Studying the central control of food intake and obesity in rats

ABSTRACT

The central nervous system regulates energy intake and expenditure through a complex network of neurotransmitters and neuromodulators. It is of great interest to understand the relevance of these systems to the physiological control of energy balance and to the disturbances of obesity. The present paper discusses some of the methods to address this field used at the laboratory of Endocrine Physiology of Universidade Federal de São Paulo. Initially, different experimental models of rat obesity are presented, namely the hypothalamic induced monosodium glutamate model, the Zucker genetic model, and the dietary model. The principles of brain microdialysis are also presented, the technique applied to obtain representative samples of the extracellular fluid of brain sites involved in feeding control. The microdialysate levels of serotonin, an important anorexigenic neurotransmitter, are determined by HPLC with electrochemical detection. The immunoblot technique (Western blot) is used to determine hypothalamic levels of proteins relevant to the anorexigenic effect of serotonin and to analyze the acute activation of the insulin signaling cascade in the hypothalamus. The final section addresses the potential applications of proteomics in the study of the central control of feeding.

RESUMO

O sistema nervoso central controla a ingestão e o gasto de energia por meio de um complexo circuito de neurotransmissores e neuromoduladores. É de grande interesse entender a relevância fisiológica destes sistemas e o papel que desempenham nos distúrbios da obesidade. No presente artigo, discutem-se alguns dos métodos que têm sido utilizados no laboratório de Fisiologia Endócrina da Universidade Federal de São Paulo, em estudos neste campo. Inicialmente, são apresentados alguns modelos de obesidade experimental em ratos, como a obesidade hipotalâmica induzida por glutamato monossódico, o modelo genético Zucker e também obesidades induzidas por dieta. Comenta-se, em seguida, sobre os princípios da microdiálise cerebral. Esta técnica é utilizada para obter amostras representativas do líquido extracelular de regiões cerebrais envolvidas no controle da ingestão alimentar. Os níveis de serotonina, um importante neurotransmissor anorexígeno, são medidos no dialisato por cromatografia líquida de alta pressão com detecção eletroquímica. Utiliza-se a técnica de immunoblot (Western blot) para determinar os níveis hipotalâmicos de proteínas importantes na ação anorexigênica da serotonina e também para analisar a ativação aguda da cascata de sinalização da insulina no hipotálamo. A seção final aborda o grande potencial da análise proteômica no estudo do controle central da ingestão.