Déficits da neurotransmissão da dopamina mesolímbica na obesidade alimentar em ratos (2009)

Comentários: o estudo revela que comer "comida de refeitório" em excesso para a obesidade leva a diminuições nos níveis de dopamina e embotamento da resposta da dopamina à ração normal de ratos. No entanto, os ratos ainda tiveram uma resposta de recompensa à comida do refeitório. Um dos muitos estudos que mostram mudanças cerebrais semelhantes às de pessoas viciadas em drogas. O consumo excessivo de versões sobrenaturais de recompensas naturais pode levar ao vício.

Neurociência. 2009 Apr 10; 159 (4): 1193-9. doi: 10.1016 / j.neuroscience.2009.02.007. Epub 2009 Feb 11.

BM Geiger,a M. Haburcak,a NM Avena,b,c MC Moyer,c BG Hoebel,c e EN Pothosa,*

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Sumário

O aumento da ingestão calórica na obesidade alimentar pode ser impulsionado por mecanismos centrais que regulam o comportamento de busca de recompensa. O sistema dopaminérgico mesolímbico e o núcleo accumbens, em particular, estão subjacentes tanto à comida quanto à recompensa das drogas. Nós investigamos se a obesidade dietética de ratos está ligada a mudanças na neurotransmissão dopaminérgica naquela região. Ratos Sprague-Dawley foram colocados em uma dieta estilo cafeteria para induzir a obesidade ou uma dieta de laboratório para manter o ganho de peso normal. Os níveis de dopamina extracelular foram medidos in vivo microdiálise. A liberação de dopamina eletricamente evocada foi medida ex vivo em fatias coronais do nucleus accumbens e do estriado dorsal usando amperometria de fibra de carbono em tempo real. Ao longo de 15 semanas, ratos alimentados com dieta de cafeteria tornaram-se obesos (> 20% de aumento no peso corporal) e exibiram níveis de dopamina extracelular de accumbens mais baixos do que ratos de peso normal (0.007 ± 0.001 vs. 0.023 ± 0.002 pmol / amostra; P<0.05). A liberação de dopamina no núcleo accumbens de ratos obesos foi estimulada por um desafio de dieta de cafeteria, mas permaneceu sem resposta a uma refeição ração de laboratório. Administração de d-amfetamina (1.5 mg / kg ip) também revelou uma resposta de dopamina atenuada em ratos obesos. Experimentos medindo sinais de dopamina eletricamente evocados ex vivo em fatias de nucleus accumbens mostraram uma resposta muito mais fraca em animais obesos (12 vs. 25 × 106 moléculas de dopamina por estimulação, P<0.05). Os resultados demonstram que os déficits na neurotransmissão da dopamina mesolímbica estão ligados à obesidade alimentar. A liberação deprimida de dopamina pode levar animais obesos a compensar ingerindo comida "confortável" saborosa, um estímulo que liberava dopamina quando a alimentação de laboratório falhava.

Palavras-chave: nucleus accumbens, striatum, alimentação, peso corporal, anfetamina, hiperfagia

O rápido aumento da obesidade alimentar nas sociedades industrializadas indica que as vias de sinalização não homeostáticas que permitem a ingestão de energia positiva crônica podem ser responsáveis. Uma questão crucial é por que os animais de laboratório e os humanos continuam comendo alimentos saborosos e ricos em energia, na medida em que se tornam obesos. De uma perspectiva evolucionista, é de se esperar que o cérebro desenvolva um sistema para responder a recompensas naturais, como a comida. Estes mecanismos centrais são conservados em todas as espécies, a fim de garantir a sobrevivência (Kelley e Berridge, 2002) e poderia interagir com ou modular o circuito que regula o peso corporal. Portanto, a disponibilidade de alimentos palatáveis ​​recompensadores pode levar ao aumento da ingestão calórica e ao ganho de peso que os mecanismos dirigidos pela homeostase, originários principalmente do hipotálamo, podem não ser superados. Essa possibilidade pode explicar, pelo menos em parte, as proporções epidêmicas da obesidade alimentar.

