Rollen av Orexin-1-receptormekanismer på kompulsiv matförbrukning i en modell av binge-ätning hos kvinnliga råttor (2012)

Neuropsychopharmacology. 2012 Aug; 37 (9): 1999-2011.

PMCID: PMC3398727

Denna artikel har varit citerad av Andra artiklar i PMC.

Gå till:

Abstrakt

Orexiner (OX) och deras receptorer (OXR) modulerar utfodring, upphetsning, stress och drogmissbruk. Neurala system som motiverar och förstärker drogmissbruk kan också ligga till grund för tvångsmatsökning och intag. Därför är effekterna av GSK1059865 (5-brom-N- [(2S,5S) -1- (3-fluor-2-metoxibensoyl) -5-metylpiperidin-2-yl] metylpyridin-2-amin), en selektiv OX1R-antagonist, JNJ-10397049 (N- (2,4-dibromfenyl) -N'- [(4S,5S) -2,2-dimetyl-4-fenyl-1,3-dioxan-5-yl] urea), en selektiv OX2R-antagonisten och SB-649868 (N- [((2S)-1-{[5-(4-fluorophenyl)-2-methyl-1,3-thiazol-4-yl]carbonyl}-2-piperidinyl)methyl]-1-benzofuran-4-carboxamide), a dual OX1/OXE2R-antagonisten utvärderades i en binge-äta (BE) -modell hos honråttor. BE av mycket välsmakande mat (HPF) framkallades av tre cykler av livsmedelsrestriktion följt av stress, framkallad genom exponering av råttor till HPF, men hindrar dem från att ha tillgång till den för 15 min. Farmakokinetiska bedömningar av alla föreningar erhölls under samma experimentella betingelser som användes för beteendexperimenten. Topiramat användes som referensförening eftersom den selektivt blockerar BE hos råttor och människor. Dosrelaterade tröskelvärden för sömnstödande effekter av OXR-antagonisterna mättes med användning av polysomnografi i parallella experiment. SB-649868 och GSK1059865, men inte JNJ-10397049, reducerades selektivt BE för HPF utan att påverka standardmatpelletsintaget vid doser som inte inducerade sömn. Dessa resultat indikerar för första gången en viktig roll för OX1R-mekanismer i BE, vilket föreslår selektiv antagonism vid OX1R kan representera en ny farmakologisk behandling för BE och eventuellt andra ätstörningar med kompulsiv komponent.

Nyckelord: orexin-1-receptorantagonist, orexin-2-receptorantagonist, binge-ätning, honrotter, tvångsmatförbrukning

INLEDNING

Episoder av binge eating (BE) hos människor kännetecknas av tvångsmässig, icke-homeostatisk konsumtion av en ovanligt stor mängd mycket smaklig mat (HPF) på kort tid. Trots att de inte är hungriga äter ämnen snabbare än normalt tills de känner sig obekväma fulla. Som beskrivet av DMS-IV-TR (American Psychiatric Association, 2000), dessa episoder åtföljs av en subjektiv känsla av förlust av kontroll över äta, och är förknippade med känsla av nöd, avsky, depression, att vara skyldig till övermålning och att äta ensam på grund av förlägenhet.

BE representerar en central egenskap hos bulimia nervosa, i vilka episoder av BE följs av beteenden som syftar till att undvika viktökning, såsom självinducerad kräkningar. Intense och ihållande BE-episoder representerar typiska fenomen som också uppträder hos personer som lider av binge-eating disorder (BED) (Walsh och Devlin, 1998). BED kännetecknas av upprepade episoder av BE i avsaknad av kompensationsbeteenden för att undvika viktökning. Diagnostiska kriterier för BED i DSM-IV-TR indikerar att BE-episoder bör ske minst 2 dagar per vecka under 6-månader. BED är associerad med betydande medicinsk och psykiatrisk sammorbiditet (Javaras et al,, 2008; Grucza et al,, 2007; Fassino et al,, 2003). Det beräknas att BE påverkar ungefär 5% av den amerikanska vuxna befolkningen någon gång under deras liv (Foulds Mathes et al,, 2009) och det bidrar till att förvärra fetma och associerade patologier (Hudson et al,, 2007; Heath, 1998; Devlin et al,, 2000; Yanovski, 2003).

Nuvarande läkemedel, som topiramat (McElroy et al,, 2007; McElroy et al,, 2009) eller sibutramin (Appolinario et al,, 2000; Wilfley et al,, 2008) har rapporterats reducera BE i kliniska studier. Däremot är deras administrering förenad med en rad olika negativa biverkningar, vilket utgör allvarliga problem vid kronisk behandling (McElroy et al,, 2009; Carter et al,, 2003; Yager, 2008). Sibutramin har i synnerhet nyligen dragits tillbaka från den europeiska marknaden, medan topiramat är väl känt för dess kognitiva försämringsegenskaper. Innovativa behandlingar för bulimia nervosa och BED utan allvarliga biverkningar behövs starkt.

I 1998 identifierade två grupper oberoende en ny klass av neuropeptider med ursprung i hypotalamiska kärnor (Sakurai et al,, 1998; de Lecea et al,, 1998). Dessa peptider, som kallas orexin-A (OXA) och orexin-B (OXB) (även betecknat hypokretin 1 och hypokretin 2), framställs från proteolytisk behandling av pre-pro-OX-peptiden och binder till två GPCRs, nämligen OX- 1- och OX-2-receptorer (OX1R och OX2R) (även betecknad HcrtR1 och HcrtR2). OXE1R är kopplad till Gq / 11, medan studier med neuronala celler föreslår att OX2R är kopplad till Gq, Gs och Gi-proteiner. I centrala nervsystemet, OX1R och OX2R visar delvis överlappande men i stor utsträckning distinkta och komplementära distributionsmönster (Sakurai, 2007). Hjärnområden såsom infralimbisk cortex, hippocampus och locus coeruleus uppvisar högt uttryck av OX1R, medan OX2R är den enda receptorn uttryckt i bågformig kärna, tuberomammillärkärna och dorsomedial och lateral hypotalamus (LH). Båda receptorerna är närvarande i prefrontal cortex, amygdala, bed-kärnan av stria terminalis, paraventrikulär thalaminkärna, dorsal raphe, ventral tegmental area (VTA) och laterodorsal tegmental-kärn-peduncolo pontinukärna (Lu et al,, 2000; Marcus et al,, 2001; Trivedi et al,, 1998). Dessa resultat tyder på att OX och deras receptorer sannolikt kommer att spela en bred roll i centrala nervsystemet.

Fysiologin hos vaken / sömnstaten är ett av de områden där OXs roll har studerats mest. Förstöringen av OX-signalering i prepro-OX knockout-möss producerade en fenotyp med egenskaper som märkbart liknar dem hos patienter som lider av narkolepsi, en kronisk sjukdom som kännetecknas av överdriven sömnighet som kan vara associerad med mycket allvarlig sömnlammalisering, hypnagogiska hallucinationer och kataplexi (Chemelli et al,, 1999). Den överdriven sömnighet förefaller vara en manifestation av en oförmåga att upprätthålla förlängd vakning.

Dessutom är den samtidiga antagonismen hos båda OX1R och OX2R eller selektiv inhibering av OX2R resulterar i induktion av en stark hypnotisk effekt (Brisbare-Roch et al,, 2007; Dugovic et al,, 2009; Di Fabio et al,, 2011).

Data i litteraturen stöder också en roll av OX-systemet i matande beteende, i kontrollen av både homeostatisk och belöningsbaserad matintag. Utöver att uppvisa en narkolepsifenotyp är OX-knockout-möss också hypofag jämfört med vikt- och åldersmatchade kullkompisar, vilket indikerar en roll för OX i modulering av matnings- och energimetabolism (willie et al,, 2001). Injektion av OXA i ryggradens laterala ventrikel under tidigt ljusfas inducerade en dosrelaterad ökning av matintaget hos råtta (Sakurai et al,, 1998), som blockerades genom förbehandling med OX1R-antagonisten SB-334867 (Haynes et al,, 2000; rodgers et al,, 2001). OXs roll i belöningsbaserat matintag har dokumenterats av en nyligen publicerad tidning av Perello et al, (2010), vilket visar att ökningen av det givande värdet av fetthalt som induceras av ghrelin är OX-beroende Dessutom har SB-334867 rapporterats hämma självmottagning med hög fetthalt (Nair et al,, 2008). Aktivering av OX1R är en nödvändig komponent i matförstärkt svar, motivation eller båda (Sharf et al,, 2010). Dessutom aktiveras LH OX-neuroner av signaler associerade med konsumtiva belöningar såsom mat (Harris et al,, 2005), vilket föreslår en potentiell roll för OX-systemet som svar på externa miljöanordningar kopplade till kognitiva aspekter av utfodring.

