Biol Psychiatry. Manuscrito del autor; Disponible en PMC 2014 Ene 8.
Psiquiatría Biol. 2013 mayo 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Publicado en línea 2013 Jan 8. doi 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
La versión editada final del editor de este artículo está disponible en Biol Psychiatry
Ver comentario "Los modelos animales muestran el camino para comprender mejor la adicción a los alimentos y para proporcionar pruebas de que las drogas que se usan con éxito en las adicciones pueden ser exitosas para tratar la sobrealimentación"en Biol Psychiatry, volumen 10 en la página e11.
Resumen
Antecedentes
Hay mucho interés en explorar si la alimentación basada en la recompensa puede producir plasticidad similar a una droga en el cerebro. El sistema de ácido gamma-aminobutírico (GABA) en la cáscara del núcleo accumbens (Acb), que modula los sistemas de alimentación hipotalámica, está bien situado para "usurpar" el control homeostático de la alimentación. Sin embargo, se desconoce si las neuroadaptaciones inducidas por la alimentación ocurren en este sistema.
Métodos
Grupos separados de ratas mantenidas ad libitum se expusieron a episodios diarios de ingesta de grasas endulzadas, estrés de depredadores o infusiones de cáscaras intra-Acb de d-anfetamina (2 o 10 μg) o del agonista opioide μ D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO, 2.5 μg), luego se desafió con la infusión de cáscaras intra-Acb del GABAA agonista, muscimol (10 ng).
Resultados
Exposición a grasas endulzadas sensibilizado fuertemente con la alimentación inducida por muscimol. La sensibilización estuvo presente 1 una semana después del cese del régimen de alimentación apetecible, pero había disminuido en 2 semanas. Las ratas expuestas a la grasa endulzada no mostraron una respuesta de alimentación alterada a la privación de alimentos. Las infusiones repetidas intra-Acb shell de DAMGO (2.5 μg) también sensibilizaron la alimentación impulsada por muscimol intra-Acb shell. Sin embargo, ni las infusiones repetidas intra-Acb shell d-anfetamina (2 o 10 μg) ni la exposición intermitente a un estímulo aversivo (estrés del depredador) alteraron la sensibilidad al muscimol.
Conclusiones
La alimentación palatable genera hipersensibilidad a las respuestas GABA de Shell Acb; este efecto puede implicar la liberación inducida por la alimentación de péptidos opioides. La excitación aumentada, las experiencias aversivas o el aumento de la transmisión de catecolamina por sí solos son insuficientes para producir el efecto, y un impulso de alimentación inducido por el hambre es insuficiente para revelar el efecto. Estos hallazgos revelan un nuevo tipo de neuroadaptación inducida por alimentos dentro del Acb; Se discuten las posibles implicaciones para entender los efectos cruzados entre la recompensa de alimentos y la recompensa de drogas.
Se plantea la hipótesis de que un factor importante que contribuye a la "epidemia" actual de obesidad es la prevalencia de alimentos baratos, altamente sabrosos y densos en energía que impulsan el comportamiento de alimentación no homeostática a través de sus propiedades altamente gratificantes (1–3). Debido a que estos alimentos involucran las mismas vías centrales implicadas en la adicción (4–6), ha habido un considerable interés en determinar si su ingesta genera cambios neuroplásticos similares a los producidos por drogas de abuso. Los sistemas que reciben la mayor atención a este respecto son los sistemas de dopamina y opioides en el núcleo accumbens (acb). Varios grupos han demostrado que la exposición repetida a la alimentación sabrosa, especialmente en alimentos enriquecidos con azúcar o grasa, altera fuertemente la dinámica de los neurotransmisores, la sensibilidad del receptor y la expresión de genes dentro de estos sistemas y produce patrones de alimentación similares a los bingos y otros cambios de comportamiento que recuerdan procesos similares a la adicción. (7–13).
