Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) sobre o comportamento alimentar e parâmetros neuroquímicos de ratos submetidos à modelo de obesidade

Abstract

Obesidade é uma doença multifatorial relacionada com desenvolvimento de patologias como hipertensão arterial, doença arterial coronariana, diabetes tipo 2 e certos tipos de câncer. Estruturas do sistema nervoso central, especialmente o hipotálamo, estão envolvidas no controle do apetite. A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) é uma técnica de estimulação cerebral não invasiva representando um recurso promissor no tratamento da compulsão alimentar e alterações metabólicas, uma vez que promove neuroplasticidade em vias envolvidas com comportamento alimentar. Portanto, o objetivo desta dissertação foi avaliar os efeitos da exposição à ETCC em ratos submetidos à modelo de obesidade. Todos os procedimentos foram aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais (CEUA/HCPA:110455). Quarenta ratos Wistar machos foram divididos em 4 grupos: dieta padrão+sham ETCC, dieta padrão+ETCC, dieta hipercalórica+sham ETCC, dieta hipercalórica+ ETCC. Após 40 dias de exposição à dieta hipercalórica e previamente a exposição ao tratamento ETCC, os ratos foram expostos ao teste de campo aberto (OF, do inglês Open Field) para avaliar atividade exploratória e locomotora e ao teste de labirinto em cruz elevado (EPM, do inglês Elevated Plus Maze) para avaliar comportamento do tipo ansioso. Após 24h dos testes comportamentais, teve inicio a exposição ao tratamento repetido com ETCC bicefálico 20 minutos/dia/8 dias com intensidade de 0,5 mA no tratamento ativo ou exposição aos eletrodos desligados nos animais sham. Vinte e quatro horas após a última sessão de ETCC foram repetidos os testes comportamentais (OF e EPM) e 48h o teste do alimento palatável (PFT, do inglês Palatable Food Test) foi realizado. Para os ensaios bioquímicos, os ratos foram mortos 24 horas após a PFT. Os níveis de fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF, do inglês Brain-derived neurotrophic factor), interleucina 10 (IL-10), interleucina 1 beta (IL-1β), e o fator de necrose tumoral alfa (TNF-α, do inglês Tumor Necrosis Factor-Alpha) no córtex foram determinados por ELISA (do inglês, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay). Delta de peso, índice de Lee, peso dos tecidos, níveis de citocinas e BDNF foram analisados por ANOVA de uma via. Foi empregado o teste de Kruskal-Wallis para análise dos dados do OF, EPM e PFT entre os grupos e para análise dos dados pré-tratamento e pós-tratamento foi empregado o teste de Wilcoxon. Diferenças foram consideradas significantes com um P <0,05. Nossos resultados demonstram que o tratamento com ETCC bicefálica reduz a compulsão por alimento palatável em ratos obesos após o jejum e reverte o aumento do Índice de Lee e do peso do tecido adiposo visceral nestes animais. Além disso, verificou-se que a exposição à dieta hipercalórica diminui os níveis de BDNF e IL-10 em cortex. Por outro lado. ETCC bicefálica diminui os níveis de IL-1β e TNF-α em córtex de animais obesos. A exposição à dieta hipercalórica teve efeito ansiolítico que foi revertido pelo tratamento com ETCC. Portanto, a exposição a tratamento repetido com ETCC parece atuar em vias envolvidas em comportamento alimentar modulando alterações neuroplásticas características da obesidade.

Obesity is a multifactorial disease related to development of diseases such as hypertension, coronary artery disease, type 2 diabetes and certain types of cancers. Structures of the central nervous system, particularly the hypothalamus, are involved in food intake control. The transcranial direct current stimulation (tDCS) is a promising non-invasive brain stimulation technique in the treatment of binge eating and metabolic disorders, since it promotes neuroplasticity pathways involved with feeding behavior. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effects of exposure to tDCS in rats subjected to obesity model. All procedures were approved by the Ethics Committee on Animal Use (CEUA / HCPA: number 110455). Forty male Wistar rats were divided into 4 groups: standard diet + sham tDCS (SDS), standard diet + tDCS (SDT), hypercaloric diet + sham tDCS (HDS) and hypercaloric diet + tDCS (HDT). Forty days after exposure to hypercaloric diet and previously exposure to the tDCS treatment, rats were exposed to the open field test (OF) to evaluate locomotor and exploratory activities and to elevated plus maze test (EPM) to assess anxiety-like behavior. Twenty-four hours after the behavioral tests, the repeated bicephalic tDCS treatment was started, 20-minute/day for 8 days, using 0,5mA of intensity in the active treatment or exposure to electrodes turned off in sham animals. Twenty-four hours after the last tDCS session the behavioral tests (OF and EPM) were repeated and the 48 hours before the palatable food test (PFT) was performed. For biochemical assays, the rats were killed 24 hours after the (PFT). Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), interleukin 10 (IL-10), interleukin 1 beta (IL-1β), and tumor Necrosis Factor-Alpha (TNF-α) levels in the cortex were determined by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay test (ELISA). Delta weight, Lee index, tissue weight, cytokines and BDNF levels were analyzed by one-way ANOVA. It was employed a Kruskal-Wallis test for analysis of the data of the OF, EPM and PFT between the groups and to analyze the data pre-treatment and post-treatment was used Wilcoxon test. Significance diference was defined at P <0.05. Our results demonstrate that bicephalic tDCS treatment reduces the food craving in obese animals after fasting and it reverts the increased Lee index and the weight of visceral adipose tissue in these animals. Furthermore, it was found that exposure to hypercaloric diet decreases BDNF and IL-10 in the cortex. On the other hand, bicephalic tDCS treatment reduces IL-1β levels and TNF-α in the cortex. Exposure to hypercaloric diet had anxiolytic effect that was reversed by treatment with tDCS. Therefore, exposure to repeated treatment with tDCS appears to act in pathways related to eating behavior modulating changes neuroplastic obesity features.