Circuito divergente subjacente aos efeitos da recompensa alimentar e da ingestão de grelina: a projeção dopaminérgica de VTA-accumbens medeia o efeito da grelina na recompensa alimentar, mas não na ingestão alimentar (2013)

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

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

Sumário

A obesidade atingiu proporções epidêmicas globais e criou uma necessidade urgente de entender os mecanismos subjacentes à ingestão excessiva e descontrolada de alimentos. A grelina, o único hormônio orexigênico circulante conhecido, aumenta potencialmente o comportamento de recompensa alimentar. O circuito neuroquímico que liga a grelina ao sistema de recompensa mesolímbico e ao aumento do comportamento de recompensa alimentar permanece incerto. Aqui, examinamos se a sinalização dopaminérgica VTA-NAc é necessária para os efeitos da grelina na recompensa e ingestão de alimentos. Além disso, examinamos a possibilidade de ação da grelina endógena sobre os neurônios da dopamina VTA-NAc. Um antagonista do receptor D1-like ou D2 foi injetado no NAc em combinação com microinjeção de grelina no VTA para investigar se este bloqueio atenua o comportamento de recompensa alimentar induzido por grelina. As injeções de VTG da grelina produziram um aumento significativo no comportamento de motivação / recompensa alimentar, medido pelo condicionamento operante da razão progressiva induzida pela sacarose e pela ingestão de ração. O pré-tratamento com um antagonista do receptor D1 ou D2 no NAc bloqueou completamente o efeito de recompensa da grelina, deixando a ingestão de alimento intacta. Descobrimos também que este circuito é potencialmente relevante para os efeitos da grelina liberada endogenamente, já que ambos os antagonistas reduziram o jejum (um estado de altos níveis circulantes de grelina), um comportamento elevado, motivado pela sacarose, mas não a hiperfagia da dieta. Juntos, nossos dados identificam as projeções dopaminérgicas de VTA para NAc, juntamente com os receptores D1 e D2 no NAc, como elementos essenciais dos circuitos responsivos à grelina, controlando o comportamento de recompensa alimentar. De forma interessante, os resultados também sugerem que o comportamento de recompensa alimentar e a ingestão simples de ração são controlados por circuitos divergentes, onde a dopamina NAc desempenha um papel importante na recompensa alimentar, mas não na ingestão de alimentos.

Destaques

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  • A grelina intra-VTA engaja nos receptores D1 e D2.

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  • A privação alimentar eleva o comportamento de recompensa alimentar através dos receptores D1 e D2.

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  • A ingestão de alimentos não é afetada pelas manipulações D1 e D2.

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  • O comportamento de recompensa alimentar e a ingestão de comida simples são controlados por circuitos divergentes.

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  • A dopamina NAc desempenha um papel importante na recompensa alimentar, mas não na ingestão de alimentos.

Sumário

A obesidade atingiu proporções epidêmicas globais e criou uma necessidade urgente de entender os mecanismos subjacentes à ingestão excessiva e descontrolada de alimentos. A grelina, o único hormônio orexigênico circulante conhecido, aumenta potencialmente o comportamento de recompensa alimentar. O circuito neuroquímico que liga a grelina ao sistema de recompensa mesolímbico e ao aumento do comportamento de recompensa alimentar permanece incerto.

Aqui, examinamos se a sinalização dopaminérgica VTA-NAc é necessária para os efeitos da grelina na recompensa e ingestão de alimentos. Além disso, examinamos a possibilidade de ação da grelina endógena sobre os neurônios da dopamina VTA-NAc. Um antagonista do receptor D1-like ou D2 foi injetado no NAc em combinação com microinjeção de grelina no VTA para investigar se este bloqueio atenua o comportamento de recompensa alimentar induzido por grelina. As injeções de VTG da grelina produziram um aumento significativo no comportamento de motivação / recompensa alimentar, medido pelo condicionamento operante da razão progressiva induzida pela sacarose e pela ingestão de ração. O pré-tratamento com um antagonista do receptor D1 ou D2 no NAc bloqueou completamente o efeito de recompensa da grelina, deixando a ingestão de alimento intacta. Descobrimos também que este circuito é potencialmente relevante para os efeitos da grelina liberada endogenamente, já que ambos os antagonistas reduziram o jejum (um estado de altos níveis circulantes de grelina), um comportamento elevado motivado pela sacarose, mas não a hiperfagia da dieta.

Juntos, nossos dados identificam as projeções dopaminérgicas de VTA para NAc, juntamente com os receptores D1 e D2 no NAc, como elementos essenciais dos circuitos responsivos à grelina, controlando o comportamento de recompensa alimentar. De forma interessante, os resultados também sugerem que o comportamento de recompensa alimentar e a ingestão simples de ração são controlados por circuitos divergentes, onde a dopamina NAc desempenha um papel importante na recompensa alimentar, mas não na ingestão de alimentos.

Palavras-chave

  • A grelina;
  • Motivação alimentar;
  • Ingestão de alimentos;
  • Excessos;
  • Condicionamento operante;
  • Dopamina;
  • D1;
  • D2

1. Introdução

O hormônio circulante grelina e os circuitos neurais através dos quais opera são bem pesquisados ​​no contexto da obesidade e do controle do apetite (Skibicka e Dickson, 2011), motivada também pelas oportunidades terapêuticas nessa áreaCardona Cano et al., 2012). A grelina é única entre os peptídeos intestinais circulantes, pois aumenta a ingestão de alimentos (Wren et al., 2000, Inui, 2001, Shintani et al., 2001 e Kojima e Kangawa, 2002) um efeito sobre o SNC mediado por receptores específicos, o GHS-R1A (Salome et al., 2009 e Skibicka et al., 2011) nomeadamente os localizados em áreas do cérebro envolvidas na “alimentação homeostática” (isto é, alimentação ligada a défice de energia), o hipotálamo e o tronco cerebral (Melis et al., 2002, Faulconbridge et al., 2003 e Olszewski et al., 2003). Recentemente, no entanto, surgiu um papel para a grelina fora dessas regiões homeostáticas. O GHS-R1A também está presente nos nós principais do sistema de recompensa mesolímbico, em áreas como a área tegmentar ventral (VTA) e o nucleus accumbens (NAc) (Zigman et al., 2006 e Skibicka et al., 2011), áreas envolvidas no comportamento motivado por incentivos que também têm sido associados à “alimentação hedônica” (ou seja, a ingestão de alimentos associada às suas propriedades recompensadoras). A grelina é capaz de conduzir a ingestão de alimentos a partir de ambos os locais e este efeito está provavelmente ligado à sua ação para aumentar o valor de incentivo e recompensa motivacional dos alimentos (Naleid et al., 2005, Abizaid et al., 2006 e Skibicka et al., 2011). Assim, em ratos ou camundongos totalmente saciados, a grelina aplicada periférica ou centralmente (incluindo diretamente na VTA) leva a uma maior ingestão de alimentos e também a um comportamento de recompensa alimentar (Naleid et al., 2005, Perello et al., 2010, Skibicka et al., 2011 e Skibicka et al., 2012b) refletido, por exemplo, pelo aumento da pressão da alavanca para uma recompensa de açúcar em uma programação operante de proporção progressiva. Esta ação reflete um papel emergente para a grelina dentro do sistema de recompensa mesolímbico para melhorar o comportamento de recompensa, não apenas para alimentos, mas também para álcool e drogas de abuso (Dickson et al., 2011). É importante ressaltar que esse efeito da grelina na motivação alimentar excede os sinais de saciedade, já que a grelina induz o comportamento de recompensa alimentar em animais saciados a um nível comparável àquele detectado em ratos privados de alimento. Além disso, o fato de que o bloqueio do sinal da grelina, não só sistemicamente, mas também seletivamente dentro do VTA (Skibicka et al., 2011), resulta em uma potente supressão do comportamento de recompensa alimentar, ressaltando a importância e a necessidade do sinal da grelina na recompensa alimentar.