Entre os sistemas neurais, destacam-se as vias dopaminérgicas mesolimbicas, nas quais se sabe que a ação da dopamina, particularmente nos terminais nucleus accumbens, medeia os mecanismos de reforço. A ativação deste sistema inclui a elevação dos níveis de dopamina e mudanças no turnover da dopamina após comportamentos naturais de recompensa como a alimentação (Hernandez e Hoebel, 1988; Radhakishun et al., 1988). Além disso, sabe-se que a dopamina no nucleus accumbens (e no estriado dorsal adjacente) aumenta com a exposição a estímulos associados a alimentos e atividade motora relacionada à obtenção de alimentos (Mogenson e Wu, 1982; Bradberry et al., 1991; Salamone et al., 1991). Portanto, é razoável esperar que a obesidade alimentar possa estar ligada à capacidade de liberação de dopamina mesolímbica de alimentos de alta energia saborosos.

Neste estudo, investigamos se a exposição crônica (semanas 15) de ratos a uma dieta cafeteria de alta energia e palatável causa alterações no núcleo accumbens dopamina. Esta dieta altamente palatável é bem sucedida na indução da obesidade alimentar em ratos e é a mais relevante para o desenvolvimento da obesidade humana (Sclafani e Springer, 1976). Além disso, a dieta do refeitório nos permitiu distinguir entre as preferências de alto teor de gordura e alto teor de carboidrato e se tais preferências impactaram a liberação de dopamina mesolímbica. Descobrimos que os ratos Sprague-Dawley tomaram a maior parte de sua ingestão calórica diária de fontes com alto teor de carboidratos e desenvolveram obesidade induzida por dieta (DIO). Além disso, eles demonstraram liberação de dopamina basal deprimida no nucleus accumbens e uma resposta de dopamina atenuada a uma refeição de ração padrão ou administração sistêmica de d-anfetamina.

PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Animais

Ratos Sprague – Dawley albinos fêmeas (Taconic, Hudson, NY, EUA) foram pareados por um peso corporal de 300 g cada um com a idade de 3 meses. As fêmeas foram escolhidas porque, ao contrário dos ratos machos, o peso corporal das fêmeas alimentadas por laboratório é relativamente estável ao longo do tempo. Os animais foram alojados individualmente na mesma sala sob um ciclo de luz / escuridão reversa 12-h (luzes acesas: 6 pm, luzes apagadas: 6 am). Nestas condições, não observamos impacto da fase do ciclo estral na liberação de dopamina mesolímbica (Geiger et al., 2008). Todos os animais foram utilizados de acordo com as diretrizes publicadas pelos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA (NIH) e pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais (IACUC) da Tufts University e do Tufts Medical Center. Todos os esforços foram feitos para limitar o número de animais usados ​​para minimizar o uso e o sofrimento dos animais.

Composição da dieta Cafeteria

Os animais foram divididos no grupo DIO de cafeteria (também descrito como grupo obeso dietético abaixo) e no grupo alimentado com ração de laboratório (grupo de peso normal). Todos os grupos foram alimentados ad libitum. A dieta da cafeteria incluiu componentes ricos em gordura, como Crisco (33% de gordura vegetal, 67% Purina em pó), salame, queijo cheddar e manteiga de amendoim; e componentes ricos em carboidratos, como leite condensado (marca Magnolia misturada com água, 1: 1), biscoitos de chocolate, chocolate ao leite, bananas, marshmallows e uma solução de sacarose 32%. Esta dieta altamente palatável demonstrou ser muito eficaz na indução da obesidade dietética em ratos e mimetizar o desenvolvimento da obesidade humana (Sclafani e Springer, 1976). Cada um dos componentes estava disponível em todos os momentos e mudava quatro vezes por semana. O grupo de cafeteria DIO, além de comida saborosa, também foi ad libitum acesso à ração de laboratório da Purina. Para identificar as preferências alimentares, a ingestão de cada um dos componentes da dieta da cafeteria foi medida em dois períodos 48-h durante a décima primeira semana da dieta. Os pesos corporais foram registrados uma vez por semana.

