Sistema opióide no córtex pré-frontal medial media compulsivo (2013)

Viciado Biol. 2013 Jan 24. doi: 10.1111 / adb.12033.

Blasio A, Steardo L, Sabino V, Cottone P.

fonte

Laboratório de Addictive Distúrbios, Departamentos de Farmacologia e Psiquiatria, Escola de Medicina da Universidade de Boston, Boston, MA, EUA.

Sumário

Transtorno da compulsão alimentar é um víciodesordem parecida com o excesso de comida consumo dentro de períodos discretos de tempo.

Este estudo teve como objetivo compreender o papel do sistema opioide dentro do córtex pré-frontal medial (mPFC) nos aspectos consumatório e motivacional da compulsão alimentar. Para este propósito, nós treinamos ratos machos para obter uma dieta açucarada, altamente palatável (ratos palatáveis) ou uma dieta (ração Chow) por 1 hora / dia.

Nós então eavaliaram os efeitos do antagonista do receptor opióide, naltrexona, administrado sistemicamente ou especificamente no nucleus accumbens (NAcc) ou no mPFC numa razão fixa 1 (FR1) e um escalonamento progressivo da taxa de reforço para comida.

Finalmente, avaliamos a expressão dos genes proopiomelanocortina (POMC), pró-dinorfina (PDyn) e pro-encefalina (PEnk), codificando os peptídeos opioides no NAcc e o mPFC em ambos os grupos.

Ratos palatáveis rapidamente aumentaram sua ingestão em quatro vezes. A naltrexona, quando administrada sistemicamente e no NAcc, reduziu o FR1 comida e motivação para comer sob uma proporção progressiva nos ratos Chow e Palatable; por outro lado, quando administrados no mPFC, os efeitos foram altamente seletivos para ratos com compulsão alimentar. Além disso, encontramos um aumento de duas vezes no POMC e uma redução de ∼50% na expressão do gene PDyn no mPFC de ratos palatáveis, quando comparados aos ratos controle; no entanto, nenhuma alteração foi observada no NAcc.

Nossos dados sugerem que as neuroadaptações do sistema opióide no mPFC ocorrem após o acesso intermitente a altamente palatável comida, que pode ser responsável pelo desenvolvimento da compulsão alimentar.

Introdução

O transtorno da compulsão alimentar periódica é caracterizado pelo consumo excessivo e incontrolável de alimentos altamente palatáveis em um curto período de tempo (Avena, Rada e Hoebel, 2008; Corwin, 2006; Cottone et al, 2012). Os indivíduos que experimentam compulsão alimentar descrevem-no como uma perda de controle durante um consumo excessivo de alimentos, o que leva a uma sensação de desconforto e constrangimento (Pedra et al, 2007). O transtorno da compulsão alimentar periódica freqüentemente ocorre em comorbidade com várias doenças, como obesidade, diabetes, doenças cardiovasculares, bem como outros transtornos psiquiátricos (Javaras et al, 2008; Wilfley et al, 2011).

Esforços significativos têm sido feitos na tentativa de isolar os fatores que contribuem para o desenvolvimento da compulsão alimentar (Cottone et al2008b; Hagan e Moss, 1997). Uma hipótese amplamente aceita sobre a etiologia da compulsão alimentar baseia-se na alternância qualitativa da palatabilidade alimentar. De fato, a restrição a alimentos “seguros” e pouco palatáveis, tipicamente orientados por normas culturais percebidas para a magreza ou a saúde, pode induzir o desejo por alimentos apetitosos mais apetecíveis e promover excessos alimentares. A alternância sistemática na palatabilidade, portanto, resulta em um círculo vicioso autoperpetuante de consumo de padrões de compulsão / restrição (Laessle et al, 1989; Polivy e Herman, 1985), levantando a questão de se o transtorno da compulsão alimentar periódica pode ser considerado um transtorno do tipo “dependência” (Corwin e Grigson, 2009; Cottone, Sabino, Steardo et al2008b; Cottone, Wang, Parque et al, 2012; Epstein e Shaham, 2010).

Não existem actualmente farmacoterapias eficazes para o transtorno da compulsão alimentar periódica, embora diferentes alvos experimentais tenham sido propostos (Cottone, Sabino, Steardo et al2008b; Cottone, Wang, Parque et al, 2012). O sistema opióide tem sido considerado um dos principais alvos para o tratamento de distúrbios alimentares desde o 1970, devido a observações precoces de que os antagonistas de opióides, como naltrexona e naloxona, foram capazes de reduzir a ingestão de alimentos (Holtzman, 1974). Evidências posteriores mostraram que o sistema opióide estava envolvido na modulação bidirecional do comportamento alimentar, dada a capacidade da morfina de aumentar o apetite em ratos privados de alimentos e não privados (Sanger e McCarthy, 1980). Desde essas observações iniciais, um papel proeminente do sistema opioide na mediação da palatabilidade alimentar foi esclarecido e extensas evidências indicaram que o nucleus accumbens (NAcc) representa uma região chave que medeia esses efeitos (Le Merrer et al, 2009). Estudos mais recentes sugeriram que a modulação opióide do consumo hedônico de alimentos no NAcc é parte de uma rede mais complexa, que envolve várias estruturas cerebrais, incluindo as regiões pré-corticais (Mena, Sadeghian e Baldo, 2011).

