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Sumário
O consumo excessivo de açúcar tem mostrado contribuir diretamente para o ganho de peso, contribuindo para a crescente epidemia mundial de obesidade. Curiosamente, o aumento do consumo de açúcar tem mostrado elevar repetidamente os níveis de dopamina no nucleus accumbens (NAc), na via de recompensa mesolímbica do cérebro semelhante a muitas drogas de abuso.. Nós relatamos que a vareniclina, um agonista parcial do receptor de acetilcolina nicotínico (nAChR) aprovado pela FDA que modula a dopamina na via de recompensa mesolímbica do cérebro, reduz significativamente o consumo de sacarose, especialmente em um paradigma de consumo de longo prazo. Resultados semelhantes foram observados com outros fármacos nAChR, nomeadamente mecamilamina e citisina. Além disso, mostramos que o consumo de sacarose a longo prazo aumenta o α4β2 * e diminui os nAChRs do α6β2 * no nucleus accumbens, uma região do cérebro associada à recompensa. Em conjunto, nossos resultados sugerem que drogas nAChR, como a vareniclina, podem representar uma nova estratégia de tratamento para reduzir o consumo de açúcar.
Citação: M Shariff, Quik M, Holgate J, M Morgan, Patkar OL, Tam V, et al. (2016) Os moduladores do receptor de acetilcolina nicotínica neuronal reduzem a ingestão de açúcar. PLoS ONE 11 (3): e0150270. doi: 10.1371 / journal.pone.0150270
Editor: James Edgar McCutcheon, Universidade de Leicester, REINO UNIDO
Recebido: Setembro 30, 2015; Aceitaram: Fevereiro 11, 2016; Publicado em: 30 de março de 2016
Direitos de autor: © 2016 Shariff e outros Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos do Licença Creative Commons Attribution, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original e a fonte sejam creditados.
Disponibilidade de dados: Os dados estão disponíveis no repositório de dados on-line www.figshare.com com atendente DOI: 10.6084 / m9.figshare.2068161.
Financiamento: Esses estudos foram financiados pelo seguinte: 1. Australian Research Council - concessão ID FT1110884 (para SEB), www.arc.gov.au; 2. National Health & Medical Research Council - concessão ID 1049427 (para SEB), www.nhmrc.gov.au; e 3. Instituto Nacional de Saúde - concessão ID NS59910 (para MQ), www.nih.gov.
Interesses competitivos: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.
1. Introdução
O consumo excessivo de açúcar está implicado como um dos componentes essenciais e subjacentes da atual epidemia de obesidade, que é agora um fenômeno mundial [1, 2]. De fato, o consumo excessivo de sacarose mostrou elevar repetidamente os níveis de dopamina no nucleus accumbens (NAc) [3-6], uma característica fundamental das drogas de abuso [7-14]. Além disso, a ingestão crónica intermitente de açúcar provoca um aumento na expressão dos receptores D1 da dopamina no NAc, diminuição na expressão dos receptores D2 no NAc e estriado [15-17] e tamb� um aumento no ARNm do receptor de D3 da dopamina no NAc e no caudate-putamen. Alterações semelhantes são notadas em resposta à cocaína e à morfina [18-24].
Além disso, uma diminuição nos níveis de mRNA da encefalina no NAc [25] foi observado após o consumo intermitente de açúcar [17], com observações semelhantes em resposta a injeções repetidas de morfina [22, 23] ou em seres humanos dependentes de cocaína [26]. Finalmente, durante a retirada da exposição crônica à sacarose, os ratos mostram um desequilíbrio na dopamina e na acetilcolina, ou seja, os níveis de dopamina diminuem enquanto os níveis de acetilcolina aumentam [27], semelhante às alterações observadas com várias drogas de abuso, incluindo morfina, nicotina e álcool [28-30]. Isso aumenta o ímpeto de investigar o sistema límbico como possível alvo terapêutico para reduzir o consumo de açúcar.