Cirurgia estereotáxica

A cirurgia estereotáxica foi realizada durante a semana 7 do estudo (n= 24 cafeteria DIO ratos, n= Ratos Chow de laboratório 32). Os animais foram anestesiados com cetamina (60 mg / kg ip) e xilazina (10 mg / kg ip) para implante de cânulas guia de microdiálise de aço inoxidável 10 mm e 21, destinadas à região posterior da casca do núcleo accumbens. As coordenadas estereotáxicas foram 10 mm anterior ao zero interaural, 1.2 mm lateral ao seio sagital mediano e 4 mm ventral ao nível da superfície do crânio. A fibra de diálise da sonda estendeu outro 4 mm ventral para alcançar o local alvo (Paxinos e Watson, 2007). Após a cirurgia, todos os animais foram devolvidos às suas gaiolas e continuaram o seu regime alimentar.

Microdiálise e cromatografia líquida de alta eficiência com procedimento de detecção eletroquímica (HPLC-EC)

A microdiálise foi realizada durante a semana 14 do estudo para permitir uma recuperação adequada da cirurgia. Para cada sessão de microdiálise, os animais foram colocados individualmente em gaiolas de microdiálise e as sondas foram colocadas nas cânulas de microdiálise 12-15 h antes da coleta da primeira amostra. O local de implantação (esquerda versus direita) foi contrabalançado. Sondas de microdiálise foram do tipo concêntrico, feitas localmente e mostraram uma recuperação de% neNUMX de neuroquímicos em in vitro testes como descrito anteriormente (Hernandez et al., 1986). As sondas foram perfundidas com uma solução de Ringer (142 mM NaCl, 3.9 mM KCl, 1.2 mM CaCl21.0 mM MgCl21.4 mM Na2HPO40.3 mM NaN2PO4) a uma taxa de 1 ° µl / min. O dialisado foi recolhido em frascos de 40 contendo xNUMX de conservante (5 M HCl e 0.1 - EDTA) para retardar a oxidao de monoaminas. A coleta de amostras começou no meio do ciclo escuro e todos os alimentos foram removidos 100 h antes da amostragem para todos os animais. As amostras foram coletadas em intervalos de 3-min por pelo menos 30 h da linha de base, seguido por uma injeção sistêmica de d-amfetamina (1.5 mg / kg ip; Sigma, St. Louis, MO, EUA). De cada amostra, injectou-se 25 de dialisado num sistema amperométrico Antec HPLC-EC (GBC, Inc., Boston, MA, EUA) com uma coluna 10 cm Rainin e um tampão de fase móvel de fosfato, que separa e detecta dopamina e os metabolitos da dopamina, ácido di-hidroxifenilacético (DOPAC) e ácido homovanílico (HVA). Os picos resultantes foram então medidos e registrados. A colocação da sonda de microdiálise no sítio alvo foi verificada no final da experiência por exame histológico do tracto de sonda após fixação do cérebro com paraformaldeído.

Para animais apresentados com um desafio de refeição com dieta 30-min em laboratório ou refeição dietética em vez de d-amfetamina, todos os grupos foram privados de alimentos para 12 h antes do experimento de microdiálise para garantir a motivação adequada para comer.