A ação da grelina ao nível da VTA é suficiente para impulsionar a ingestão de alimentos e o comportamento motivado, efeitos que parecem exigir a sinalização via GHS-R1A (Abizaid et al., 2006 e Skibicka et al., 2011) Surpreendentemente, o circuito a jusante das ações de promoção de recompensa da grelina no VTA permanece amplamente não resolvido. Dentro do VTA, a grelina se engaja na sinalização de opióides, NPY e GABAérgica (Abizaid et al., 2006 e Skibicka et al., 2012a). No entanto, neurônios de dopamina VTA, mostrados anteriormente para expressar receptores de grelina (Abizaid et al., 2006), pode ser o alvo final do VTA para os efeitos da grelina na recompensa alimentar. Alimentos saborosos / gratificantes envolvem os neurônios de dopamina VTA e o sinal de dopamina em áreas selecionadas do SNC, como o NAc, estimulando assim o comportamento de recompensa alimentar (Hernandez e Hoebel, 1988 e Joseph e Hodges, 1990). Deve-se notar, no entanto, que embora a liberação de dopamina tenha sido fortemente ligada ao comportamento motivado por alimentos, também é necessário para alimentação básica como camundongos que são incapazes de sintetizar a dopamina morrem de fome (Cannon et al., 2004) Uma ligação funcional entre a grelina e a dopamina é sugerida pelos efeitos da grelina na atividade do neurônio dopamina VTA e também pelo fato de que neurônios dopaminérgicos VTA intactos são necessários para os efeitos da grelina na recompensa alimentar (Abizaid et al., 2006 e Weinberg et al., 2011). No entanto, os neurônios de dopamina VTA projetam-se para vários locais e permanece completamente inexplorado se a sinalização de dopamina no NAc é necessária para os efeitos da grelina no comportamento dos alimentos motivados pela ATV. Além disso, a grelina está envolvida no controlo de comportamentos que não a ingestão ou motivação alimentar, nomeadamente a procura de novidades, que também têm sido associadas à libertação de dopamina no NAc (Bardo et al., 1996 e Hansson et al., 2012).

No presente estudo, testamos a hipótese de que os efeitos da grelina sobre o comportamento alimentar motivado e / ou a ingestão de alimentos exercida no nível da ATV requerem sinalização do receptor de dopamina no NAc. Para este fim, a ingestão de alimentos e alimentos motivados comportamento induzido pela grelina VTA foi avaliada na pressão progressiva pressão de alavanca para o paradigma de sacarose, juntamente com o bloqueio da sinalização de dopamina NAc simultânea. Em estudos separados, testamos a contribuição individual de receptores de dopamina 1 (D1) e receptores de dopamina 2 (D2). Além disso, a fim de explorar a contribuição da grelina endógena para o sinal de dopamina NAc, determinamos se esses receptores de dopamina desempenham um papel no aumento do comportamento de recompensa alimentar impulsionado pela fome. Finalmente, para avaliar as conseqüências moleculares da grelina endógena elevada na sinalização de dopamina de NAc, determinamos o efeito da privação de fome / alimento na expressão de mRNA de receptores de dopamina de NAc e enzimas.

2. materiais e métodos

Animais: Ratos Sprague-Dawley machos adultos (200-250 g, Charles River, Alemanha) foram alojados em um ciclo claro / escuro de 12 h (luzes acesas às 6h) com ração regular e água disponível ad libitum em suas gaiolas em casa. Todos os procedimentos em animais foram realizados com permissão ética e de acordo com as diretrizes do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Gotemburgo.

Cirurgia: Todos os ratos nos estudos comportamentais foram implantados com uma cânula guia (calibre 26; Plastics One, Roanoke, VA), direcionando o VTA e a concha NAc para subsequentes injeções unilaterais ipsilaterais. Foi utilizada anestesia com cetamina. As cânulas foram colocadas 1.5 mm acima do local alvo e um injetor estendendo-se 1.5 mm da cânula guia foi usado para as microinjeções. Para direcionar o VTA, as seguintes coordenadas foram escolhidas a partir de Skibicka et al. (2011): ± 0.75 da linha média, 5.7 mm posterior ao bregma e 6.5 mm ventral da superfície do crânio, com injetor direcionado 8.0 mm ventral ao crânio. Para o shell NAc, as seguintes coordenadas foram usadas (modificadas de Quarta et al. (2009): ± 0.75 da linha média, 1.7 mm anterior ao bregma e 6.0 mm ventral ao crânio, com injetor direcionado a 7.5 mm ventral). As cânulas foram fixadas ao crânio com cimento acrílico dentário e parafusos de joalheiro e fechadas com um obturador, conforme descrito anteriormente (Skibicka et al., 2009) Em todos os ratos, o local de microinjeção para VTA e NAc foi verificado post mortem, por microinjeção de tinta da Índia no mesmo volume de microinjeção (0.5 μl) usado ao longo do estudo. Apenas assuntos com o posicionamento correto (Figura 2) foram incluídos na análise de dados.

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  • Figura 1.  

    Diagramas que representam diferentes desenhos experimentais utilizados. A programação 1 foi usada para obter dados apresentados em Figs. 3 e 4. A programação 2 foi usada para obter dados apresentados em Figura 5 e agendar 3 para dados exibidos em Figs. 6 e 7. As caixas cinzas sólidas representam períodos em que as medidas foram coletadas.

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  • Figura 2.  

    Local de injeção representativo de NAc (A) e VTA (B) (indicado pelo círculo). O painel direito representa a seção coronal do cérebro do rato com tinta nanquim microinjetada no VTA ou NAc shell (NAcS) no volume de 0.5 mL usado no estudo. O painel esquerdo mostra uma seção correspondente do atlas do cérebro de rato, 2.16 mm anterior ao bregma para o NAc e 5.64 posterior ao bregma para o VTA; Aq, aquaduto; cc, corpo coloso; CPu, caudado e putâmen; VE, ventrículo lateral; NAcC, núcleo NAc; SN, substantia nigra.