De senaste rapporterna stödjer en roll för OX-signalering i neurobedömningen och motivationseffekterna av missbruksmissbruk (Harris et al,, 2005; Borgland et al,, 2006; Jupp et al,, 2011; för en recension, se Bonci och Borgland, 2009; Martin-Fardon et al,, 2010). Således blockering av OX1R minskar etanol (Lawrence et al,, 2006) och självförvaltning av nikotin (Hollander et al,, 2008) hämmar cue-inducerad återinställning av etanol- (Lawrence et al,, 2006), kokain- (Smith et al,, 2010) och morfin-sökande (Harris et al,, 2005) och dämpar stressinducerad återinställning av kokain- (Boutrel et al,, 2005) och etanol-sökande (Richards et al,, 2008). Vidare kopplade nyligen bevis också OX2R-selektiva mekanismer till alkoholbelöning och sökande beteende (Shoblock et al,, 2011).

Bevis ackumulerar att överdriven intag av vissa livsmedel under specifika förhållanden ger beteenden och förändringar i hjärnan som liknar ett beroende-liknande tillstånd (Gold et al,, 2003; Kenny, 2011; Pelchat et al,, 2004; Avena et al,, 2008; Ifland et al,, 2009; Gearhardt et al,, 2011a). Neurala system som motiverar och förstärker drogmissbruk har också föreslagits för att ligga till grund för beteenden i samband med tvångsmatsökning och matintag (Johnson och Kenny, 2010; Hoebel, 1985; Volkow och Wise, 2005; Corwin et al,, 2011; Gearhardt et al,, 2011b; Wang et al,, 2011). Dessa resultat lyfter frågan om huruvida OX-systemet också kan spela en roll i ätstörningar som kännetecknas av tvångssyndrom, såsom bulimia nervosa och BED.

Därför syftade denna studie till att undersöka effekten av dual OX1/OXE2R-antagonisten SB-649868 (N-[((2S)-1-{[5-(4-fluorophenyl)-2-methyl-1,3-thiazol-4-yl]carbonyl}-2-piperidinyl)methyl]-1-benzofuran-4-carboxamide) (Di Fabio et al,, 2011), den selektiva OX1R-antagonisten GSK1059865 (5-bromo-N- [(2S,5S)-1-(3-fluoro-2-methoxybenzoyl)-5-methylpiperidin-2-yl]methyl-pyridin-2-amine) (Gozzi et al,, 2011) och den selektiva OX2R-antagonisten JNJ-10397049 (N- (2,4-dibromfenyl) -N'- [(4S,5S) -2,2-dimetyl-4-fenyl-1,3-dioxan-5-yl] urea) (McAtee et al,, 2004; Dugovic et al,, 2009) i BE-modellen som beskrivs av Cifani et al, (2009), där BE-episoder för HPF framkallas hos kvinnliga råttor genom cykler av livsmedelsbegränsning / återmatning och akut stress. De tre antagonisterna utvärderades först vitro i råttrekombinant OX1R och OX2R för att bestämma deras potens och för att bekräfta deras selektivitet för de två receptorundertyperna. Deras farmakokinetik (PKs) utvärderades sedan och doserna som kunde framkalla hypnotiska effekter bestämdes i en sömnrotsmodell. Slutligen testades föreningarna vid de definierade doserna i BE-modellen.

MATERIAL OCH METODER

djur

All forskning som involverade djur utfördes i enlighet med det europeiska direktivet 86/609 / EEG som reglerar djurens välbefinnande och skydd, vilket erkänns i det italienska lagdekret nr. 116, 27 januari 1992, och enligt intern granskning utförd av GlaxoSmithKline-kommittén för djurforskning och etik (CARE) och företagets policy för vård och användning av försöksdjur.

Läkemedel

SB-649868 (Di Fabio et al,, 2011), GSK1059865 (Gozzi et al,, 2011) och JNJ-10397049 (McAtee et al,, 2004) syntetiserades i GSK-laboratorier. OXA levererades av California Peptides Research (katt nr 471-99, CA). Myo- [1,2-3H(N)] inositol (NET-906, specifik aktivitet: 51 Ci / mol) och yttriumsilikat-RNA-bindande kulor (RPNQ0013) köptes från Perkin-Elmer (Italien). Topiramat (Topamax; Janssen-Cilag) köptes från Janssen-Cilag. Det var tillgängligt i tabletter, vilka reducerades till pulver före administrering.

Experiment 1: Antagonism av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 vid Rat OX1R och Rat OX2R

Cell kultur

Råttbasofil leukemiceller transfekterade stabilt med råtta OX1R (rOX1R) eller råtta OX2R (rOX2R) odlades i a-MEM (Invitrogen / GIBCO) kompletterat med 10% fetalt bovint serum (FBS, PAA), 100 U / ml penicillin G, 100 U / ml streptomycin (Pen / Strep; Invitrogen / GIBCO) och 400 μg / ml genetikin (Invitrogen / GIBCO) vid 37 ° C med 5% CO2 i en fuktad atmosfär.

Ackumulering av [3H] inositolfosfater (IPs)

Ackumulering av [3H] inositolfosfater (IPs) mättes som beskrivits tidigare (Svinga et al,, 2003) med följande modifieringar. Cellinjerna uttrycker stabilt rOX1R eller rOX2R såddes i 96-brunnvävnadsodlingsplattor vid 3 x 104 celler per brunn och 1.5 × 104 celler per brunn i a-MEM kompletterad med 10% FBS och Pen / Strep utan genetikin. Efter 24h aspirerades odlingsmedium och 100 / il färskt medium kompletterat med 10 / Ci / ml NET-906 (Perkin-Elmer) tillsattes till celler; sålunda användes 1iCi av radioaktivt märkt inositol per brunn. Efter inkubation 16 h tvättades cellerna två gånger med analysbufferten (1 × HBSS, 20 mM HEPES (pH 7.4), plus 0.1% bovint serumalbumin och 10 mM LiCl) före tillsats av agonister eller antagonister. Antagonister inkuberades för 30 min vid 37 ° C före stimulering med agonist. Koncentrationsresponsskurvor (CRCs) av OXA varierande från 0.0001 till 10 ^ M utfördes. Efter 1h inkubering vid 37 ° C suges analysbufferten, 80 ^ i per brunn av 0.1 M iskall myrsyra tillsattes och celler lämnades för 30 min inkubation vid rumstemperatur. En mätning av 20 ^ i av cellextraktet sattes till 80 / il yttriumsilikatpärlor (YSi SPA; Perkin-Elmer; 12.5 mg / ml) skakades för 1 h vid rumstemperatur och lämnades vid 4 ° C för 2 h före räknar med en Packard Top Count NXT Microplate Scintillation Counter.

Data uttrycktes som% maximal agonistrespons beräknad enligt följande:% maximal agonistrespons = ((cpmantagonist-cpmbasala) / Cpmmaxagonistresponse-cpmbasala) × 100.

In vitro dataanalys

CRC: er anpassades med sigmoidal icke-linjär regressionsanalys med användning av GraphPad Prism 5.0-mjukvaran (GraphPad Software, San Diego, CA) för att erhålla agonist EC50 (agonistkoncentration som krävs för att erhålla 50% av det maximala svaret).

Kraften (KB= antagonistdissociationskonstant) hos icke-överkallbara antagonister bestämdes genom att man tillämpade den operativa modellens ekvation för icke-konkurrerande antagonism (Kenakin et al,, 2006). Den KB värde för överkomliga antagonister beräknades genom Schilds analys (Arunlakshana och Schild, 1959). För SB-649868 är endast antagonisten IC50 beräknades. Vi plottade svaret producerat av 1 μM OXA i frånvaro och i närvaro av fyra olika koncentrationer av antagonist. IC50 definieras som den antagonistkoncentration som krävs för att hämma av 50% svaret som alstras av agonisten. Resultaten uttrycks som pEC50 (-log10 EC50), sidKB (-log10 KB) eller pIC50 (-log10 IC50) och de presenteras som medelvärde ± SEM eller som medelvärdet med 95% konfidensgränser (95% CL) av åtminstone tre oberoende experiment. Alla testade droger löstes i dimetylsulfoxid (DMSO) och späddes ytterligare i analysbufferten för att ge en slutlig DMSO-koncentration som inte överskred 0.5%.

Experiment 2: PK-bestämningar hos manliga och kvinnliga råttor

För att utvärdera PK-blodexponering för sömnen och BE-studierna har PK-profiler av föreningar analyserats hos han- och honrotter under samma försöksbetingelser för sömn- och BE-experiment. PK-profilerna undersöktes efter administrering genom administrering av 3 mg / kg SB-649868 hos hon- och manrotter, intraperitoneal administrering av 10 mg / kg hos hon och 5 mg / kg hos hanrotter av JNJ-10397049 och administrering genom sondring i honrotter och intraperitoneal administrering hos hanrotter av 10 mg / kg GSK1059865. Blodprover uppsamlades via lårbenen i intervall upp till 4 h efter administrering. Hjärnprover samlades i slutet av experimentet. Koncentrationen av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 i blod och hjärnprover bestämdes med användning av en metod baserad på proteinutfällning följt av HPLC-MS / MS-analys. PK-parametrar utan kammare erhölls från blodkoncentration-tidsprofilerna med hjälp av mjukvarupaketet WinNonlin v.4.0 (Pharsight, Mountain View, CA). PK-parametrar uttrycks som medelvärde ± SD (Läs och Braggio, 2010).