Eletrofisiologia de fatias

Os cérebros dos ratos foram rapidamente colocados em líquido cefalorraquidiano artificial oxigenado gelado (aCSF) num vibratomo Leica VT1000S (Leica Microsystems, Wetzlar, Alemanha) e cortados em fatias coronais 300. O banho de fatia continha aCSF (124 mM NaCl, 2.0 mM KCl, 1.25 mM KH2PO42.0 mM MgSO425 mM NaHCO3, 1.0 mM CaCl2, 11 mM glucose, pH = 7.3). Após 1 h em aCSF, as fatias foram transferidas para a câmara de gravação com perfusão de aCSF oxigenado regulado para 1 ml / min a 37 ° C. Eletrodos de fibra de carbono, 5 µm de diâmetro, com uma superfície recém-cortada foram colocados no corpo do nucleus accumbens ou estriado dorsal ~ 50 µm na fatia, com o eletrodo de referência (fio Ag / AgCl) inserido no banho aCSF e o conjunto de voltagem para + 700 mV (Axopatch 200 B, Axon Instruments Inc., Union City, CA, EUA). O eletrodo de estimulação bipolar, de arame trançado (diâmetro do fio 0.005 em: MS 303 / 3, Plastics One, Inc., Roanoke, VA, EUA) foi colocado dentro de 100-200 µm do eletrodo de fibra de carbono. Um estímulo de corrente monofásico constante de 2 ms a + 500 µA foi fornecido por um isolador de estímulo Isoflex (AMPI, Inc., Jerusalém, Israel) desencadeado por um estimulador de corrente constante (Modelo S88; Grass Technologies, West Warwick, RI, EUA) . A resposta do eletrodo amperométrico (alteração na linha de base) foi monitorada e quantificada pelo software Superscope (GW Instruments, Inc., Somerville, MA, EUA). Os eletrodos foram calibrados antes e após o uso com voltamogramas de fundo subtraído (cinco ondas aplicadas e médias, 300 V / s, −400 a + 1000 mV, em meio de gravação e meio com 10 µM ​​dopamina). Os picos amperométricos foram identificados como eventos maiores que 3.5 × o ruído rms da linha de base. A largura do evento foi a duração entre (a) o intercepto da linha de base da inclinação máxima desde a linha de base até o primeiro ponto que excedeu o ponto de corte e (b) o primeiro ponto de dados após a amplitude máxima que registrou um valor de ≤0 pA. A amplitude máxima (imax) do evento foi o maior valor dentro do evento. Para determinar o número total de moléculas (N) liberada, foi determinada a carga total do evento entre os interceptos da linha de base e o número de moléculas estimado pela relação N= Q /nF, onde Q é a carga, n o número de elétrons doados por molécula e F é a constante de Faraday (96,485 C por equivalente). As estimativas foram baseadas no pressuposto de dois elétrons doados por molécula oxidada de dopamina (Ciolkowski et al., 1994).

Micropunches teciduais

Cafetaria DIO ou ratos alimentados com ração de laboratório (n= 11 / grupo) foram eutanasiados como no experimento anterior e punções 1 mm de diâmetro do estriado dorsal e núcleo accumbens foram retiradas de 300 µm de fatias cerebrais. Os punções foram então expostos a uma solução 40 mM KCl para 3 min para estimular a libertação de dopamina. Os níveis de dopamina extracelular foram então medidos utilizando o método de HPLC descrito acima.

A análise dos dados

ANOVA de duas vias (grupo x tempo) com medidas repetidas e análise post hoc de Fisher, conforme apropriado, foi usada para a análise dos dados de microdiálise. One-way ANOVA foi usado para todos os outros ensaios. Para os experimentos de fatia, os resultados de cinco estímulos diferentes na mesma fatia foram calculados em média por fatia antes que a ANOVA fosse executada. Os resultados são expressos como média ± erro padrão da média (SEM).