2.1. Procedimento de condicionamento operante

Os experimentos de condicionamento operante ocorreram em câmaras de condicionamento operante de ratos (30.5 × 24.1 × 21.0 cm; Med-Associates, Georgia, VT, EUA). O procedimento de treinamento usado para o condicionamento operante foi adaptado de estudos anteriores (la Fleur et al., 2007 e Hansson et al., 2012) Para facilitar o treinamento operante para sacarose, todos os ratos foram submetidos a uma leve restrição alimentar durante a qual seu peso corporal inicial foi gradualmente reduzido para 90% ao longo de um período de uma semana. Antes da colocação nas caixas de operantes, os ratos foram expostos aos pellets de sacarose (pellets de sacarose de 45 mg; teste Diet, Richmond, IN, EUA) no ambiente da gaiola doméstica em pelo menos duas ocasiões. Em seguida, os ratos aprenderam a pressionar a alavanca para obter pellets de sacarose em um esquema FR1 de proporção fixa, com 2 sessões / dia. Em FR1, uma única pressão na alavanca ativa resultou na entrega de um grânulo de sacarose. Todas as sessões de FR duraram 30 min ou até que os ratos ganhassem 50 pellets, o que ocorrer primeiro. A maioria dos ratos atingiu o critério de 50 pellets por sessão após 5–7 dias. Os toques na alavanca inativa foram registrados, mas não tiveram consequências programadas. As sessões de agendamento de FR1 foram seguidas por FR3 e FR5 (ou seja, 3 e 5 prensas por pellet, respectivamente). O esquema FR5 foi seguido pelo esquema de razão progressiva (PR) durante o qual o custo de uma recompensa foi aumentado progressivamente para cada recompensa seguinte, a fim de determinar a quantidade de trabalho que o rato está disposto a colocar para obter a recompensa. O requisito de resposta aumentou de acordo com a seguinte equação: razão de resposta = (5e (0.2 × número de infusão)) - 5 por meio da seguinte série: 1, 2, 4, 9, 12, 15, 20, 25, 32, 40, 50 , 62, 77, 95, 118, 145, 178, 219, 268, 328. A sessão de RP terminou quando o rato não conseguiu ganhar uma recompensa em 60 min. A resposta foi considerada estável quando o número de pellets de alimentos ganhos por sessão não diferiu mais do que 15% por três sessões consecutivas. Na maioria dos casos, a resposta se estabilizou em 5 sessões. Os ratos que não atingiram os critérios exigidos naquele período foram treinados em sessões adicionais. O teste de RP foi realizado em 1 sessão / dia. Os ratos foram subsequentemente transferidos para suas gaiolas para 1 hora de medição do consumo de ração. No final do treinamento e antes da cirurgia e dos testes, os ratos tiveram ad libitum acesso a comida normal.

2.2. Drogas

A grelina acilada de rato (Tocris, Bristol, Reino Unido) foi administrada ao VTA em uma dose de 1.0 μg com líquido cefalorraquidiano artificial (aCSF) como veículo (e controle). A dose de 1.0 μg de grelina foi mostrado anteriormente para aumentar a resposta operante para o açúcar e para induzir uma resposta orexigênica quando entregue ao VTA (Naleid et al., 2005 e Skibicka et al., 2011) O antagonista do receptor D1-like, SCH-23390, foi administrado ao NAc na dose de 0.3 μg (Tocris), com aCSF como veículo (controle). Para o estudo de privação de comida, a dose foi aumentada para 0.5 μg devido à falta de efeito da dose original de 0.3 μg. SCH-23390 é um antagonista potente e seletivo de receptores de dopamina tipo D1 com afinidade> 1000 vezes para receptores de dopamina tipo D1 versus D2 (Barnett et al., 1986). Tem uma afinidade semelhante para os receptores D1 e D5 (Barnett et al., 1992), portanto, ao longo do estudo, iremos nos referir à sua capacidade de bloquear receptores do tipo D1, um termo que abrange os receptores D1 e D5. A dose inicial de 0.3 μg de SCH-23390 foi escolhida com base em (Grimm et al., 2011) Esta dose injetada no invólucro de NAc mostrou-se eficaz na redução da pressão da alavanca para uma sugestão previamente associada à entrega de uma solução de sacarose, sem afetar o desempenho na alavanca inativa. O antagonista do receptor D2 da dopamina, cloridrato de eticloprida (Tocris), foi administrado ao NAc com aCSF como veículo (controle). A dose inicial de eticloprida escolhida (1.0 μg) foi baseada em (Laviolette et al., 2008), mas aumentou para 1.5 μg no estudo de privação alimentar. Todos os medicamentos foram administrados em um volume de 0.5 μl de aCSF.

2.3. Design experimental

Todos os ratos receberam injeções direcionadas de NAc e VTA no início do ciclo de luz, com a segunda injeção 10 min antes do início do teste operante. Todas as condições foram separadas por um mínimo de 48 he corridas de forma contrabalançada, de modo que cada rato recebeu todas as quatro condições: primeiro veículo ou antagonista do receptor de dopamina para o NAc e então, 10 min depois, veículo ou grelina para o VTA. Para cada rato, o VTA e NAc ipsilateral foram direcionados. Os detalhes de cada experimento também são ilustrados em Figura 1.

2.3.1. Efeito do bloqueio do receptor tipo D1 na recompensa alimentar induzida pela grelina e na ingestão de ração

As respostas foram examinadas após VTA alvo e NAc (n = 12-14) entrega de droga após quatro condições, como segue: 1) condição de controle (soluções de veículo para NAc e VTA), 2) veículo NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) NAc 0.3 μg SCH-23390 + veículo VTA, 4 ) NAc 0.3 μg SCH-23390 + VTA 1.0 μg grelina. O teste foi realizado no estado saciado (após o período do ciclo escuro de alimentação). Em dias experimentais, os ratos foram devolvidos às suas gaiolas após 120 min de teste operante e a ingestão de ração foi medida durante 1 h no ambiente da gaiola doméstica (como no esquema 1, Figura 1). Este ponto de tempo corresponde à terceira hora após a injeção de grelina VTA, durante a qual uma resposta orexigênica seria esperada para continuar, com base em estudos anteriores que exploram o curso de ação da grelina, administrado central ou perifericamente ( Wren et al., 2000 e Faulconbridge et al., 2003) e nossos estudos anteriores que utilizaram uma configuração experimental semelhante.

2.3.2. Efeito do bloqueio do receptor D2 na recompensa alimentar induzida pela grelina e na ingestão de comida

As respostas foram examinadas após VTA alvo e NAc (n = 7) entrega de drogas em quatro condições como segue: 1) condição de controle (soluções de veículo para NAc e VTA), 2) veículo NAc + VTA 1.0 μg grelina, 3) NAc 1 μg cloridrato de eticloprida + veículo VTA, 4) NAc 1 μg de cloridrato de eticloprida + VTA 1.0 μg de grelina. O teste foi realizado no estado saciado (após o período do ciclo escuro de alimentação). Os ratos foram devolvidos às suas gaiolas após 120 min de teste operante e a ingestão de ração foi medida durante 1 h no ambiente da gaiola doméstica (como no cronograma 1, Figura 1), visto que o efeito orexigênico mediado pela grelina ainda está presente após uma colocação retardada de pellets de ração (após 2 h).

