Lateral hypothalamic self-stimulation with threshold current intensity induces emotional overeating in self-deprivation paradigm in well-fed rats: Role of orexin and dopaminergic systems of the brain

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Emotional overeating in forms of соmpulsive overeating, or bulimia nervosa, and binge eating disorder (ВED) is underlying the basis of eating disorders. In particular, binge eating disorder is included in ICD-10 as a form of nonchemical dependence.

AIM: The participation of the orexin and dopamine systems of the brain was studied in conditions of food self-deprivation caused by self-stimulation of the lateral hypothalamus.

METHODS: To reproduce the self-stimulation of the lateral hypothalamus, male Wistar rats were trained to press the pedal in Skinner box. After training, rats received a food deprivation, a feeder was placed in the Skinner box, and a conditioned reflex on food reinforcement was developed in rats for 5 days. The food self-deprivation reaction was observed in these rats with a stimulating current intensity of 10% and above the threshold for self-stimulation.

RESULTS: “Hungry” animals pressed the pedal forhypothalamic self-stimulation and did not distract to the feeding trough. Food reactions were observed only when using the threshold current. Then rats received a free access to food, but the animals, pressing the pedal for self-stimulation, continued food intakes for many times and eat up to 60 seeds in 10 minutes of the experiment. Dopamine receptor D2/D3 antagonist sulpiride at doses of 5 and 20 mg/kg ip and orexin receptor antagonists OX1RSB-408124 and OX2R TCS 29 0.5 mg/ml, 20 μl intranasally were used. Sulpiride administration in “fed” rats decreased both the eating behavior and the reinforcing properties of electrical stimulation in food self-deprivation testing. At the same time, SB-408124 administration induced a decrease in the number of seeds eaten, but the number of pedal presses increased. Administration of OX2R TCS 29 had no effect.

CONCLUSIONS: The conclusion was made about the selectivity of the orexin A OX1RSB-408124 antagonist for emotional eating forms compared with the D2/D3 receptor antagonist dopamine sulpiride.

About the authors

Andrei A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-code: 4998-5204

Dr. Sci. Biol. (Pharmacology), Professor, Head of the Laboratory

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Yulia N. Bessolova

Institute of Experimental Medicine

Email: juliannna_7@mail.ru

Postgraduate student

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Nikolay S. Efimov

Institute of Experimental Medicine

Email: juliannna_7@mail.ru

Postgraduate student

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Eugenii R. Bychkov

Institute of Experimental Medicine

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-code: 9408-0799

Cand. Sci. Biol. (Pathophysiology), Head of the Laboratory

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Inessa V. Karpova

Institute of Experimental Medicine

Email: inessa.karpova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8725-8095
SPIN-code: 9874-4082

Cand. Sci. Biol. (Physiology), Senior Researcher

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Ilja Yu. Tissen

Institute of Experimental Medicine

Email: iljatis@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8710-9580
SPIN-code: 9971-3496

Cand. Sci. Biol. (Pharmacology), Senior Researcher

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Leila A. Magarramova

Institute of Experimental Medicine

Email: lemag-90@yandex.ru

Postgraduate student

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Galina P. Kosyakova

Institute of Experimental Medicine

Email: galkos1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7211-7839

Cand. Sci. (Biol.), Researcher

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Vladimir V. Rusanovskii

Institute of Experimental Medicine

Email: aalebedev-iem@rambler.ru

Dr. Sci. Med., Professor, Senior Researcher

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

Petr D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 12, Academika Pavlova st., Saint Petersburg, 197376

References

  1. Lebedev AA, Bessolova YuN, Bychkov ER, Shabanov PD. A simple method for studying both orexigenic and reinforcing effects during electrical stimulation of the lateral hypothalamus of rats. Journal of addiction problems. 2018;(1):39–47. (In Russ.)
  2. Lebedev AA, Khokhlov PP, Yakushina ND, et al. Pharmacological and Biochemical Analysis of Participation of the Ghrelin Peptide System in Behavioral Manifestations of Gambling In Rats. Experimental and clinical pharmacology. 2019;82(6):16–20. (In Russ.)
  3. Tissen IY, Yakushina ND, Lebedev AA, et al. Effect of SB-408124, an orexin A OX1R receptor antagonist, on the compulsive behavior and the level of anxiety after the vital stress in rats. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2018;16(1):34–42. (In Russ.) doi: 10.17816/RCF16134-42
  4. Shabanov PD, Lebedev AA, Morozov VI, Roik RO. The reinforcing properties of psychoactive drugs are modulated by the brain orexin peptides system. Narcology. 2016;15(4):27–33. (In Russ.)
  5. Shabanov PD, Lebedev AA, Morozov VI, Azarenko SV. A possible interaction of orexin and opioid receptors of the extended amygdala structures in the reinforcing effects of spontaneous and activated self-stimulation of the lateral hypothalamus. Journal of addiction problems. 2017;(2–3):155–168. (In Russ.)
  6. Shabanov PD, Lebedev AA, Yakushina ND, et al. Modeling the obsessive-compulsive and addictive gambling behavior in a rat marble test by means of amphetamine administration. Narcology. 2017;16(1):32–38. (In Russ.)
  7. Cason AM, Aston-Jones G. Role of orexin/hypocretin in conditioned sucrose-seeking in female rats. Neuropharmacology. 2014;86:97–102. doi: 10.1016/j.neuropharm.2014.07.007
  8. Cowin RL, Avena NM, Boggiano MM. Feeding and reward: perspectives from three rat models of binge eating. Physiol Behav. 2011;104(1):87–97. doi: 10.1016/j.physbeh.2011.04.041
  9. Gearhardt AN, Yokum S, Orr PT, et al. Neural Correlates of Food Addiction. Arch Gen Psychiatry. 2011;68(8):808–816. doi: 10.1001/archgenpsychiatry.2011.32
  10. Yilmaz Z, Javaras KN, Baker JH, et al. Neural correlates of food addiction. J Adolesc Health. 2017;61(2):140–146. doi: 10.1016/j.jadohealth.2017.04.001
  11. König KP, Klippel AA. A stereotaxic atlas of the forebrain and lower parts of the brain stem. Baltimore, 1963. 214 p.
  12. Piccoli L, Di Bonaventura MV, Cifani C, et al. Role of orexin-1 receptor mechanisms on compulsive food consumption in a model of binge eating in female rats. Neuropsychopharmacology. 2012;37:1999–2011. doi: 10.1038/npp.2012.48
  13. Rossi RR, Stutz RM. Intensity generalization with positively reinforcing intracranial stimulation. Physiol Psychol. 1978;6(2):204–208. doi: 10.1016/0031-9384(78)90126-9
  14. Stuber GD, Wise RA. Lateral hypothalamic circuits for feeding and reward. Nature. 2016;2:198–205. doi: 10.1038/nn.4220
  15. Wang GJ, Geliebter A, Volkow ND, et al. Enhanced striatal dopamine release during food stimulation in binge eating disorder. Obesity. 2011;19(8):1601–1608. doi: 10.1038/oby.2011.27

Copyright (c) 2021 Lebedev A.A., Bessolova Y.N., Efimov N.S., Bychkov E.R., Karpova I.V., Tissen I.Y., Magarramova L.A., Kosyakova G.P., Rusanovskii V.V., Shabanov P.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».