Embora uma extensa linha de pesquisa enfatize o papel primário do sistema opióide na modulação da palatabilidade e da alimentação hedônica, a área específica do cérebro em que o sistema opióide medeia a compulsão alimentar ainda é desconhecida.

Portanto, o objetivo deste estudo foi determinar se o antagonista opióide naltrexona, administrado sistemicamente, foi capaz de suprimir o consumo e a motivação para obter alimentos altamente palatáveis em um modelo de comer compulsivo em ratos. Para este propósito, foi utilizado um modelo operante recentemente desenvolvido onde ratos auto-administram uma dieta açucarada e altamente palatável sob condições de acesso limitado (1 h / dia), mimetizando as características consumativas e motivacionais observadas no transtorno da compulsão alimentar periódica (Cottone, Wang, Parque et al, 2012). Em seguida, passamos a determinar qual área do cérebro era responsável pelos efeitos sistêmicos da naltrexona na supressão do consumo e da motivação para obter a dieta açucarada e altamente palatável. Para este propósito, microinfundimos o site especificamente o antagonista opioide na concha de NAcc e mPFC. Finalmente, avaliamos a expressão dos genes preOpioMelanoCortin (POMC), Pro-dinorfina (PDyn) e Pro-Enkephalin (PEnk), codificando os peptídeos opióides no NAcc e mPFC seguindo uma história de compulsão alimentar.

Material e Métodos

Assuntos

Ratos Wistar machos (n= 70), 41 – 47 com a idade de um dia à chegada (Charles River, Wilmington, MA) foram alojados em gaiolas de plástico padrão com topo de fio num ciclo de luz reversa 12: 12 h (luzes apagadas em 10: 00 h) um viveiro com humidade (60%) e temperatura controlada (22 ° C). Na chegada, os ratos tiveram acesso a ração à base de milho (carboidrato 485 da Harlan Teklad LM-7012 (65% (kcal), 13% de gordura, 21% proteína, 341 cal / 100g); Harlan, Indianapolis, IN) e água ad libitum em todos os momentos. Procedimentos aderidos aos Institutos Nacionais de Saúde Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório (Número de publicação do NIH 85-23, 1996 revisado) eo Princípios do Cuidado Animal de Laboratório (http://www.nap.edu/readingroom/bookslabrats), e foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Boston (IACUC). Os procedimentos experimentais não envolveram restrição ou privação de alimentos ou água, salvo especificação em contrário.

Drogas

Naltrexona, (5a) -17- (Ciclopropilmetil) -4,5-epoxi-3,14-di-hidromorfin-6-ona cloridrato, foi comprado na Abcam (Cambridge, MA). A naltrexona foi recentemente dissolvida em solução salina isotónica filtrada (0.9%) no dia do teste. A naltrexona foi administrada por via subcutânea (0, 0.03, 0.1 e 0.3 mg / kg, 1 ml / kg) 30 minutos antes da sessão e especificamente na concha NAcc e mPFC (0, 5 e 25 ug / side, bilateral) imediatamente antes a sessão. Doses e tempos de pré-tratamento foram baseados na literatura (Bodnar et al, 1995; MacDonald, Billington e Levine, 2003; Williams e Broadbridge, 2009).

Procedimento de comer compulsivo

Os indivíduos foram treinados para auto-administrar alimentos e água em câmaras de teste individuais operantes descritas em detalhes em (Blasio et al, 2012; Cottone, Wang, Parque et al, 2012). Para mais detalhes, veja Materiais e Métodos Suplementares.

Training

O modelo operante de comer compulsivo foi realizado como descrito anteriormente (Cottone, Wang, Parque et al, 2012). Ratos (n= 70) foram alimentados com a dieta padrão de Harlan Teklad em sua gaiola. Após um período de aclimatação, os alimentos foram substituídos por uma dieta à base de AIN-76A, a seguir designada por «Chow A / I» (dieta 5TUM formulada em pastilhas extrusadas 4 – 5g, hidróxido 65.5% (kcal), 10.4% gordura , 24.1% de proteína, 330 cal / 100g; TestDiet, Richmond, IN). Os ratos foram treinados para adquirir autoadministração de operante para alimentos (45-mg pastilhas de alimentos de precisão (Chow A / I)) e água (100 µl) sob uma relação fixa 1 de reforço (Cottone et al, 2009). O dispensador forneceu um pellet de precisão 45-mg que é idêntico ao da gaiola home 5g dieta extrudida, a fim de assegurar que Chow a ingestão alimentar de ratos foi motivada apenas pelas necessidades homeostáticas (Cottone, Sabino, Roberto et al, 2009; Cottone et al2008a). Sessões diárias foram realizadas antes do início do ciclo escuro e tiveram duração de 1 h.