O sistema límbico é uma coleção interconectada de estruturas cerebrais, incluindo o NAc e a área tegmental ventral (VTA) que codificam estados emocionais, como antecipação de recompensa e motivação [31]. Em relação ao consumo de açúcar, demonstrou-se que o sistema mesolímbico exibe uma resposta de saliência de incentivo exagerada aos estímulos para a sacarose [32-34]. De fato, estudos em animais mostraram que o consumo a longo prazo de alimentos saborosos pode causar mudanças nas vias de recompensa do cérebro, sugerindo um desequilíbrio na homeostase normal do processamento de recompensa. [35, 36].
No nível molecular, a acetilcolina (ACh) dos interneurônios colinérgicos do NAc se liga aos receptores nicotínicos neuronais de acetilcolina (nAChR) e modula a liberação de dopamina (DA) e os comportamentos reforçados [37]. Curiosamente, a sacarose foi mostrada, embora indiretamente, para afetar a liberação de DA no NAc via nAChRs [38], sugerindo que os nAChRs são um alvo promissor para a farmacoterapia.
Embora numerosos subtipos nAChR tenham sido identificados no sistema límbico, incluindo o NAc, a identificação do (s) subtipo (s) nAChR envolvidos na mediação e manutenção do consumo de sacarose não é conhecida. A vareniclina, um agonista parcial de α4β2 *, α6β2 * e α3β2 * -nAChRs (* denota a presença de outras subunidades possíveis no complexo receptor) e um agonista total nos subtipos α7 e α3β4 * [39, 40] reduz os desejos de nicotina e os sintomas de abstinência [41], bem como na redução do consumo de álcool [42]. A vareniclina apresenta eficácia para a cessação do tabagismo pela liberação de DA de liberação moderada, em primeiro lugar, no NAc e, em segundo lugar, pela atenuação da liberação de DA induzida pela nicotina bloqueando competitivamente o local de ligação do nAChR [43, 44]. Dado o envolvimento da acetilcolina no apetite, será interessante testar a eficácia da vareniclina na redução do consumo de sacarose. Além disso, o teste de outras drogas nAChR pode ajudar a identificar as potenciais subunidades nAChR sendo alvo.
2. Materiais e métodos
2.1 Drogas
Soluções de sacarose 5% (w / v) e sacarose 0.2% (w / v) (Sigma, ST. Louis, EUA) foram preparadas em água RO-tap. Vareniclina (6,7,8,9-tetrahidro-6,10-metano-6H pirazino [2,3-h] [3] tartarato de benzazepina), mecamilamina (N, Cloridrato de 2,3,3-Tetrametilbiciclo [2.2.1] heptano-2-amina) e (-) - citisina ((1R,5S) -1,2,3,4,5,6-hexa-hidro-1,5-metano-8H-pirido [1,2-a] [1,5] diazocina-8-ona) foram adquiridos à Tocris (Bristol, UK).
2.2 Animais e Habitação
Ratos Wistar machos com cinco semanas de idade (183g ± 14g) (ARC, WA, Austrália), foram alojados individualmente em gaiolas de Plexiglas de nível duplo ventiladas. Os ratos foram aclimatados às condições individuais de alojamento, manuseio e ciclo de luz reversa 5 dias antes do início dos experimentos. Todos os ratos foram alojados num quarto de luz / escuridão invertida 12-h com controlo climático (luzes apagadas no 9 am) com acesso ilimitado a alimentos (ração normal) e água. Os procedimentos experimentais seguiram as diretrizes do ARRIVE e foram aprovados pelos Comitês de Ética do Comitê de Ética em Animais da Universidade de Queensland e pelo Comitê de Ética Animal da Universidade de Queensland, de acordo com a legislação européia (Diretiva do Conselho das Comunidades Européias de 24 de novembro 1986, 86 / 609 / EEC).