Otro jugador clave en el control neural del comportamiento apetitivo es el sistema de ácido gamma-aminobutírico (GABA) localizado en Acb. La inhibición aguda de las neuronas de la capa de Acb con agonistas de GABA provoca una respuesta de alimentación masiva en ratas saciadas; Este efecto se ubica entre los síndromes más dramáticos de hiperfagia inducida por fármacos provocados desde cualquier lugar del cerebro.n14–19). Esta hiperfagia se deriva, en parte, del reclutamiento de sistemas hipotalámicos codificados con péptidos que están involucrados en la regulación del balance energético (20–22). Además, la capa anterior de Acb es el único sitio telencefálico que se sabe que apoya la facilitación inducida por GABA de la reactividad del sabor hedónico (23). Por lo tanto, el shell Acb se ha propuesto como un nodo esencial en la red del cerebro anterior que modula los sistemas de balance de energía descendentes en alineación con las contingencias afectivas / motivacionales. (24–26). Por lo tanto, un nodo de red con estas propiedades podría representar un lugar crucial para la neuroplasticidad inducida por la alimentación sabrosa; Sorprendentemente, sin embargo, el sistema Acb shell GABA no se ha estudiado a este respecto.
Nuestro objetivo en este estudio fue evaluar si la experiencia repetida con alimentación no homeostática basada en la recompensa genera neuroadaptaciones en los sistemas Acb shell GABA. Descubrimos que un régimen modesto de ingesta intermitente de grasas endulzadas sensibiliza fuertemente las respuestas de alimentación provocadas por la estimulación directa de GABAA Receptores en la cáscara de Acb. Investigamos los mecanismos conductuales y farmacológicos subyacentes a este efecto, con énfasis en la posible participación de mecanismos opiatergicos y dopaminérgicos locales de concha intraacb.
Métodos y Materiales
Materias
Las ratas Sprague-Dawley macho (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) que pesaban de 300 a 325 g al llegar fueron alojadas en parejas en jaulas transparentes con acceso ad libitum a alimentos y agua (excepto en ciertos experimentos como se describe más adelante) en luz y temperatura -vivario controlado. Se mantuvieron bajo un ciclo de luz / oscuridad 12-h (luces encendidas en 7: 00 AM). Todas las instalaciones y procedimientos se ajustaron a las directrices sobre el uso y cuidado de animales de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. Y fueron supervisados y aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad de Wisconsin.
Cirugía y verificación de colocación
Las cánulas de guía bilaterales de acero inoxidable destinadas a la cubierta Acb (calibre 23) se implantaron de acuerdo con los procedimientos estereotáxicos estándar [para más detalles, consulte Baldo y Kelley (27)]. Las coordenadas del sitio de infusión (en milímetros del bregma) fueron + 3.2 (anteroposterior); + 1.0 (lateromedial); −5.2 de la superficie del cráneo (dorsoventral). Se colocaron estiletes de alambre en las cánulas para evitar el bloqueo y las ratas se recuperaron hasta 7 días antes de la prueba. Al final de cada experimento, se determinaron las colocaciones de las cánulas viendo secciones cerebrales teñidas con Nissl bajo microscopía óptica (para más detalles, consulte Suplemento 1). Las ratas con colocaciones de cánulas incorrectas se eliminaron del análisis estadístico; los tamaños de grupo dados en esta sección representan los tamaños finales de grupo después de que se omitieron los sujetos con ubicaciones incorrectas.
Medicamentos y microinfusiones
Los inyectores de acero inoxidable (calibre 30) se bajaron para extender 2.5 mm más allá de la punta de la cánula guía. Las inyecciones de presión bilateral se realizaron utilizando una bomba de microdrive. Las drogas se infundieron a una tasa de .32 μL por minuto. La duración total de la infusión fue de 93 seg, lo que resultó en un volumen total de infusión de .5 μL por lado. Después de las infusiones, los inyectores se dejaron en su lugar durante 1 min para permitir la difusión del inyectado antes de reemplazar los estiletes. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkephalin (DAMGO) y d-anfetamina (AMPH) se disolvieron en solución salina estéril al .9%.