Experiment 3: Effekt av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 på Rat Sleep Model

djur

Manliga Sprague-Dawley-råttor (275-300 g; Charles River, Calco, Como, Italien) hölls enbart på en 12-h ljusmonk cykel (tänds vid 0300 h) 1 vecka före operation. Tillgång till mat och vatten var tillåtet AD libitum. För att samla de biopotentiella signalerna implanterades en miniatyr multikanal telemetrisk sändare (TL10M3-F40-EET, Data Sciences Int.) Intraperitonealt in i djuren. Två elektroder fixerades permanent med dentalcement till skallen för att registrera kortikalt elektroencefalogram (EEG). De var direkt i kontakt med duralhinnan genom två borrade hål på fronto-parietalområdet. Två andra elektroder fixerades till skelettmusklerna i nacken, för inspelning av elektromyogram (EMG) eller i periorbitalområdet i ögat för registrering av elektrookulogram (EOG).

Inspelning

Efter återhämtning från kirurgi upprätthölls djur i sin hembox i en temperaturstyrd miljö (21 ± 1 ° C) med tillgång till mat och vatten AD libitum. Implanterade djur visade en normal beteendrepertoar omedelbart efter återhämtning från operation. För att tillåta att normala sömnmönster återupprättas användes dock djur efter en 3-veckosperiod. De ovan beskrivna miljöbetingelserna upprätthölls genom sömnstudierna. Under försöksperioden var fritt flyttande djur kvar i sina hemburar på enskilda mottagare. EEG- och EMG- eller EOG-signaler registrerades kontinuerligt med användning av DSI Dataquest ART EEG-spåret, uppdelat i 10s epoker, omvandlades digitalt (FFT-transformation) för att ge effektspektra av δ, θ, αoch β band för att skilja tre olika aktivitetsmönster i råttan (vaken, NREM-sömn och REM-sömn). Markörerna som tilldelats av det automatiska poängsystemet (Sova-stadium, DSI) överfördes till EEG-digitalsignalen och bekräftades därefter genom visuell undersökning av EEG- och EMG / EOG-spåren av utbildade operatörer, blinda för läkemedelsbehandlingen. Analys av sömnparametrar inkluderade: latens för NREM-sömn (tidsintervall till de första sex på varandra följande NREM-sömnadspokerna efter injektion), latens för REM-sömn (tidsintervall till den första REM-sömnepoken efter injektion), NREM-sömn, REM-sömn och totalt sovdags.

Drogbehandling

Läkemedelsbehandlingar utfördes enligt en randomiserad parad crossover-design där varje djur mottog vehikel- eller läkemedelsbehandling i separata experimentella sessioner. Råttor behandlades med experimentell förening eller dess respektive vehikel, i en volym 2 ml / kg, 6 h efter avstängning av ljuset (Circadian Time (CT) 18). Inspelningar gjordes för den följande 3-h testperioden. SB-649868 löstes i 0.5% HPMC (hydroxipropylmetylcellulosa) (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades genom sondning i doser av 3 och 10 mg / kg. JNJ-10397049 löstes i mygliol 812N och administrerades intraperitonealt vid doser av 5 och 25 mg / kg. GSK1059865 löstes i 0.5% HPMC (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades intraperitonealt vid doser av 5 och 25 mg / kg.

Dataanalys

Alla data uttrycks som medelvärdet ± SEM. Resultaten analyserades med användning av en envägsanalys av varians (ANOVA). Post-hoc jämförelser utfördes med Dunnetts test. Statistisk signifikans sattes till P

Experiment 4: Binge Eating

djur

Kvinnliga Sprague-Dawley-råttor (Charles River) användes. Deras kroppsvikt var 225-250 g i början av experimenten. Råttor acklimatiserades till enskilda burar under en 12-h ljus / mörk cykel (tänds vid 0800 h) med AD libitum chow och vatten för 2 veckor före experimenten. De hölls i ett rum med konstant temperatur (20-22 ° C) och fuktighet (45-55%). Råttor hölls i enskilda burar med metalliska väggar; Golvet och framväggen var gjorda av metallgaller. Båggolvets dimensioner var 30 cm × 30 cm; buret var 30 cm högt. En ytterdörr (30 cm × 20 cm) som består av ett metallnät var närvarande i burets främre vägg för att tillåta åtkomst till insidan av buret. Den återstående delen av framväggen var utrustad med en drickburett.

Diet

Djur erbjöds vanliga råttmatpellets, 4RF18 (Mucedola; Settimo Milanese, Milano, Italien; 2.6 kcal / g). HPF var en pasta framställd genom att blanda Nutella (Ferrero, Alba, Torino, Italien) chokladkräm (5.33 kcal / g, 56%, 31% och 7% från respektive kolhydrat, fett och protein), jordade matpellets ( 4RF18; Mucedola; Settimo Milanese) och vatten i följande vikt / viktprocent: 52% Nutella, 33% matpellets och 15% vatten. HPF-dieten hade en kaloriinnehåll av 3.63 kcal / g. Standardpellets erbjöds inuti en metallgridbehållare som hängdes på den främre väggen av buret; den avlägsnades från buret för att mäta dess vikt för att bestämma matpelletsintaget. HPF erbjöds i en kaffekopp; koppens handtag infördes i metallgallret på bakets främre vägg och fixerades mot väggen.

Stressproceduren

För 15 min placerades Kinas kaffekopp innehållande HPF inuti en metallgridbehållare som hängdes upp på burets främre vägg. Under dessa förhållanden kunde djuret se den kopp i vilken den fick HPF på dagarna 5, 6, 13 och 14 under de två första cyklerna, kunde se HPF själv och också lukta lukten. I denna 15-min-perioden var råttan som ägde sig åt upprepade rörelser av frambotten, huvudet och stammen, som syftade till att erhålla HPF, men det kunde inte nå det.

Detta genererade ett mildt stressfullt tillstånd som orsakar en signifikant ökning av serumkortikosteronnivåer (Cifani et al,, 2009). Efter 15 min placerades koppen inuti buret hos råttorna i stressgrupperna, så att HPF blev tillgängligt för dem.

Drogbehandling

På dag 25 gavs föreningar eller respektive vehikel före tillträde till HPF. SB-649868 löstes i 0.5% HPMC (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades genom sondning i doser av 1 och 3 mg / kg. Topiramat löstes i 0.5% HPMC (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades genom sondning i dosen 60 mg / kg. JNJ-10397049 löstes i 0.5% HPMC (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades intraperitonealt vid doser av 1 och 3 mg / kg. GSK1059865 löstes i 0.5% HPMC (vikt / volym) i destillerat vatten och administrerades genom sondning vid doser av 10 och 30 mg / kg. Alla droger eller deras vehikel administrerades 1 h före åtkomst till HPF.

Experiment 4A: Effekt av SB-649868 och Topiramat

För att utvärdera rollen av OXR-antagonister i BE testades den icke-selektiva OXR-antagonisten, SB-649868, i vår BE-modell.

Djuren delades upp i fyra grupper av 27-djur vardera, matchade för kroppsvikt och daglig matintag: (1) den icke-begränsade och inte exponerade för stress (NR + NS) -gruppen; (2) den begränsade och inte utsatta för stress (R + NS) gruppen; (3) den icke-begränsade och exponerade för stress (NR + S) -gruppen; och (4) den begränsade och exponerade för stress (R + S) -gruppen. En gång tilldelad en av dessa grupper kvarblivit råttorna i den gruppen under hela studien. Råttorna utsatta för stress acklimatiserades i ett annat rum än det för de grupper som inte utsattes för stress. Råttor utsattes för tre på varandra följande 8-dagcykler följt av det slutliga testet på dag 25 (Tabell 1):

Tabell 1 

Schemat antogs för att framkalla Binge Eating
  1. NR + NS-gruppen hade chow AD libitum för 4 dagar, på dagar 5 och 6 fick de chow + HPF för 2 h; på dagar 7 och 8 hade de chow AD libitum; och på dag 25 utsattes de inte för stress;
  2. den andra gruppen hade chow och HPF som NR + NS, men på testdagen (dag 25) utsattes de för stress (NR + S);
  3. Den tredje gruppen (R + NS) hade chow begränsad till 66% av det normala intaget för 4 dagar, de erbjöds chow och HPF (2 h) på dagar 5 och 6 och bara chow på dagar 7 och 8; På dag 25 utsattes de inte för stress.
  4. R + S-gruppen hade chow begränsad till 66% av det normala intaget för 4 dagar, de erbjöds chow och HPF (2 h) på dagarna 5 och 6 och endast chow på dagar 7 och 8; och på dag 25 utsattes de för stress.

8-dagen cykeln upprepades tre gånger, men i den tredje cykeln hade djuren inte tillgång till HPF-mat.

