Peptida-1 asemănătoare glucagonului și analogii săi acționează în rafaa dorsală și modulează serotonina centrală la
Rozita H Anderberg
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Jennifer E Richard
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Kim Eerola
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Lorena Lopez-Ferreras
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Elin Bank
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Caroline Hansson
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Hans Nissbrandt
2 Departamentul de farmacologie, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Göteborg, Suedia
Filip Berqquist
2 Departamentul de farmacologie, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Göteborg, Suedia
Fiona M Gribble
3 Unitatea MRC pentru boli metabolice și Institutul de Științe Metabolice, Universitatea din Cambridge, Marea Britanie
Frank Reimann
3 Unitatea MRC pentru boli metabolice și Institutul de științe metabolice, Universitatea din Cambridge, Marea Britanie
Ingrid Wernstedt Asterholm
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Christophe M Lamy
4 Laborator de fiziologie neurometabolică, Departamentul de Medicină, Universitatea din Fribourg, Fribourg, Elveția
Karolina P Skibicka
1 Departamentul de Fiziologie/Fiziologie metabolică, Institutul de Neuroștiințe și Fiziologie, Academia Sahlgrenska de la Universitatea din Gothenburg, Suedia
Date asociate
Abstract
Introducere
Glucagon-like peptide-1 (GLP-1), o peptidă produsă în creier și în intestin, este un regulator critic al echilibrului energetic; proprietățile sale de glucoreglare și anti-obezitate sunt utilizate în prezent cu succes în clinică (1-3). Deși capacitatea GLP-1 și a analogilor săi stabili, exendin-4 (EX4), de exemplu, de a reduce consumul de alimente este bine stabilită, mecanismele cerebrale care guvernează anorexia indusă de receptorii GLP-1 (GLP-1R) sunt încă slab înțelese.
În mod surprinzător, se știe puțin despre interacțiunea sistemelor centrale de GLP-1 și serotonină. Cu toate acestea, datele existente sugerează că este posibilă o interacțiune: 1. GLP-1 și EX4 s-au dovedit a elibera în mod dependent serotonina din sinaptozomii hipotalamici de șobolan (13); 2. Receptorii GLP-1 au fost identificați în nucleul rafei dorsale (DR), un nucleu care adăpostește corpuri celulare de neuroni serotoninergici care furnizează serotonină multor situri ale creierului, inclusiv hipotalamusul (14-16); 3. Mecanismul molecular pentru inducerea serotoninei prin activarea GLP-1R este sugerat de un studiu recent care arată că, la nivelul colonului, EX4 atenuează hiperalgezia prin creșterea producției de serotonină colonică (17). La nivelul colonului, interacțiunea GLP-1-serotonină poate fi reciprocă, deoarece agoniștii receptorilor serotoninei sau serotoninei 5HT1B cresc, de asemenea, secreția GLP-1 din celulele enteroendocrine (18, 19).
Aici am folosit mai multe abordări metodologice pentru a determina dacă cele două sisteme anti-obezitate relevante clinic interacționează și pentru a identifica mecanismul neuroanatomic al acestei interacțiuni. Rezultatele comportamentale, neurofarmacologice, electrofiziologice și neuroanatomice obținute aici susțin un impact direct al activării centrale a GLP-1 pentru a crește neurotransmisia centrală a serotoninei, o relație descoperită a fi critică pentru menținerea pierderii în greutate sau pierderea în greutate indusă de GLP-1 și pentru hipofagia.
Proiectare și metode de cercetare
Animale
Șobolani Sprague-Dawley masculi adulți, cu o greutate de 200-250g (Charles River, Germania), au fost adăpostiți în cuști de plastic individuale sub 12/12 ore ciclu întuneric/lumină, la 20 ° C și 50% umiditate. Șoarecii transgenici mGLU-124 adulți mGLU-124 de proteină fluorescentă galbenă (șoareci YFP-PPG; Universitatea din Cambridge, Regatul Unit (20)) au fost adăpostiți în cuști de plastic. Apa și chow-ul standard erau disponibile ad libitum. Toate studiile au fost efectuate cu permisiuni etice din partea Comitetului pentru bunăstarea animalelor din cadrul Universității din Gothenburg (permisiunea 195-13), în conformitate cu cerințele legale ale Comunității Europene (Decretul 86/609/CEE).