2.3 Paradigma de consumo de escolha de duas garrafas de acesso intermitente
O paradigma de consumo intermitente 5% sacarose de duas garrafas foi adaptado de [45]. Todos os fluidos foram apresentados em frascos de plástico graduado de 300-ml com bicos de aço inoxidável introduzidos através de dois anéis na frente da gaiola, após o início do ciclo de luz negra. Duas garrafas foram apresentadas simultaneamente: uma garrafa contendo água; o segundo frasco contendo 5% (w / v) de sacarose. A colocação do frasco de sacarose 5% (w / v) foi alternada com cada exposição para controlar as preferências laterais. As garrafas foram pesadas 30 min, 2 h e 24 h após a apresentação dos fluidos e as medições foram levadas para o 0.1gram mais próximo. O peso de cada rato foi também medido para calcular as gramas de ingestão de sacarose por quilograma de peso corporal. Na segunda-feira após o término do período de aclimatação da carcaça, ratos (183 ± 14g, n = 10 – 12) receberam acesso a uma garrafa de 5% (p / v) de sacarose e uma garrafa de água. Depois de 24 h, o frasco de sacarose foi substituído por um segundo frasco de água que estava disponível para o próximo 24 h. Este padrão foi repetido às quartas e sextas-feiras; Todos os outros dias, os ratos tinham acesso ilimitado à água. A administração do fármaco começou após os ratos terem mantido níveis de consumo de base estáveis (20 ± 5g / kg) da solução de sacarose 5% (p / v) para (a) exposição a curto prazo [4 semanas (sessões de beber 13)]; e, (b) exposição a longo prazo [~ 12 semanas (sessões de beber 37)]. O peso corporal médio no início do teste de drogas foi 373 ± 26g para curto prazo e 550 ± 48 g para longo prazo. Os agonistas, antagonistas e veículo nAChR foram administrados como descrito.
De modo a comparar o consumo voluntário de sacarose em animais utilizando o protocolo de acesso intermitente versus o protocolo de acesso contínuo, foi mantido um grupo separado (n = 10) de ratos Wistar com 5 semanas de idade num protocolo de 5% de sacarose para 4. semanas. Estes ratos receberam acesso a uma garrafa de 5% de sacarose e uma garrafa de água 24 horas por dia, sete dias por semana, durante a duração da experiência. Sacarose e garrafas de água foram pesadas todos os dias (total de sessões 56 com as garrafas pesadas) para calcular a ingestão e preferência de sacarose. Pesos animais também foram registrados nestes dias. A colocação do frasco de sacarose foi alternada a cada dia para controlar as preferências laterais.
Além disso, para determinar o efeito da vareniclina no consumo de um edulcorante não calórico, a sacarina 0.2% (p / v) foi apresentada a um grupo separado de ratos (n = 10) de acordo com o protocolo de acesso intermitente aqui descrito. 4 semanas após o início do consumo de sacarina, os ratos receberam vareniclina usando um quadrado latino em doses como descrito. Por fim, um grupo separado de ratos no protocolo de acesso intermitente de sacarose que foram designados para autoradiografia foram mortos por decapitação e os cérebros rapidamente removidos, congelados em isopentano em gelo seco e armazenados a -80 ° C. Os cérebros foram então seccionados (8 μm) ao nível do estriado usando um criostato (Leica Microsystems Inc., Deerfield, IL) ajustado em -15 a -20 ° C. As secções foram descongeladas em lâminas revestidas com poli-L-lisina, secas e armazenadas a -80 ° C até serem utilizadas para autorradiografia. Ratos consumindo água (ou seja, sem sacarose) foram usados como controle.
Horários do tratamento 2.4
Ratos Wistar foram divididos em grupos de 10-12. Para ratos em bebedouros de curta duração e também para beber a longo prazo, a Varenicline (veículo, 0.3, 1 e 2 mg / kg) foi administrada a cada animal usando um desenho em quadrado latino. Além disso, num grupo de ratos (n = 8), o consumo de alimentos após a administração de vareniclina foi registado para o 0.1 mais próximo em todos os momentos. Posteriormente, após o retorno à ingestão de base, a mecamilamina (veículo, 0.5, 1 e 2 mg / kg) foi administrada como antes. Num grupo separado de ratos, administrou-se (-) - citisina (veículo, 2 e 4 mg / kg) utilizando o delineamento em quadrado latino. Por fim, um grupo separado de ratos bebendo sacarina a curto prazo foi administrado vareniclina como antes. De acordo com o desenho do quadrado latino, cada rato serviu como seu próprio controle. As doses usadas neste estudo refletem aquelas usadas na literatura existente [46-51].