På dag 25 delades varje grupp av 27-råttor in i tre undergrupper och behandlades med vehikel, SB-649868, 1 eller 3 mg / kg, ges av gavage 1 h före åtkomst till HPF.

HPF-intaget uttrycktes som genomsnittlig kcal / kg intaget ± SEM; HPF-intaget mättes vid 15, 30, 60 och 120 min efter början av åtkomsten. Matpelletsintag uppmättes endast vid 120 min, på grund av resultaten från tidigare studier som visade att matpelletsintag var mycket liten och för att undvika störning av djuren under testet.

Topiramat, som används som referensförening för detta experimentparamigm (Cifani et al,, 2009) testades i samma råttor, 10 dagar efter slutet av SB-649868-experimentet. Av dessa 108-djur delades 72 i samma fyra grupper (18-djur för varje grupp) som beskrivits tidigare. Efter en dag i slutet av det första testet fick dessa grupper av råttor en ytterligare 8-dagscykel: NR + NS och NR + S-grupper hade 8-dagar av chow AD libitum, medan R + NS och R + S-grupper hade 4-dagar chow begränsad till 66% av det normala intaget följt av 4 dagar av chow AD libitum. I denna ytterligare cykel hade alla grupper inte tillgång till HPF. Följande dag utsattes NR + S och R + S-grupper för stress, medan NR + NS och R + NS-grupper inte var. På denna dag administrerades topiramat (60 mg / kg) eller dess vehikel genom gavage 1 h före åtkomst till HPF.

Experiment 4B: Effekt av JNJ-10397049 och GSK1059865

Att undersöka OXR som är involverad i att minska BE-episoder, den selektiva OX2R-antagonisten, JNJ-10397049 och den selektiva OX1R-antagonisten, GSK1059865, testades i vår BE-modell.

Ytterligare 54-honråttor, uppdelade i två grupper (NR + NS och R + S) av 27-råttor, lämnades till samma experimentella procedur som i Experiment 4A. Endast två grupper av råttor användes i detta experiment eftersom både NR + S och R + NS-råttor inte visar BE. På testdagen (dag 25), 1 h före tillträde till HPF, behandlades råttor intraperitonealt med JNJ-10397049 (1 och 3 mg / kg) eller dess vehikel.

Efter en dag i slutet av JNJ-10397049-testet fick samma grupp av råttor en ytterligare 8-dagcykel följd på dag 10 (som beskrivits i föregående experiment) genom GSK1059865-behandling. GSK1059865 (10 och 30 mg / kg) eller dess vehikel administrerades genom gavage 1 h före åtkomst till HPF.

Dataanalys

Alla data uttrycks som medelvärdet ± SEM och varje värde återspeglar medelvärdet av antalet djur per grupp som beskrivs i legenderna. Data analyserades genom tvåvägs ANOVA med mellan-ämnesjämförelser för experimentella grupper eller läkemedelsbehandlingar och jämförelse inom ämnet för observationstid. Post-hoc jämförelser gjordes med Bonferroni-testet. Statistisk signifikans sattes till P

RESULTAT

Experiment 1: Antagonism av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 vid rOX1R och rOX2R

OXA (0.1 nM-10 ^ M) ökade [3H] IP-ackumulering på ett koncentrationsberoende sätt med en pEC50 värdet av 7.79 ± 0.04 (n= 16) och 7.68 ± 0.04 (n= 16) vid rOX1R och rOX2R respektive. Vid rOX1R, JNJ-10397049 (1 ^ M-33 ^ M; Figur 1a) och GSK1059865 (0.3 nM-10 nM; Figur 2a) producerade icke-överklaglig antagonism med en dosberoende högerväxling av OXA EC50 och en samtidig minskning av agonistens maximala respons. Den beräknade sKB värden var 5.73 ± 0.16 (n= 3) och 8.77 ± 0.12 (n= 3) för JNJ-10397049 respektive GSK1059865. SB-649868 (0.1, 0.3, 0.6 och 1 nM) (Figur 3a) producerade en signifikant minskning av maximal respons för OXA, utan en agonist EC-förskjutning50. Den uppskattade pIC50 värdet var 9.46 ± 0.02 (n= 3). Vid rOX2RJNJ-10397049 (10 nM-0.3 ^ M) (Figur 1b) och GSK1059865 (0.1-3.3 ^ M) (Figur 2b) producerade en klassisk överflyttbar profil med parallell högergående skift av OXA EC50 utan nedsättning av agonistens maximala svar. Lutningarna som erhölls genom Schilds regressionsanalys var 1.17 (95% CL 0.92-1.42) och 0.86 (95% CL 0.71-1.00) för JNJ-10397049 respektive GSK1059865, och de skiljer sig inte statistiskt från en (P> 0.05). Begränsa backarna till en, pKB värden var 8.49 (95% CL 8.34-8.63; n= 3) och 6.90 (95% CL 6.80-6.99; n= 3) för JNJ-10397049 respektive GSK1059865. SB-649868 (0.1-3.3 nM) (Figur 3b) producerade en dosberoende högerväxling av OXA EC50, åtföljd av en minskning av agonistens maximala respons. Genom att tillämpa den operativa modellen för icke-konkurrerande antagonismanalys, såsom beskrivs i Material och Metoder,KB värdet av 9.35 ± 0.15 (n= 3) beräknades.

Figur 1 

[3H] inositolfosfater (IPs) ackumulering framkallad av koncentrationsresponsskurvor (CRC) hos orexin-A (OXA) (•) i råtta basofil leukemi (RBL) celler som uttrycker: råtta OX1R (rOX1R) (a) i närvaro av 1 (Δ), 3.3 (▾), 10 .
Figur 2 

[3H] inositolfosfater (IPs) ackumulering framkallad av koncentrationsresponsskurvor (CRC) hos orexin-A (OXA) (•) i råtta basofil leukemi (RBL) celler som uttrycker: rOX1R (a) i närvaro av 0.3 (▴), 1 (▾), 3.3 (♦) .
Figur 3 

[3H] inositolfosfater (IPs) ackumulering framkallad av koncentrationsresponsskurvor (CRC) hos orexin-A (OXA) (•) i råtta basofil leukemi (RBL) celler som uttrycker: råtta rOX1R (rOX1R) (a) i närvaro av 0.1 (□), 0.3 (A), .

Experiment 2: PK-bestämningar hos manliga och kvinnliga råttor

PK-bestämningar hos hanrotter undersöktes under samma försöksbetingelser som Experiment 3, och de visas i Tabell 2.

Tabell 2 

Farmakokinetiska parametrar av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 i Male Sprague-Dawley-råttor

Cmax av SB-649868 vid 3 mg / kg var 333 ± 52 ng / ml och AUC 1260 ± 262 ng*h / ml.

Cmax av JNJ-10397049 vid 5 mg / kg var 14.2 ± 1.0 ng / ml och AUC 64 ± 4.3 ng*h / ml.

Cmax av GSK1059865 vid 10 mg / kg var 366 ± 70 ng / ml och AUC 1290 ± 320 ng*h / ml.

PK-bestämningar hos honrotter undersöktes under samma försöksbetingelser som Experiment 4, och de visas i Tabell 3.

Tabell 3 

Farmakokinetiska parametrar av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 i kvinnliga Sprague-Dawley-råttor

Cmax av SB-649868 vid 3 mg / kg var 572 ± 115 ng / ml och AUC 1708 ± 331 ng*h / ml.

Cmax av JNJ-10397049 vid 10 mg / kg var 369 ± 97 ng / ml och AUC 457 ± 224 ng*h / ml.

Cmax av GSK1059865 vid 10 mg / kg var 268 ± 29 ng / ml och AUC 768 ± 46 ng*h / ml.

Experiment 3: Effekt av SB-649868, JNJ-10397049 och GSK1059865 på Rat Sleep Model

Den hypnotiska profilen för OXR-antagonisterna utvärderades under en 3-h-period i den aktiva fasen av råttan, varvid man började registreringsfasen vid CT 18 (lyser av vid CT 12) i rått ljus-mörk cykeln. CT 18 valdes specifikt för att möjliggöra ett maximalt fönster för att bedöma de hypnotiska effekterna av föreningar.

Under dessa experimentella förhållanden, den dubbla OX1/OXE2R-antagonisten SB-649868 (3 och 10 mg / kg, genom gavage) inducerade en robust minskning av vakenhet (F (2, 21) = 22.9; P<0.01) och en minskning av sömnstiden (F (2, 21) = 9.11; P<0.01) jämfört med kontrollgruppen. Dunnett-testet efter ANOVA visade en statistiskt signifikant effekt vid 3 och 10 mg / kg (P<0.01) i båda sömnparametrarna. Analysen av sömnmönster indikerar ökningar i både NREM och REM-sömn vid båda doserna (Tabell 4a).