ensaio

Após desempenhos da linha de base estáveis nas sessões de autoadministração do 1 h, o procedimento de teste foi iniciado. Ratos, pareados por peso corporal, ingestão diária de alimentos, eficiência alimentar, bem como água e comida respondendo na auto-administração, foram designados paraChow"Grupo controle, que nas caixas operantes receberam os mesmos pílulas de chumbo 45-mg oferecidos na fase de treinamento, ou um"SaborosoGrupo que recebeu uma dieta à base de AIN-50A nutricionalmente completa, com alto teor de chocolate e alta sacarose (76% kcal), comparável em composição de macronutrientes e densidade de energia à dieta (Fórmula com sabor de chocolate 5TUL: 66.7% [kcal ] carboidrato, 12.7% de gordura, 20.6% de proteína, energia metabolizável 344 cal / 100g; formulado como 45 mg de pastilhas de alimentos de precisão; TestDiet, Richmond, IN). Esta dieta com sabor de chocolate é fortemente preferida por todos os ratos (Cottone, Sabino, Steardo et al2008a, b). As sessões foram realizadas diariamente.

Horário progressivo de reforço para alimentação

Após a estabilização da ingestão no procedimento de comer compulsivo, ratos (n= 53) foram treinados em relação progressiva para reforçadores de alimentos (45-mg chell-precision pellets para Chow grupo e pastilha de precisão 45-mg com elevado teor de sacarose e Saboroso grupo). A escala de razão progressiva de reforço para alimentação foi realizada conforme descrito anteriormente (Cottone, Sabino, Roberto et al, 2009; Cottone, Sabino, Steardo et al2008a; Sabino et al, 2011). Para mais detalhes, veja Materiais e Métodos Suplementares. No final de cada sessão, os sujeitos foram devolvidos à sua gaiola onde Chow A / I estava sempre disponível ad libitum; as sessões foram realizadas diariamente.

Cirurgias intracranianas e procedimento de microinfusão

Cirurgias intracranianas

Após a estabilização da ingestão nas sessões de operante, os ratos foram implantados com cânulas intracranianas. Cirurgias estereotáxicas foram realizadas conforme descrito anteriormente (Cottone et al, 2007; Iemolo et al, 2012; Sabino et al, 2007). Para mais detalhes, veja Materiais e Métodos Suplementares. As coordenadas da cânula usadas para o escudo NAcc e mPFC foram A / P +1.06 mm, M / L ± 0.75 mm, D / V −6.0 mm e A / P +3.2 mm, M / L ± 0.65 mm, D / V −3.5 mm, respectivamente. A barra interaural foi fixada no crânio plano (dorsal / ventral: bregma = lambda); as coordenadas foram baseadas no atlas de Paxinos & Watson (Paxinos, 1986). Um estilete de aço inoxidável (Plastics One, Inc., Roanoke, VA, EUA) manteve a patência. Após a cirurgia, os ratos foram autorizados a recuperar do procedimento cirúrgico para 1 semana antes do início do procedimento experimental.

Procedimento de microinfusão

Para a microinfusão de naltrexona, o estilete simulado foi removido da cânula guia e substituído por um injetor de aço inoxidável projetando 1.0 mm para o invólucro NAcc e 1.5 mm para o mPFC além da ponta da cânula guia; o injetor foi conectado através de um tubo PE 20 a uma micro-seringa Hamilton acionada por uma bomba de microinfusão (Kd Scientifics / Biological Instruments, Holliston, MA, EUA). As microinfusões forneceram um volume 0.5 µl ao longo de 2 min; os injetores foram deixados no local por mais um minuto para minimizar o refluxo. Os tratamentos foram dados em delineamentos quadrados completos em latim, com dias de teste sem tratamento intervencionista 1-3, em que a ingestão de alimentos retornou aos níveis basais. Os ratos receberam 3 dias de aclimatação às injecções simuladas diárias, antes do início dos tratamentos com drogas. Colocação da cânula (FIG. 4) foi verificado no final de todos os testes por microinfusão de tinta da Índia (0.5 µl ao longo de 2 minutos). Fatias de 40 µm foram coletadas usando um criostato e as colocações foram verificadas ao microscópio. Dos ratos 68 utilizados para os estudos de microinfusão, o 3 foi excluído por razões processuais, que incluíam perda ou oclusão de cânulas, ou incapacidade de manter um desempenho estável. Em 14 dos restantes ratos 65, a posição da cânula estava fora do local de destino.

Figura 4

Desenho de fatias do cérebro de ratos coronais. Os pontos representam os locais de injeção em (UMA) Shell NAcc e (B) mPFC incluído na análise de dados.