Régimen de alimentación aceptable
Las ratas fueron expuestas a dos sesiones de 30-min (una sesión de mañana y tarde) por día durante 5 días consecutivos. Estas sesiones se llevaron a cabo en jaulas de prueba de plexiglás idénticas a las jaulas de la casa, excepto con pisos de rejilla de alambre para permitir la fácil recolección de derrames de alimentos. Durante la sesión de la mañana (11: 00 – 11: 30 AM), a las ratas se les ofreció grasa endulzada (grupo experimental; n = 14) o chow estándar (grupo de control; n = 14) y se permite comer libremente. La grasa endulzada era una dieta experimental Teklad (TD 99200) que consistía en acortamiento con 10% de sacarosa, con una densidad de energía de 6.2 kcal / g (para más detalles, consulte Suplemento 1). El agua estaba disponible para ambos grupos. Luego fueron devueltos a sus jaulas, con comida y agua disponibles de forma gratuita. En las sesiones de la tarde (3: 00 – 3: 30 PM), las ratas se colocaron nuevamente en las jaulas de prueba, pero ambos grupos recibieron chow estándar (y agua). Por lo tanto, las ratas en el grupo experimental experimentaron comida sabrosa y comida estándar en el entorno de prueba. Esto se hizo para que el grupo experimental recibiera el chow en las jaulas de prueba, porque chow se usó en la segunda fase del experimento (ver "Desafío de Muscimol de dosis baja en el entorno de prueba", a continuación). La ingesta en las jaulas de prueba se registró cada día. Chow estándar (dieta de laboratorio de roedores Teklad) y agua estaban disponibles en todo momento en las jaulas de la casa.
Régimen de exposición al estresor
Esta manipulación imitó el horario de alimentación sabrosa de 5-día, excepto que las ratas en el grupo experimental (n = 11) recibió un estímulo aversivo (estrés depredador), en lugar de alimentos sabrosos, en las sesiones de la mañana. Cada rata se colocó diariamente en una jaula de rejilla metálica protectora (7 en × 8 en × 9 en) que se colocó durante 5 min dentro de la jaula de origen del hurón (un depredador natural de ratas). Las jaulas protectoras permitieron que los animales se vieran, oyeran y olieran entre sí, pero prohibieron el contacto físico. Se sabe que este nivel de exposición eleva significativamente los niveles de corticosterona en plasma y promueve una excitación y vigilancia elevadas que duran al menos 30 min más allá de la terminación de la exposición del hurón (28,29). Ratas de control (n = 10) se colocaron en jaulas protectoras pequeñas idénticas y se trasladaron a una sala nueva, pero neutral (es decir, sin hurones). Después de la exposición al hurón 5-min o la exposición neutra, se retiraron ratas experimentales y de control de las jaulas pequeñas y se colocaron de inmediato en las jaulas de prueba de plexiglás estándar (consulte los detalles en "Régimen de alimentación aceptable") en una sala de prueba diferente de la sala del hurón o neutra , para una sesión 30-min (11: 00 – 11: 30 AM). Los alimentos (comida estándar para ratas) y el agua estaban disponibles de forma gratuita. Todas las ratas fueron devueltas a sus jaulas después de esta sesión. Para imitar aún más el programa de alimentación sabrosa, todas las ratas fueron expuestas a una segunda sesión diaria de 30-min (3: 00 – 3: 30 PM) en las mismas jaulas de prueba que en sus jaulas matinales, pero sin exposición con el hurón (o neutro) . Nuevamente, la comida y el agua estuvieron disponibles gratuitamente para esta sesión de la tarde. Las ratas fueron devueltas a sus jaulas al finalizar las pruebas.
Régimen de AMPH repetido
Esta manipulación imitó el programa de alimentación sabrosa de 5-día, excepto que las ratas en el grupo experimental recibieron infusiones diarias de AMPH con cáscara intra-Acb, en lugar de alimentos sabrosos, para sus sesiones matutinas diarias. Infusiones intramusculares de AMPH (2 o 10 μg). n = 11 para cada dosis) o solución salina (n = 20) se administraron inmediatamente antes de colocar las ratas en las jaulas de prueba para sus sesiones matinales (11: 00 – 11: 30 AM). La comida y el agua de rata estándar estaban disponibles libremente durante este tiempo, y se registró la ingesta. La hiperactividad inducida por AMPH fue monitoreada por un experimentador ciego al tratamiento, utilizando un procedimiento de observación de comportamiento de muestreo de tiempo en el que se registró el número de ocurrencias de cuatro comportamientos (cruce de jaula, crianza, inhalación dirigida y preparación) en 20-sec intervalos de tiempo cada 5 min para cada rata. Las ratas del experimento de estrés depredador se reutilizaron para el grupo AMPH 2-μg.
Todas las ratas recibieron una segunda exposición diaria a las jaulas de prueba (3: 00 – 3: 30 PM) con chow estándar y agua presente pero sin infusiones de medicamentos. Las ratas fueron devueltas a sus jaulas al finalizar las pruebas.