2.3.3. Efeitos do bloqueio do receptor D1-like e D2 (separado ou combinado) apenas na ingestão de ração induzida pela grelina

A fim de confirmar que os resultados obtidos na ingestão de ração nos experimentos anteriores não foram confundidos pela exposição anterior à sacarose no paradigma operante ou o atraso de 2 h, em um estudo separado, exploramos os efeitos da entrega de NAc do dois antagonistas do receptor de dopamina sozinhos ou em combinação na ingestão de alimentos por 2 e 3 horas induzida por grelina VTA em ratos saciados (n = 10-11; como no cronograma 2, Figura 1) Neste caso, os ratos não foram expostos ao paradigma de condicionamento operante antes da medição da ração. Assim, a ingestão de alimentos foi medida após a administração de drogas VTA e NAc direcionadas após quatro condições como segue: 1) condição de controle (soluções de veículo para NAc e VTA), 2) veículo NAc + VTA 1.0 μg de grelina, 3) antagonista do receptor de dopamina NAc + Veículo VTA, 4) antagonista do receptor de dopamina NAc + VTA 1.0 μg de grelina. Primeiro, exploramos os dois antagonistas do receptor de dopamina separadamente, de modo que, nas condições 3 e 4, um grupo de ratos recebeu 0.3 μg de SCH-23390 e o outro grupo recebeu 1 μg de cloridrato de eticloprida. Após a recuperação por 3 dias, aproximadamente metade dos ratos de cada grupo foram testados novamente, desta vez com uma combinação dos dois antagonistas nas condições 3 e 4. Em cada um desses 3 experimentos, um desenho contrabalançado foi usado entre os tratamentos, como antes (todos os ratos receberam todas as condições em cada experiência para comparação do efeito dentro do sujeito). A posição das cânulas foi verificada post-mortem como antes. Os dados mostrados incluem apenas ratos com a colocação da injeção confirmada para atingir o VTA e NAc.

2.3.4. Efeito do bloqueio dos receptores D1 e D2 na recompensa alimentar induzida pela privação alimentar e na ingestão de comida

Os antagonistas do receptor da dopamina foram testados em diferentes experiências com 2. No primeiro experimento, as respostas foram examinadas após o NAc alvo (n = 20) entrega de veículo ou antagonista do receptor semelhante a D1 (0.5 μg de SCH-23390). O teste foi realizado em jejum (após a restrição alimentar durante o período do ciclo escuro). No segundo experimento, as respostas foram examinadas após o NAc direcionado (n = 7) entrega de veículo ou 1.5 μg de cloridrato de eticloprida de NAc. O teste foi realizado em jejum (após o alimento ter sido restringido durante o período do ciclo escuro; conforme ilustrado no esquema 3, Figura 1).

2.3.5. Alterações induzidas pela privação de alimento na expressão gênica relacionada à dopamina em NAc

Alterações induzidas pela privação de alimento na expressão gênica dos principais genes relacionados à dopamina [receptores de dopamina D1A, D2, D3, D5, catecol-O-metiltransferase (COMT) e monoamina oxidase A (MAO)] foram medidas no NAc.

2.3.6. Isolamento de RNA e expressão de mRNA

Os cérebros foram rapidamente removidos e o NAc foi dissecado usando uma matriz cerebral, congelado em nitrogênio líquido e armazenado a -80 ° C para posterior determinação da expressão de mRNA. Amostras cerebrais individuais foram homogeneizadas em Qiazol (Qiagen, Hilden, Alemanha) usando um Tissue Lyser (Qiagen). O RNA total foi extraído usando RNeasy Lipid Tissue Mini Kit (Qiagen) com tratamento adicional com DNAse (Qiagen). A qualidade e a quantidade do RNA foram avaliadas por medidas espectrofotométricas (Nanodrop 1000, NanoDrop Technologies, EUA). Para a síntese de cDNA foi usado o kit de síntese de cDNA iScript (BioRad). RT PCR em tempo real foi realizado usando TaqMan® conjuntos de sondas e primer para genes alvo escolhidos de um catálogo on-line (Applied Biosystems). Os valores de expressão gênica foram calculados com base no Ct método ( Livak e Schmittgen, 2001), onde o ad libitum grupo alimentado foi designado o calibrador. A gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) foi utilizada como gene de referência.

2.3.7. Análise estatística

Todos os parâmetros comportamentais foram analisados ​​por medidas repetidas de análise de variância (ANOVA) seguido de post hoc Teste Tukey HSD conforme apropriado ou do aluno t teste onde apenas duas condições foram comparadas. Todas as análises estatísticas foram realizadas usando o software GraphPad. As diferenças foram consideradas significativas p <0.05.

3. Resultados

3.1. Efeito do bloqueio do receptor tipo D1 (NAc) na recompensa alimentar induzida pela grelina VTA e na ingestão de ração

Para determinar se a actividade nos receptores do tipo D1 é necessária para o aumento do comportamento de recompensa induzida pela grelina VTA, testou-se o impacto do pré-tratamento com um antagonista do tipo D1 (SCH-23390) no operante induzido por grelina para sacarose. Um teste post hoc de Tukey seguindo uma ANOVA unidirecional (F(3,33) = 11.1, p <0.0005; F(3,33) = 3.7, p <0.01; F(3,39) = 3.6, p <0.05 para recompensas, alavanca ativa e comida, respectivamente) revelou um efeito significativo da grelina para aumentar o número de recompensas ganhas (p <0.0005; Figura 3A), o número de pressões de alavanca ativas (p <0.05; Figura 3B) e ingestão de ração (p <0.05; Figura 3C). Recompensar os parâmetros associados ao comportamento, as recompensas recebidas e as pressões de alavancas ativas, foram claramente bloqueados pelo pré-tratamento SCH-23390 ( Figura 3A, B). A atividade na alavanca inativa foi menor e não diferiu significativamente entre os diferentes grupos de tratamento ( Figura 3B) sugerindo que o tratamento não produz mudanças específicas não direcionadas na atividade. A hiperfagia de Chow observada após a administração da grelina pela microinjeção na VTA não foi alterada pelo pré-tratamento SCH-23390 ( Figura 3C). Esses dados demonstram que a dopamina e os receptores do tipo D1 na camada de NAc estão a jusante da grelina e são necessários para que a grelina administrada por VTA exerça seus efeitos no comportamento de recompensa alimentar. Eles não são, entretanto, essenciais para a capacidade da grelina de aumentar a ingestão de ração. O tratamento com NAc com SCH-23390 não teve efeito per se em qualquer operante que responde pela ingestão de comida ou comida ( Figura 3).

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  • Figura 3.  

    Os efeitos do bloqueio do receptor D1 da concha intra-NAc no comportamento de recompensa alimentar induzido pela grelina intra-VTA e hiperfagia alimentar. O pré-tratamento com o antagonista do receptor D1-like, SCH-23390, bloqueou inteiramente o aumento induzido pela grelina nas recompensas de sacarose ganhas (A), e o número de pressionamentos de alavanca ativa (barras pretas) enquanto a atividade na alavanca inativa (barras cinza) era não afetado por nenhum dos tratamentos (B). A hiperfagia intra-VTA com grelina não foi atenuada pelo bloqueio seletivo da concha NAc dos receptores D1 (C). Os valores são mostrados como médias + SE. n = 12–14. *p <0.05, ***p <0.005.