PREÇO/ RESULTADOS

Ratos obesos dietéticos têm uma forte preferência por alimentos altamente palatáveis

Os ratos DIO da cafetaria mostraram uma forte preferência pelo leite doce (74.4 ± 6.4 g; 241 ± 21 kcal) e a solução 32% de sacarose (31.4 ± 4.1 g; 40 ± 5 kcal) (Fig. 1A, B, F(9,127) = 116.9854, P<0.01). Além disso, esses animais comeram significativamente menos ração Purina (5.66 ± 1.02 g) em comparação com os animais alimentados com ração de laboratório (54.7 ± 2.3 g; F(1,27) = 419.681, P<0.01). Após 14 semanas na dieta de refeitório, os ratos ganharam 53.7% de seu peso corporal inicial para um peso final de 444.9 ± 19.0 g. Após o mesmo período, os ratos em ração de laboratório atingiram um peso final de 344.0 ± 10.8 (Fig. 2A).

FIG. 1 

Preferências de componentes dietéticos em lanchonetes em ratos obesos. O consumo médio de componentes da dieta de cafeteria em gramas (A) e kcal (B) durante dois períodos 48-h durante a semana 11 de regime alimentar mostra uma preferência pelo leite doce e solução de sacarose (média ± SEM; ...
FIG. 2 

Os níveis basais, anfetamínicos e laboratoriais de ração de nucleotídeos accumbens dopamina são reduzidos em ratos obesos. (A) O peso corporal dos ratos DIO da cafetaria durante um período de semanas 14 foi significativamente superior ao do alimento de ração de laboratório ...

Ratos obesos dietéticos têm baixa dopamina basal e liberação reduzida de dopamina estimulada por anfetamina

Na semana 14 do estudo, ratos DIO de cafeteria exibiram menores níveis de dopamina extracelular no nucleus accumbens, em comparação com ratos alimentados com ração de laboratório (0.007 ± 0.001 pmols / 25 µL amostra vs. 0.023 ± 0.002 pmols / 25 µL amostra; respectivamente, Fig. 2B, F(1,19) = 11.205; P<0.01), conforme medido por in vivo microdiálise. Os níveis basais dos metabolitos da dopamina, DOPAC e HVA, também foram significativamente mais baixos nos ratos DIO da cafetaria. Níveis de DOPAC em ratos DIO de cafeteria foram 3.13 ± 0.42 vs. 8.53 ± 0.56 pmol em ratos alimentados com ração de laboratório (F(1,10) = 14.727, P<0.01). Os níveis de HVA foram 1.0 ± 0.28 vs. 4.28 ± 0.33 pmol respectivamente (F(1,20) = 6.931, P<0.05). Após o estabelecimento de uma linha de base estável de dopamina, os ratos receberam uma injeção ip de 1.5 mg / kg de anfetamina. A liberação total de níveis de dopamina estimulados foi menor em ratos DIO refeitórios em comparação com animais alimentados com ração de laboratório (Fig. 2B, F(9,162) = 2.659, P

Ratos obesos dietéticos liberam dopamina no nucleus accumbens ao comer alimentos altamente palatáveis, e não a comida simples de laboratório

Fig. 2D mostra que os níveis de dopamina extracelular nos ratos DIO da cafeteria não aumentaram de forma detectável em resposta a uma refeição de comida de laboratório. Os animais comem em média 1.3 ± 0.4 g de ração acima de 30 min. No entanto, quando um subconjunto desses animais (n= 8) foi então alimentado com a dieta da cafetaria para 30 min, a dopamina aumentou 19.3% de 0.027 ± 0.003 para 0.033 ± 0.004 pmols / 25 µL de amostra (F(11,187) = 8.757, P<0.05). Os níveis de DOPAC também aumentaram em 17.13% ± 6.14%. Em contraste, os níveis de dopamina nos animais alimentados com ração de laboratório aumentaram 51.10% ± 17.31% (F(7,119) = 3.902, P<0.05) 1 h após a refeição ração (os animais comeram em média 5.7 ± 0.8 g, significativamente mais do que os animais DIO; F(1,33) = 26.459, P<0.01). No entanto, não esperamos que a menor ingestão de alimentos pelos animais DIO seja a causa direta da falta de liberação de dopamina nesses animais, uma vez que a ingestão de alimentos tão baixa quanto 0.6 g foi relatada para estimular a liberação de dopamina no núcleo accumbens de ratos (Martel e Fantino, 1996). Além disso, outros estudos mostraram que as diferenças na quantidade de dopamina liberada não são necessariamente diretamente correlacionadas à quantidade de alimento presente, mas também podem ser afetadas por outros estímulos, como nível de saciedade do animal, palatabilidade e efeitos de novidade dos alimentos apresentados. (Hoebel e outros, 2007). Uma dieta de lanchonete não foi dada como um desafio para animais alimentados com ração de laboratório, porque se esperava que induzisse efeitos inovadores que confundissem quaisquer comparações com os animais DIO da cafeteria.