Todos os fármacos foram dissolvidos em soro fisiológico e administrados por injecção subcutânea (sc), num volume de 1 ml / kg, 30 min antes da adição de sacarose e garrafas de água. Todas as soluções medicamentosas foram preparadas imediatamente antes de cada injeção.
2.5 125Autoradiografia de I-epibatidina
Ligação de 125A I-epibatidina (2200 Ci / mmol; Perkin Elmer Life Sciences, Boston, MA, EUA) foi realizada conforme relatado anteriormente [52]. As lâminas foram pré-incubadas a 22 ° C durante 15 min em tampão contendo 50 mM Tris, pH 7.5, 120 mM NaCl, 5 mM KCl, 2.5 mM CaCl2e 1.0 mM MgCl2. Eles foram incubados por 40 min com 0.015 nM 125I-epibatidina na presença ou ausência de α-conotoxina MII (α-CtxMII) (100 nM). Eles foram então lavados, secos e expostos a Kodak MR Film com 125Padrões I-microescala (GE Healthcare, Chalfont St. Giles, Buckinghamshire, Reino Unido) por 5-7 dias. A ligação não específica foi avaliada na presença de 100 μM nicotina e foi semelhante ao branco do filme.
Autoradiografia do transportador de Dopamina 2.6
A ligação ao transportador de dopamina (DAT) foi medida usando 125I-RTI-121 (2200 Ci / mmol; Perkin Elmer Life Sciences, Boston, MA, EUA), como descrito anteriormente [53]. As secções descongeladas foram pré-incubadas duas vezes por 15 min cada a 22 ° C em 50 mM Tris-HCl, pH 7.4, 120 mM NaCl e 5 mM KCl, e depois incubadas para 2 h em tampão com 0.025% de albumina sérica bovina, 1 μM fluoxetina e 50 pM 125I-RTI-121. A fluoxetina foi utilizada para bloquear a ligação do alvo aos transportadores de serotonina. As secções foram lavadas a 0 ° C por 4 × 15 min cada em tampão e uma vez em água gelada, secas ao ar e expostas durante 2 day ao filme Kodak MR com 125Padrões I-microescala (GE Healthcare). Nomifensina (100 μM) foi usada para definir a ligação não específica.
Análises de dados 2.7
O programa ImageQuant da GE Healthcare foi usado para determinar os valores de densidade óptica de filmes autoradiográficos. Os valores de tecido de fundo foram subtraídos da ligação total do tecido para avaliar a ligação específica dos radioligandos. Os valores de ligação específica foram então convertidos em fmol / mg de tecido usando curvas padrão determinadas a partir de 125Eu padrões. Foi tomado cuidado para garantir que as leituras de densidade óptica da amostra estivessem dentro do intervalo linear.
Todas as estatísticas e ajustes de curva foram realizados usando GraphPad Prism 6 (Graph Pad Software Co., San Diego, CA, EUA). As comparaes estatticas foram realizadas utilizando anise de teste t desemparelhado, anise de varicia de uma via (ANOVA) seguida por um teste de comparaes mtiplas de Newman-Keuls ou ANOVA de duas vias seguido por teste post hoc de Bonferroni. Um valor de p ≤0.05 foi considerado significativo. Todos os valores são expressos como a média ± SEM do número indicado de animais, com valores de libertação para cada animal representando a média dos sinais 6 – 15 das fatias 1 – 2.
3. Resultados
3.1 Vareniclina reduz o consumo de sacarose usando o paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente
Para examinar os efeitos da vareniclina em ratos consumidores de sacarose a curto prazo (semana 4) e a longo prazo (semana 12), usamos o paradigma de consumo de escolha de duas garrafas com acesso intermitente [54]. Administração subcutânea (sc) de vareniclina em ratos consumindo sacarose a curto prazo (Fig 1A) diminuição da ingestão de sacarose [F (3, 33) = 3.8, P <0.05]. A análise post hoc revelou que apenas 2 mg / kg diminuiu significativamente o consumo de sacarose. Em contraste, em ratos que bebem sacarose a longo prazo (Fig 1B), enquanto a vareniclina diminuiu o consumo de sacarose [F (3, 24) = 15.24, P <0.0001], a análise post hoc revelou que 1 e 2 mg / kg diminuíram significativamente o consumo de sacarose de uma forma dependente da dose em comparação com o veículo. Além disso, a vareniclina sistêmica não afetou o consumo de ração em nenhum dos pontos de tempo testados e em todas as doses eficazes, tanto a curto como a longo prazo. Curiosamente, a administração sc de vareniclina em ratos que consomem sacarina a curto prazo (4 semanas) (Fig 1C) diminuição da ingestão de sacarina [F (3, 24) = 5.67, P <0.05]. A análise post hoc revelou que apenas 2 mg / kg diminuiu significativamente o consumo de sacarina. Em todos os casos acima, a significância foi observada no ponto de tempo de 30 minutos, sem significância no ponto de tempo de 2 horas e 24 horas.