3.2. Efeito do bloqueio de D2 (NAc) na recompensa alimentar induzida pela grelina VTA e na ingestão de ração

Para determinar se a atividade nos D2s é necessária para a expressão do comportamento de recompensa alimentar induzida pela grelina VTA, testou-se o impacto do pré-tratamento com um antagonista seletivo de D2 (cloridrato de eticloprida) no aumento do comportamento operante de sacarose induzido por grelina. Uma forma de ANOVA demonstrou um efeito significativo do tratamento medicamentoso (F(3,18) = 9.5, p <0.0005; F(3,18) = 8.1, p <0.001; F(3,39) = 3.8, p <0.05 para recompensas, alavanca ativa e comida respectivamente). Um teste post hoc de Tukey indicou um aumento significativo nas recompensas ganhas (p <0.01; Figura 4A) e pressões de alavanca ativas (p <0.01; Figura 4B) após tratamento com grelina que foram bloqueados com pré-tratamento com eticloprida. A atividade na alavanca inativa foi menor e não diferiu significativamente entre os diferentes grupos de tratamento ( Figura 4B). Em contraste com os dados de resposta operante, o pré-tratamento com eticloprida não alterou o aumento da ingestão de ração induzido pela grelina (p <0.05; Figura 4C). Neste estudo de combinação, a interação foi confirmada por ANOVA de duas vias entre pré-tratamento × grelina nas recompensas ganhas: F(1,24) = 4.8, p <0.05; pressão ativa da alavanca: F(1,24) = 4.7, p <0.05, mas não ingestão de ração. Assim, os receptores D2 podem ser utilizados pela grelina para induzir mudanças nos comportamentos relacionados à recompensa, mas não no consumo de ração.

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  • Figura 4.  

    Os efeitos do bloqueio do receptor D2 da concha intra-NAc no comportamento de recompensa alimentar induzido pela grelina intra-VTA e hiperfagia alimentar. O pré-tratamento com o antagonista do receptor D2, cloridrato de eticloprida (ETC), aboliu o aumento induzido pela grelina nas recompensas de sacarose obtidas (A) e o número de pressionamentos de alavanca ativa (barras pretas), enquanto a atividade na alavanca inativa (barras cinza) não foi afetados por qualquer um dos tratamentos (B). Em contraste, a hiperfagia intra-VTA com grelina não foi atenuada pelo bloqueio seletivo da concha NAc dos receptores D2 (C). Os valores são mostrados como médias + SE. n = 7. *p <0.05, **p <0.01.

3.3. Efeito do bloqueio do receptor D1-like e / ou D2 (NAc) na ingestão de ração induzida pela grelina VTA

Para buscar uma validação adicional da falta de efeito dos dois antagonistas da dopamina na ração, repetimos o estudo, desta vez em ratos nunca expostos ao paradigma do condicionamento operante. Este estudo de validação foi estendido para incluir um terceiro teste no qual exploramos os efeitos da coadministração dos antagonistas do receptor D1 e D2 ao NAc na ingestão de alimentos induzida por grelina VTA. A ingestão de ração aumentou significativamente pela grelina VTA 2 h após a injeção (ANOVA de uma via: F(3,30) = 6.4, p <0.005 e F(3,27) = 9.0, p <0.0005 para o estudo do receptor D1 e D2, respectivamente) e isso não foi afetado pelo pré-tratamento com o tipo D1 ( Figura 5A) ou o antagonista do receptor D2 ( Figura 5B). No teste final, explorando o efeito combinado dos dois antagonistas do receptor de dopamina, não pudemos detectar um efeito significativo da grelina VTA até o ponto de tempo de 3 horas, talvez refletindo o impacto da injeção tripla do parênquima necessária neste estudo. ANOVA de uma via indicou um efeito significativo do tratamento (F(3,30) = 9.6, p <0.0005). A ingestão de alimentos após a entrega de grelina VTA atingiu significância no ponto de tempo de 3 h, no entanto, isso novamente não foi suprimido pela co-aplicação dos antagonistas do receptor de dopamina ao NAc ( Figura 5C). Observe que a aplicação combinada de ambos os antagonistas de receptores de dopamina ao NAc não teve efeito per se na ingestão de alimentos.

  • Imagem em tamanho real (48 K)
  • Figura 5.  

    Os efeitos do bloqueio do receptor de dopamina intra-NAc shell na hiperfagia de ração induzida por grelina intra-VTA em ratos sem qualquer treinamento operante prévio ou exposição à sacarose. A hiperfagia induzida por grelina VTA medida 2 h após a injeção não foi suprimida pelo pré-tratamento de NAc com (A) um antagonista do receptor do tipo D1, SCH-23390 (SCH) ou (B) um antagonista do receptor D2, cloridrato de eticloprida ( ETC). Em (C), a hiperfagia alimentar induzida por grelina medida no ponto de tempo de 3 h não foi suprimida pela co-administração de NAc de ambos os antagonistas. Os valores são mostrados como médias + SE. n = 10–11. *p <0.05, **p <0.01.

3.4. Efeito do bloqueio dos receptores D1 e D2 na recompensa alimentar induzida pela privação alimentar e na ingestão de comida

A privação de comida aumenta tanto a resposta operante quanto a ingestão de ração em 1 hora; ratos pressionaram a alavanca ativa quase duas vezes mais quando com fome e três a seis vezes mais ração no ponto de medição de 1 h (compare a condição do veículo em Figs. 3 e 4). O bloqueio dos receptores do tipo D1 na concha de NAc reduziu significativamente a elevação induzida pela privação de alimentos no comportamento de recompensa alimentar quando avaliado como uma redução nas recompensas de alimentos obtidas (p <0.01; Figura 6A) e uma redução nas pressões de alavanca ativa (p <0.01; Figura 6B). Este tratamento não teve efeitos significativos na ingestão de comida induzida pela privação de alimentos ( Figura 6C). A infusão de um antagonista de D2 na concha de NAc reduziu significativamente a elevação induzida pela privação de alimento no comportamento de recompensa alimentar quando avaliada como uma redução nas recompensas de alimentos obtidas (p <0.01; Figura 7UMA). Mesmo que cada rato reduzisse sua alavanca ativa pressionando após o bloqueio D2 no NAc o efeito resultou em uma tendência (p = 0.08; Figura 7B) provavelmente devido à alta variabilidade da linha de base na pressão da alavanca (erro padrão = 86 para o veículo e 41 para as condições do medicamento, faixa de pressão da alavanca ativa no veículo de 57 a 707 pressões). A remoção do rato com maior resposta do conjunto de dados resulta em p = 0.001. Notavelmente, o rato removido mostrou 707 prensas no veículo e apenas 303 na droga, apoiando assim a conclusão geral. Nenhum antagonista do receptor de dopamina alterou a pressão da alavanca na alavanca inativa. A ingestão de ração não foi alterada pelo bloqueio D2 no NAc ( Figura 7C).

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  • Figura 6.  