PCR quantitativo em tempo real

Uma coorte de Chow e Saboroso ratos (n= 15) foi usado para a quantificação do mRNA dos peptídeos POMC, PDyn e PEnk. Os animais foram sacrificados 24 h após a última sessão diária de comer compulsivamente. Os punções do córtex pré-frontal medial incluem as regiões pré-límbica e infralímbica. Os socos do núcleo accumbens incluem as regiões do casco e do núcleo. Os procedimentos foram realizados conforme descrito anteriormente (Sabino et al, 2009). Para detalhes, veja Materiais e Métodos Suplementares.

Análise Estatística

Os efeitos da naltrexona na ingestão de alimentos, ingestão de água e ponto de quebra foram analisados usando ANOVAs bidirecionais de projeto misto, com Histórico de Dieta como um fator entre-sujeitos e Tratamento como um fator dentro do sujeito, seguido por medidas repetidas ANOVAs unidirecionais. Os efeitos da História da Dieta sobre os níveis de mRNA foram analisados por meio de Student's não pareados. t-testes Variáveis que falharam no teste de normalidade foram analisadas como classificadas (Akritas, 1990). Os pacotes estatísticos utilizados foram o Instat 3.0 (GraphPad, San Diego, CA) e o Systat 11.0 (SPSS, Chicago, IL).

Resultados

Efeitos da administração sistêmica do antagonista opioide naltrexona na alimentação compulsiva

A administração sistémica de naltrexona reduziu de forma dependente da dose o FR1 que responde por Chow e Saboroso grupos (Figura 1A; Tratamento: F(3,54) = 25.00, p<0.001; Histórico de dieta X Tratamento: F(3,54) = 0.64, Ns) One-way ANOVA confirmou o efeito do tratamento medicamentoso em ambos Chow (Tratamento: F(3,27) = 7.62, p<0.0008) e Saboroso ratos (Tratamento: F(3,27) = 16.78 p<0.0001). A análise post hoc revelou que, enquanto a dose de 0.03 mg / kg foi ineficaz, ambas as doses de 0.1 e 0.3 mg / kg reduziram significativamente a auto-administração de alimentos nos dois grupos, quando comparada à condição do veículo. Além disso, a ingestão de água foi afetada pelo tratamento (tabela 1; Tratamento: F(3,54) = 8.46, p<0.0001; Histórico de dieta X Tratamento: F(3,54) = 0.76, Ns). One-way ANOVA confirmou o efeito do tratamento medicamentoso em ambos Chow (Tratamento: F(3,27) = 4.97, p<0.007) e Saboroso (Tratamento: F(3,27) = 3.76, p<0.022) ratos. A análise post hoc revelou uma redução significativa da ingestão de água após a administração das doses de 0.1 e 0.3 mg / kg em Chow ratos e dose de 0.3 mg / kg em Saboroso ratos, quando comparado com a condição do veículo.

Efeitos do tratamento sistêmico com naltrexona (0, 0.03, 0.1, 0.3 mg / kg, por via subcutânea) (UMA) auto-administração alimentar (n= 20) e (B) ponto de quebra num escalonamento progressivo do reforço (n= 19) em ratos Wistar machos. Painéis representam M± SEM. ...

Efeitos da administração de naltrexona no consumo de água

Efeitos da administração sistêmica do antagonista opióide naltrexona em um programa de taxa progressiva de reforço para alimentos

A naltrexona, administrada sistemicamente, reduziu, de forma dose-dependente, o ponto de Chow e Saboroso ratos (Figura 1B; Tratamento: F(3,51) = 41.31, p<0.0001; Histórico de dieta X Tratamento: F(3,51) = 1.96, Ns). Após um efeito principal significativo do tratamento (Chow grupo; Tratamento: F(3,27) = 5.99, p<0.003; Saboroso grupo; Tratamento: F(3,24) = 6.87, p<0.002), a análise post hoc revelou que a dose de 0.3 mg / kg reduziu significativamente o ponto de interrupção em ambos os grupos.

Efeitos da microinfusão de naltrexona na concha de NAcc em comer compulsivo

A microinfusão de naltrexona no NAcc dependeu, de forma dependente da dose, da resposta aos alimentos em Chow e Saboroso grupo (Figura 2A; Tratamento: F(2,32) = 10.76, p<0.0001; Histórico de dieta X Tratamento: F(2,32) = 4.36, p<0.02). ANOVAs unilaterais revelaram um efeito de tratamento medicamentoso em ambos Chow (Tratamento: F(2,18) = 5.72, p<0.01) e Saboroso ratos (Tratamento: F(2,18) = 5.344, p<0.02) respectivamente. Além disso, a análise post hoc revelou reduções significativas na auto-administração de alimentos após o tratamento com a dose mais elevada (25 µg) em ambos Chow e Saboroso grupos. O consumo de água não foi afetado pelo tratamento medicamentoso (tabela 1; Tratamento: F(2,32) = 2.48, Ns; Dieta da Dieta X Tratamento: F(2,32) = 0.65, Ns).

Efeito da microinfusão com naltrexona (0, 5, 25 µg / lado) na concha de NAcc em (UMA) auto-administração alimentar (n= 18) e (B) ponto de quebra num escalonamento progressivo do reforço (n= 17) em ratos Wistar machos. Painel representa M± SEM. Símbolos ...