Muscimol Challenge de baja dosis en el entorno de prueba
Después de los días de exposición a la grasa azucarada, el estrés de los depredadores o las manipulaciones repetidas de AMPH de 5, las ratas recibieron pruebas bilaterales de cáscara intra-Acb con solución salina y muscimol (10 ng / .5 μL por lado) en el entorno de prueba. Se administró solución salina a todas las ratas en el sexto día (es decir, 1 día después del cese de sus respectivas manipulaciones de tratamiento del día 5), y muscimol de cáscara intraacb en el séptimo día. En cada uno de estos días, las ratas recibieron sus infusiones de concha intra-Acb inmediatamente antes de colocarlas en las jaulas de prueba para su sesión habitual de la tarde (3: 00 – 3: 30 PM). No se dieron sesiones de la mañana en estos días. Los alimentos (chow estándar) y el agua estaban disponibles gratuitamente. Se midió la ingesta y las ratas se devolvieron a sus jaulas cuando se completaron las pruebas. Chow se usó para esta fase del experimento porque todos los grupos habían recibido previamente chow en el entorno de prueba, eliminando así la confusión de la novedad alimentaria. Además, debido a que los niveles de referencia de la ingesta de chow eran bajos, había menos posibilidades de encontrar efectos de techo para la hiperfagia inducida por muscimol.
Un subconjunto de ratas expuestas al régimen de alimentación apetecible (n = 10 grasa endulzada, n = Controles de chinche 10) recibieron infusiones adicionales de solución salina y muscimol 7 días después del final del protocolo de exposición a las grasas endulzadas sin una exposición intermedia a las grasas endulzadas. Se administró una tercera secuencia de infusión de solución salina / muscimol a estas ratas 14 días después del final del protocolo, nuevamente sin una exposición interina de grasa azucarada.
Tenga en cuenta que el orden de las infusiones de solución salina y muscimol no fue compensado (es decir, la solución salina siempre fue lo primero), por lo que cualquier contexto posible o respuestas de alimentación condicionadas inducidas por la señal podrían detectarse en el día de exposición salina sin la confusión interpretativa de un muscimol precedente reto. También tenga en cuenta que para el grupo de 10-μg AMPH, se administró un desafío de muscimol adicional (50 ng) en el Día 8.
Desafío de la privación de alimentos en el entorno de prueba
Las ratas se sometieron al régimen de alimentación apetecible durante los días 5 como se describió anteriormente (n = 10 para el grupo de grasa azucarada, n = 11 para el grupo de control de chow). En el sexto día, todos los animales recibieron una infusión de solución salina y se probaron en su sesión habitual de la tarde (3: 00 – 3: 30 PM) con chow estándar y agua disponible. No se dio ninguna sesión de la mañana. A continuación, todas las ratas recibieron un desafío de privación de alimentos en el que se retiró el alimento de las jaulas de la casa 18 horas antes de la prueba (es decir, la noche del día del desafío con solución salina). Al día siguiente, a estas ratas privadas de alimentos se les administraron infusiones de solución salina de concha intra-Acb y se colocaron en las jaulas de prueba (con alimento estándar y agua presentes) a la hora de la prueba de la tarde, sin sesión matutina. La ingesta se midió y las ratas se devolvieron a sus jaulas al finalizar la prueba.
DAMGO / Muscimol Cross-Sensitization
Utilizamos un diseño ligeramente diferente para este experimento, porque 2.5-μg DAMGO causa sedación en la primera exposición al fármaco de las ratas; esta sedación disminuye en aproximadamente 30 a 45 min (con lo cual las ratas comienzan a comer durante ~ 90 min). Por lo tanto, utilizamos una única sesión diaria de 2 de una hora sin sesión por la tarde. A las ratas mantenidas ad libitum se les administraron cuatro infusiones de cáscaras intra-Acb (una infusión por día, día por medio) de cualquiera de los dos .9% solución salina estéril (n = 7) o DAMGO (2.5 μg / .5 μL por lado; n = 6). Después de la infusión, las ratas se colocaron inmediatamente en jaulas de prueba para 2 h (11: 00 AM – 1: 00 PM) con acceso a comida estándar y agua. Cuarenta y ocho horas después del último de los tratamientos repetidos, los sujetos recibieron una infusión de solución salina estéril intra-Acb y se colocaron en las jaulas de prueba durante las horas 2 con chow estándar y agua. Dos días después, se sometieron a prueba de muscimol (10 ng / .5 μL), nuevamente se colocaron inmediatamente después de la infusión en las jaulas de prueba durante las horas de 2 con chow estándar y agua. En cada día de prueba, se registró la ingesta y las ratas se devolvieron a sus jaulas inmediatamente después del final de la sesión de prueba.