Tabell 4a 

Effekt av SB-649868 (vid Gavage) på sömnparametrar hos råttor

Den selektiva OX2R-antagonisten JNJ-10397049 (5 och 25 mg / kg intraperitonealt) visade en hypnotisk effekt, vilket avslöjas av minskningen av vakenhet (F (2, 14) = 18.8; P<0.01) och sömnfördröjning (F (2, 14) = 4.8; P<0.05). Dunnetts test efter ANOVA visade att minskningen var statistiskt signifikant vid både 5 och 25 mg / kg (P<0.01 för vakenhet och P<0.05 för sömnfördröjning). En ökning av NREM-sömn observerades vid båda doserna (P<0.01), men ingen effekt observerades på REM-sömn (Tabell 4b).

Tabell 4b 

Effekt av JNJ-10397049 (ip) på sömnparametrar hos råttor

Den selektiva OX1R-antagonisten GSK1059865 (5 och 25 mg / kg intraperitonealt) gav en trend mot minskning av vakenhet (F (2, 14) = 3.27; P<0.05) och sömnfördröjning (F (2, 20) = 1.73; P> 0.05). Analysen av sömnmönster visade en ökning endast i NREM-sömn, statistiskt signifikant vid den högsta testade dosen (P<0.05 Dunnetts test efter ANOVA); ingen effekt observerades i REM-sömn (Tabell 4c).

Tabell 4c 

Effekt av GSK1059865 (ip) på sömnparametrar hos råttor

Experiment 4A. BE: Effekt av SB-649868 och Topiramat

ANOVA avslöjade en mycket signifikant skillnad i 2-h HPF-intag i de fyra grupperna av råttor efter vehikeladministration (F (3, 32) = 13.81; P<0.01). Som visas i Figur 4, efter vehikeladministrering var HPF-intaget i R + S-gruppen signifikant högre än för kontrollen (NR + NS) -gruppen. HPF-intag av R + S-råttor var mycket uttalat i den första 15-minen av tillgång till den; HPF-intaget av NR + S-gruppen skilde sig inte signifikant från kontrollen (NR + NS), vilket indikerar att stress inte var tillräcklig för att inducera BE. Vidare var HPF-intaget av R + NS-gruppen inte signifikant annorlunda än för kontrollerna (NR + NS), vilket indikerar att cykler av livsmedelsrestriktion inte räcker till för att inducera BE. Därför kan BE orsakas av en unik interaktion mellan dieting och stress.

Figur 4 

Effekten av SB-649868 (1 och 3 mg / kg, genom sondring) eller dess vehikel på mycket välsmakande mat (HPF) intag. Värden uttrycks som medelvärde ± SEM hos nio råttor. **P<0.01, skillnad från vehikelbehandlade råttor; där det inte anges, .

Inmatningen av standardmatpellets var mycket liten (omkring 3-4% av det totala kaloriintaget i 2 h-testet) och det påverkades inte av livsmedelsrestriktion, stress eller genom kombinationen av båda.

Som visas i Figur 4, SB-649868 reducerade signifikant HPF-intaget i R + S-gruppen (F (2, 24) = 18.63; P<0.01), men inte i de andra grupperna: NR + NS (F (2, 24) = 0.91; P> 0.05); R + NS (F (2, 24) = 0.16; P> 0.05); NR + S (F (2, 24) = 1.1; P> 0.05). Post-hoc jämförelser visade att effekten av SB-649868 i R + S-gruppen var statistiskt signifikant vid alla tidpunkter som svar på den högsta dosen av 3 mg / kg. Dosen av 1 mg / kg i gruppen R + S visade en trend mot reduktion som inte var statistiskt signifikant.

Topiramatprovet avslöjade en mycket signifikant skillnad i 2-h HPF-intag (F (3, 32) = 3.93; P<0.01) av de olika grupperna efter administrering av fordon. Topiramat administrerat med 60 mg / kg selektivitet reducerat HPF-intag (F (1, 16) = 6.57; P<0.01) i R + S-gruppen (Figur 5), men inte i NR + NS, NR + S och R + NS-grupper. Data för NR + S- och R + NS-grupperna visas inte.

Figur 5 

Effekt av topiramat (60 mg / kg, genom sondring) eller dess vehikel på mycket välsmakande mat (HPF) intag. Värden uttrycks som medelvärde ± SEM hos nio råttor. *P<0.05, skillnad från vehikelbehandlade råttor; där inte anges skillnaden .

Experiment 4B. BE: Effekt av JNJ-10397049 och GSK1059865

Som för tidigare experiment bekräftade ANOVA att R + S-gruppen uppvisade en signifikant ökning av HPF-intaget (F (1, 16) = 16.17; P<0.01). JNJ-10397049 påverkade inte utfodring antingen i NR + NS-gruppen (F (2, 26) = 0.23; P> 0.05) eller i R + S-gruppen (F (2, 24) = 0.49; P> 0.05) (Figur 6a).

Figur 6 

Effekt av JNJ-10397049 (1 och 3 mg / kg, intraperitonealt) (a) eller GSK1059865 (10 och 30 mg / kg, genom sondring) (b) vid mycket välsmakande mat (HPF) intag. Värden uttrycks som medelvärde ± SEM hos nio råttor. *P<0.05, skillnad .

De erhållna resultaten visar att OX2R-antagonism påverkade inte matningsbeteendet. Följaktligen medierades förmodligen effekten med SB-649868 förmodligen genom OX1R-mekanismer. För att bekräfta detta resultat, den selektiva OX1R-antagonisten GSK1059865 (10 och 30 mg / kg) testades. ANOVA visade en signifikant skillnad mellan grupperna som svar på vehikelbehandling (F (1, 16) = 17.1; P<0.01), vilket bekräftar BE-effekten i R + S-gruppen. GSK1059865 (vid doserna 10 och 30 mg / kg) påverkade inte utfodring i NR + NS-gruppen (F (2, 24) = 0.10; P> 0.05). I R + S-gruppen visade ANOVA en signifikant effekt (F (2, 23) = 4.20, P<0.05) (Figur 6b). Post-hoc jämförelser visade att effekten av GSK1059865 i R + S-gruppen vid doserna 10 och 30 mg / kg var statistiskt signifikant vid 15, 30 och 60 min efter fri tillgång till HPF.

DISKUSSION

En stor mängd bevis tyder på att dieting, stress och negativa affektiva tillstånd representerar möjliga utlösare av BE hos patienter som lider av BED eller bulimia nervosa (Wardle et al,, 2000; Freeman och Gil, 2004). I själva verket är dietingsperioder vanliga i binge-eaters historier, även om hunger sig inte verkar vara tillräckligt för att inducera BE i frånvaro av stress och negativt affektivt tillstånd (Polivy et al,, 1994; Vatten et al,, 2001). Betydande bevis tyder på att BE kan orsakas av en unik interaktion mellan dieting och stress. Därför kan miljöbelastning och en historia av cykliska livsmedelsrestriktioner vara ansvarig för dess utfällning och underhåll (Stice et al,, 2001; Crowther et al,, 2001; Wolff et al,, 2000). Följaktligen är återkommande livsmedelsbegränsningar konsekvent den starkaste förutsägaren för övermålning som svar på stress (Wardle et al,, 2000).

Kombinationen av dieting och stress spelar också en viktig roll i utvecklingen av BE i vår prekliniska modell. I modellen utvecklad av Cifani et al, (2009), BE framkallas av yo-yo dieting och stressig exponering för HPF. I denna modell utsätts kvinnliga råttor för upprepade cykler av restriktion och ett stressfullt förfarande som kännetecknas av exponering av djur till HPF utan möjlighet till åtkomst till den.

Som framgår av introduktionen har OX-mekanismer varit inblandade i kontrollen av både homeostatisk och belöningsbaserad utfodring, liksom i motivationen för missbruk (Bonci och Borgland, 2009). I överensstämmelse med tanken att neurala system som motiverar och förstärker drogmissbruk kan också ligga till grund för beteenden i samband med matssökande och intag (Gearhardt et al,, 2011b) undersökte denna studie förmågan hos OXR-antagonisten att blockera BE-episoder och att utvärdera involveringen av OX1 och OX2 mekanismer för kontroll av BE-episoder.

Av denna anledning rapporterade tre föreningar i litteraturen att de hade olika selektivitet vs OX1 och OX2 humana receptorer testades: den dubbla OX1/OXE2R-antagonisten (SB-649868), den selektiva OX2R-antagonisten (JNJ-10397049) och den selektiva OX1R-antagonist (GSK1059865). För att använda farmakologiska relevanta doser utvärderades de tre OXR-antagonisterna först vitro i råttrekombinant OX1R och OX2R för att bestämma styrkan och bekräfta deras selektivitet i denna djurart. De olika OX1/OXE2R-selektivitet bekräftades hos råttor med användning av [3H] inositolanalys.

För att utvärdera PK-blodexponering till stöd för sömnen och BE-studierna har PK-profiler av föreningar analyserats hos han- och honrotter, eftersom dessa var kön som användes i respektive sömnen respektive BE-experimenten.

