

La obesidad es una de las principales causas prevenibles de muerte en los EE. UU. (Mokdad et al., 2004). Varios estudios han correlacionado el aumento en la incidencia de obesidad con un aumento en el consumo de azúcar (Bray et al., 1992, Elliott et al., 2002, Howard y Wylie-Rosett, 2002, Ludwig et al., 2001). El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos ha informado que el consumo per cápita de refrescos ha aumentado en casi 500% en los últimos 50 (Putnam y Allhouse, 1999). La ingesta de azúcar puede llevar a un mayor número y / o afinidad por los receptores de opioides, lo que a su vez conduce a una mayor ingestión de azúcar y puede contribuir a la obesidad (Fullerton et al., 1985). De hecho, las ratas mantenidas en la dieta de acceso a azúcar intermitente muestran cambios en el receptor opioide (Sección 5.A.); sin embargo, después de un mes en la dieta con 10% de sacarosa o 25% de glucosa, estos animales no tienen sobrepeso (Colantuoni et al., 2001, Avena y Hoebel, 2003b), aunque otros han reportado un síndrome metabólico (Toida et al., 1996), una pérdida de eficiencia de combustible (Levine et al., 2003) y un aumento del peso corporal en ratas alimentadas con sacarosa (Bock et al., 1995, Kawasaki y otros, 2005) y glucosa (Wideman et al., 2005). La mayoría de los estudios sobre la ingesta de azúcar y el peso corporal no utilizan una dieta que provoque atracones, y la traducción a la obesidad humana es compleja (Levine et al., 2003). Como se describe en la Sección 4.A., Parece que las ratas de nuestro modelo compensan las calorías de sacarosa o glucosa al reducir la ingesta de chow (Avena, Bocarsly, Rada, Kim y Hoebel, sin publicar). Ganan peso a una velocidad normal (Colantuoni et al., 2002). Esto puede no ser cierto para todos los azúcares.

La fructosa es un edulcorante único que tiene diferentes efectos metabólicos en el cuerpo que la glucosa o la sacarosa. La fructosa se absorbe más abajo en el intestino, y mientras que la glucosa en circulación libera insulina del páncreas (Sato et al., 1996, Vilsboll et al., 2003), la fructosa estimula la síntesis de insulina pero no la libera (Curry, 1989, Le y Tappy, 2006, Sato et al., 1996). La insulina modifica la ingesta de alimentos mediante la inhibición de la alimentación (Schwartz et al., 2000) y al aumentar la liberación de leptina (Saad et al., 1998), que también puede inhibir la ingesta de alimentos. Las comidas de jarabe de maíz alto en fructosa pueden reducir los niveles de insulina y leptina circulantes (Teff et al., 2004), contribuyendo a aumentar el peso corporal. Por lo tanto, la ingesta de fructosa podría no resultar en el grado de saciedad que normalmente se produciría con una comida de glucosa o sacarosa igualmente calórica. Dado que el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa se ha convertido en un componente importante de la dieta estadounidense (Bray et al., 2004) y carece de algunos efectos sobre la insulina y la leptina, puede ser un agente potencial para producir obesidad cuando se administra de forma intermitente a ratas. Aún no se ha determinado si los signos de dependencia de la fructosa son evidentes o no cuando se ofrece intermitentemente. Sin embargo, según nuestros resultados que muestran que el sabor dulce es suficiente para provocar la liberación repetida de DA en la NAc (consulte la Sección 5.C.), Suponemos que cualquier sabor dulce que se consuma de manera compulsiva es un candidato para producir signos de dependencia.

Grasa y obesidad

Si bien hemos optado por centrarnos en el azúcar, surge la pregunta de si los alimentos no dulces y sabrosos pueden producir signos o dependencia. La evidencia es mixta. Parece que algunos signos de dependencia son evidentes con la grasa, mientras que otros no se han demostrado. El atracón de grasa en ratas ocurre con el acceso intermitente a grasa pura (manteca vegetal), galletas dulces en grasa (Boggiano et al., 2005, Corwin, 2006), o chow dulce (Berner, Avena y Hoebel, sin publicar). Acceso repetido e intermitente a las emisiones de aceite DA en la NAc (Liang et al., 2006). Al igual que el azúcar, se sabe que el consumo excesivo de grasa en una dieta rica en grasas afecta el sistema opioide en los accumbens al disminuir el ARNm de la encefalina, un efecto que no se observa con el acceso agudo (Kelley et al., 2003). Además, el tratamiento con baclofeno (agonista de GABA-B), que reduce la ingesta de medicamentos, también reduce el consumo excesivo de grasas (Buda-Levin y otros, 2005).