A vareniclina (2 mg / kg) diminuiu significativamente o consumo de sacarose (Fig 1A) após a exposição a sacarose a curto prazo (semanas 4). Considerando que ambos (1 e 2 mg / kg de vareniclina diminuíram significativamente o consumo de sacarose) (Fig. 1B) após exposição a sacarose a longo prazo (semanas 12). A vareniclina (2 mg / kg) diminuiu significativamente o consumo de sacarina (Fig 1C) após a exposição a curto prazo (4 semanas) à sacarina. Os valores são expressos como consumo médio de sacarose (g / kg) ± SEM (ANOVA de medidas repetidas seguido por teste post hoc de Newman-Keuls). *, P <0.05; **, P <0.01 em comparação com o veículo, n = 10 – 12.
Além disso, em contraste com o efeito da vareniclina sobre o consumo de sacarose e sacarina em animais de consumo de sacarose a curto prazo (semanas 4) no protocolo de acesso intermitente, a vareniclina não diminuiu o consumo de sacarose em animais com acesso contínuo a sacarose a curto prazo (4 semanas) (dados não mostrados). É de notar que os ratos em acesso intermitente consumiram significativamente mais sacarose nos primeiros 30 minutos da apresentação da garrafa do que os ratos em acesso contínuo, como determinado por um teste t bicaudal não emparelhado (t = 4.025, df = 13, P <0.01). Portanto, todos os experimentos adicionais neste estudo utilizaram o protocolo de acesso intermitente. Em todos os casos, o consumo de água não foi afetado.
3.2 Mecamilamina, um antagonista não competitivo e não seletivo do nAChR, reduz o consumo de sacarose usando o paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente
Em seguida, examinamos o efeito da mecamilamina, um antagonista não competitivo e não seletivo do nAChR, no consumo de sacarose no mesmo paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente, conforme descrito acima. A mecamilamina diminuiu o consumo de sacarose a curto prazo [F (3, 33) = 5.9, P <0.01 30min; F (3, 33) = 10.91, P <0.001 2h] e ratos consumidores de sacarose de longo prazo [F (3, 21) = 4.6, P <0.05 30 min; F (3, 21) = 10.42, P <0.001 2h]. A análise post hoc revelou que a dose de 2 mg / kg diminuiu significativamente o consumo de sacarose no ponto de tempo de 30 min em curto prazo (Fig 2A) e ratos consumidores de sacarose a longo prazo (Fig 2B) e no timepoint 2hr também. Além disso, 1 mg / kg foi significativo a curto prazo no momento 2hr. O consumo de sacarose não foi afetado no momento 24hr para as doses testadas. O consumo de água não foi afetado em nenhum momento e dose.
A mecamilamina (2 mg / kg) diminuiu significativamente o consumo de sacarose em ratos expostos a sacarose a curto prazo (semanas 4) e a longo prazo (semanas 12) (Fig 2A e 2B). Os valores são expressos como a média de sacarose consumida (g / kg) ± SEM (ANOVA de medidas repetidas seguida por teste post hoc de Newman-Keuls). *, P <0.05; **, P <0.01; ***, P <0.001 em comparação com o veículo, n = 12.