A liberação de dopamina eletricamente estimulada é atenuada em fatias cerebrais coronais agudas de ratos obesos dietéticos

Fig. 3A mostra traços amperométricos representativos de fatias de conchas do núcleo accumbens de ratos normais versus obesos dietéticos (n= Estímulos 30 em sete fatias vs. estímulos 24 em cinco fatias, respectivamente). Os ratos DIO da cafeteria tiveram menor liberação de dopamina evocada eletricamente do que os ratos alimentados com ração de laboratório (12 × 106± 4 × 106 vs. 25 × 106± 6 × 106 moléculas; Fig. 3B, F(1,52) = 2.1428, P<0.05). Esta diferença na liberação de dopamina evocada reflete tanto uma diminuição na amplitude do evento (5.16 ± 1.10 pA em ratos DIO cafeteria vs. 7.06 ± 0.80 pA em ratos alimentados com ração de laboratório; Fig. 3C, F(1,52) = 2.4472, P<0.05) e largura (2.45 ± 0.73 s em ratos DIO de refeitório vs. 4.43 ± 0.70 s em ratos alimentados com ração de laboratório, Fig. 3D, F(1,52) = 3.851, P

FIG. 3 

Liberação de dopamina evocada do nucleus accumbens em fatias cerebrais (A) Traços representativos de núcleos agudos coronal accumbens fatias de animais alimentados com ração (topo; n= Estímulos 30 em sete fatias) e animais DIO cafeteria (inferior; n= Estímulos 24 ...

FIG. 4 mostra que as mesmas tendências estavam presentes nas fatias dorsais do estriado dos ratos obesos da dieta. Vestígios representativos do laboratório alimentados com ração (n= Estímulos 31 em sete fatias) e cafeteria DIO (n= Estímulos 15 em quatro fatias) são mostrados em Fig. 4A. A liberação de dopamina eletricamente evocada do estriado foi 0.8 × 106± 0.1 × 106 em cafeteria DIO ratos vs. 44 × 106± 11 × 106 moléculas (Fig. 4B, F(1,45) = 6.0546, P<0.01) nos animais alimentados com ração de laboratório. Novamente, isso reflete uma diminuição na amplitude do evento (2.77 ± 0.42 vs. 9.20 ± 1.88 pA; F(1,45) = 7.8468, P<0.01) e largura (0.22 ± 0.03 vs. 5.90 ± 0.98 s; F(1,45) = 17.2823, P<= 0.01) no grupo DIO refeitório (Fig. 4C, 4D).

FIG. 4 

Liberação de dopamina evocada do estriado dorsal em fatias do cérebro. (A) traços representativos de fatias de estriado dorsal coronal aguda de animais alimentados com ração (topo; n= Estímulos 31 em sete fatias) e animais DIO cafeteria (inferior; n= Estímulos 15 em ...

A liberação de dopamina estimulada por potássio nas micropunções teciduais é reduzida no núcleo accumbens e estriado de ratos obesos.