Todo esto implica que la dependencia de la grasa es una posibilidad real, pero la retirada de los atracones de grasa no es tan evidente como lo es con el azúcar. Le Magnen (1990) se observó que la naloxona podría precipitar la abstinencia en ratas en una dieta estilo cafetería, que contiene una variedad de alimentos ricos en grasa y azúcar (por ejemplo, queso, galletas, chips de chocolate). Sin embargo, no hemos observado signos de abstinencia espontánea o precipitada con naloxona en ratas alimentadas con grasa pura (acortamiento vegetal) o una combinación de azúcar y grasa, y ningún otro resultado ha sido publicado por otros. Se necesitan más estudios para comprender completamente las diferencias entre el consumo excesivo de azúcar y grasa y sus efectos posteriores sobre el comportamiento. Al igual que las diferentes clases de fármacos (p. Ej., Agonistas de la dopamina versus opiáceos) tienen signos de abstinencia fisiológicos y de comportamiento específicos, puede ser que diferentes macronutrientes también produzcan signos de abstinencia específicos. Debido a que el antojo de grasa o la sensibilización cruzada entre la ingesta de grasa y las drogas de abuso aún no se ha documentado en animales, el azúcar es actualmente la única sustancia aceptable para la cual se ha demostrado el atracón, la abstinencia, la motivación mejorada inducida por la abstinencia y la sensibilización cruzada Secciones 4 y 5).

Imagen mental

Los hallazgos recientes que utilizan la tomografía por emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética funcional (IRMf) en humanos han apoyado la idea de que las conductas alimentarias aberrantes, incluidas las observadas en la obesidad, pueden tener similitudes con la dependencia de las drogas. Los cambios relacionados con el deseo en la señal de fMRI se han identificado en respuesta a los alimentos sabrosos, similares al deseo de drogas. Esta superposición ocurrió en el hipocampo, la ínsula y el caudado (Pelchat et al., 2004). De manera similar, las tomografías PET revelan que los sujetos obesos muestran una reducción en el estriado D2 Disponibilidad de receptores asociada con el peso corporal del sujeto (Wang et al., 2004b). Esta disminución en D2 Los receptores en sujetos obesos son similares en magnitud a las reducciones reportadas en sujetos adictos a las drogas (Wang et al., 2001). La participación del sistema de DA en la recompensa y el refuerzo ha llevado a la hipótesis de que las alteraciones en la actividad de la DA en sujetos obesos los ponen a un uso excesivo de alimentos. La exposición a alimentos especialmente sabrosos, como la torta y el helado, activa varias regiones del cerebro, incluida la ínsula anterior y la corteza orbitofrontal derecha (Wang et al., 2004a), que puede ser la base de la motivación para la obtención de alimentos (Rollos, 2006).

7. CONCLUSIÓN

Desde una perspectiva evolutiva, lo mejor para los humanos es tener un deseo inherente de alimento para sobrevivir. Sin embargo, este deseo puede ir mal, y ciertas personas, en particular algunos pacientes obesos y bulímicos en particular, pueden desarrollar una dependencia poco saludable de alimentos sabrosos que interfieren con el bienestar. El concepto de "adicción a la comida" se materializó en la industria de la dieta sobre la base de informes subjetivos, relatos clínicos y estudios de casos descritos en los libros de autoayuda. El aumento de la obesidad, junto con el surgimiento de hallazgos científicos paralelos entre las drogas de abuso y los alimentos sabrosos, ha dado credibilidad a esta idea. La evidencia revisada apoya la teoría de que, en algunas circunstancias, el acceso intermitente al azúcar puede conducir a cambios de comportamiento y neuroquímicos que se asemejan a los efectos de una sustancia de abuso. Según la evidencia en ratas, el acceso intermitente al azúcar y el chow es capaz de producir una "dependencia". Esto se definió operacionalmente mediante pruebas de atracones, abstinencia, ansia y sensibilización cruzada a la anfetamina y el alcohol. La correspondencia con algunas personas con trastorno por atracón o bulimia es sorprendente, pero si es una buena idea llamar a esto una "adicción a la comida" en las personas es una pregunta científica y social que aún no se ha respondido. Lo que esta revisión demuestra es que las ratas con acceso intermitente a los alimentos y una solución de azúcar pueden mostrar tanto una constelación de comportamientos como cambios cerebrales paralelos que son característicos de ratas que voluntariamente se autoadministran drogas adictivas. En el agregado, esto es evidencia de que el azúcar puede ser adictivo.

AGRADECIMIENTOS

Esta investigación fue apoyada por la subvención de USPHS MH-65024 (BGH), DA-10608 (BGH), DA-16458 (beca a NMA) y la Fundación Lane.

Notas a pie de página

Descargo de responsabilidad del editor: Este es un archivo PDF de un manuscrito sin editar que ha sido aceptado para publicación. Como servicio a nuestros clientes, proporcionamos esta primera versión del manuscrito. El manuscrito se someterá a revisión, composición y revisión de la prueba resultante antes de que se publique en su forma final. Tenga en cuenta que durante el proceso de producción se pueden descubrir errores que podrían afectar el contenido, y todas las exenciones de responsabilidad legales que se aplican a la revista pertenecen.

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