Biol Psychiatry. Manuscrito do autor; disponível em PMC 2014 Jan 8.
Psiquiatria Biol. 2013 pode 1; 73 (9): 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027.
Publicado online 2013 Jan 8. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.11.027
PMCID: PMC3885159
NIHMSID: NIHMS537768
A versão final editada deste artigo do editor está disponível em Biol Psychiatry
Veja o comentário “Modelos animais lideram o caminho para uma maior compreensão da dependência alimentar, bem como fornecem evidências de que as drogas usadas com sucesso em vícios podem ser bem sucedidas no tratamento de excessos"em Biol Psychiatry, volume 10 na página e11.
Sumário
Contexto
Há muito interesse em explorar se a alimentação dirigida por recompensa pode produzir plasticidade semelhante à droga no cérebro. O sistema de ácido gama-aminobutírico (GABA) no núcleo accumbens (Acb), que modula os sistemas de alimentação hipotalâmica, está bem posicionado para “usurpar” o controle homeostático da alimentação. No entanto, não se sabe se as neuroadaptações induzidas pela alimentação ocorrem neste sistema.
O Propósito
Grupos separados de ratos mantidos ad libitum foram expostos a episódios diários de ingestão de gordura adocicada, estresse predatório ou infusões de conchas intra-Acb de d-anfetamina (2 ou 10 μg) ou do agonista µ-opióide D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkepalina (DAMGO, 2.5 μg), então desafiado com infusão de concha intra-Acb do GABAA agonista, muscimol (10 ng).
Consistentes
A exposição à gordura adocicada estimulou fortemente a alimentação induzida por muscimol. A sensibilização estava presente na semana 1 após a cessação do regime de alimentação palatável, mas tinha diminuído em semanas 2. Ratos expostos a gordura adocicada não apresentaram resposta alimentar alterada à privação alimentar. Repetidas infusões de conchas intra-Acb de DAMGO (2.5 μg) também sensibilizaram a alimentação intra-Acb por condução com muscimol. No entanto, nem as infusões repetidas intra-Acb d-anfetamina (2 ou 10 μg) nem a exposição intermitente a um estímulo aversivo (stress predador) alteraram a sensibilidade ao muscimol.
Conclusões
A alimentação palatável engendra hipersensibilidade de respostas GABA de concha de Acb; este efeito pode envolver a libertação induzida pela alimentação de péptidos opióides. Excitação aumentada, experiências aversivas ou aumento da transmissão de catecolaminas por si só são insuficientes para produzir o efeito, e um impulso de alimentação induzido pela fome é insuficiente para revelar o efeito. Essas descobertas revelam um novo tipo de neuroadaptação induzida por alimentos dentro do Acb; possíveis implicações para entender os efeitos de crossover entre recompensa alimentar e recompensa de drogas são discutidas.
Hipotetiza-se que um dos principais fatores que contribuem para a atual “epidemia” de obesidade é a prevalência de alimentos baratos, altamente palatáveis e de alta energia, que impulsionam o comportamento alimentar não homeostático por meio de suas propriedades altamente recompensadoras (1-3). Porque esses alimentos envolvem os mesmos caminhos centrais implicados no vício (4-6), tem havido um interesse considerável em determinar se a sua ingestão engendra alterações neuroplásticas semelhantes às produzidas por drogas de abuso. Os sistemas que mais recebem atenção neste sentido são os sistemas de dopamina e opioides no nucleus accumbens (Acb). Vários grupos mostraram que a exposição repetida à alimentação palatável, especialmente em alimentos enriquecidos com açúcar ou gordura, altera fortemente a dinâmica dos neurotransmissores, a sensibilidade do receptor e a expressão gênica dentro desses sistemas e produz padrões de alimentação parecidos com os do tipo Bing e outras mudanças comportamentais que lembram os processos semelhantes ao vício. (7-13).