Därefter bestämdes doserna som kunde inducera hypnotiska effekter i en sömnrottmodell. Slutligen testades föreningarna vid de definierade doserna i BE-modellen.

OX1R och OX2R-antagonister rapporteras i litteraturen för att vara involverade i kontroll av sömn, i synnerhet för att inducera hypnotiska effekter (Di Fabio et al,, 2011; Gozzi et al,, 2011; Dugovic et al,, 2009). I en preklinisk hypnotisk sömnmodell hos hanrotter visade de erhållna resultaten att den dubbla OX1/OXE2R-antagonisten, SB-649868, inducerade en robust hypnotisk effekt, både på förmågan att framkalla och upprätthålla sömn, och uppnådde en statistiskt signifikant effekt vid 3 mg / kg. Liknande SB-649868, OX2R-antagonisten JNJ-10397049 visade en bra hypnotisk effekt med en signifikant minskning av den tid som spenderades vaken vid 5 mg / kg. Tvärtom, OX1R-antagonisten GSK1059865 uppvisade en mycket dålig hypnotisk förmåga att inducera och upprätthålla sömn. Dessa resultat ligger i linje med andra rapporter som tyder på att OX2R kan vara viktigare än OX1R för att förmedla OX-effekten på sömnen (Sakurai, 2007; Brisbare-Roch et al,, 2007; Malherbe et al,, 2009; Dugovic et al,, 2009; Di Fabio et al,, 2011).

SB-649868, testad i de fyra olika betingelserna för stress och livsmedelsrestriktion (NR + NS, R + NS, NR + S, R + S) kunde endast minska HPF-intaget i R + S-gruppen. Vid 3 mg / kg hade SB-649868 en effekt liknande den som observerades med topiramat. Precis som för topiramat modifierade SB-649868 inte HPF-intaget i de övriga tillstånden för livsmedelsbegränsning och stress.

OX2R-antagonisten, JNJ-10397049, testad under samma betingelser, visade ingen effekt på HPF-intaget under alla fyra testade betingelser.

Dessa resultat tyder tydligt på att OX1R är involverad i kontrollen av BE-episoder och föreslog en potentiell roll för OX1R antagonisterar att reversera BE-episoder som induceras av stress och begränsad diet. För att verifiera denna hypotes, den selektiva OX1R-antagonisten GSK1059865 utvärderades i begränsade och stressade djur. De erhållna resultaten bekräftade att OX1R-antagonister hämmade ökningen av HPF-intaget i R + S-råttor, utan att påverka livsmedelsförbrukningen i kontroller (NR + NS).

Bristen på en effekt av JNJ-10397049 kan inte hänföras till en otillräcklig exponering för exponeringen hos djuren som lämnats till BE-modellen. PK-utvärderingen av JNJ-10397049 indikerade en könsskillnad, med kvinnor mer utsatta än hanrotter i samma dos av JNJ-10397049 (10 mg / kg). De uppskattade AUC-värdena var 64 ng*h / ml hos hanrotter vs 457 ng*h / ml hos honråttor (ungefär sju gånger högre). Därför dras slutsatsen att djurexponeringarna i BE-modellen vid 1 och 3 mg / kg JNJ-10397049 var långt över de som uppnåddes i sömnstudien vid 5 och 25 mg / kg. Å andra sidan observerades inga könsskillnader i PK hos både SB-649868 och GSK1059865, och exponeringar för de två föreningarna överlappade hos han- och honrotter.

Som framgår av introduktionen är stress en viktig determinant för BE. Flera datamängder har producerats under det senaste decenniet som stödjer en roll för OX-peptider i högupphetsnings tillstånd, inklusive stress, varvid den senare är associerad med väsentligt högre frekvenser av OXergic neurotransmission. OX-neuroner i den periforniska-dorsomediala hypotalamus har föreslagits för att mediera spänningsaktivering (Harris och Aston-Jones, 2006, för en recension, se Koob, 2008). OXA från detta hypotalamiska område aktiverar eventuellt CRF-uttryckande neuroner i hypothalamusens paraventrikulära kärna och i amygdala centrala kärnan (Sakamoto et al,, 2004). Följaktligen OX1R-antagonister hämmar återinförandet av etanol och sackarosökning som induceras av den farmakologiska stressor yohimbinen (Richards et al,, 2008) och OXA återställer kokainsökande beteende (Boutrel et al,, 2005). Nyligen, Kuwaki (2011) fann att OX-systemet är en av de väsentliga modulatorerna i neuralkretsarna som styr autonoma funktioner och känslomässiga beteenden. Tidigare upptäckter av Johnson et al, (2010) visade att den selektiva OX1R-antagonisten SB334867 dämpade det ångestliknande beteendet och blockerade ökningarna i rörelse, hjärtfrekvens och blodtryckssvar som inducerades av natriumlaktatutmaningen i råtta.

Flera studier tyder på att en förändrad reglering av striataldopamin (DA) kan förekomma hos patienter med bulimia nervosa och BEDBello och Hajnal, 2010; Broft et al,, 2011; Wang et al,, 2011). Studierna av Hoebel och medarbetare (för en recension, se Avena och Bocarsly, 2011) har avslöjat förändringar i striatal DA-frisättning och receptorbindning, liknande de som ses som svar på missbruksmissbruk. Neuropeptider som produceras i LH kan modulera aktiviteten hos VTA-DA och striatalneuroner. OX-innehållande neuroner projekt från LH till VTA, där OX1R spelar en nyckelroll för att reglera mesolimbic DA-överföring och de fördelaktiga egenskaperna hos olika droger av missbruk och mat (Cason et al,, 2010; Uramura et al,, 2001; Zheng et al,, 2007). Vidare kan BE-episoder styras genom ett specifikt inflytande på belöning och förstärkningsprocesser för HPF. I detta avseende är det intressant att notera att OX-neuroner i LH har föreslagits för att medla belöningsaktivering (för en översikt, se Koob, 2008). Således föreslås att OX-neuroner i LH aktiveras av signaler associerade med belöningar, såsom mat eller läkemedel, och stimulering av OX-neuroner i LH återinför läkemedelssökning hos råttor (Harris et al,, 2005).

Vår grupp har nyligen demonstrerat genom en preklinisk MR-metod som OX1R snarare än OX2R selektivt modulera mesolimbisk hjärnområde och den kortikala delen av insula, områden som är inblandade i givande behandling (Gozzi et al,, 2011). Dessa data bekräftar och förlänger de tidigare resultaten som OX1R spelar en roll i belöningsprocesser och utfällning av läkemedelssökande beteende (Boutrel et al,, 2005; Lawrence et al,, 2006; Hollander et al,, 2008; Smith et al,, 2010). Således kommer ytterligare arbete att behövas för att utvärdera huruvida den undertryckande effekten på BE framkallas av OX1R-antagonister är relaterade till deras inflytande på stress- eller belöningsmekanismer, eller på båda.

Sammanfattningsvis erhålles de resultat som erhölls i denna studie med användning av tre OXR-antagonister med olika selektivitet för OX1R vs OX2R demonstrerade tydligt OXR: s olika roll i kontrollen av BE-episoder och i modulering av sömn. Våra data bekräftade OX: s huvudroll2R-mekanismer i sömnstyrning. Dessutom visar de för första gången den OX1R-mekanismer spelar en viktig roll vid kontrollen av BE-episoder. Dessa resultat tyder på att rikta OX1R kan representera ett intressant, nytt farmakologiskt tillvägagångssätt vid behandlingen av BE-relaterade störningar.

Erkännanden

Vi tackar Dr Charles Pickens för stilistisk korrigering av manuskriptet.

Anmärkningar

EM-P är heltidsanställd av GSK.