Os níveis de dopamina extracelular após estimulação com KCl foram medidos por HPLC-EC e são apresentados FIG. 5. Os níveis de dopamina extracelular foram 0.16 ± 0.08 pmol / amostra nas micropunções accumbens de animais obesos (n= Micropunches 10) em comparação com 0.65 ± 0.23 pmol / amostra nas micropunções dos animais de controle (n= Micropunches 11; Fig. 5A; F(1,19) = 4.1911, P<0.01). Os níveis de dopamina extracelular foram 5.9 ± 1.7 pmol / amostra nos micropunches estriatal de obesos (n= Micropunches 8) e 11.3 ± 1.9 pmol / amostra no mesmo local do controle (n= Micropunches 11) (ratosFig. 5B; F(1,17) = 7.5064, P

FIG. 5 

Níveis de dopamina extracelular de micropunções teciduais estimuladas por potássio. Quantidade de dopamina liberada de (A) nucleus accumbens (n= Micropunches 11 de cada grupo) e (B) estriado dorsal (n= Micropunches 8 de obesos e n= Micropunches 11 de controles) ...

DISCUSSÃO

Neste estudo, os ratos ficaram com sobrepeso por comer uma dieta de cafeteria com preferência por alimentos ricos em carboidratos. Em seu estado de sobrepeso, eles tinham dopamina extracelular basal mais baixa, bem como dopamina estimulada por ração ou estimulada por anfetamina no núcleo accumbens. Em estudos usando drogas de abuso, os animais trabalharão para manter os níveis de dopamina no núcleo accumbens acima de um certo nível (Wise et al., 1995a,b; Ranaldi et al., 1999). No presente estudo, a “substância” abusada é comida saborosa, então a baixa dopamina extracelular no accumbens leva ao aumento do consumo de alimentos saborosos.

Ratos obesos também mostraram níveis atenuados de dopamina eletricamente estimulada em fatias cerebrais e dopamina estimulada por potássio estimulada em micropunções teciduais do núcleo accumbens e estriado dorsal. Um déficit pré-sináptico central na exocitose da dopamina é, portanto, evidente na obesidade da dieta, uma vez que a depressão da liberação de dopamina evocada está presente in vivo, em fatias cerebrais do estriado e do ápice agudo e em micropunções teciduais de animais obesos da dieta. Temos visto um efeito semelhante em um modelo genético de predisposição à obesidade. Neste modelo, expressão de mRNA e proteína de reguladores da síntese de dopamina e exocitose incluindo tirosina hidroxilase e o transportador de monoamina vesicular neuronal (VMAT2) estão diminuídos em neurônios de dopamina da área tegmentar ventral (VTA) de animais propensos à obesidade (Geiger et al., 2008). Outro local potencial de alteração pré-sináptica é o transportador de recaptação de dopamina da membrana plasmática, DAT. Os estudos de eletrofisiologia fatia permitem-nos distinguir entre as diferenças na liberação de dopamina versus cinética de recaptação. A diferen na largura da espiga sugere, em princio, que os animais com obesidade na dieta podem ter uma libertao n menos evocada, mas tamb alteraes na recaptao devido a diferens nos locais dos transportadores de DAT activos na membrana plasmica. Em gordura Zucker (fa / fa) ratos, aumento dos níveis de mRNA do transportador DAT foram relatados na VTA (Figlewicz et al., 1998). A possibilidade de aumento da depuração de dopamina é compatível com a diminuição do sinal de dopamina evocada em ratos DIO no presente estudo.

Devemos observar que a capacidade de liberação de dopamina da anfetamina não foi atenuada nos animais obesos (em termos de variação percentual da linha de base) e isso pode “conspirar” junto com os baixos níveis absolutos de dopamina para motivar os animais obesos a obterem estímulos liberadores de dopamina. A anfetamina é uma base fraca que desloca a dopamina das vesículas para o citosol e leva ao aumento da dopamina extracelular via transporte reverso (Sulzer e Rayport, 1990). Em casos de déficits severos nos reservatórios vesiculares de dopamina, como por exemplo no caso dos camundongos deficientes no transportador vesicular VMAT2, a injeção de anfetamina estimula transitoriamente a nova síntese de dopamina no citosol (Fon et al., 1997). Um aumento transitório da dopamina citosólica induzido por anfetaminas pode explicar o aumento temporário na variação percentual de dopamina acumbens nos animais obesos em relação àquela observada em animais com peso normal e pode contribuir para a suscetibilidade dos animais obesos a estímulos de liberação de dopamina juntamente com o extracelular absoluto níveis de dopamina no acumbens.