Análisis estadístico
Se utilizaron análisis de varianza de dos factores (tratamiento x día, o historial de tratamiento x desafío farmacológico, según corresponda) con comparaciones planificadas para evaluar las diferencias entre las manipulaciones experimentales (dieta, tratamiento farmacológico, estrés) y los controles respectivos. Alfa se fijó en p <.05. Los análisis se realizaron utilizando el software StatView (SAS Institute, Cary, Carolina del Norte).
Resultados
Los episodios intermitentes de ingesta de grasas endulzadas sensibilizan la respuesta de alimentación provocada por el muscimol de cáscara intraacb
La ingesta de grasa endulzada en las sesiones de alimentación de la mañana aumentó en el transcurso del protocolo de acceso intermitente de 5-día [F(4,52) = 13.3; p <.0001; Figura 1A]. En el quinto día, la ingesta media de grasa endulzada fue 4.9 g, equivalente a 30.4 kcal, en comparación con la ingesta media de 1.8 kcal de chow en el grupo de control. Es importante destacar que no hubo diferencias generales en el peso corporal entre los grupos de grasa endulzada y de chow durante el curso del protocolo de 5-day [F(1,26) = .3; no significativo (ns)], y ninguna interacción entre dieta y día sobre el peso corporal [F(4,104) = 1.2; ns]. Por lo tanto, las ratas en el grupo experimental parecieron compensar el aumento de la ingesta calórica, probablemente al reducir su ingesta de comida ad libitum en las jaulas de los hogares (es decir, los episodios breves de exposición a las grasas endulzadas no engendran efectos similares a la obesidad). Para las sesiones de la tarde, en las que a ambos grupos se les ofreció chow, no hubo diferencias entre los grupos en la ingesta y no hubo interacción entre la dieta y el día (Fs = .2 – 1.3; ns). Por lo tanto, la exposición matutina a las grasas endulzadas no influyó en la baja tasa de alimentación observada en las sesiones vespertinas de ingesta de alimentos.
Una vez completado este protocolo de acceso intermitente, todas las ratas fueron sometidas a un tratamiento con infusiones de solución salina y muscimol intra-Acb (10 ng). Las ratas expuestas a la grasa endulzada no mostraron una respuesta de alimentación alterada a la exposición salina en comparación con los controles expuestos al alimento. Sin embargo, sí mostraron una sensibilización robusta y altamente significativa a la ingesta de alimentos inducida por muscimol (dieta x interacción de fármaco [F(1,26) = 13.6, P = 001.; Figura 2 y XNUMX para comparaciones especificas]. La ingesta de agua no se vio afectada. Como se muestra en Figura 2 y XNUMX, la sensibilización al muscimol todavía estaba presente 7 días después del régimen de grasas endulzadas [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 días después de la exposición, sin embargo, la respuesta sensibilizada había disminuido [F(1,14) = 1.6; ns]. Por último, las ratas expuestas al régimen de grasa azucarada no mostraron una respuesta de alimentación aumentada a un desafío de privación de alimentos 18-hora en comparación con sus contrapartes expuestas al chow [F(1,19) = .004, ns; Figura 2 y XNUMX].
Sensibilización cruzada entre el receptor opioide μ y la estimulación del receptor GABA en la cubierta de Acb
Como se muestra en Figura 3 y XNUMX, DAMGO intra-Acb shell engendró una hiperfagia robusta en cada uno de los días de inyección 4 de la fase de "DAMGO repetido" [F(1,11) = 62.3; p <0001]. Después de estos tratamientos repetidos, desafiamos a las ratas con solución salina y muscimol; para estos desafíos, el análisis de la varianza arrojó fuertes efectos principales del historial de tratamiento crónico [F(1,11) = 7.8; p = .018] y desafío de drogas [F(1,11) = 12.1; p = .005], pero sin interacción [F(1,11) = 1.4; ns]. Sin embargo, las comparaciones planificadas entre los grupos de DAMGO y solución salina para cada una de las inyecciones de prueba revelaron que la ingesta de alimentos en respuesta a la prueba de muscimol de concha intraacb fue significativamente mayor en las ratas tratadas con DAMGO en comparación con las ratas pretratadas con solución salina (p <.05) pero que la respuesta a una prueba de solución salina no difirió entre los grupos.