Referensprojekt

  • American Psychiatric Association. Diagnostisk och statistisk handbok för mentala störningar, IV-TR. American Psychiatric Association: Washington, DC; 2000.
  • Appolinario JC, Godoy-Matos A, Fontenelle LF, Carraro L, Cabral M, Vieira A, et al. En öppen test av sibutramin hos överviktiga patienter med binge-ätstörning. J Clin Psychiatry. 2000; 63: 8-30. [PubMed]
  • Arunlakshana O, Schild HO. Några kvantitativa användningar av läkemedelsantagonister. Br J Pharmacol Chemother. 1959; 14: 48-58. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Avena NM, Bocarsly ME. 2011Dysregulation av hjärnbelöningssystem i ätstörningar: neurokemisk information från djurmodeller av binge eating, bulimia nervosa och anorexia nervosa Neuropharmacologye-pub före tryck 27 November 2011. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Avena NM, Rada P, Hoebel BG. Bevis för sockerberoende: beteendemässiga och neurokemiska effekter av intermittent, alltför stort sockerintag. Neurosci Biobehav Rev. 2008; 32: 20-39. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Bello NT, Hajnal A. Dopamin och binge ätande beteenden. Pharmacol Bioichem Behav. 2010; 97: 25-33. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Bonci A, Borgland S. Rollen av orexin / hypokretin och CRF vid bildandet av läkemedelsberoende synaptisk plasticitet i mesolimbic systemet. Neuro. 2009; 56: 107-111. [PubMed]
  • Borgland SL, Taha SA, Sarti F, Fields HL, Bonci A. Orexin A i VTA är avgörande för induktion av synaptisk plasticitet och beteendets sensibilisering mot kokain. Nervcell. 2006; 49: 589-601. [PubMed]
  • Boutrel B, Kenny PJ, Specio SE, Martin-Fardon R, Markou A, Koob GF, et al. Roll för hypocretin vid förmedling av stressinducerad återinförande av kokainsökande beteende. Proc Natl Acad Sci USA. 2005; 102: 19168-19173. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Brandish PE, Hill LA, Zheng W, Scolnick EM. Scintillations-proximitetsanalys av inositolfosfater i celler extraherar: hög genomströmningsmätning av G-proteinkopplad receptoraktivering. Anal Biochem. 2003; 313: 311-318. [PubMed]
  • Brisbare-Roch C, Dingemanse J, Koberstein R, Hoever P, Aissaoui H, Flores S, et al. Främjande av sömn genom att rikta orexinsystemet på råttor, hundar och människor. Nat Med. 2007; 13: 50-155. [PubMed]
  • Broft AI, Berner LA, Martinez D, Walsh BT. Bulimia nervosa och bevis för striatal dopamin dysregulation: en konceptuell granskning. Physiol Behav. 2011; 104: 122-127. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Carter WP, Hudson JI, Lalonde JK, Pindyck L, Mcelroy SL, Pope HG., Jr Pharmacologic behandling av binge eating disorder. Int J Eat Disord. 2003; 34 (Suppl: S74-S88.PubMed]
  • Cason AM, Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Moorman DE, Sartor GC, Aston-Jones G. Orexin / hypokretins roll i belöningssökande och missbruk: konsekvenser för fetma. Physiol Behav. 2010; 100: 419-428. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Chemelli RM, Willie JT, Sinton CM, Elmquist JK, Scammell T, Lee C, et al. Narkolepsi hos orexin knockout-möss: molekylär genetik för sömnstyrning. Cell. 1999; 98: 437-451. [PubMed]
  • Cifani C, Polidori C, Melotto S, Ciccocioppo R, Massi MA. Preklinisk modell av binge-ätning framkallad av yo-yo dieting och stressig exponering för mat: effekt av sibutramin, fluoxetin, topiramat och midazolam. Psychopharmacology. 2009; 204: 113-125. [PubMed]
  • Corwin R, Avena NM, Boggiano MM. Känsla och belöning: perspektiv från tre råttmodeller av binge-ätning. Physiol Behav. 2011; 104: 87-97. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Crowther JH, Sanftner J, Bonifazi DZ, Shepherd KL. Dagliga krångelns roll i binge eating. Int J Eat Disord. 2001; 29: 449-454. [PubMed]
  • de Lecea L, Kilduff TS, Peyron C, Gao X, Foye PE, Danielson PE, et al. Hypocretinerna: hypotalamusspecifika peptider med neuroexititiv aktivitet. Proc Natl Acad Sci USA. 1998; 95: 322-327. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Devlin MJ, Yanovski SZ, Wilson GT. Övervikt: vilka psykologer behöver veta. Am J Psykiatri. 2000; 157: 854-866. [PubMed]
  • Di Fabio R, Pellacani A, Faedo S, Roth A, Piccoli L, Gerrard P, et al. Discovery process och farmakologisk karakterisering av en ny dubbel orexin 1 och orexin 2 receptorantagonist användbar för behandling av sömnstörningar. Biorg Med Chem Lett. 2011; 21: 5562-5567. [PubMed]
  • Dugovic C, Shelton JE, Aluisio LE, Fraser IC, Jiang X, Sutton SW, et al. Blockering av orexin-1-receptorer dämpar orexin-2-receptorantagonisminducerad sömnförbättring i råttan. J Pharmacol Exp Ther. 2009; 330: 142-151. [PubMed]
  • Fassino S, Leombruni P, Pierò A, Abbate-Daga G, Giacomo Rovera G. Mood, äta attityder och ilska i överviktiga kvinnor med och utan binge ätstörningar. J Psychosom Res. 2003; 54: 559-566. [PubMed]
  • Foulds Mathes W, Brownley KA, Mo X, Bulik CM. Biologi av binge äta. Aptit. 2009; 52: 545-553. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Freeman LM, Gil KM. Daglig stress, coping och dietrestraint i binge eating. Int J Eat Disord. 2004; 36: 204-212. [PubMed]
  • Gearhardt AN, Corbin WR, Brownell KD. Matberoende: En undersökning av de diagnostiska kriterierna för beroende. J Addict Med. 2011a; 3: 1-7. [PubMed]
  • Gearhardt AN, Yokum S, Orr PT, Stice E, Corbin WR, Brownell KD. Neurala korrelater av livsmedelsberoende. Arch Gen Psychiatry. 2011b; 68: 808-816. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Guld MS, Frost-Pineda K, Jacobs WS. Overeating, binge eating och ätstörningar som beroendeframkallande. Psykiatriska Ann. 2003; 33: 112-116.
  • Gozzi A, Turrini G, Piccoli L, Massagrande M, Amantini D, Antolini M, et al. Funktionell magnetisk resonansbildning avslöjar olika neurala substrat för effekterna av orexin-1 och orexin-2-receptorantagonister. PLOS One. 2011; 6: e16406. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Grucza RA, Przybeck TR, Cloninger CR. Prevalens och korrelationer av binge eating disorder i ett samhälle prov. Compr Psykiatri. 2007; 48: 124-131. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Harris GC, Aston-Jones G. Arousal och belöning: en dikotomi i orexin funktion. Trender Neurosci. 2006; 29: 571-577. [PubMed]
  • Harris GC, Wimmer M, Aston-Jones G. En roll för laterala hypotalamiska orexinneuroner i belöningssökande. Natur. 2005; 437: 556-559. [PubMed]
  • Haynes AC, Jackson B, Chapman H, Tadayyon M, Johns A, Porter RA, et al. En selektiv orexin-1-receptorantagonist minskar livsmedelsförbrukningen hos han- och honrotter. Regelbunden. 2000; 96: 45-51. [PubMed]
  • Heath AC. Binge-ätande och bulimi: potentiella insikter i etiologi och patofysiologi genom genetiska epidemiologiska studier. Biolpsykiatri. 1998; 44: 1208-1209. [PubMed]
  • Hoebel BG. Hjärn neurotransmittorer i mat och läkemedel belöning. Am J Clin Nutr. 1985; 42 (Suppl: 1133-1150.PubMed]
  • Hollander JA, Lu Q, Cameron MD, Kamenecka TM, Kenny PJ. Insulär hypokretinöverföring reglerar nikotinbelöning. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105: 19480-19485. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Hudson JI, Hiripi E, Pope HG, Jr, Kessler RC. Förekomsten och korrelaten av ätstörningar i den nationella samkörningsundersökningsreplikationen. Biolpsykiatri. 2007; 61: 348-358. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Ifland JR, Preuss HG, Marcus MT, Rourke KM, Taylor WC, Burau K et al. Raffinerad matavgift: en klassisk substansanvändning. Med hypoteser. 2009; 72: 518-526. [PubMed]
  • Kenakin T, Jenkinson S, Watson C. Bestämning av effekten och den molekylära verkningsmekanismen hos oöverstigliga antagonister. J Pharmacol Exp Ther. 2006; 319: 710-723. [PubMed]
  • Kenny PJ. Vanliga cellulära och molekylära mekanismer i fetma och narkotikamissbruk. Nat Rev Neurosci. 2011; 12: 638-651. [PubMed]
  • Koob GF. En roll för hjärnspänningssystemet i beroende. Nervcell. 2008; 59: 11-34. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Kuwaki T. Orexin länkar emotionell stress till autonoma funktioner. Auton Neurosci. 2011; 161: 20-27. [PubMed]