Droguri
GLP-1 (7-36), Exendin-4 (EX4; agonist GLP-1R), Exendin 9-39 (Ex9-39; antagonist GLP-1R), para-clorofenilalanină (PCPA), R-96544 (antagonist selectiv 5HT2A ) (21)), SB242084 (antagonist 5HT2C (22)) și angiotensină II au fost achiziționate de la Tocris (Bristol, Marea Britanie). Toate substanțele, cu excepția SB242084, liraglutidă și PCPA, au fost dizolvate în lichidul cefalorahidian artificial (aCSF), un vehicul pentru injecții centrale. Liraglutida (Bachem) a fost dizolvată în soluție salină 0,9%. PCPA a fost dizolvat în soluție salină 0,9% prin încălzire ușoară și sonicare la o concentrație de 100 mg/ml (23, 24). SB242084 a fost dizolvat în 16% DMSO. Antagonistul receptorului 5HT2C SB242084 afișează selectivitatea de 158 și 100 de ori peste receptorii 5HT2A și respectiv 5HT2B și, de asemenea, afișează selectivitatea pe o gamă de alți receptori 5-HT, dopamină și adrenergică. R-96544 este un antagonist puternic, selectiv al receptorului 5HT2A; R-96544 arată o afinitate de 100 de ori mai mare pentru receptorii umani 5HT2A decât 5HT1A, 5HT1B, 5HT1D, 5HT5A, 5HT6, 5HT7 și transportori 5-HT, deși R-96544 are o afinitate relativ mare pentru receptorii 5HT2C -HT2A) (21).
Canularea creierului
Șobolanilor li s-a implantat o canulă de ghidare (canulă de calibru 26; Plastics One, Roanoke, VA) așa cum s-a descris anterior (25) pentru a permite injecțiile medicamentoase în ventriculul lateral (LV) sau DR. Au fost utilizate următoarele coordonate de injecție: ± 1,6mm/-0,9mm/-4,0mm pentru LV și 0,0mm/-7,7mm/-6,8mm pentru DR (date de la linia mediană/bregma/craniu). Plasarea VS a fost verificată cu testul de consum al angiotensinei II (26). Situl de microinjecție pentru canula de ghidare DR a fost verificat post mortem prin microinjecție de cerneală India la același volum de microinjecție (0,3 μl) utilizat pe tot parcursul studiului.
Izolarea ARN și expresia ARNm
Nivelurile de expresie a genelor hipotalamice au fost măsurate după injecții cronice (zilnic, timp de 10 zile) cu VS de EX4 (0,2 ug) sau vehicul (aCSF). Un al treilea grup de șobolani a fost inclus pentru a determina dacă activarea cronică a GLP-1R interacționează cu modificările induse de pierderea în greutate a receptorilor serotoninei. Acești șobolani au fost hrăniți în perechi zilnic la cantitatea de chow consumată de șobolanii tratați cu EX4. Au fost examinate următoarele gene ale receptorilor de serotonină: Htr1a, Htr2a, Htr2c, Htr3a. Aceste gene au fost alese pe baza conexiunii lor arătate anterior cu activarea GLP-1R sau a rolului lor bine stabilit în reglarea hrănirii (a se vedea secțiunea de discuții pentru detalii). Creierele au fost îndepărtate rapid la 24 de ore după ultima injecție EX4 și hipotalamusul a fost disecat. Expresia genică a fost determinată folosind TaqMan RT-PCR și seturi de primer/sondă așa cum s-a descris anterior (26-28) (pentru numerele de referință vezi tabelul 1 SI). Valorile expresiei genice au fost calculate pe baza metodei ΔΔCt (29), cu grupul injectat de vehicul setat ca calibrator. PPIA (peptidilprolil izomeraza A) a fost utilizată ca genă de referință.