Quais seriam os mecanismos capazes de mediar o déficit pré-sináptico de dopamina em animais obesos e direcionar suas preferências alimentares? A ligação entre a preferência alimentar e a dopamina nucleus accumbens é claramente demonstrada na resposta embotada dos animais obesos para ração, mas não para uma dieta saborosa. Nossas descobertas complementam trabalhos recentes mostrando que um agonista do receptor do tipo D1 de dopamina (D1) aumentou a preferência de ratos por alimentos altamente palatáveis ​​(Cooper e Al-Naser, 2006). Além disso, a dopamina do nucleus accumbens é ativada em ratos treinados para compulsão pela sacarose (Avena e outros, 2008), apoiando ainda mais o envolvimento da dopamina central na preferência por alimentos palatáveis ​​ricos em carboidratos. Demonstramos o déficit central de dopamina relatado no presente estudo em modelos adicionais de obesidade, incluindo o ob / ob camundongos com deficiência de leptina e ratos com propensão à obesidade inata (Fulton e outros, 2006; Geiger et al., 2008). Assim, um sinal possível ligando o consumo de alimentos palatáveis ​​e liberação de dopamina accumbens pode ser leptina. Em humanos com deficiência congênita de leptina, a substituição da leptina reduz sua hiperfagia e altera a ativação de seu corpo estriado ventral em relação à visualização de alimentos apetitosos (Farooqi et al., 2007). Em ratos também foi demonstrado que a leptina irá diminuir a auto-administração de sacarose (Figlewicz et al., 2006, 2007). Outros insumos orexígenos, como grelina e orexina, também mostraram estar envolvidos na ativação do sistema de dopamina mesencefálica (Rada et al., 1998; Helm et al., 2003; Abizaid et al., 2006; Narita et al., 2006). Seria interessante examinar se a mudança de dieta de animais obesos para uma dieta normal de laboratório manteria sua preferência por alimentos palatáveis ​​e a resposta da dopamina accumbens associada a ela independentemente das mudanças esperadas na leptina, grelina ou orexina e outros sinais relacionados à regulação do apetite.

CONCLUSÃO

Em conclusão, os resultados deste estudo mostram que o sistema dopaminérgico mesolímbico desempenha um papel crítico na preferência por dietas de alta energia, hiperfagia e obesidade alimentar resultante. O núcleo accumbens e a neurotransmissão dopaminérgica do estriado dorsal estão deprimidos em ratos obesos. Os animais podem restaurar temporariamente os níveis de dopamina comendo alimentos altamente palatáveis ​​e de alta energia. Estes resultados sugerem que o direcionamento seletivo de reguladores pré-sinápticos do sistema dopaminérgico mesolímbico constitui uma abordagem promissora para o tratamento da obesidade alimentar.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado por DK065872 (ENP), F31 DA023760 (BMG, ENP), um Smith Foundation Foundation Award de Excelência em Pesquisa Biomédica (ENP) e P30 NS047243 (Centro de Tufts para Pesquisa em Neurociência).

Abreviaturas

  • aCSF
  • líquido cefalorraquidiano artificial
  • DAT
  • transportador de membrana plasmática dopamina
  • DEUS
  • obesidade induzida por dieta
  • DOPAC
  • ácido di-hidroxifenilacético
  • HPLC-EC
  • Cromatografia líquida de alta performance com detecção eletroquímica
  • HVA
  • ácido homovanílico
  • VMAT2
  • transportador de monoamina vesicular neuronal
  • VTA
  • área tegmental ventral

REFERÊNCIAS

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