Liraglutida, leptina și efectele lor combinate asupra hrănirii reducerii aportului de aditivi prin obișnuințe
Scott E. Kanoski
1 Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din California de Sud
Zhi Yi Ong
2 Departamentul de Psihologie, Universitatea din Pennsylvania
Samantha M. Fortin
3 Programe postuniversitare în neuroștiințe, Universitatea din Illinois la Chicago
Elizabeth S. Schlessinger
2 Departamentul de Psihologie, Universitatea din Pennsylvania
Harvey J. Grill
2 Departamentul de Psihologie, Universitatea din Pennsylvania
Abstract
Agoniștii receptorilor peptidei-1 (GLP-1R) precum glucagonul și leptina exercită fiecare efecte anorexigenice. În combinație, efectul inhibitor al aportului și efectele de scădere în greutate sunt mai mari decât oricare dintre tratamente, însă mecanismele sunt neclare.
Materiale și metode
Efectele liraglutidei (un analog GLP-1 cu acțiune lungă) și ale co-tratamentului cu leptină, administrat în doze mici sau moderate subcutanat (SC) sau respectiv în al treilea ventricul, asupra aportului cumulativ, modelelor de masă și expresiei hipotalamice a semnalizării intracelulare proteinele [traductorul de semnal fosforilat și activatorul transcripției-3 (pSTAT3) și protein tirozin fosfataza-1B (PTP1B)] au fost examinate la șobolani slabi.
Rezultate
O combinație cu doze mici de liraglutidă (25 μg/kg) și leptină (0,75 μg) a redus aditiv aportul cumulativ de alimente și greutatea corporală, rezultat mediat predominant printr-o reducere semnificativă a frecvenței meselor care nu a fost prezentă cu niciunul dintre medicamente. Numai tratamentul cu liraglutidă a redus dimensiunea meselor; un efect care nu este îmbunătățit prin administrarea concomitentă de leptină. Doze moderate de liraglutidă (75 μg/kg) și leptină (4 μg) examinate separat fiecare frecvență redusă a mesei, aportul cumulativ de alimente și greutatea corporală; numai liraglutida a redus dimensiunea mesei. În combinație, aceste doze nu au îmbunătățit efectele anorexigenice ale tratamentului. Imunoblotul ex vivo a prezentat pSTAT3 crescut în țesutul hipotalamic după co-tratament cu liraglutidă-leptină, un efect mai mare decât tratamentul cu leptină singur. În plus, liraglutida SC a redus expresia PTP1B (un regulator negativ al semnalizării receptorilor de leptină), dezvăluind un mecanism potențial pentru răspunsul pSTAT3 îmbunătățit după administrarea concomitentă de liraglutidă-leptină.
Concluzii
În mod colectiv, aceste rezultate oferă noi mecanisme comportamentale și moleculare care stau la baza reducerii aditive a aportului de alimente și a greutății corporale după tratamentul combinat cu liraglutidă-leptină.
Introducere
Nu sunt cunoscute mecanismele comportamentale prin care leptina și agoniștii GLP-1R se combină pentru a reduce hrănirea. Tratamentul periferic cu exendină-4 în macacii rhesus reduce hrănirea prin suprimarea dimensiunii mesei, fără efect asupra frecvenței mesei (18). La rozătoare, exendina-4 periferică reduce atât mărimea mesei, cât și frecvența mesei (19), în timp ce administrarea de exendină-4 în zona tegmentală ventrală (VTA) (20) sau în hipocampul ventral (21) reduce aportul printr-o reducere specifică a mesei mărimea. În mod similar, tratamentul periferic cu liraglutidă reduce consumul de alimente prin reducerea dimensiunii mesei la mini-porci (8).
La fel ca GLP-1R, activarea LepRbs reduce consumul de alimente, cel puțin parțial, prin reducerea dimensiunii mesei. Tratamentul cronic cu leptină periferică reduce dimensiunea meselor cu impact minim asupra frecvenței meselor (22, 23). În mod similar, șoarecii cu deficiență de leptină (24) și șobolanii cu „eliminare” cronică mediată de LepRb în neuronii NTS (25) consumă mese mai mari, fără a modifica frecvența substanțială a meselor, comparativ cu martorii. Spre deosebire de aceste constatări, administrarea acută de leptină ICV reduce frecvența meselor la șobolani, cu un efect minim asupra dimensiunii mesei (26). Nu se știe dacă efectele anorectice aditive ale administrării concomitente de GLP-1R și LepRb apar prin reducerea dimensiunii mesei, a frecvenței mesei sau a ambelor. Prezentul studiu examinează efectul cumulativ al consumului de alimente, greutatea corporală și efectele modelului de masă ale combinațiilor de doză mică și moderată de liraglutidă periferică (SC) și administrare concomitentă de leptină centrală (a III-a ICV) la șobolani.