Outro ator importante no controle neural do comportamento apetitivo é o sistema de ácido gama-aminobutírico (GABA) localizado em Acb. A inibição aguda dos neurónios do invólucro do Acb com agonistas do GABA provoca uma resposta maciça de alimentação em ratos saciados; este efeito está entre as síndromes mais dramáticas de hiperfagia induzida por drogas, causadas em qualquer parte do brain (14-19). Esta hiperfagia deriva, em parte, do recrutamento de sistemas hipotalâmicos codificados por peptídeos que estão envolvidos na regulação do balanço energético (20-22). Além disso, a concha anterior de Acb é o único sítio telencefálico conhecido por apoiar a facilitação induzida por GABA da reatividade do sabor hedônico (23). O invólucro do Acb foi, portanto, proposto como um nó essencial na rede do prosencéfalo que modula os sistemas de equilíbrio de energia a jusante em alinhamento com as contingências afetivas / motivacionais. (24-26). Um nó de rede com essas propriedades poderia, portanto, representar um locus crucial para a neuroplasticidade induzida pela alimentação palatável; Surpreendentemente, no entanto, o sistema Acb shell GABA não foi estudado a este respeito.
Nosso objetivo neste estudo foi avaliar se a experiência repetida com a alimentação não homeostática orientada por recompensa gera neuroadaptações em sistemas GABA com concha. Descobrimos que um modesto regime de ingestão intermitente de gordura adocicada sensibiliza de forma robusta as respostas de alimentação provocadas pela estimulação direta de GABA.A receptores na concha de Acb. Nós investigamos os mecanismos comportamentais e farmacológicos subjacentes a este efeito, com ênfase no possível envolvimento de mecanismos opiatérgicos e dopaminérgicos intra-Acb locais.
Métodos e Materiais
Assuntos
Ratazanas macho Sprague-Dawley (Harlan Laboratories, Madison, Wisconsin) pesando 300 a 325 g à chegada foram alojadas aos pares em gaiolas claras com acesso ad libitum a comida e água (excepto em certas experiências como descrito subsequentemente) a uma temperatura e luz viveiro controlado. Eles foram mantidos sob um ciclo de luz / escuridão 12-h (luzes acesas no 7: 00 AM). Todas as instalações e procedimentos estavam de acordo com as diretrizes referentes ao uso e cuidados com animais dos Institutos Nacionais de Saúde dos EUA e foram supervisionadas e aprovadas pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade de Wisconsin.
Cirurgia e verificação de canais
Cânulas de guia de aço inoxidável bilateral destinadas à concha de Acb (23-gauge) foram implantadas de acordo com procedimentos estereotáxicos padrão [para detalhes, veja Baldo e Kelley (27)]. As coordenadas do local de infusão (em milímetros do bregma) eram + 3.2 (ântero-posterior); + 1.0 (lateromedial); −5.2 da superfície do crânio (dorsoventral). Os estiletes de fio foram colocados nas cânulas para evitar o bloqueio e os ratos recuperaram até 7 dias antes do teste. No final de cada experiência, as colocações das cânulas foram determinadas observando secções do cérebro coradas com Nissl sob microscopia de luz (para mais detalhes ver Suplemento 1). Ratos com colocação incorreta de cânula foram retirados da análise estatística; os tamanhos de grupos apresentados nesta seção representam os tamanhos finais dos grupos depois que os assuntos com canais incorretos foram omitidos.
Drogas e Microinfusões
Injetores de aço inoxidável (calibre 30) foram rebaixados para estender 2.5 mm além da ponta da cânula guia. Injeções de pressão bilateral foram feitas usando uma bomba microdrive. Drogas foram infundidas a uma taxa de .32 μL por minuto. A duração total da infusão foi de 93 segundos, resultando em um volume total de infusão de .5 μL por lado. Após as infusões, os injectores foram deixados no local por 1 min para permitir a difusão do injectado antes da substituição de estiletes. Muscimol, D- [Ala2, N-MePhe4, Gly-ol] -enkepalina (DAMGO) e d-anfetamina (AMPH) foram todos dissolvidos em solução salina estéril a 09%.