3.3 Cytisine reduz o consumo de sacarose usando o paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente
Um segundo grupo de ratos foi testado com (-) - citisina, um agonista nAChR seletivo β2. A citisina diminuiu significativamente o consumo de sacarose a curto prazo [F (2, 22) = 7.18, P <0.01 30min; F (2, 22) = 6.82, P <0.01 2h] e ratos consumidores de sacarose de longo prazo [F (2,20) = 19.43, P <0.0001 30min; F (2,20) = 12.94, P <0.001 2h). A análise post hoc revelou que a dose de 4 mg / kg diminuiu significativamente o consumo de sacarose no ponto de tempo de 30 min em curto prazo (Fig 3A) e ratos consumidores de sacarose a longo prazo (Fig 3B) e no timepoint 2hr também. O consumo de sacarose não foi afetado no momento 24hr para as doses testadas. Além disso, o consumo de água não foi afetado em nenhum momento e dose.
A citisina (4 mg / kg) diminuiu significativamente o consumo de sacarose (Fig 3A e 3B) após o início do consumo em ratos expostos a sacarose a curto prazo (semanas 4) e a longo prazo (semanas 12). Os valores são expressos como a média de sacarose consumida (g / kg) ± SEM (ANOVA de medidas repetidas seguida por teste post hoc de Newman-Keuls). *, P <0.05; **, P <0.01; ***, P <0.001 em comparação com o veículo, n = 12.
3.4 A exposição ao consumo de sacarose a curto prazo (semana 4) e a longo prazo (semana 12) aumenta o α4β2 * e diminui a ligação do subtipo αACNRNX * nAChR no nucleus accumbens
O estriado contém duas populações principais de nAChRs, os subtipos α4β2 * e α6β2 * [55]. Para determinar como o tratamento de sacarose a longo prazo modificou a expressão do subtipo modulado α4β2 * e α6β2 * no cérebro, medimos 125Ligação de I-epibatidina na ausência e presença de α-CtxMII, que bloqueia α6β2 * nAChRs (Fig 4A e 4B) A ligação determinada na presença de α-CtxMII representa aquela que ocorre em α4β2 * nAChRs, enquanto a diferença entre a ligação total e α4β2 * nAChR é definida como a ligação α6β2 * nAChR. α4 (não α6) β2 * nAChRs foram significativamente aumentados no NAc de animais tratados com sacarose de curto e longo prazo (teste T não pareado; p = 0.024 e <0.0001, respectivamente). Em contraste, α6β2 * nAChRs (Fig 4C e 4D) foram significativamente diminuídos a curto prazo (teste t não pareado; p = 0.028) bem como a longo prazo (teste t não pareado; p = 0.0035) com o tratamento com sacarose. Por fim, também comparamos a ligação do transportador de dopamina (DAT) 125Ligação de I-RTI-121 para avaliar a modulação do transporte de dopamina em ratos tratados com sacarose. Não houve mudança significativa observada a curto prazo (4 semana) e a longo prazo (12 semana) (teste T não pareado; p = 0.290 e 0.263, respectivamente).
Análises quantitativas da ligação α4 (nonα6) β2 * nAChR utilizando 125A ligação de I-epibatidina na ausência e presença de α-CtxMII mostra um aumento significativo de nAChRs α4 (nonα6) β2 * (A e B) com uma diminuição de nAChRs α6β2 * (C e D) após curto período (semana 4 ) e a longo prazo (semana 12) exposição à sacarose no paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente. Transportador de dopamina (DAT) conforme determinado 125A ligação de I-RTI-121 não mostra qualquer alteração significativa a curto (4 semanas) e longo prazo (12 semanas) (E e F respectivamente). Cada valor representa a média _ SEM de quatro animais por grupo. Significância da diferença de ratos tratados com veículo, **** p <0.0001, ** p <0.01, * p <0.05.
