Adipositas ist eine weltweit zunehmende multidimensionale Herausforderung unserer Zeit. Neben den gesundheitlichen Aspekten ist sie auch ein enormes sozioökonomisches Problem in Industrieländern. Die etablierten Therapiemöglichkeiten erstrecken sich von Lifestyle-Änderungen über medikamentösen Therapien bis hin zu bariatrischen Eingriffen, wobei es für die Betroffenen mitunter schwierig ist, eine substantielle und langfristig stabile Gewichtsreduktion zu erreichen. Vor diesem Hintergrund ist die Erforschung neuer Therapiemöglichkeiten dringend notwendig. Die direkte Modulation neuronaler Aktivität durch gezielte elektrische Stimulation von Hirnarealen, die in Appetit- und Sättigungsregulation eingebunden sind, stellt hierfür einen potentiellen Ansatzpunkt dar.
In diesem Experiment evaluieren wir die Effekte der akuten und der chronischen tiefen Hirnstimulation (THS) des Nucleus accumbens (NAc) in einem diätinduzierten Adipositas-Mausmodell. Nach bilateraler Elektrodenimplantation in den NAc erfolgte vorerst eine akute Stimulation und im Anschluss eine kontinuierliche Stimulation über 5 Wochen. Wir evaluierten die Effekte der Stimulation auf die Nahrungs- und Wasseraufnahme, die Gewichtsentwicklung, die lokomotorische Aktivität, den Energieverbrauch, das Gewicht, die Glukosetoleranz und das Verhalten der Versuchstiere.
Durch die chronische Stimulation konnte die Nahrungsaufnahme der Tiere reduziert werden; jedoch ohne die Gewichtsentwicklung zu beeinflussen. Die akute Stimulation hingegen führte zu einer transienten Verminderung der lokomotorischen Aktivität und des Energieverbrauchs. Unerwünschte Nebeneffekte auf das Verhalten der Tiere ergaben sich nicht.
Die Anwendung einer kontinuierlichen THS des NAc erscheint sicher und in begrenztem Umfang in der Lage zu sein, die Aufnahme kalorienreicher Nahrung zu modulieren. Für eine klinische Translation könnten alternative Stimulationsparadigmen notwendig sein, um robustere Effekte zu erzielen.
Obesity is a health and socio-economic challenge affecting a growing number of children and adults worldwide. Despite the interdisciplinary therapy options including lifestyle changes, drug therapies and bariatric surgeries, patients often experience relapses.
In this study we evaluate the effects of acute and chronic deep brain stimulation (DBS) of the nucleus accumbens (NAc) in a diet-induced obesity mouse model. After the bilateral implantation of DBS electrodes in the NAc, the animals were first acutely stimulated and then continuously over a time period of 5 weeks. We monitored food and water intake, energy expenditure and locomotor activity and performed behavioral tests during acute stimulation and after chronic stimulation. Furthermore, the bodyweight development was monitored during the period of chronic stimulation and an intraperitoneal glucose tolerance test was performed at the end of the experiment.
The continuous DBS of the NAc led to a reduction in food intake without affecting the bodyweight development. During the acute stimulation, a transient reduction of locomotor activity and energy expenditure was observed. No negative stimulation effects on the animals’ behavior were detected.
Continuous DBS of the NAc is a safe option for neuromodulation of energy-dense food intake in obesity. Alternative stimulation paradigms might be necessary to obtain more robust effects.