Regime de alimentação palatável
Os ratos foram expostos a duas sessões 30-min (manhã e tarde) por dia durante 5 dias consecutivos. Essas sessões foram realizadas em gaiolas de teste de acrílico idênticas às gaiolas domésticas, exceto com piso de grade de arame para permitir a fácil coleta de derramamento de alimentos. Durante a sessão da manhã, os ratos foram oferecidos ou gordura adocicada (grupo experimental; n = 14) ou ração padrão (grupo de controle; n = 14) e permitido comer livremente. A gordura adocicada foi uma dieta experimental Teklad (TD 99200) consistindo em gordura com 10% de sacarose, com uma densidade de energia de 6.2 kcal / g (para maiores detalhes ver Suplemento 1). A água estava disponível para ambos os grupos. Eles foram então devolvidos às suas gaiolas, com comida e água livremente disponíveis. Nas sessões da tarde (3: 00-3: 30 PM), os ratos foram colocados novamente nas gaiolas de teste, mas ambos os grupos receberam ração padrão (e água). Assim, os ratos do grupo experimental experimentaram tanto comida saborosa como comida normal no ambiente de teste. Isto foi feito para aclimatar o grupo experimental a receber ração nas gaiolas de teste, porque o alimento foi usado na segunda fase do experimento (ver “Desafio de baixa dose de muscimol no ambiente de teste”, abaixo). A ingestão nas gaiolas de teste foi registrada a cada dia. Chow padrão (dieta de laboratório de roedores Teklad) e água estavam disponíveis em todos os momentos nas gaiolas em casa.
Esquema de exposição ao estresse
Esta manipulação imitou o horário de alimentação palatável do dia 5, exceto que os ratos do grupo experimental (n = 11) recebeu um estímulo aversivo (stress predador), em vez de comida saborosa, nas sessões da manhã. Cada rato foi colocado diariamente numa gaiola metálica protectora (7 em × 8 em × 9 in) que foi colocada para 5 min dentro da gaiola do furão (um predador natural de ratos). As gaiolas de proteção permitiam que os animais vissem, ouvissem e cheirassem uns aos outros, mas proibiam o contato físico. Sabe-se que este nível de exposição eleva significativamente os níveis plasmáticos de corticosterona e promove maior excitação e vigilância que dura pelo menos 30 min além do término da exposição ao furão (28,29). Ratos de controle (n = 10) foram colocados em pequenas gaiolas protectoras idênticas e movidos para uma sala nova, mas neutra (isto é, sem furões). Após o furão 5-min ou exposição neutra, os ratos experimentais e de controle foram removidos das gaiolas pequenas e imediatamente colocados nas gaiolas padrão de Plexiglas (veja “Regime de Alimentação Palatável” para detalhes) em uma sala de testes diferente da sala neutra ou furadora , para uma sessão 30-min (11: 00 – 11: 30 AM). Alimentos (ração padrão) e água estavam disponíveis gratuitamente. Todos os ratos foram devolvidos às suas gaiolas em casa depois desta sessão. Para imitar ainda mais o horário de alimentação palatável, todos os ratos foram então expostos a uma segunda sessão diária 30-min (3: 00 3 PM) nas mesmas gaiolas de teste das gaiolas matinais, mas sem exposição de furão (ou neutro) . Mais uma vez, comida e água estavam disponíveis gratuitamente para esta sessão da tarde. Os ratos foram devolvidos às suas gaiolas em casa após a conclusão do teste.
Regime de AMPH repetido
Esta manipulação imitou o horário de alimentação palatável dos dias 5, exceto que os ratos do grupo experimental receberam diariamente infusões intra-Acb de AMPH, em vez de alimentos saborosos, para suas sessões diárias matinais. Infeções intra-Acb de AMPH (2 ou 10 μg, n = 11 para cada dose) ou solução salina (n = 20) foram dadas imediatamente antes de os ratos serem colocados nas gaiolas de teste para as sessões da manhã (11: 00-11: 30 AM). A ração e água padrão para ratos estavam disponíveis gratuitamente durante esse período, e a ingestão foi registrada. A hiperatividade induzida por AMPH foi monitorada por um experimentador cego ao tratamento, usando um procedimento de observação de comportamento de amostragem de tempo em que o número de ocorrências de quatro comportamentos (cruzamento de gaiola, criação, direcionamento de farejamento e grooming) foi registrado em 20-sec. time bins a cada 5 min para cada rato. Os ratos do experimento de estresse predador foram reutilizados para o grupo 2-μg AMPH.