    Os efeitos do bloqueio do receptor D1 da shell intra-NAc na elevação induzida pela privação de alimentos no comportamento de recompensa alimentar e hiperfagia alimentar. O pré-tratamento com o antagonista do receptor D1, SCH-23390, atenuou o aumento induzido pela privação de comida nas recompensas de sacarose ganhas (A) e o número de pressões na alavanca ativa, enquanto a atividade na alavanca inativa não foi afetada por nenhum dos tratamentos (B) . A hiperfagia alimentar não foi atenuada pelo bloqueio seletivo do NAc shell dos receptores D1 (C). Os valores são mostrados como médias + SE. n = 20. **p <0.01.

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  • Figura 7.  

    Os efeitos do bloqueio do receptor D2 da concha intra-NAc na elevação induzida pela privação de alimentos no comportamento de recompensa alimentar e hiperfagia alimentar. O pré-tratamento com o antagonista do receptor D2, cloridrato de eticloprida (ETC), reduziu o aumento induzido pela privação de alimentos nas recompensas de sacarose obtidas (A) e tendeu a atenuar o número de pressões ativas da alavanca (B). A atividade na alavanca inativa não foi afetada por nenhum dos tratamentos (B). A hiperfagia alimentar não foi atenuada pelo bloqueio seletivo do escudo NAc dos receptores D2 (C). Os valores são mostrados como médias + SE. n = 7. **p <0.01.

3.5. Alterações induzidas pela privação alimentar na expressão gênica relacionada à dopamina em NAc

O jejum noturno teve um impacto significativo na expressão de mRNA de vários genes relacionados à dopamina no NAc. A express do ARNm do receptor de dopamina D2 foi significativamente reduzida enquanto o ARNm do receptor de dopamina D5 estava elevado. Os mRNAs do receptor de dopamina D1, D3, COMT e MAO não foram alterados pelo jejum noturno (Figura 8). Os receptores D1 e D2 são considerados o receptor de dopamina mais abundante no cérebro, enquanto a presença de D3 e D5 no SNC é muito mais restrita. Portanto, comparamos os níveis de mRNA nos acumbens dos receptores D5 com D1 e chegamos a 2%; uma relação semelhante foi detectada para D3 e D2 (dados não mostrados). Assim, confirmamos que dentro do NAc a maior parte do mRNA do receptor da dopamina é composta pelos receptores D1 e D2, enquanto os receptores D3 e D5 representam apenas uma pequena fração do mRNA total do receptor da dopamina detectado no NAc.

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  • Figura 8.  

    Expressão gênica relacionada à sinalização de dopamina Nucleus accumbens detectada após restrição alimentar. Os valores são mostrados como médias + SE. *p <0.05.

4. Discussão

As principais descobertas do estudo atual indicam que a sinalização da dopamina na casca do NAc é um mediador a jusante necessário dos efeitos da grelina na recompensa alimentar. Os resultados indicam que os receptores D1 e D2 na casca do NAc são componentes-chave do circuito ativado pela grelina e são essenciais para que a grelina aplicada pelo VTA exerça seus efeitos no comportamento de recompensa alimentar. A sinalização do receptor D1 e D2 no NAc (casca) não é, entretanto, essencial para a capacidade da grelina de aumentar a ingestão de ração. Esses dados sugerem uma divergência nos alvos neurais da grelina que controlam o reforço alimentar versus a ingestão alimentar. Finalmente, nossas descobertas indicam que esse circuito também é acionado pela grelina endógena, pois, em um estado de fome, quando os níveis circulantes de grelina estão elevados, a sinalização de dopamina no NAc é necessária para o aumento do comportamento de recompensa alimentar.

Surpreendentemente, embora esteja claro que a grelina tem um impacto no sistema dopaminérgico (Abizaid et al., 2006, Jerlhag et al., 2007, Kawahara et al., 2009 e Weinberg et al., 2011), este é o primeiro estudo a demonstrar que os efeitos da grelina na recompensa alimentar requerem a sinalização do receptor de dopamina NAc (neste caso, sinalização semelhante a D1 e D2). Isso surgiu como uma questão importante, pois outros hormônios ou neuropeptídeos ligados ao controle do apetite mostraram recentemente ter uma relação bastante inesperada com o sistema dopaminérgico mesolímbico. A leptina, por exemplo, como a grelina, tem receptores nos neurônios da dopamina no VTA; a maioria desses neurônios dopaminérgicos sensíveis à leptina, no entanto, não se projetam para o estriado, mas inervam a amígdala (Hommel et al., 2006 e Leshan et al., 2010). A melanocortina, um neuropeptídeo anorexígeno potente com receptores na VTA, em contraste com o que pode ser previsto para um agente anoréxico, na verdade aumenta a atividade dopaminérgica e a liberação de dopamina no corpo estriado, enquanto claramente reduz o comportamento de ingestão alimentar (Torre e Celis, 1988, Lindblom et al., 2001 e Cone, 2005). Outra camada de complexidade é adicionada por dados indicando que o efeito liberador de dopamina da grelina parece ser dependente da disponibilidade de alimentos: os níveis de dopamina NAc detectados por microdiálise só foram aumentados pela grelina aplicada periférica em ratos que foram autorizados a comer após administração de grelina (como nas condições experimentais utilizadas no presente estudo) e foram suprimidos até mesmo pela grelina naqueles a quem foi negado acesso a alimentos (Kawahara et al., 2009), um efeito recentemente demonstrado envolver as vias de sinalização opióide diferencial na VTA (Kawahara et al., 2013) Esses dois exemplos enfatizam a complexidade na relação entre os peptídeos alimentares, a disponibilidade de alimentos e a dopamina e destacam a importância dos estudos que exploram a utilidade dos efeitos da grelina no sistema dopaminérgico no comportamento de recompensa alimentar.

Um aspecto interessante dos resultados é o efeito contrastante do bloqueio do receptor de dopamina de NAc na motivação alimentar versus ingestão de alimentos. Notadamente, confirmamos a falta de efeito da supressão da sinalização da dopamina NAc sobre a ingestão de alimentos induzidos pela grelina VTA em estudos independentes 2: em um paradigma a medição da ingestão alimentar foi feita imediatamente após o teste de resposta operante (para o qual a ingestão de recompensas de açúcar poderia ter alterado consumo de ração) e, no outro, apenas a ingestão de alimentos foi medida nos animais sem teste prévio. Além disso, no segundo experimento, pudemos mostrar que a co-aplicação de ambos os antagonistas do receptor de dopamina ao NAc não teve efeito sobre a ingestão de alimentos induzida pela grelina VTA, aumentando o apoio à hipótese de que a sinalização de dopamina NAc via D1-like e receptores D2 não é necessário para a hiperfagia da grelina. Tomados em conjunto com o fato de que os antagonistas interrompem o comportamento motivado pela comida induzida pela grelina VTA, esses resultados coletivos sugerem uma divergência de neuro-circuitos a jusante da grelina VTA, com um ramo controlando a ingestão de alimentos e a outra motivação / recompensa alimentar. Parece que a grelina utiliza dopamina para alterar a motivação alimentar, mas não a ingestão. Anteriormente, mostramos que a grelina VTA engata neuropeptídeo Y na VTA seletivamente para controlar a ingestão de alimentos e opióides de maneira oposta (Skibicka et al., 2012a). Assim, já existe precedência para uma divergência no circuito envolvido pela grelina para a ingestão de alimentos versus comportamento motivado por alimentos.