Efeitos da microinfusão de naltrexona na concha do NAcc em um programa de taxa progressiva de reforço para alimentos

Quando a naltrexona foi microinfundida especificamente no NAcc, uma redução global significativa do ponto de quebra em ambos os Chow e Saboroso grupo foi observado (Figura 2B; Tratamento: F(2,30) = 16.72, p<0.0001; Histórico de dieta X Tratamento: F(2,30) = 5.22, p<0.01). Este resultado foi confirmado pelas ANOVAs de uma via realizadas individualmente em cada um dos dois grupos (Chow grupo; Tratamento: F(2,16) = 6.11, p<0.01; Saboroso grupo; Tratamento: F(2,14) = 10.62, p<0.001). A análise post-hoc revelou uma redução significativa do ponto de quebra em ambos os grupos quando as doses de 5 e 25 µg foram microinfundidas. A redução do ponto de interrupção foi comparável em magnitude entre Chow e Saboroso ratos (50.8% e 53.2%, quando comparados com as condições do veículo, respectivamente).

Efeitos da microinfusão de naltrexona no mPFC em comer compulsivo

Naltrexona especificamente microinfundido no local no alimento diferenciado mPFC diferentemente respondendo em Chow e Saboroso ratos, como revelado pela interação significativa (Figura 3A; Tratamento: F(2,30) = 4.77, p<0.02; Histórico de dieta X Tratamento: F(2,30) = 5.08, p<0.01). De fato, embora a naltrexona não tenha afetado a resposta à ração em Chow ratos (Tratamento: F(2,12) = 0.68, Ns), reduziu de forma dependente da dependência em Saboroso ratos (Tratamento: F(2,18) = 9.25, p<0.002), com a análise post hoc mostrando redução significativa após a dose de 25 µg, quando comparada à condição do veículo. Portanto, a naltrexona, microinfundida no mPFC, afetou seletivamente a compulsão alimentar em Saboroso ratos, sem afetar a alimentação em ratos de controle. Além disso, a naltrexona não teve efeito sobre a ingestão de água (tabela 1; Tratamento: F(2,30) = 1.89, Ns; Dieta da Dieta X Tratamento: F(2,30) = 0.69, Ns).

Efeito da microinfusão com naltrexona (0, 5, 25 µg / lado) em mPFC em (A) auto-administração alimentar (n= 17) e (B) ponto de quebra num escalonamento progressivo da taxa de reforço (n= 17) em ratos Wistar machos. Painel representa M± SEM. Símbolos denotam: ...

Efeitos da microinfusão de naltrexona no mPFC em um programa de taxa progressiva de reforço para alimentos

Uma ANOVA de dois fatores realizada no ponto de interrupção Chow e Saboroso ratos após microinfusão de naltrexona no CPFm revelou um efeito principal do tratamento medicamentoso (Figura 3B; Tratamento: F(2,30) = 9.057, p<0.001; Histórico de dieta X tratamento: F (2,30) = 1.84, Ns). No entanto, embora a análise one-way ANOVA tenha revelado um efeito do tratamento medicamentoso Chow grupo (Tratamento: F(2,18) = 4.43, p<0.027), após análise post-hoc nem a dose de 5 µg nem a dose de 25 µg diferiram significativamente da condição do veículo. Provavelmente, o efeito significativo do tratamento indicado pela ANOVA foi impulsionado por uma tendência para um ponto de interrupção aumentado após a dose de 5 µg, quando comparado à condição do veículo. Por outro lado, no Saboroso grupo pode-se observar um efeito principal significativo do tratamento medicamentoso (Tratamento: F(2,12) = 5.31, p<0.02), e a dose mais alta microinfundida no mPFC reduziu significativamente o ponto de interrupção, quando comparado à condição do veículo.

PCR quantitativo em tempo real

A PCR quantitativa em tempo real mostrou que, 24 h após a última sessão de autoadministração de alimentos, não houve diferenças significativas na expressão de POMC, PDyn e PEnk entre Chow e Saboroso ratos foram observados no NAcc (Figuras 5A, 5B e 5C). No entanto, os níveis de mRNA do POMC foram significativamente maiores no PFC Saboroso ratos, quando comparado Chow ratos (aumento de 117.9%; Figura 5D). Além disso, os níveis de expressão PDyn no PFC de Saboroso ratos foram significativamente menores em comparação Chow ratos (redução de 49.3%; Figura 5E). Nenhuma diferença entre os dois grupos foi observada nos níveis de mRNA PEnk no PFC (Figura 5F).

Figura 5

Expressão de mRNA de POMC, PDyn e PEnk no NAcc (A, B e C) e no mPFC (D, E e F) de ratos Wistar machos. As áreas do cérebro foram coletadas 24 h após a última sessão diária de compulsão alimentar. Dados representam M± SEM expresso em percentagem de Chow grupo; ...