Todos os ratos receberam uma segunda exposição diária às jaulas de teste (3 00 3 PM) com ração padrão e água presentes, mas sem infusões de drogas. Os ratos foram devolvidos às suas gaiolas em casa após a conclusão do teste.
Desafio Muscimol de Baixa Dose no Ambiente de Teste
Após 5 dias de exposição à gordura adocicada, estresse predatório ou repetidas manipulações de AMPH, os ratos receberam desafios intra-Acb bilaterais com solução salina e muscimol (10 ng / .5 μL por lado) no ambiente de teste. A solução salina foi administrada a todos os ratos no sexto dia (isto é, 1 dia após cessação das suas respectivas manipulações de tratamento com 5-dia) e intra-Acb muscimol no sétimo dia. Em cada um destes dias, os ratos receberam as suas infusões de invólucro intra-Acb imediatamente antes da colocação nas gaiolas de teste para a sua sessão da tarde habitual (3: 00-3: 30 PM). Nenhuma sessão matinal foi dada nesses dias. Comida (comida padrão) e água estavam disponíveis gratuitamente. A ingestão foi medida e os ratos foram devolvidos às suas gaiolas em casa após a conclusão do teste. Chow foi usado para esta fase do experimento porque todos os grupos haviam recebido ração anteriormente no ambiente de teste, eliminando assim a confusão da novidade alimentar. Além disso, como os níveis basais de ingestão de ração eram baixos, havia menos chance de encontrar efeitos de teto para a hiperfagia induzida por muscimol.
Um subgrupo de ratos expostos ao regime de alimentação palatável (n = 10 gordura adoçada, n = 10 chow control) recebeu infusões salinas e muscimol adicionais 7 dias após o final do protocolo de exposição a gordura adocicada, sem exposição a gordura adocicada no meio. Uma terceira sequência de infusão de solução salina / muscimol foi dada a estes ratos 14 dias após o final do protocolo, mais uma vez sem exposição intermédia de gordura adocicada.
Observe que a ordem das infusões de salmoura e muscimol não foi contrabalançada (ou seja, a solução salina sempre veio primeiro), de modo que qualquer possível contexto ou respostas de alimentação condicionada induzida por estímulo pudessem ser detectadas no dia de desafio com solução salina sem a confusão interpretativa de um muscimol anterior. desafio. Observe também que, para o grupo 10-μg AMPH, um desafio adicional com muscimol (50 ng) foi administrado no Dia 8.
Desafio de privação de alimentos no ambiente de testes
Os ratos foram submetidos ao regime de alimentação palatável por 5 dias, como descrito anteriormente (n = 10 para o grupo de gordura adocicada, n = 11 para o grupo de controle chow). No sexto dia, todos os animais receberam uma infusão de solução salina e foram testados em sua sessão da tarde (3: 00: 3 PM) com ração padrão e água disponível. Nenhuma sessão da manhã foi dada. Em seguida, todos os ratos receberam um desafio de privação de comida em que a comida foi removida das gaiolas de origem 30 horas antes do teste (isto é, na noite do dia do desafio com solução salina). No dia seguinte, estes ratos desprovidos de alimentos receberam infusões salinas com invólucro intra-Acb e colocados nas gaiolas de teste (com ração padrão e água presentes) à hora do teste da tarde, sem sessão matinal. A ingestão foi medida e os ratos foram devolvidos às suas gaiolas em casa após a conclusão do teste.
Sensibilização Cruzada DAMGO / Muscimol
Usamos um design ligeiramente diferente para este experimento, porque o 2.5-μg DAMGO causa sedação na primeira exposição ao fármaco dos ratos; esta sedação diminui em aproximadamente 30 para 45 min (após o que os ratos começam a comer por ~ 90 min). Assim, usamos uma única sessão diária de 2 de uma hora sem sessão da tarde. Ratos ad libitum mantidos receberam quatro infusões de concha intra-Acb (uma infusão por dia, em dias alternados) de solução salina estéril.9% (n = 7) ou DAMGO (2.5 μg / .5 μL por lado; n = 6). Após a infusão, os ratos foram imediatamente colocados em gaiolas de teste para 2 h (11: 00 AM-1: 00 PM) com acesso a ração padrão e água. Quarenta e oito horas após o último dos tratamentos repetidos, os sujeitos receberam uma infusão de concha intra-Acb de solução salina estéril e foram colocados nas jaulas de teste para 2 horas com ração padrão e água. Dois dias depois, eles foram desafiados com muscimol (10 ng / .5 μL), novamente colocados imediatamente após a infusão nas gaiolas de teste para 2 horas com ração padrão e água. Em cada dia de teste, a ingestão foi registada e os ratos foram devolvidos às suas gaiolas de origem imediatamente após o final da sessão de teste.