Ausencia de hipersensibilidad al muscimol después de la exposición repetida e intermitente al estrés o infusiones de AMPH de Shell intra-acb
Se llevaron a cabo dos experimentos para probar los efectos de la exposición a los depredadores y los tratamientos repetidos con AMPH sobre la capacidad de respuesta posterior al muscimol. En primer lugar, las ratas se sometieron a un régimen de exposición intermitente a los depredadores de 5 días, seguido de los tratamientos con solución salina en el interior de Acbb y muscimol (10 ng). Como se muestra en Figura 4 y XNUMX, esta historia de exposición a factores estresantes no alteró la respuesta de la alimentación a un desafío posterior con muscimol [F(1,19) = 1.1, ns]. A continuación, las mismas ratas se sometieron a un régimen de 5-día de infusiones diarias de AMPH de cáscara intra-Acb (2 μg). Como se esperaba, AMPH produjo una activación motora robusta como se refleja en los "puntajes de actividad compuesta" del cruce de jaulas, la cría, el olfateo dirigido y el aseo (ver Métodos y materiales) en comparación con las ratas tratadas con solución salina [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Figura 5A], lo que indica que la dosis fue claramente activa conductualmente. Sin embargo, los tratamientos agudos de AMPH no alteraron el comportamiento ingestivo [tratamiento × interacción durante el día: F(4,76) = .5, ns; datos no mostrados]. Después de completar la fase repetida de tratamiento con AMPH o solución salina del experimento, todas las ratas fueron desafiadas con solución salina de cáscara intra-Acb y muscimol. AMPH no alteró significativamente la sensibilidad a la alimentación inducida por muscimol (Figura 5B). Hubo un significativo tratamiento previo x efecto del tratamiento [F(1,19) = 3.6; p = .02]; sin embargo, las comparaciones planificadas revelaron que esta interacción se debió principalmente a una gran diferencia dentro de los sujetos en las respuestas a los desafíos con solución salina en comparación con muscimol en el grupo de AMPH (p = .0009). Sin embargo, no hubo diferencias significativas entre los grupos de solución salina y AMPH en respuesta al desafío con muscimol (p = .11).
Para explorar más a fondo los efectos de las infusiones múltiples de AMPH en la sensibilidad del muscimol (considerando que las ratas estresadas se reutilizaron para el experimento AMPH y esta experiencia previa de estrés podría haber modificado sus respuestas de AMPH), se realizó un segundo experimento en un grupo separado de ratas naive en las que los sujetos se sometieron a un régimen de 5-día de infusiones de shell intra-Acb de una dosis más alta de AMPH (10 μg), seguidos de pruebas de shell intra-Acb con solución salina y dos dosis de muscimol (10 y 50 ng). Nuevamente, observamos una activación motora aguda robusta en respuesta a las infusiones de AMPH [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Figura 6 y XNUMX], pero no hay efectos en la alimentación [F(4,76) = 1.7, ns]. Cuando estas ratas fueron desafiadas con 10-ng o 50-ng intra-Acb shell muscimol, no pudieron mostrar respuestas de alimentación sensibilizadas [F(2,38) = 1.4; ns]. Como control positivo, las ratas del grupo de AMPH se expusieron al régimen de grasa azucarada de 5 (y las ratas del grupo de solución salina al régimen de Chow); a continuación, todas las ratas se expusieron a una infusión de cáscara intra-Acb de 10-ng muscimol. Observamos una respuesta de alimentación de muscimol sensibilizada en estas ratas después de la exposición a las grasas endulzadas [F(1,19) = 5.8; p = .027; recuadro, Figura 6 y XNUMX], lo que demuestra que las mismas ratas que no mostraron sensibilización después de infusiones repetidas de AMPH fueron capaces de desarrollar y expresar sensibilización al muscimol en respuesta a la exposición a la grasa azucarada.