Discussão

Neste estudo, mostramos que o antagonista opióide naltrexona, administrado sistemicamente, não especificamente diminuiu o consumo e a motivação para obter alimentos, bem como reduziu a ingestão de água em ambos os ratos auto-administrando uma dieta regular de ração e ratos engordando em um dieta altamente palatável. É importante ressaltar que, enquanto os efeitos na ração e na ingestão de alimentos palatáveis foram mantidos quando a naltrexona foi microinfundida na concha do NAcc, o antagonista opioide diminuiu seletivamente o consumo e a motivação para obter alimentos altamente palatáveis, mas não regulares, quando microinfundidos no mPFC. Além disso, confirmando a seletividade dos efeitos comportamentais observados após a microinfusão de naltrexona no mPFC, a expressão de mRNA de POMC e PDyn foi desregulada no mPFC, mas não no NAcc, de ratos com compulsão alimentar em comparação com ratos controle. Nenhum efeito foi observado na expressão gênica de PEnk em ambas as áreas.

A naltrexona administrada sistemicamente, portanto, reduziu de forma dose-dependente o consumo de Saboroso e Chow ratos. O tratamento medicamentoso sistêmico também reduziu a motivação para o trabalho, a fim de obter tanto a ração quanto a dieta palatável em um programa progressivo de reforçamento, um paradigma comportamental validado utilizado para avaliar a força motivacional para adquirir reforçadores (Cottone, Sabino, Roberto et al, 2009; Cottone, Sabino, Steardo et al2008a). Após a administração subcutânea da dose mais elevada de naltrexona, a magnitude dos efeitos máximos na redução da resposta de FR1 e o ponto de quebra de um programa de reforço progressivo foi semelhante nos dois grupos (FR1: 58.2% e 54.0%; relação progressiva: 40.5 % e 43.3%, quando comparado com as condições do veículo em Chow e Saboroso ratos, respectivamente). Portanto, os efeitos da naltrexona sistêmica sobre a ingestão alimentar provavelmente envolveram a supressão do comportamento alimentar homeostático e hedônico (Le Merrer, Becker, Befort et al, 2009). Curiosamente, os efeitos da administração subcutânea de naltrexona não foram seletivos para a alimentação, uma vez que o tratamento com drogas também diminuiu a ingestão de água em ratos controle e compulsão alimentar. Ao todo, essas observações iniciais sugeriam um efeito supressivo geral sobre o comportamento ingestivo, após administração sistêmica com o antagonista opióide (Frenk e Rogers, 1979).

Neste estudo, queríamos determinar se os receptores de opiáceos na concha de NAcc mediavam os aspectos consumatórios e motivacionais da alimentação compulsiva. Com efeito, o sistema opióide nesta área foi proposto para estar envolvido na modulação das propriedades recompensadoras dos alimentos (Carlezon, Devine e Wise, 1995). Aqui mostramos que a naltrexona microinfectada na concha do NAcc diminuiu não apenas a ingestão excessiva da dieta altamente palatável, mas também a ingestão de ração normal. Um resultado semelhante foi obtido quando testamos os efeitos da microinfusão de naltrexona na concha do NAcc no ponto de parada de um programa de taxa progressiva de reforço para alimentos. De fato, o tratamento medicamentoso diminuiu indiscriminadamente a motivação para obter alimento tanto em compulsão alimentar quanto em ratos controle. Esses achados sugerem que os receptores de opioides dentro do invólucro do NAcc exercem uma modulação geral do comportamento alimentar e reforçam a eficácia dos alimentos, independentemente do tipo ou da saliência de incentivo da dieta. Em apoio a essa hipótese, Kelley e colegas mostraram que o bloqueio dos receptores µ-opióides dentro do NAcc diminui a ingestão de uma dieta padrão e uma solução de sacarose (Kelley, Abençoe e Swanson, 1996). Ao contrário do que observamos após a administração sistêmica de naltrexona, a microinfusão da droga NAcc não afetou a ingestão de água, sugerindo que os receptores opióides nessa região do cérebro estão especificamente envolvidos na modulação do comportamento alimentar, em vez de mais geralmente no comportamento ingestivo, ou que doses mais altas são necessárias para suprimir a ingestão de água.

Nós também investigamos se o sistema opióide dentro do mPFC era importante na mediação de compulsão alimentar de alimentos altamente palatáveis. Em nosso estudo, a microinfusão de mPFC do antagonista opioide seletivamente e dose-dependente diminuiu o consumo e a motivação para obter a dieta altamente palatável em ratos com compulsão alimentar, sem afetar a ingestão de ração normal em ratos-controle. O consumo de água não foi afetado pelo tratamento medicamentoso em ambos os grupos, sugerindo que os efeitos são seletivos para o comportamento alimentar. As áreas fronto-corticais do cérebro têm sido implicadas na modulação do comportamento alimentar (Moran e Westerterp-Plantenga, 2012). Um relatório recente mostrou também que os receptores μ-opióides dentro do mPFC desempenham um papel importante na condução excessiva (Mena, Sadeghian e Baldo, 2011).