Análise Estatística
Análises de variância de dois fatores (tratamento x dia ou histórico de tratamento x desafio com drogas, conforme o caso) com comparações planejadas foram usadas para avaliar diferenças entre manipulações experimentais (dieta, tratamento medicamentoso, estresse) e respectivos controles. Alpha foi definido em p <05. As análises foram conduzidas usando o software StatView (SAS Institute, Cary, North Carolina).
Consistentes
Lutas Intermitentes de Consumo de Gordura Adocicada Sensibilizam a Resposta de Alimentação Eliciada pela Intra-Acb Shell Muscimol
A ingestão de gordura adocicada nas sessões de alimentação da manhã escalou ao longo do protocolo de acesso intermitente de dia 5 [F(4,52) = 13.3; p <.0001; Figura 1A]. No quinto dia, a ingestão média de gordura adocicada foi 4.9g, equivalente a 30.4 kcal, em comparação com a ingestão média de 1.8 kcal de ração no grupo controle. Importante, não houve diferenças globais no peso corporal entre os grupos de gordura adocicada e comida ao longo do protocolo 5-dia [F(1,26) = .3; não significativo (ns)], e nenhuma interação dieta x dia no peso corporal [F(4,104) = 1.2; ns]. Assim, os ratos do grupo experimental pareciam compensar o aumento da ingestão calórica, provavelmente reduzindo sua ingestão de ração ad libitum nas gaiolas domésticas (isto é, os breves episódios de exposição à gordura adocicada não geravam efeitos semelhantes à obesidade). Para as sessões da tarde, em que ambos os grupos receberam oferta de comida, não houve diferenças entre os grupos na ingestão e nenhuma interação dieta x dia (Fs = .2 – 1.3; ns). Assim, a exposição matinal adocicada-gorda não influenciou a baixa taxa de alimentação observada nas sessões de consumo de ração da tarde.
Após a conclusão deste protocolo de acesso intermitente, todos os ratos foram desafiados com infusões intra-Acb de salmoura e muscimol (10 ng). Ratos expostos a gordura adocicada não apresentaram resposta alimentar alterada ao desafio salino em comparação com controles expostos à ração. No entanto, eles mostraram uma sensibilização robusta e altamente significativa para a ingestão de alimentos induzidos por muscimol (dieta × interação medicamentosa [F(1,26) = 13.6, P = 001.; Figura 2 para comparações específicas]. A ingestão de água não foi afetada. Como mostrado em Figura 2, a sensibilização ao muscimol ainda estava presente 7 dias após o regime de gordura adocicada [F(1,18) = 9.3; p = .007]; 14 dias após a exposição, no entanto, a resposta sensibilizada diminuiu [F(1,14) = 1.6; ns]. Por último, os ratos expostos ao regime de gordura adocicada não mostraram uma resposta de alimentação aumentada a um desafio de privação alimentar 18-hora em comparação com os seus equivalentes expostos à comida [F(1,19) = .004, ns; Figura 2].
Sensibilização Cruzada entre o Receptor μ-Opióide e a Estimulação do Receptor GABA no Acb Shell
Como mostrado em Figura 3, intra-Acb shell DAMGO gerou hiperfagia robusta em cada um dos dias de injeção 4 da fase “repetida DAMGO” [F(1,11) = 62.3; p <0001]. Após esses tratamentos repetidos, desafiamos os ratos com solução salina e muscimol; para esses desafios, a análise de variância produziu fortes efeitos principais da história de tratamento crônico [F(1,11) = 7.8; p = .018] e desafio de drogas [F(1,11) = 12.1; p = .005], mas sem interação [F(1,11) = 1.4; ns]. No entanto, as comparações planejadas entre os grupos DAMGO e salina para cada uma das injeções de desafio revelaram que a ingestão de alimentos em resposta ao desafio de muscimol com concha intra-Acb foi significativamente maior em ratos tratados com DAMGO em comparação com ratos pré-tratados com solução salina (p <05), mas que a resposta a um desafio com solução salina não diferiu entre os grupos.