4. Discussão
O presente estudo mostra que a administração sistêmica de vareniclina produziu uma redução dose-dependente do consumo de sacarose usando o paradigma de escolha de duas garrafas de acesso intermitente, especialmente após o consumo de sacarose a longo prazo. Sabe-se que a vareniclina, um agonista parcial dos neurônios α4β2 *, α6β2 * e α3β2 * -nAChRs e um agonista total nos subtipos α7 e α3β4 * nAChR [39, 40], reduz os desejos de nicotina e sintomas de abstinência [41], além de atenuar o consumo de etanol em estudos com animais [42]. Além disso, a vareniclina demonstrou mediar seu efeito no nível do NAc [56], uma região chave da via de recompensa límbica no cérebro. Mostrou-se anteriormente que a alimentação à saciedade aumenta a ACh nos acumbens [57], especificamente no contexto do consumo de sacarose [58]. EuInesperadamente, é a desregulação do equilíbrio entre dopamina (DA) e acetilcolina (ACh) no sistema límbico, especialmente no NAc que foi encontrado para dirigir e manter comportamentos que perpetuam o vício em substâncias de abuso. [59, 60]. Curiosamente, a vareniclina não afetou o consumo de sacarose no paradigma de escolha de duas garrafas de acesso contínuo de curto prazo, sugerindo que o acesso intermitente à sacarose pode contribuir para alterações neurológicas para as quais a vareniclina é eficaz. Estudos futuros, no entanto, serão necessários para averiguar isso. Além disso, é particularmente interessante a vareniclina diminuiu não só a sacarose mas também o consumo de sacarina sem afectar a ingestão de água, sugerindo palatabilidade para alimentos doces como importante, especialmente em termos do possível envolvimento do sistema límbico. Além disso, após uma exposição mais prolongada (semanas 12) à sacarose, uma dose menor de vareniclina foi tão eficaz na redução do consumo de sacarose quanto a dose mais alta. Esta resposta diferencial pode ser atribuída às alterações observadas na ligação das subunidades nAChR contendo α4β2, como demonstrado neste estudo.
Observamos também que a mecamilamina, um antagonista n-seletivo não competitivo do nAChR, reduz o consumo de sacarose. Nossa descoberta é apoiada por um estudo recente que descobriu que a mecamilamina diminuiu a motivação de incentivo pavloviana para a suga.r [61] e autoadministração operante, embora em doses muito mais altas [62]. Além disso, um in vitro aplicação de mecamilamina no NAc, diminuição da liberação de DA acumulada mediada pela grelina [63]. O Cytisine, um agonista nAChR selectivo β2, comercializado como medicamento de ajuda ao abandono do tabagismo nos países da Europa Oriental, também reduziu o consumo de sacarose. Um relatório anterior, no entanto, investigando os efeitos da citisina no consumo de etanol concluiu que a citisina (3 mg / kg, sc) não reduziu a ingestão voluntária de sacarose [64]. Além das diferenças potenciais de espécies [65], houve muitas diferenças processuais entre os nossos experimentos e aqueles relatados por Sajja e Rahman (2011). Mais notavelmente, Sajja e Rahman (2011) usaram uma dose mais baixa (3 mg / kg) versus 4 mg / kg em nosso estudo. No entanto, se esses fatores podem ser atribuíveis às diferenças observadas, não está claro no momento.
Além disso, é de notar que o efeito de mecamilamina e citisina na redução do consumo de sacarose por um longo período de tempo em nosso estudo (2hr vs 30min), talvez devido à maior gama de subunidades nAChR alvo de mecamilamina e citisina, em comparação com aqueles alvo de vareniclina [66, 67]. Além disso, a farmacocinética diferencial da mecamilamina e da citisina, em comparação com a vareniclina, também pode contribuir para esse efeito observado. Essas possibilidades, no entanto, são especulativas e precisarão ser investigadas em estudos futuros. Além disso, náuseas ou efeitos locomotores podem ser descartados, pois as doses utilizadas em nosso estudo para vareniclina (0.3 – 2 mg / kg), mecamilamina (0.5 – 2 mg / kg) e citisina (2 – 4 mg / kg) são semelhantes às as doses utilizadas em estudos anteriores, nomeadamente vareniclina (0.3 – 3 mg / kg), mecamilamina (0.5 – 4 mg / kg) e citisina (0.3 – 5 mg / kg) [46-51, 68-70].