Materiale și metode
Subiecte
Șobolani Sprague-Dawley masculi adulți (râul Charles; 325-450g în timpul procedurilor experimentale) adăpostiți individual sub un ciclu de lumină/întuneric invers de 12 ore (luminile aprinse la ora 10.00) timp de cel puțin 2,5 săptămâni înainte de proceduri, au avut acces ad libitum la chow (LabDiet; 5001) și apă, cu excepția cazului în care se menționează. Toate procedurile s-au conformat și au primit aprobarea de la Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor de la Universitatea din Pennsylvania.
Interventie chirurgicala
Sub ketamină (90 mg/kg), xilazină (2,7 mg/kg) și acepromazină (0,64 mg/kg) anestezie și analgezie (Metacam 2 mg/kg), canule de ghidare (Plastics One; 26-ghage) cimentate la craniu folosind bijutieri șuruburi au fost implantate cu tipul său stereotaxic poziționat la 2,0 mm deasupra celui de-al treilea ventricul la următoarele coordonate: 2,0 mm caudal la bregmă, 7,7 mm ventrale la suprafața craniului, pe linia mediană. Pozițiile anatomice ale locurilor de injectare III ICV au fost evaluate 1 săptămână postoperatorie prin măsurarea efectului glicemic mediat simpato-suprarenal indus de citoglucopenie rezultat din 210μg (2μl) de 5-tio-D-glucoză (29).
Proceduri
Aportul alimentelor, modelele de masă și analizele greutății corporale
Alimentele au fost îndepărtate cu 30 de minute înainte de prima injecție și șobolanii au primit 3 injecții ICV (1μL) de leptină (Programul Național de Hormoni și Peptide) sau vehicul (NaHCO3). Cincisprezece minute mai târziu, fiecare șobolan a primit o injecție SC (1 ml/kg) de liraglutidă (cadou de Novo Nordisk, Bagsvaerd, Danemarca) sau vehicul (soluție salină sterilă), care a avut loc imediat înainte de stingerea luminilor. Studiile farmacologice au utilizat un design în cadrul subiecților, cu tratamente separate de 3-4 zile. Dozele au fost selectate pentru a fi în intervalul scăzut până la moderat pentru reducerea aportului de alimente pe baza curbelor de răspuns la doză pentru liraglutidă periferică (30) și leptină ICV (31). Aportul cumulativ a fost măsurat cu un sistem automat de alimentare (DiaLog Instruments). Șobolanii adăpostiți individual aveau acces la o cupă de alimente pe un circuit de celule de încărcare care comunicau cu o interfață și un computer cu software personalizat (LabVIEW, National Instruments). Greutatea cupei cu alimente a fost măsurată la fiecare 10 secunde, permițând evaluarea parametrilor mesei. O masă a fost definită ca un episod de hrănire în care au fost ingerate cel puțin 0,25 g, cu criteriul de încetare a mesei ca începutul unei pauze de ingestie> 10 minute, după cum sa descris anterior (25, 32). Datele au fost calculate în mod obiectiv folosind o macro personalizată Microsoft Excel.
Analize ex vivo imunoblot pSTAT3 și PTP1B
Pentru analize imunoblot pSTAT3, s-au efectuat tratamente farmacologice (patru grupuri, n = 6-7 per grup), cu aceiași parametri de sincronizare a injecției descriși mai sus, folosind o doză de 6,0 μg de leptină (ICV) și o doză de 50 μg/kg de liraglutidă (SC). În concordanță cu munca noastră anterioară care a combinat abordări comportamentale și ex vivo (32, 33), s-au utilizat doze mai mari pentru analize de semnalizare ex vivo comparativ cu analize comportamentale pentru a optimiza capacitatea de a detecta căile de semnalizare intracelulare activate. 45 de minute după injecțiile SC (1 oră după injecțiile ICV), șobolanii au fost sacrificați prin decapitare. Creierele au fost îndepărtate rapid și hipotalamusul a fost extras și congelat rapid în izopentan și depozitat la -80 ° C. Pentru analizele imunoblotului PTP1B (n = 9 per grup), șobolanii au fost sacrificați 45 de minute după injecții SC.