Ausência de hipersensibilidade ao muscimol após exposição repetida e intermitente ao estresse ou infusão de AMPH na concha intra-acb
Foram realizados dois experimentos para testar os efeitos da exposição do predador e tratamentos repetidos de AMPH na resposta subsequente ao muscimol. Primeiro, os ratos foram submetidos a um regime intermitente de exposição ao predador 5-dia, seguido de provas intra-Acb de solução salina e muscimol (10 ng). Como mostrado em Figura 4, essa história de exposição ao estresse não alterou a resposta alimentar a um desafio subsequente com muscimol [F(1,19) = 1.1, ns]. Em seguida, os mesmos ratos foram submetidos a um regime de dia 5 de infusões de AMPH de concha intra-Acb diariamente (2 μg). Como esperado, a AMPH produziu uma robusta ativação motora, como refletida nos “escores de atividade combinada” do cruzamento da gaiola, criação, sniffing direcionado e higiene (ver Métodos e Materiais) em comparação com ratos tratados com solução salina [F(1,22) = 53.9; p <.0001; Figura 5A], indicando que a dose foi claramente comportamentalmente ativa. Os tratamentos agudos de AMPH, no entanto, não alteraram o comportamento ingestivo [tratamento × interação diária: F(4,76) = .5, ns; dados não mostrados]. Após a conclusão da fase repetida de tratamento com AMPH ou solução salina da experiência, todos os ratos foram desafiados com solução salina de concreção intra-Acb e muscimol. A AMPH não alterou significativamente a sensibilidade à alimentação induzida por muscimol (Figura 5B). Houve um significativo pré-tratamento × efeito de tratamento [F(1,19) = 3.6; p = .02]; no entanto, as comparações planejadas revelaram que essa interação se deveu principalmente a uma grande diferença dentro dos indivíduos nas respostas aos desafios salinos versus muscimol no grupo AMPH (p = .0009). No entanto, não houve diferença significativa entre os grupos salina e AMPH em resposta ao desafio com muscimol (p = .11).
Para explorar ainda mais os efeitos de múltiplas infusões de AMPH na sensibilidade ao muscimol (considerando que os ratos estressados foram reutilizados para o experimento AMPH e esta experiência de estresse anterior poderia ter modificado suas respostas AMPH), um segundo experimento foi conduzido em um grupo separado de ratos ingênuos os indivíduos foram submetidos a um regime de 5-dia de infusões de concha intra-Acb de uma maior dose de AMPH (10 μg), seguidos por desafios intra-Acb com solução salina e duas doses de muscimol (10 e 50 ng). Novamente, observamos uma robusta ativação motora aguda em resposta às infusões de AMPH [F(1,22) = 83.7; p <.0001; Figura 6], mas sem efeitos na alimentação [F(4,76) = 1.7, ns]. Quando estes ratos foram desafiados com 10-ng ou 50-ng intra-Acb muscimol, eles não mostraram respostas de alimentação sensibilizadas [F(2,38) = 1.4; ns]. Como controlo positivo, os ratos do grupo AMPH foram então expostos ao regime de gordura adoçada com 5 (e os ratos do grupo com solução salina ao regime alimentar); Todos os ratos foram então desafiados com uma infusão de concha intra-Acb de 10-ng muscimol. Observamos uma resposta de alimentação de muscimol sensibilizada nesses ratos após a exposição à gordura adocicada [F(1,19) = 5.8; p = .027; inserir, Figura 6], demonstrando que os mesmos ratos que não conseguiram mostrar sensibilização após repetidas infusões de AMPH foram capazes de desenvolver e expressar sensibilização ao muscimol em resposta à exposição à gordura adocicada.