Os receptores semelhantes ao D1 da Accumbal têm um papel bem estabelecido tanto no uso de drogas como no reforço alimentar, com uma série de evidências anteriores indicando que a infusão de antagonista intra-NAc do tipo D1 reduz o comportamento orientado para objetivos em relação à comida. Os antagonistas sistémicos do receptor tipo D1 reduzem a auto-administração induzida pelo estímulo ou pelo contexto de cocaína, heroína, nicotina e álcool [por exemplo (Weissenborn et al., 1996, Liu e Weiss, 2002, Bossert et al., 2007 e Liu et al., 2010)], destacando o papel fundamental desses receptores em processos orientados à recompensa. Os presentes dados indicam que os receptores do tipo NAc D1 são um elemento essencial do circuito ativado pela grelina de ação da ATV. Apoiadamente, a aplicação periférica deste antagonista D1 também mostrou reduzir o reconhecimento de objeto aprimorado pela grelina (Jacoby e Currie, 2011). No entanto, considerando que a aplicação periférica atinge todas as populações neuronais que expressam D1 no cérebro e que populações fora do NAc (por exemplo, no hipocampo) podem ter um papel importante na aprendizagem e memória, não está claro se a população NAc examinada aqui contribuem para os efeitos de melhoria da memória da grelina.

Os receptores D2 geralmente atuam em conjunto com o D1; Assim, muitos estudos indicam um papel dos receptores D2 em aspectos de processamento de recompensa e comportamento orientado a recompensa. No entanto, é de salientar que os receptores D1 e D2 nem sempre agem da mesma forma que a função de recompensa. Na amígdala, por exemplo, o bloqueio dos receptores D1 atenua a reintegração à busca induzida por cocaína, enquanto os antagonistas D2 podem realmente melhorar esse comportamento (Berglind et al., 2006). Essa dissociação funcional também pode ter uma contribuição neuroanatômica, já que os receptores D2 no NAc parecem ter uma função bastante oposta àqueles no hipotálamo. Enquanto na estimulação do NAc dos receptores D2 pode aumentar a motivação alimentar, tornando um animal mais propenso a exercer esforço para obter alimentos, no hipotálamo a estimulação dos receptores D2 é claramente anoréxica (Leibowitz e Rossakis, 1979 e Nowend et al., 2001). Segue-se que pode ser difícil interpretar os resultados após a aplicação periférica de fármacos direcionadores D2 para os quais as populações receptoras alvo estão ligadas a função oposta. Esta pode ser uma das razões que explicam porque, em um estudo anterior, a injeção periférica de um antagonista D2 não teve efeito sobre a resposta induzida pela grelina para uma solução de sacarose. Outra explicação possível é que o D2 é um autoreceptor dos neurônios produtores de dopamina na substância negra e VTA, onde sua ativação pode levar à supressão da atividade dopaminérgica (Lacey et al., 1987). Assim, quando injetados perifericamente, drogas direcionadas a D2 poderiam potencialmente ter acesso a essa população de receptores, enquanto em nosso estudo apenas o receptor NAx D2 foi direcionado. Notavelmente, o efeito líquido do bloqueio sistêmico do receptor tipo D1 bloqueou a resposta para uma bebida de sacarose no mesmo paradigma (Overduin et al., 2012). Além disso, a injeção subcutânea sistêmica de um agonista D1 parece aumentar a preferência por alimentos saborosos, enquanto a injeção sistêmica de um agonista D2 reduz (Cooper e Al-Naser, 2006). Assim, parece que os nossos dados que indicam um efeito supressor dos antagonistas D1 na motivação alimentar induzida pela grelina estão de acordo com o efeito geral (supressivo) de estimular os receptores D1 na função de recompensa. Em contraste, o efeito líquido da população de receptores D2 segue mais de perto o que se sabe sobre os receptores D2 hipotalâmicos, do que os dados aqui apresentados para o NAc.

No presente estudo, os antagonistas D1-like e D2 foram capazes de bloquear o comportamento operante de sacarose após administração de grelina VTA e após a privação de alimento, sugerindo que uma ação cooperativa em ambos os receptores no NAc é necessária para que a grelina exerça seus efeitos. Isto faz sentido quando se considera a situação endógena em que os terminais dopaminérgicos derivados de VTA liberam dopamina na camada de NAc ativando simultaneamente todos os receptores de dopamina acessíveis. A necessidade de activação simultânea de receptores D1-like e D2 já foi reportada para outros comportamentos, incluindo reforço (Ikemoto et al., 1997) e atividade locomotora (Plaznik et al., 1989) bem como disparo neuronal (Branco, 1987). Os resultados do presente estudo indicam que o bloqueio de apenas um dos dois receptores dopaminérgicos foi suficiente para reduzir esses comportamentos, assim como o bloqueio de qualquer um desses receptores foi suficiente para reduzir o comportamento operante da sacarose dirigida pela grelina. O mecanismo por trás dessa interação não é claro. Alguns neurônios no NAc coexpressam os receptores D1 e D2. Uma possibilidade é o envolvimento de heterodímeros é necessário para a resposta de recompensa, a formação de heterodímeros pelos receptores D1 e D2 foi relatada recentemente e este acoplamento foi mostrado para contribuir para o comportamento semelhante à depressão (Pei et al., 2010). No entanto, nossos resultados indicam que o sinal D1 e D2 no NAc não é redundante, e cada receptor é necessário para transmitir o efeito da grelina na recompensa alimentar, já que o bloqueio individual foi eficaz na atenuação da resposta de recompensa. Além disso, como o bloqueio individual não foi eficaz para a hiperfagia da grelina, avaliamos separadamente a possibilidade de o sinal D1 e D2 ser redundante para a ingestão de ração, ou seja, seria necessário um bloqueio simultâneo de ambos para eliminar a resposta. Este, no entanto, não foi o caso, pois a hiperfagia da grelina não foi afetada pelo bloqueio simultâneo dos receptores D1 e D2 no NAc. Assim, isoladamente ou em combinação, a sinalização do receptor NAN D1 e D2 não é utilizada pela grelina para aumentar a ingestão de ração.

Aqui, segmentamos os receptores D1 e D2 no shell do NAc. A função do invólucro e do núcleo do NAc parece ser dissociável em algum grau, especialmente com o núcleo subjacente às mudanças na autoadministração de drogas ligadas à sugestão discreta e à casca sendo mais influente na autoadministração dependente do contexto (Bossert et al., 2007). Esta dissociação funcional é suportada pelas conexões neuroanatômicas, onde o núcleo recebe mais informações da amígdala e a concha é mais densamente inervada pelo hipocampo (Groenewegen et al., 1999 e Floresco et al., 2001). Os ratos também irão auto-administrar a combinação dos agonistas dos receptores D1 e D2 apenas na camada de NAc e não no núcleo (Ikemoto et al., 1997), indicando que sua ação cooperativa sobre a recompensa está ligada principalmente à região do escudo visada aqui.

