2. Michael J. McKinleyc,d,
3. Lesley L. Walkerc,2,
4. Hao Zhangb,2,
5. Andreas R. Pfenningb,2,
6. John Dragoc,e,
7. Sarah J. Hochendonera,b,
8. Donald L. Hiltonf,
9. Andrew J. Lawrencec,e, and
10. Derek A. Dentonc,g,h,1
+ Author Affiliations
1. Departments of aMedicine/Neurology and
2. bNeurobiology, Duke University, Durham, NC 27710;
3. cFlorey Neuroscience Institutes,
4. dDepartment of Physiology,
5. eCenter for Neuroscience, and
6. gOffice of the Dean, Faculty of Medicine, Dentistry, and Health Sciences, University of Melbourne, Parkville, VIC 3010, Australia;
7. fDepartment of Neurosurgery, University of Texas Health Science Center, San Antonio, TX 78229; and
8. hBaker Heart Research Institute, Melbourne, Victoria 3004, Australia
1. Contributed by Derek A. Denton, June 7, 2011 (sent for review April 1, 2011)
Abstract
Sodium appetite is an instinct that involves avid specific intention. It is elicited by sodium deficiency, stress-evoked adrenocorticotropic hormone (ACTH), and reproduction. Genome-wide microarrays in sodium-deficient mice or after ACTH infusion showed up-regulation of hypothalamic genes, including dopamine- and cAMP-regulated neuronal phosphoprotein 32 kDa (DARPP-32), dopamine receptors-1 and -2, α-2C- adrenoceptor, and striatally enriched protein tyrosine phosphatase (STEP). Both DARPP-32 and neural plasticity regulator activity-regulated cytoskeleton associated protein (ARC) were up-regulated in lateral hypothalamic orexinergic neurons by sodium deficiency. Administration of dopamine D1 (SCH23390) and D2 receptor (raclopride) antagonists reduced gratification of sodium appetite triggered by sodium deficiency. SCH23390 was specific, having no effect on osmotic-induced water drinking, whereas raclopride also reduced water intake. D1 receptor KO mice had normal sodium appetite, indicating compensatory regulation. Appetite was insensitive to SCH23390, confirming the absence of off-target effects. Bilateral microinjection of SCH23390 (100 nM in 200 nL) into rats’ lateral hypothalamus greatly reduced sodium appetite. Gene set enrichment analysis in hypothalami of mice with sodium appetite showed significant enrichment of gene sets previously linked to addiction (opiates and cocaine). This finding of concerted gene regulation was attenuated on gratification with perplexingly rapid kinetics of only 10 min, anteceding significant absorption of salt from the gut. Salt appetite and hedonic liking of salt taste have evolved over >100 million y (e.g., being present in Metatheria). Drugs causing pleasure and addiction are comparatively recent and likely reflect usurping of evolutionary ancient systems with high survival value by the gratification of contemporary hedonic indulgences. Our findings outline a molecular logic for instinctive behavior encoded by the brain with possible important translational–medical implications.
Footnotes
* 1To whom correspondence may be addressed. E-mail: wolfgang@neuro.duke.edu or ddenton@unimelb.edu.au.
Relation of addiction genes to hypothalamic gene changes subserving genesis and gratification of a classic instinct, sodium appetite: "- Enviado mediante la barra Google"
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Vinculan el apetito por los alimentos salados con la drogadicción
JANO.es y agencias · 12 Julio 2011 11:01
Un grupo de científicos descubre que el patrón genético que activa la apetencia de sal es el mismo que regula la adicción a la cocaína.
Las ganas de consumir sal poseen la misma organización neural que origina la adicción a los opiáceos y a la cocaína.
Un grupo de investigadores de la Duke University Medical Center (Estados Unidos) y la Universidad de Melbourne (Australia) ha demostrado que las drogas adictivas activan las mismas células nerviosas y conexiones neuronales en el cerebro que el apetito por la sal. El estudio aparece publicado en la edición online de la revista estadounidense Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El experimento con roedores muestra cómo la regulación de ciertos genes tiene lugar en el hipotálamo, una parte del cerebro que controla el equilibrio de la sal, el agua, la energía, la reproducción y otros ritmos biológicos. Los científicos descubrieron que el patrón genético que se activa mediante la estimulación de un comportamiento instintivo, el apetito por la sal, son los mismos grupos de genes regulados por la adicción a la cocaína o a los opiáceos (como la heroína).
'Estamos sorprendidos de haber observado que el bloqueo de las vías neuronales de la adicción podría interferir con el apetito de sodio', comentó el coautor de la investigación, el doctor Wolfgang Liedtke, profesor adjunto de medicina y neurobiología en la Duke University. 'Nuestro hallazgo tiene implicaciones médicas importantes y de largo alcance, podría conducir a una nueva comprensión de las adicciones y las consecuencias perjudiciales de que los alimentos que favorecen la obesidad estén sobrecargados de sodio'.
'A pesar de que los instintos, como el apetito por la sal, son básicamente programas neuronales genéticos, pueden ser modificados por el aprendizaje y la cognición', según el coautor, el profesor Derek Denton de la University of Melbourne y el Florey Neuroscience Institute, reconocido por su trabajo pionero en el campo de la conducta instintiva.
El gran escollo de la abstinencia
Una vez que el programa genético está en funcionamiento, las experiencias que forman parte de la ejecución del programa se incorporan a los patrones generales de comportamiento de un individuo, y algunos científicos han mencionado que la adicción a las drogas puede utilizar las mismas vías nerviosas que el instinto. 'En este estudio hemos demostrado que un instinto clásico, las ganas de consumir sal, posee la misma organización neural que origina la adicción a los opiáceos y a la cocaína', añade.
Las vías profundamente arraigadas de un antiguo instinto pueden explicar por qué los tratamientos de desintoxicación basados en la abstinencia resultan tan complicados, ha explicado Denton.
Liedtke añade que los resultados del estudio podrían ser relevantes dado el éxito notable de los tratamientos de mantenimiento que no implican la abstinencia, como la sustitución de la heroína por metadona y los cigarrillos por goma de mascar o parches.
'El trabajo abre nuevas vías de aproximación experimental al estudio de la adicción', dijo Denton. El estudio fue el primero en examinar la regulación de genes en el hipotálamo que generan el apetito por la sal.
Proceedings of the National Academy of Sciences (2011); doi:10.1073/pnas.1109199108
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