Posicionamentos de cânulas
Figura 7 mostra um mapeamento esquemático de colocações de cânula de todas as experiências neste estudo. Como pode ser visto na figura, a grande maioria das colocações (95%) caiu dentro da metade anterior da concha medial de Acb, incluindo o setor rostral distante. Cinco por cento dos posicionamentos caíram apenas caudalmente até o ponto médio da extensão ântero-posterior da casca, dentro do setor que produz respostas apetecíveis, mas rostral para a zona que produz comportamentos semelhantes a defensivos (18). Os posicionamentos dentro dessas zonas foram uniformemente representados em todos os experimentos, e não houve diferenças sistemáticas nos efeitos comportamentais ou farmacológicos devido à variabilidade da colocação no eixo ântero-posterior.
Discussão
Neste estudo, demonstramos um novo tipo de adaptação induzida por alimentação no cérebro. Lotes intermitentes de consumo de gordura adocicada sensibilizaram de forma robusta o efeito de alimentação induzido por uma dose baixa de desafio de muscimol na concha de Acb; o efeito sensibilizado foi aproximadamente equivalente ao produzido por uma dose cinco vezes mais alta de muscimol em ratos ingênuos. Esta hipersensibilidade não parece ser a consequência não específica da excitação generalizada ou da diversificação ambiental associada à exposição intermitente de gordura adocicada. Assim, a exposição repetida a estímulos altamente excitantes (exposição intermitente ao estressor), mesmo aqueles com valência motivacional positiva (intra-Acb shell AMPH) (30-33), não foram suficientes para sensibilizar a alimentação induzida por muscimol. Em contraste, as infusões de DAMGO com invólucro intra-Acb, que provocaram a alimentação durante a fase de indução de sensibilização da experiência, produziram uma sensibilização cruzada robusta ao muscimol. Assim, uma propriedade comum da ingestão de gordura adocicada e da ingestão de ração impulsionada por μ-opióides, além de seu aumento da excitação geral, é necessária para a indução da sensibilização ao GABA. Implicitamente isto demonstra que propriedades orossensitivas ou postestivas específicas para açúcar ou gordura não são obrigatórias para o desenvolvimento da sensibilização ao muscimol. Em vez disso, o mecanismo de indução comum pode ser a sinalização opióide μ repetida na concha Acb, produzida por administração exógena de DAMGO ou liberação endógena de peptídeo μ-opióide provocada pela ingestão de gordura adocicada.
A este respeito, foi demonstrado que a estimulação dos receptores μ-opióides intra-Acb ao nível do Acb produz sensibilização aos opiáceos e uma resposta de alimentação condicionada ao desafio salino subsequente (34). Estes efeitos são independentes da dopamina (35), assim como outros processos mediados por μ-opioides localizados em Acb, como o aumento da reatividade hedônica do paladar (30,36,37). De um modo geral, o fracasso de repetidas infusões de AMPH em sensibilizar a alimentação induzida por muscimol concorda com estes achados; assim, a sensibilização cruzada de opióide-GABA pode representar um tipo de neuroadaptação independente de dopamina no Acb. Curiosamente, não observamos uma resposta de alimentação condicionada ao desafio com solução salina em ratos tratados com DAMGO. Note, no entanto, que a indução do efeito de alimentação condicionada por opióides pode ser variável e requer mais de quatro tratamentos repetidos (V. Bakshi, comunicação pessoal, junho 2012). Independentemente disso, esses resultados indicam que um efeito de alimentação condicionado (pelo menos, um capaz de ser revelado pelo desafio com solução salina) não é necessário para a expressão da sensibilização cruzada entre opiáceos e GABA. Além disso, nunca observamos respostas de alimentação aumentada em ratos expostos à gordura adocicada nas sessões de ração da tarde, ou em resposta a desafios com solução salina ou fome, indicando algum grau de especificidade no mecanismo de elicitação para a resposta de alimentação sensibilizada.