Colocaciones de cánulas
Figura 7 y XNUMX muestra un mapeo esquemático de las colocaciones de cánulas de todos los experimentos en este estudio. Como puede verse en la figura, la gran mayoría de las colocaciones (95%) se ubicaron dentro de la mitad anterior de la capa de Acb medial, incluido el sector rostral lejano. El cinco por ciento de las colocaciones cayeron justo en el punto medio de la extensión anteroposterior de la concha, dentro del sector que produce respuestas apetitivas pero rostral a la zona que produce conductas de tipo defensivo (18). Las colocaciones dentro de estas zonas se representaron de manera uniforme en todos los experimentos, y no hubo diferencias sistemáticas en los efectos conductuales o farmacológicos debido a la variabilidad de la colocación en el eje anteroposterior.
Discusión
En este estudio, demostramos un nuevo tipo de adaptación inducida por la alimentación en el cerebro. Los episodios intermitentes de consumo de grasa edulcorada sensibilizaron fuertemente el efecto de alimentación inducido por una dosis baja de muscimol en la cubierta de Acb; el efecto sensibilizado fue aproximadamente equivalente al producido por una dosis cinco veces mayor de muscimol en ratas naive. Esta hipersensibilidad no parece ser la consecuencia no específica de la excitación generalizada o la diversificación ambiental asociada con la exposición intermitente a las grasas endulzadas. En consecuencia, la exposición repetida a estímulos altamente excitantes (exposición a estresores intermitentes), incluso aquellos con valencia motivacional positiva (intra-Acb shell AMPH) (30–33), no fueron suficientes para sensibilizar la alimentación inducida por muscimol. Por el contrario, las infusiones de DAMGO con cáscara intraacb, que provocaron la alimentación durante la fase de sensibilización-inducción del experimento, produjeron una fuerte sensibilización cruzada al muscimol. Por lo tanto, se requiere una propiedad común de la ingesta de grasa azucarada y la ingesta de comida estimulada con opioides μ, aparte de su aumento de la excitación general, para la inducción de la sensibilización por GABA. Implícitamente, esto demuestra que las propiedades orosensoriales o positorias específicas del azúcar o la grasa no son obligatorias para el desarrollo de la sensibilización al muscimol. En cambio, el mecanismo de inducción común puede repetirse la señalización de opioides μ en la cubierta de Acb, producida por la administración exógena de DAMGO o la liberación del péptido opioide μ endógeno provocada por la ingesta de grasa azucarada.
A este respecto, se ha demostrado que la estimulación de los receptores opioides µb intra-Acb a nivel de Acb produce una sensibilización a los opioides y una respuesta de alimentación condicionada a la exposición salina posterior (34). Estos efectos son independientes de la dopamina (35), al igual que otros procesos mediados por opioides localizados con Acb, como el aumento de la reactividad del sabor hedónico (30,36,37). En un sentido general, el fracaso de las infusiones repetidas de AMPH para sensibilizar la alimentación inducida por muscimol coincide con estos hallazgos; por lo tanto, la sensibilización cruzada con opiáceos y GABA puede representar un tipo de neuroadaptación independiente de dopamina en el Acb. Curiosamente, no observamos una respuesta de alimentación condicionada al desafío con solución salina en ratas tratadas con DAMGO. Sin embargo, tenga en cuenta que la inducción del efecto de alimentación condicionado por opioides puede ser variable y requerir más de cuatro tratamientos repetidos (V. Bakshi, comunicación personal, June 2012). En cualquier caso, estos resultados indican que no se requiere un efecto de alimentación condicionado (al menos, uno capaz de ser revelado por desafío salino) para la expresión de la sensibilización cruzada con opioides-GABA. Además, nunca observamos respuestas de alimentación aumentada en ratas expuestas a grasas endulzadas en las sesiones de comida por la tarde, o en respuesta a los problemas de solución salina o hambre, lo que indica cierto grado de especificidad en el mecanismo de provocación de la respuesta de alimentación sensibilizada.