No presente estudo, exploramos especificamente o impacto da sinalização reprimida de dopamina com NAc na ingestão de alimentos e o comportamento motivado pelos alimentos impulsionado pela grelina aplicada à ATV. Deve-se notar, no entanto, que a grelina também pode conduzir comportamentos de alimentação ativando as vias aferentes para a ATV. Por exemplo, demonstrou-se que a grelina melhora os comportamentos reforçados pelos alimentos, ativando os neurónios da orexina no hipotálamo lateral (Perello et al., 2010), um grupo de células orexinérgicas que se projeta para a VTA e estimulam a liberação de dopamina (Narita et al., 2006). Enquanto nosso estudo utilizando neuroanatomia e neurofarmacologia disseca especificamente a via VTA-NAc, em uma situação endógena, a grelina liberada na circulação provavelmente estimula a VTA, bem como outros núcleos cerebrais expressando o receptor da grelina com projeções eferentes para a VTA. Assim, em uma situação fisiológica, o impacto da grelina é distribuído por muitos locais no cérebro que provavelmente agem em conjunto. O conceito de uma hormona ou um neuropéptido que actua em muitos locais distribuídos no cérebro a partir dos quais pode provocar um resultado semelhante, por exemplo uma alteração na ingestão de alimentos, não é novo e já foi proposto e avaliado para leptina e melanocortina (Grill, 2006, Leinninger et al., 2009, Skibicka e Grill, 2009 e Faulconbridge e Hayes, 2011).

A privação alimentar está associada a altos níveis de grelina circulante. Em condições de privação alimentar, a apresentação dos alimentos induz uma libertação de dopamina no NAc (Kawahara et al., 2013). Conclui-se que o estado nutricional também pode influenciar a sinalização da dopamina no NAc, o impacto da privação de alimento na expressão de mRNA de receptores dopaminérgicos (receptores D1-like (D1, D5) e D2-like (D2, D3)) e degradantes da dopamina enzimas (MAO, COMT) avaliadas no presente estudo. Enquanto a privação de alimento não alterou a expressão de mRNA de nenhuma das enzimas degradantes da dopamina, observamos uma regulação diferencial dos receptores D5 vs. D2. A expressão dos receptores D5 foi aumentada em quase 30%, enquanto o mRNA do receptor D2 foi reduzido em cerca de 20%. Consistente com esta divergência, a aplicação simultânea de agonistas do tipo D1 e do receptor D2 mostrou anteriormente regular negativamente os receptores D2 mas aumentar os receptores D1 na substância nigra (e com uma tendência semelhante no NAc) (Subramaniam et al., 1992). Curiosamente, os efeitos da privação de alimentos na expressão do receptor de dopamina NAc convergem com os nossos dados demonstrando um papel para os receptores D1-like (que incluem D5) e D2 na motivação de alimentos induzida pelo jejum.

Uma ressalva do nosso estudo é que a privação de alimento aumenta os níveis circulantes de grelina, de modo que outras populações de receptores de grelina fora da ATV possam potencialmente ser ativadas. Assim, enquanto a privação de alimentos é uma forma endógena e mais fisiologicamente relevante para aumentar a grelina, ela não permite a estimulação seletiva da ATV. Não podemos, portanto, eliminar a possibilidade de que as alterações no receptor de dopamina detectadas no NAc sejam resultado da atividade da grelina em áreas fora da ATV, com influência indireta no NAc. Finalmente, deve-se notar que nossos dados se ligam a mudanças na expressão do receptor de dopamina NAc, mas experimentos adicionais seriam necessários para mostrar a mediação da projeção dopaminérgica VTA-NAc (estimulada pela grelina) nesse efeito e, de fato, explorar o papel de outras vias e sistemas transmissores neste efeito, como o hipotálamo lateral (como discutido acima).

Uma vez que muitos dos substratos neurobiológicos são comuns tanto à toxicodependência como à desordem alimentar, é possível que os presentes achados sejam indicativos de um papel dos receptores D1-like e D2 nos efeitos de reforço da droga e do álcool da grelina (Dickson et al., 2011). Tanto a comida como a recompensa de cocaína levam a uma liberação de dopamina no NAc (Hernandez e Hoebel, 1988). O bloqueio dos receptores D1 ou D2 reduz o comportamento de recompensa por drogas de abuso, álcool e nicotina. Uma vez que uma contribuição considerável da grelina para o comportamento de ingestão ou recompensa para todas essas substâncias já foi relatada anteriormente, é bastante provável que os circuitos de grelina-VTA-dopamina-NAc descritos aqui sejam relevantes para uma série de comportamentos de recompensa e não exclusivamente para alimentos. O apoio preliminar a esta ideia pode ser extraído de dados que demonstram que a privação alimentar pode restabelecer a procura de heroína que é bloqueada pelo bloqueio dos receptores do tipo D1 (Tobin et al., 2009).

Nossos dados fornecem novos conhecimentos sobre a integração de dois sistemas de sinalização ligados à recompensa alimentar: os circuitos acionados por VTA que respondem ao hormônio orexigênico, grelina, e os circuitos responsivos à dopamina NAc. Em particular, mostramos que os efeitos bem documentados da grelina ligados ao VTA no comportamento motivado por alimentos requerem sinalização D1 e D2 no NAc. Nossos dados também indicam que os efeitos da grelina (dependentes de D1 / D2) conduzidos pelo VTA na recompensa alimentar envolvem circuitos divergentes para aqueles importantes para a ingestão alimentar, pois nenhum dos antagonistas afetou a ingestão alimentar induzida pela grelina quando entregue ao NAc. Finalmente, estudos em ratos famintos (em jejum noturno e, portanto, hiperghrelinêmicos) implicam a sinalização de NAc D1 / D2 nos efeitos da grelina endógena no comportamento motivado por alimentos. Assim, os mecanismos e terapias que interferem na sinalização da dopamina no NAc parecem ter relevância para os efeitos mediados pela grelina no sistema de recompensa, incluindo aqueles ligados ao controle da alimentação e, portanto, à obesidade e seu tratamento.

Declaração de divulgação

Os autores não têm nada a revelar.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado pelo Conselho de Pesquisa Sueco para Medicina (2011-3054 para KPS e 2012-1758 para SLD), Sétima Estrutura da Comissão Europeia subvenções (FP7-KBBE-2010-4-266408, Full4Health; FP7-HEALTH-2009-241592; EurOCHIP; FP7-KBBE-2009-3-245009, NeuroFAST), Forskning och Utvecklingsarbete / Avtal om Läkarutbildning och Forskning Gotemburgo (ALFGBG-138741), o Fundação Sueca para Pesquisa Estratégica ao Centro Sahlgrenska de Pesquisa Cardiovascular e Metabólica (A305-188), e NovoNordisk Fonden. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta e análise de dados, decisão de publicar ou preparação do manuscrito.

Referências

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  • Autor correspondente. Departamento de Endocrinologia, Instituto de Neurociência e Fisiologia, The Sahlgrenska Academy da Universidade de Gotemburgo, Medicinaregatan 11, PO Box 434, SE-405 30 Gotemburgo, Suécia. Tel .: +46 31 786 3818 (escritório); fax: +46 31 786 3512.

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