O mecanismo neural subjacente ao comportamento alimentar engendrado por muscimol e outras manipulações de aminoácidos na concha de Acb parece ser a perturbação do equilíbrio da sinalização inibitória mediada por AMPA e inibida por GABA em neurónios espinhosos médios. Quando o efeito de rede é uma redução na atividade desses neurônios, seja por inibição mediada por GABA ou por bloqueio de receptores de glutamato do tipo AMPA, a hiperfagia robusta é desencadeada (14,23,38,39). Portanto, uma explicação parcimoniosa para nossos resultados é que a ativação repetida de receptores μ-opióides (por DAMGO administrado exogenamente ou pela liberação de peptídeo opióide endógeno desencadeada pela devassidão da gordura adocicada) promete uma mudança direta no GABAA sensibilidade do receptor per se, ou uma mudança mais geral no equilíbrio da transmissão excitatória / inibitória de tal forma que o limiar para a inibição mediada por GABA é mais fácil de alcançar. O tratamento repetido com agonista opióide (morfina) produz certos efeitos nessa direção, como a regulação positiva GABAA sítios de ligação e captação de cloreto estimulada por muscimol em sinaptossomas (40), aumento de GABAA Expressão da subunidade δ na concha de Acb (41) e internalização da subunidade GluR1 dos receptores AMPA no reservatório de Acb (42). Qualquer destes mecanismos (ou a sua combinação) ao nível do invólucro de Acb poderia produzir hipersensibilidade à inibição neural induzida por muscimol. No entanto, outras explicações são possíveis; por exemplo, também pode haver neuroadaptações nos nós de saída da rede através dos quais o comportamento de alimentação mediada por Acb-shell é expresso (como o hipotálamo lateral). Estudos adicionais são necessários para testar essa possibilidade.
Em relação à relevância clínica desses achados, uma possibilidade interessante é que a hipersensibilidade ao GABA na camada de Acb se desenvolve em resposta a contingências ambientais que provocam elevações fásicas intermitentes na sinalização μ-opioide, como repetidas “compulsões” de alimentação palatável.. oNesse contexto, a mudança de GABA poderia representar um mecanismo de feed-forward para um comportamento apetitivo ainda mais desregulado. Nossos resultados também podem ter implicações para a compreensão dos efeitos “cruzados” entre a recompensa alimentar e certas drogas de abuso. Um candidato óbvio é o álcool (EtOH), cujos efeitos são modulados pelos sistemas μ-opioide e GABA no Acb (43-45). Curiosamente, alguns estudos relataram associações entre os desejos por comida, compulsão alimentar e uso patológico de álcool em humanos (46,47). Em estudos com animais, tanto o GABA quanto o bloqueio dos receptores opioides na concha de Acb reduzem a ingestão de EtOH [(48,49), mas veja Stratford e Wirtshafter (50)] e, surpreendentemente, o EtOH é auto-administrado diretamente na concha de Acb (51). Além disso, um recente estudo de tomografia por emissão de pósitrons revelou que a sinalização μ-opióide no Acb acompanha a ingestão de uma bebida alcoólica adoçada (52). No nível celular, foi demonstrado que o GABA localizado na casca do AcbA Os receptores contendo a subunidade δ modulam os efeitos comportamentais do consumo de EtOH em baixas doses (53); como mencionado anteriormente, a expressão do gene para esta subunidade é regulada positivamente na camada de Acb pela estimulação repetida do receptor opióide μ (41). Portanto, é possível que a liberação de peptídeos μ-opioides por “lanches” de comida saborosa no contexto do consumo de EtOH ou o consumo de bebidas adoçadas com EtOH (como aquelas comercializadas para bebedores jovens) possam envolver neuroadaptações de desenvolvimento rápido e dependentes de opióides em circuitos codificados com aminoácidos da casca de Acb. Essa hipótese, embora especulativa, leva a previsões testáveis em relação a um possível contexto em que a sensibilização do GABA em circuitos de recompensa do cérebro de indivíduos vulneráveis poderia permitir que alimentos saborosos sirvam como uma “droga de entrada” para a escalada de compulsões alimentares e consumo de EtOH.
Material suplementar
Arquivo Suplementar
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde Grant Nos. DA 009311 e MH 074723. Um subconjunto desses dados foi apresentado de forma abstrata na reunião da 2009 da conferência da Sociedade para o Estudo do Comportamento Ingestivo, em Portland, Oregon.
Notas de rodapé
Os autores não relatam interesses financeiros biomédicos ou potenciais conflitos de interesse.
Material suplementar citado neste artigo está disponível online.
Referências