El mecanismo neural que subyace en el comportamiento de alimentación engendrado por el muscimol y otras manipulaciones de aminoácidos en la capa de Acb parece ser la perturbación del equilibrio de la señalización inhibitoria mediada por AMPA y la inhibición mediada por GABA en neuronas espinosa media. Cuando el efecto neto es una reducción en la actividad de estas neuronas, ya sea por inhibición mediada por GABA o por bloqueo de los receptores de glutamato de tipo AMPA, se desencadena una hiperfagia robusta. (14,23,38,39). Por lo tanto, una explicación parsimoniosa de nuestros resultados es que la activación repetida de los receptores opioides μ (mediante la administración exógena de DAMGO o la liberación de péptidos opioides endógenos provocada por la ingesta de grasa endulzada) representa un cambio directo en GABAA sensibilidad del receptor per se, o un cambio más general en el equilibrio de la transmisión excitadora / inhibitoria, de modo que el umbral para la inhibición mediada por GABA sea más fácil de lograr. El tratamiento repetido con agonistas opioides (morfina) produce ciertos efectos en esta dirección, como la regulación positiva GABAA sitios de unión y la captación de cloruro estimulada por muscimol en los sinaptosomas (40), aumento de GABAA Expresión de la subunidad en el shell Acb (41), y la internalización de la subunidad GluR1 de los receptores AMPA en la capa Acb (42). Cualquiera de estos mecanismos (o su combinación) a nivel de la capa de Acb podría producir hipersensibilidad a la inhibición neural inducida por muscimol. Sin embargo, otras explicaciones son posibles; por ejemplo, también puede haber neuroadaptaciones dentro de los nodos de "salida" de la red a través de los cuales se expresa el comportamiento de alimentación mediada por el Acb-shell (como el hipotálamo lateral). Se necesitan estudios adicionales para probar esta posibilidad.
Con respecto a la relevancia clínica de estos hallazgos, una posibilidad interesante es que la hipersensibilidad de GABA en la cubierta de Acb se desarrolla en respuesta a contingencias ambientales que provocan elevaciones fásicas intermitentes en la señalización de opioides μ, como los "atracones" repetidos de la alimentación palatable.. En este contexto, el cambio de GABA podría representar un mecanismo de avance para un comportamiento apetitivo desregulado adicional. Nuestros resultados también pueden tener implicaciones para comprender los efectos de “cruce” entre la recompensa de alimentos y ciertas drogas de abuso. Un candidato obvio es el alcohol (EtOH), cuyos efectos están modulados por los sistemas μ-opioid y GABA en el Acb (43–45). Curiosamente, algunos estudios han reportado asociaciones entre los antojos de alimentos, los atracones y el consumo patológico de alcohol en humanos (46,47). En estudios en animales, el bloqueo del receptor de opioides o GABA en la cubierta de Acb reduce la ingesta de EtOH [(48,49), pero vea Stratford y Wirtshafter (50)], y, sorprendentemente, el EtOH se autoadministra directamente en la cubierta de Acb (51). Además, un estudio reciente de tomografía por emisión de positrones reveló que la señalización de opioides μ en el Acb acompaña la ingesta de una bebida alcohólica endulzada (52). A nivel celular, se ha demostrado que Acb shell localiza GABAA Los receptores que contienen la subunidad mod modulan los efectos del comportamiento del consumo de EtOH en dosis bajas (53); como se mencionó anteriormente, la expresión del gen para esta subunidad se regula al alza en la cubierta de Acb mediante la estimulación repetida del receptor opioide μ (41). Por lo tanto, es posible que la liberación de péptidos opioides μ por “bocadillos” de alimentos sabrosos en el contexto de la ingesta de EtOH o el consumo de bebidas azucaradas de EtOH (como las que se comercializan a los bebedores jóvenes) puedan involucrar neuroadaptaciones de rápido desarrollo dependientes de los opioides En los circuitos codificados de aminoácidos de la capa Acb. Esta hipótesis, aunque especulativa, conduce a predicciones comprobables sobre un posible contexto en el que la sensibilización de GABA en los circuitos de recompensa cerebral de individuos vulnerables podría permitir que los alimentos sabrosos sirvan como un "fármaco de entrada" para la escalada de atracones de alimentos y la ingesta de EtOH.
Material suplementario
Archivo complementario
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de la Salud Nº de Subvenciones DA 009311 y MH 074723. Un subconjunto de estos datos se presentó en forma de resumen en la reunión de 2009 de la Conferencia de la Sociedad para el Estudio del Comportamiento Ingestivo en Portland, Oregón.
Notas a pie de página
Los autores informan que no hay intereses financieros biomédicos o posibles conflictos de intereses.
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Referencias
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