A observação de que não apenas os agonistas parciais vareniclina e citisina, mas também o antagonista mecamilamina, reduziram o consumo de sacarose podem fornecer informações sobre o mecanismo molecular pelo qual os fármacos β2 * nAChR induzem seu efeito. Uma interpretação possível é que envolve dessensibilização nAChR. Embora esteja bem estabelecido que os agonistas de acetilcolina e nAChR levam inicialmente à ativação nAChR, isso é rapidamente seguido por modificações moleculares que levam ao fechamento do canal e a um bloqueio do receptor ou dessensibilização [71-73]. Tem sido sugerido que drogas receptoras nicotínicas e nicotínicas exercem seus efeitos comportamentais globais via dessensibilização de receptores nicotínicos tem sido sugeridas como subjacentes ao seu mecanismo de ação, pelo menos em parte, na analgesia, depressão, cessação do tabagismo e outras [74-76]. Se os agonistas nAChR exercem seus efeitos benéficos através de um bloqueio do receptor, os antagonistas podem ser mais úteis do ponto de vista clínico. Alternativamente, os agonistas parciais do nAChR, como a vareniclina, podem ser mais eficazes terapeuticamente.
No presente estudo, também descobrimos que a exposição a longo prazo à sacarose resultou em um aumento de α4β2 * e uma diminuição nos receptores α6β2 * nAChR no NAc. Curiosamente, a administração de nicotina resulta em alterações semelhantes nos níveis de nAChRs α4β2 * e α6β2 *, e a uma magnitude similar àquela obtida no presente estudo com sacarose. [77-79]. Embora os mecanismos responsáveis por isso ainda não sejam totalmente compreendidos, tem sido sugerido que as mudanças nos nAChRs α4β2 * e α6β2 * contribuem para a repressão e autoadministração da nicotina [80-84]. Por analogia, as mudanças observadas nos nAChRs com a ingestão de sacarose podem estar por trás das propriedades aditivas da sacarose. Deve notar-se que, actualmente, não é claro se as alterações observadas nos níveis dos nAChRs α4β2 * e α6β2 * se devem à palatabilidade da sacarose ou ao aumento da ingestão calórica. Enquanto a vareniclina teve efeitos semelhantes no consumo de sacarina e sacarose em nosso estudo, sugerindo a palatabilidade como uma proposta atraente, estudos futuros são necessários para excluir o aumento da ingestão calórica como um fator causativo putativo para as mudanças observadas nos níveis de expressão de nAChR. Isso também ajudará a esclarecer o mecanismo subjacente às mudanças no receptor apresentadas em nosso estudo. Em termos de consumo de açúcar e, mais genericamente, consumo de alimentos, permanece especulação quanto às propriedades aditivas desses alimentos. De fato, uma recente revisão feita por Hebebrand e seus colegas [85] discerne a diferença sutil entre a dependência alimentar ea nomenclatura muito preferida de comer vício. Apesar dessas especulações, os correlatos comportamental e neural em relação ao consumo de açúcar, postulam a via mesolímbica como um alvo atraente para a intervenção farmacoterapêutica.
Em conclusão, a interferência farmacológica com nAChRs afeta o consumo de sacarose. Além disso, com base nos vários agonistas e antagonistas nAChRs testados, concluímos que os nAChRs β2 * estão envolvidos na mediação dos efeitos farmacológicos sobre o consumo de sacarose. Nós demonstramos que a sacarose media um aumento em α4β2 * e diminuição em α6β2 * nAChRs no NAc, sugerindo esta região como um candidato altamente plausível na modulação do consumo de sacarose. Mais estudos são necessários para validar o papel putativo do NAc na modulação do comportamento de consumo de sacarose como uma função dos nAChRs. Por fim, nosso estudo sugere uma estratégia de tratamento putativa completamente nova para reduzir o consumo de açúcar.
Informações de Apoio
doi: 10.1371 / journal.pone.0150270.s001
(DOCX)
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer ao Carla Campus pela excelente assistência técnica nesses estudos.
Contribuições do autor
Concebeu e desenhou as experiências: MS SEB JH MM MQ. Realizou os experimentos: MS MQ JH MM OLP VT AB. Analisou os dados: MS MQ VT AB OLP. Reagentes / materiais / ferramentas de análise: MS MQ SEB AB JH MM OLP. Escrevi o artigo: MS MQ MEB MM AB JH OLP.
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