É importante discutir a interpretação alternativa de que os efeitos da naltrexona podem resultar de sua rápida difusão em todo o cérebro e periferia, ao contrário de outros antagonistas de opiáceos de derivados quaternários (Vaccarino, Bloom e Koob, 1985; Vaccarino et al, 1985) com baixa taxa de difusão (Schroeder et al, 1991). Ao contrário desta interpretação, há a evidência de que, neste estudo, a naltrexona foi microinfundida em duas áreas diferentes do cérebro (NAcc e PFC) em Chow ratos exerceram efeitos diferenciais. Além disso, a análise do tempo de resposta dos alimentos revelou que a naltrexona injetada no mPFC diminuiu a resposta dos alimentos no Saboroso ratos após apenas 6 minutos após microinfusão (M± SEM: 84.3 ± 7.5 vs. 75.3 ± 6.6, veh vs. 25 µg / lado, respectivamente, p<0.05). Por causa do curto período de tempo, a interpretação alternativa de que o efeito observado poderia resultar de um bloqueio periférico ou de todo o SNC dos receptores opióides é altamente improvável. Além disso, para apoiar a validade dos dados obtidos neste estudo, a literatura relata extensivamente os efeitos da naltrexona microinfundida em áreas específicas do cérebro (Bodnar et al, 2005). No entanto, a hipótese de que o efeito da naltrexona também pode ser dependente de uma leve difusão em áreas cerebrais contíguas ao Nacc shell ou PFC, não pode ser excluída.

Uma interpretação alternativa da falta de efeitos sobre a ingestão de alimentos após a microinfusão de naltrexona no córtex pré-frontal Chow ratos é que o efeito observado pode resultar de um bloqueio concomitante de receptores opióides mu e kapa. Embora os dois sistemas tenham demonstrado exercer efeitos modulatórios opostos em múltiplos processos, incluindo recompensa, eles demonstraram modular a alimentação homeostática (como a ingestão de alimentos Chow animais deste estudo) de maneira similar. Foi demonstrado que tanto a ativação dos receptores opióides mu e kappa aumentam a ingestão de alimentos, ao passo que seu bloqueio mostrou exercer efeitos anorexígenos (Cooper, Jackson e Kirkham, 1985; Gosnell, Levine e Morley, 1986Portanto, nossos achados sugerem um papel diferencial na modulação do comportamento alimentar exercido pelo sistema opióide no NAcc e no mPFC; enquanto os receptores de opiáceos NAcc parecem estar envolvidos em uma modulação geral da alimentação, independentemente do tipo de alimento ingerido (Kelley, Abençoe e Swanson, 1996), o sistema opióide mPFC parece ser apenas recrutado seguindo uma história de acesso limitado a uma dieta açucarada e saborosa, quando os ratos perdem o controlo inibitório sobre os alimentos. Esta hipótese está de acordo com a função cognitiva superior e controle complexo da avaliação de recompensa exercida pelo mPFC.

A hipótese de um papel mais generalizado, não específico dos receptores de opiáceos NAcc na mediação do comportamento alimentar, e o recrutamento seletivo do mPFC foi apoiado pela análise da expressão gênica de POMC, PDyn e PEnk. Nenhuma diferença significativa na expressão dos três genes foi observada no NAcc, quando comparados os ratos de compulsão alimentar e controle. Por outro lado, no mPFC, os ratos com compulsão alimentar mostraram um aumento de mais de duas vezes nos níveis de mRNA da POMC, acompanhados por uma redução de ~ 50% nos níveis de mRNA de PDyn, quando comparados aos ratos controle de ração.

Demonstrou-se que os genes POMC e PDyn são expressos em ambas as áreas do cérebro (Leriche, Cote-Velez e Mendez, 2007; Taqi et al, 2011; Ziolkowska et al, 2006). (No entanto, evidências demonstram que os peptídeos opióides liberados no mPFC também podem ter origem em corpos celulares que se projetam de diferentes regiões cerebrais (ie área tegmentar ventral)Garzon e Pickel, 2004)), que levanta a possibilidade de que os efeitos observados neste estudo após a microinfusão de naltrexona dentro do mPFC possam não estar relacionados à variação na expressão de POMC e Pdyn nessa mesma região do cérebro. O POMC é o precursor de endorfinas que ligam preferencialmente os receptores opióides μ (mas também δ) (Mansour et al, 1995), enquanto a PDyn é o precursor de dinorfinas que se ligam preferencialmente aos receptores κ-opióides (Dia et al, 1998). Evidências extensas sugerem um papel oposto dos receptores μ e κ-opioides na modulação de uma variedade de processos no cérebro, incluindo analgesia, tolerância, processos de memória e recompensa (Pan, 1998; Woolley et al, 2007). Em particular e de acordo com esta hipótese, os receptores μ-opioides têm sido largamente provados para mediar as propriedades recompensadoras dos alimentos e algumas drogas de abuso (Zhang e Kelley, 2000); Por outro lado, os receptores κ-opioides demonstraram mediar seus efeitos aversivos e disfóricos, e foram propostos como parte de um sistema de “anti-recompensa” (Koob e Le Moal, 2001). Mais importante, no contexto deste estudo, a ativação farmacológica de receptores opióides μ ou κ dentro do córtex pré-frontal demonstrou exercer efeitos recompensadores opostos: microinfusões de um agonista seletivo do receptor μ-opióide induzem a preferência local, enquanto microinfusões de um agonista do receptor opióide κ produzem aversão ao local (Bals-Kubik et al, 1993).

