Leptina acționează asupra metabolismului într-un mod dependent de fotoperioadă, dar nu are niciun efect asupra funcției de reproducere

Această lucrare a fost susținută de un grant de cercetare acordat A.S.I.L. și FRAC de către Consiliul de Cercetare în Biotehnologie și Științe Biologice (Regatul Unit) și un doctorat susținut de Consiliul de Cercetare în Biotehnologie și Științe Biologice. bursă (către Z.A.) susținută parțial și de Laboratorul Central de Toxicologie AstraZeneca (Cheshire, Marea Britanie).

Primii doi autori au contribuit în mod egal la acest studiu.

Zeenat Atcha, Felino Ramon A. Cagampang, J. Anne Stirland, Ian D. Morris, A. Nigel Brooks, Francis JP Ebling, Martin Klingenspor, Andrew SI Loudon, Leptin acționează asupra metabolismului într-un mod dependent de fotoperiod, dar nu are niciun efect privind funcția de reproducere în hamsterul siberian de reproducere sezonieră (Phodopus sungorus)

Abstract

La mamiferele de sezon, cum ar fi hamsterul siberian, modificările în reproducere reglementate de fotoperioadă sunt asociate cu cicluri sezoniere majore ale metabolismului și ale aportului de alimente. Aceste ritmuri metabolice persistă la animalele castrate și, prin urmare, nu sunt dependente de modificările steroizilor gonadici (1, 2). În zilele lungi (LD), masa corporală este crescută datorită apetitului crescut și depunerii de grăsime corporală, dar după expunerea la zile scurte (SD), animalul prezintă un apetit în scădere și suferă o perioadă prelungită de 20 + săptămâni de pierdere în greutate (25 –30%), aproape în totalitate sub formă de rezerve epuizate de grăsime abdominală (1). La animalele expuse la fotoperioade scurte și simultan alimente restricționate pentru o perioadă prelungită, această rată de scădere în greutate este accelerată. Cu toate acestea, la refacerea hranei ad libitum, animalele își redobândesc greutatea, dar numai până în acel moment al ciclului de slăbire la care ar fi ajuns în mod normal în același timp în condiții de hrănire ad libitum în SD (3). Acest lucru caracterizează fenomenul set-point glisant sezonier pentru reglarea greutății corporale (= grăsime), prin care fotoperioada modifică acele mecanisme implicate în apărarea unei anumite greutăți corporale, indiferent de manipulările pe termen scurt ale aportului de alimente și ale echilibrului energetic.

Leptina, produsul genei ob derivate din țesutul adipos, a fost puternic implicată ca unul dintre principalele semnale periferice care controlează rezervele de grăsime corporală și apetitul la mamifere (4). Sistemul nervos central, în special hipotalamusul, este cunoscut ca fiind un loc major al acțiunii leptinei și aici forma activă a receptorului de leptină se colocalizează în circuite peptidergice implicate intim în echilibrul energetic (5). Se recunoaște acum că leptina poate juca, de asemenea, un rol important în reglarea funcției reproductive. Mutațiile acestei gene duc la obezitate primară și disfuncție reproductivă la om și șoareci (6, 7), ambii fiind inversați după tratamentul cu leptină murină recombinantă (7-9). La hamsterul siberian, expresia genei leptinei atât în țesutul adipos alb, cât și în maro este puternic influențată de fotoperioadă, cu o reducere de 6 ori a expresiei în zile scurte (10). Aceste observații ridică întrebări importante cu privire la rolul pe care îl pot avea modificările sezoniere ale căii de semnalizare a leptinei în reglarea ciclului anual de metabolism și reproducere.

Materiale și metode

Animale

Toate procedurile pentru animale au fost autorizate în temeiul Legii privind animalele (procedurile științifice) din 1986, Regatul Unit. Studiile au fost efectuate pe hamsteri siberieni (Phodopussungorus; Wright’s din Essex, Chelmsford, Marea Britanie) dintr-o colonie crescută la Universitatea din Manchester și derivată din animale descrise anterior (11). Animalele au fost ținute în condiții controlate (temperatura, 21 ± 1 C; umiditate, 80%) și au fost furnizate cu chow pentru rozătoare (Special Diet Service, Witham, Marea Britanie) și apă ad libitum. Animalele experimentale au fost adăpostite individual în camere de mediu controlate de lumină, iluminate cu o bandă albă fluorescentă de 70 wați (100-400 lux) cu lumină roșie continuă slabă (m PBS și administrate printr-o minipompă osmotică (capacitate de 100 μl; model Alzet 1007D, Charles River Laboratories UK Ltd., Kent, Marea Britanie) pentru a livra o concentrație de 15 μg/zi pentru o perioadă de 7 zile. Animalele de control au primit vehicul PBS singur. Pompele au fost implantate sc în regiunea scapulară prin procedură chirurgicală sterilă sub halotan (Fluotan, AstraZeneca Ltd., Cheshire, Marea Britanie) anestezie.

Protocoale experimentale

Exp 2: stabilirea unui model de clemă de steroizi la hamsterii feminini ovariectomizați. Hamsterii femele de paisprezece săptămâni crescute în condiții LD au fost ovariectomizate (OVX) și 2 săptămâni mai târziu au fost implantate sc în regiunea scapulară cu un implant care conține estradiol (E2). Fabricarea implanturilor E2 a fost descrisă anterior (14). Pe scurt, implanturile au fost realizate prin amestecarea unei game de doze de estrogen (1,3,5 [10] -estratriene-3,17β-diol; Sigma-Aldrich Corp. Ltd., Dorset, Marea Britanie) cu elastomer marca SILASTIC și un agent de întărire (Merck Ltd., Dorset, Marea Britanie) pentru polimerizarea elastomerului. După întărire, implanturile au fost tăiate la pătrate de 4 × 4 mm și au conținut doze estimate de estrogen de 0, 31, 62, 125, 250 și 500 μg/implant. Un total de șase animale pe doză au fost angajate și comparate cu un grup de șase controale ovare-intacte. La trei săptămâni după implantare, animalele au fost ucise prin luxația colului uterin și s-au cântărit uteri fără grăsimi.

Pentru a defini impulsul fotoperiodic pe secreția LH în modelul castrat, implantat cu steroizi, o cohortă suplimentară de femele de 16 săptămâni a fost împărțită în trei grupuri. Acestea au fost ovariectomizate și tratate cu un implant gol (OVX), ovariectomizate și implantate cu cea mai mică (31 μg) doză de E2 (OVX + E2), sau lăsate intacte și tratate cu un implant gol (INT). Toate animalele au fost adăpostite individual sub o fotoperioadă SD sau LD (șase pe tratament pe fotoperioadă) la 2 săptămâni după operație și în următoarele 12 săptămâni s-au efectuat măsurători săptămânale ale greutății corporale, aportului de hrană și scorului de pelaj pentru a valida un răspuns fotoperiodic SD . La sfârșitul săptămânii 12, animalele au fost ucise, iar hipofiza a fost disecată rapid, înghețată în gheață uscată și depozitată la -80 C înainte de testul LH. Au fost disecate și cântărite depozite de uter și perechi retroperitoneale perechi. Implanturile de 31 μg descrise mai sus au fost utilizate în toate experimentele ulterioare.