  • Javaras KN, Pope HG, Lalonde JK, Roberts JL, Nillni YI, Laird NM, et al. Samma förekomst av binge eating disorder med psykiatriska och medicinska sjukdomar. J Clin Psychiatry. 2008; 269: 266-273. [PubMed]
  • Johnson PL, Truitt W, Fitz SD, Minick PE, Dietrich A, Sanghani S, et al. En nyckelroll för orexin i panik ångest. Nat Med. 2010; 16: 111-115. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Johnson PM, Kenny PJ. Dopamin D2 receptorer i beroende-liknande belöningsdysfunktion och tvångsmätning i fetma råttor. Nat Neurosci. 2010; 13: 635-641. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Jupp B, Krivdic B, Krstew E, Lawrence AJ. Orexin1-receptorantagonisten SB-334867 dissocierar motivationsegenskaperna hos alkohol och sackaros hos råtta. Brain Res. 2011; 1391: 54-59. [PubMed]
  • Lawrence AJ, Cowen MS, Yang HJ, Chen F, Oldfield B. Orexinsystemet reglerar alkoholsökning hos råttor. Br J Pharmacol. 2006; 148: 752-759. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Lu XY, Bagnol D, Burke S, Akil H, Watson SJ. Differentiell fördelning och reglering av OX1 och OX2 orexin / hypokretinreceptor messenger RNA i hjärnan vid fastande. Horm Behav. 2000; 37: 335-344. [PubMed]
  • Malherbe P, Borroni E, Pinard E, Wettstein JG, Knoflach F. Biokemisk och elektrofysiologisk karakterisering av almorexant, en dubbel orexin 1-receptor (OX1) / orexin 2-receptor (OX2) -antagonist: jämförelse med selektiva OX1- och OX2-antagonister. Mol Pharmacol. 2009; 76: 618-631. [PubMed]
  • Marcus JN, Aschkenasi CJ, Lee CE, Chemelli RM, Saper CB, Yanagisawa M, et al. Differentiellt uttryck av orexinreceptorer 1 och 2 i råtthjärnan. J Comp Neurol. 2001; 435: 6-25. [PubMed]
  • Martin-Fardon R, Zorrilla EP, Ciccocioppo R, Weiss F. Rollen av medfödd och läkemedelsinducerad dysreglering av hjärnstress och upphetsningssystem i beroende: fokus på kortikotropinfrisättande faktor, nociceptin / orphanin FQ och orexin / hypokretin. Brain Res. 2010; 1314: 145-161. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • McAtee LC, Sutton SW, Rudolph DA, Li X, Aluisio LE, Phuong VK, et al. Nyinställda 4-fenyl- [1,3] dioxaner: potent och selektiv orexinreceptor 2 (OX2R) -antagonister. Bioorg Med Chem Lett. 2004; 14: 4225-4229. [PubMed]
  • McElroy SL, Guerdjikova AI, Martens B, Keck PE, Jr, Pope HG, Hudson JI. Roll av antiepileptika i hanteringen av ätstörningar. CNS-läkemedel. 2009; 23: 139-156. [PubMed]
  • McElroy SL, Hudson JI, Capece JA, Beyers K, Fisher AC, Rosenthal NR. Topiramat för behandling av binge ätstörningar i samband med fetma: en placebokontrollerad studie. Biolpsykiatri. 2007; 61: 1039-1048. [PubMed]
  • Nair SG, Golden SA, Shaham Y. Differentiella effekter av hypokretin 1-receptorantagonisten SB 334867 på självmottagning med hög fetthalt och återinförande av mat som söker hos råttor. Br J Pharmacol. 2008; 154: 406-416. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Pelchat ML, Johnson A, Chan R, Valdez J, Ragland JD. Bilder av lust: Mat-krävande aktivering under fMRI. Neuroimage. 2004; 23: 1486-1493. [PubMed]
  • Perello M, Sakata I, Birnbaum S, Chuang JC, Osborne-Lawrence S, Rovinsky SA, et al. Ghrelin ökar det givande värdet av hög fetthalt på ett orexinberoende sätt. Biol Psych. 2010; 67: 880-886. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Polivy J, Zeitlin SB, Herman CP, Beal AL. Matbegränsning och binge-äta: en studie av tidigare krigsfangen. J Abnorm Psychol. 1994; 103: 409-411. [PubMed]
  • Läs KD, Braggio S. Bedömning av hjärnfri fraktion i tidig läkemedelsupptäckt. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2010; 6: 337-344. [PubMed]
  • Richards JK, Simms JA, Steensland P, Taha SA, Borgland SL, Bonci A, et al. Inhibering av orexin-1 / hypokretin-1-receptorer hämmar yohimbininducerad återinställning av etanol och sackarosökning i Long Evans råttor. Psychopharmacology. 2008; 199: 109-117. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Rodgers RJ, Halford JC, Nunes de Souza RL, Canto de Souza AL, Piper DC, Arch JR, et al. SB-334867, en selektiv orexin-1-receptorantagonist, förbättrar beteendemättnad och blockerar den hyperfagiska effekten av orexin-A hos råtta. Eur J Neurosci. 2001; 13: 1444-1452. [PubMed]
  • Sakamoto F, Yamada S, Ueta Y. Centralt administrerad orexin-A aktiverar kortikotropinfrisättande faktor innehållande neuroner i den hypotalamiska paraventrikulära kärnan och centrala amygdaloidkärnan hos råttor: möjligt involvering av centrala orexiner på stressaktiverade centrala CRF-neuroner. Reg Pept. 2004; 118: 183-191. [PubMed]
  • Sakurai T. Den neurala kretsen av orexin (hypocretin): upprätthålla sömn och vakenhet. Nat Rev Neurosci. 2007; 8: 171-181. [PubMed]
  • Sakurai T, Amemiya A, Ishii M, Matsuzaki I, Chemelli RM, Tanaka H, ​​et al. Orexiner och orexinreceptorer: En familj av hypotalamusneuropeptider och G-proteinkopplade receptorer som reglerar matningsbeteendet. Cell. 1998; 92: 573-585. [PubMed]
  • Sharf R, Sarhan M, Brayton CE, Guarnieri DJ, Taylor JR, DiLeone RJ. Orexinsignalering via OX1R medierar operant som svarar för matförstärkning. Biolpsykiatri. 2010; 67: 753-760. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Shoblock JR, Welty N, Aluisio L, Fraser I, Motley ST, Morton K et al. Selektiv blockad av orexin-2-receptorn dämpar etanolens självadministrering, inställning och återinställning. Psychopharmacology. 2011; 215: 191-203. [PubMed]
  • Smith RJ, Tahsili-Fahadan P, Aston-Jones G. Orexin / hypokretin är nödvändig för kontextdriven kokain-sökande. Neuro. 2010; 58: 179-184. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Stice E, Agras WS, Telch FC, Halmi KA, Mitchell JE, Wilson T. Subtyping binge eating-disordered kvinnor längs dieting och negativa påverkan dimensioner. Int J Eat Disord. 2001; 30: 11-27. [PubMed]
  • Trivedi P, Yu H, MacNeil DJ, Van der Ploeg LH, Guan XM. Distribution av orexinreceptor-mRNA i råtthjärnan. FEBS Lett. 1998; 438: 71-75. [PubMed]
  • Uramura K, Funahashi H, Muroya S, Shioda S, Takigawa M, Yada T. Orexin-a aktiverar fosfolipas C och proteinkinas C-medierad Ca2+ signalering i dopaminneuroner i det ventrala tegmentala området. Neuroreport. 2001; 12: 1885-1889. [PubMed]
  • Volkow ND, Wise RA. Hur kan drogmissbruk hjälpa oss att förstå fetma. Nat Neurosci. 2005; 8: 555-560. [PubMed]
  • Yager J. Binge ätstörning: sökandet efter bättre behandlingar. Am J Psykiatri. 2008; 165: 4-6. [PubMed]
  • Yanovski SZ. Binge ätstörningar och fetma i 2003: kan behandla en ätstörning har en positiv effekt på fetma-epidemin. Int J Eat Disord. 2003; 34 (Suppl: S117-S120.PubMed]
  • Walsh BT, Devlin MJ. Ätstörningar: framsteg och problem. Vetenskap. 1998; 280: 1387-1390. [PubMed]
  • Wang GJ, Geliebter A, Volkow ND, Telang FW, Logan J, Jayne MC, et al. Förhöjd striatal dopaminfrigöring under matstimulering under binge-ätstörning. Fetma. 2011; 19: 1601-1608. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  • Wardle J, Steptoe A, Oliver G, Lipsey Z. Stress, kosthållfasthet och matintag. J Psychosom Res. 2000; 48: 195-202. [PubMed]
  • Waters A, Hill A, Waller G. Interna och externa antecedents av binge eating episoder i en grupp kvinnor med bulimia nervosa. Int J Eat Disord. 2001; 29: 17-22. [PubMed]
  • Wilfley DE, Crow SJ, Hudson JI, Mitchell JE, Berkowitz RI, Blakesley V, et al. Sibutramin ätstörningsforskningsgrupp. Effekten av sibutramin för behandling av binge-ätstörning: En randomiserad, multicenter placebokontrollerad dubbelblind studie. Am J Psykiatri. 2008; 165: 51-58. [PubMed]
  • Willie JT, Chemelli RM, Sinton CM, Yanagisawa M. Att äta eller sova? Orexin i regleringen av utfodring och vaksamhet. Annu Rev Neurosci. 2001; 24: 429-458. [PubMed]
  • Wolff GE, Crosby RD, Roberts JA, Wittrock DA. Skillnader i daglig stress, humör, coping och ätande beteende hos binge eating och nonbinge äta college kvinnor. Addict Behav. 2000; 25: 205-216. [PubMed]
  • Zheng H, Patterson LM, Berthoud HR. Orexinsignalering i det ventrala tegmentala området krävs för hög fetthalt, som induceras av opioidstimulering av kärnans accumbens. J Neurosci. 2007; 27: 11075-11082. [PubMed]