Um importante ponto de discussão é se as mudanças na expressão do RNAm observadas neste estudo dependem de diferenças na ingestão calórica acumulada ou no peso Chow e Saboroso ratos. Embora a ingestão de alimentos e o peso corporal não tenham sido registrados na coorte de animais utilizados para a PCR quantitativa em tempo real, já demonstramos anteriormente que o procedimento de comer compulsivo usado aqui não influencia o consumo cumulativo de alimentos nem o peso corporal. De facto, os ratos com compulsão alimentar mostram uma ingestão excessiva durante o acesso a 1h à dieta altamente palatável, mas compensam durante as restantes 23 horas do dia, sub-comendo a dieta normal da dieta (Cottone, Wang, Parque et al, 2012). Este padrão aberrante de ingestão, portanto, não resulta em ingestão calórica cumulativa diferente ou peso corporal entre ratos compulsivos e de controle (Cottone, Wang, Parque et al, 2012).

Embora tenham sido propostas semelhanças entre o padrão de comer em excesso / restrição no transtorno da compulsão alimentar periódica e o padrão de intoxicação / abstinência de abuso de drogas (Epstein e Shaham, 2010), se o modelo animal utilizado neste estudo também pode ser útil para o estudo, a sintomatologia negativa associada à retirada do alimento altamente palatável é desconhecida. A expressão aumentada de POMC (sistema “pró-recompensa”) e a diminuição da expressão de Pdyn (sistema “anti-recompensa”) observada aqui após a retirada de 24h da dieta palatável sugerem que os animais provavelmente não experimentam um estado emocional negativo. No entanto, para abordar este aspecto importante do ciclo da dieta, serão necessários estudos adicionais que avaliem a emotividade e o envolvimento potencial de sistemas de estresse (por exemplo, fator de liberação de corticotropina). Portanto, as alterações diferenciais na expressão gênica de POMC e Pdyn observadas em mPFC podem, de fato, ser interpretadas como uma potencialização geral das propriedades recompensadoras de alimentos palatáveis, que podem ser consequência ou propulsão da compulsão alimentar nesses sujeitos.

Em conjunto, os resultados deste estudo apoiam a hipótese de que o sistema opioide nas regiões pré-corticais do cérebro está envolvido no controle do comportamento alimentar e o expande para o contexto específico da ingestão excessiva e mal-adaptativa de alimentos altamente palatáveis observados em comedores compulsivos. (Mena, Sadeghian e Baldo, 2011). As regiões fronto-corticais do cérebro desempenham um papel importante na avaliação da recompensa e na tomada de decisões (Clark et al, 2008); A extensa literatura demonstra que os indivíduos acometidos por dependência e compulsão alimentar apresentam disfunções no CPFM, que estão associadas à avaliação de recompensa alterada (Boeka e Lokken, 2011). Nossas observações comportamentais, farmacológicas e moleculares, portanto, apoiam a hipótese de que o sistema opioide é um mediador chave da alimentação hedônica (Nathan e Bullmore, 2009e sugerem que as neuroadaptações do sistema opioide no mPFC podem ser responsáveis pela hiperavaliação de alimentos altamente palatáveis, levando à perda de controle sobre a alimentação.

Material suplementar

Material Supp

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Agradecimentos

Agradecemos Stephen St. Cyr, Aditi R. Narayan, Vamsee Neerukonda, Noah Kelley, Jin Won Park, Anoop Ravilla e Sishir Yeety pela assistência técnica, bem como Tamara Zeric pela assistência editorial. Esta publicação foi possível graças aos números de concessão DA023680, DA030425, MH091945, MH093650A1 e AA016731 do National Institute on Drug Abuse (NIDA), do National Institute of Mental Health (NIMH) e do National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA) , pelo Peter Paul Career Development Professorship (PC) e pelo Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação da Universidade de Boston (UROP). Seu conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial do National Institutes of Health.

Notas de rodapé

Contribuição dos autores

AB, PC e VS foram responsáveis pelo conceito e design do estudo. AB, PC e VS realizaram experimentos comportamentais e moleculares. AB e PC realizaram análise de dados. PC, VS e LS auxiliaram na interpretação dos achados. AB e PC elaboraram o manuscrito. PC, VS e LS forneceram revisão crítica do manuscrito quanto a conteúdo intelectual importante. Todos os autores revisaram criticamente o conteúdo e aprovaram a versão final para publicação.

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