Răspunsuri diferențiale ale neuropeptidelor origenice la postul la descendenții mamelor obeze - Chen

Departamentul de farmacologie, Școala de științe medicale, Universitatea din New South Wales, Sydney, New South Wales, Australia

Abstract

Introducere

Apetitul este reglementat de o rețea homeostatică complexă care cuprinde componente centrale și periferice pentru a menține echilibrul energetic ((1), (2)). Hipotalamusul este considerat principalul integrator și procesor al informațiilor metabolice periferice. Fluxul de semnale care reglementează metabolismul în creier se bazează pe interacțiuni neuronale care afectează producția sau eliberarea neurotransmițătorilor (3). Nucleul arcuit hipotalamic (Arc) conține neuroni care exprimă peptide orexigenice neuropeptidă Y (NPY) și proteină asociată agouti (AgRP), precum și cei care exprimă peptidă anorexigenică proopiomelanocortină (POMC) și transcriptă reglementată de cocaină și amfetamină, care interacționează cu (1) ). Intrarea de la hormoni care reflectă adipozitatea și echilibrul energetic (leptina derivată din adipoză și insulina pancreatică) este integrată în hipotalamus pentru a regla hrănirea.

Studiile efectuate pe șoareci mutanți indică faptul că supraexprimarea neuropeptidelor orexigenice contribuie la obezitate sau la un fenotip hiperfagic. Expresia hipotalamică a puternicului stimulator alimentar NPY este crescută de câteva ori în deficit de leptină ob/ob și deficit de receptor de leptină db/db șoareci și există, de asemenea, o supraexpresie marcată a AgRP la ambii ob/ob și șoareci db/db ((4), (5)). Cu toate acestea, la modelele de rozătoare obeze cu debut la adulți, în special la cele care utilizează diete gustoase, există o discrepanță aparentă între un fenotip hiperfagic și nivelurile atât ale regulatorilor apetitului orexigenic, cât și al celor anorexigenici. Atât la șobolani, cât și la șoareci, dieta pe termen lung cu conținut ridicat de grăsimi (HFD) indusă de hrănire creșteri marcate a nivelului plasmatic de leptină, cu concentrații reduse de NPY hipotalamic și creșterea produsului de scindare a peptidelor din POMC, hormonul de stimulare a melanocitelor α )) ((6), (7), (8)). Se pare că hiperfagia la aceste animale nu a fost reglementată de acești regulatori centrali esențiali.

Foamea invocă un răspuns hormonal și neuronal complex. Expresia mARN-ului NPY este crescută ca răspuns la restrângerea alimentelor sau la restricția cronică a alimentelor și scade în decurs de 6-24 ore de ad libitum alimentarea (9), (10), (11), (12), (13)). Expresia AgRP este, de asemenea, crescută la obezi ob/ob și db/db șoareci în timpul postului ((4), (5), (12)). Nivelurile de ARNm POMC sunt reduse semnificativ la animalele postite și restaurate prin realimentare sau crescute prin administrarea exogenă de leptină (12), (14)).

Epidemia de obezitate afectează următoarea generație ((15)). S-a demonstrat că obezitatea maternă predispune persoanele la supraalimentare, adipozitate crescută și intoleranță la glucoză (16), (17)). Cu toate acestea, mecanismele neuronale subiacente nu sunt clare. Anterior, am găsit NPY hipotalamic redus și niveluri crescute de ARNm POMC la descendenții de la barajele obeze în ziua 20 postnatală în starea de hrănire liberă ((18)), care este similară cu modificările obezității din dieta cu debut la adulți (6), (7), (8)). Foamea este principalul motiv pentru comportamentul de hrănire. Prin urmare, este important să înțelegem modul în care obezitatea maternă afectează răspunsul acestor regulatori ai apetitului și hormoni la post. Am emis ipoteza că creșterea neuropeptidelor hipotalamice orexigenice ca răspuns la postul peste noapte ar fi mai mare la descendenții barajelor obeze decât barajele slabe, ducând la hiperfagie.

Metode și proceduri

Obezitate maternă

Șobolanii Femei Sprague - Dawley (8 săptămâni, Animal Resources Center, Canning Vale, Australia) au fost găzduiți la 20 ± 2 ° C și menținuți pe un ciclu de lumină/întuneric 12:12 h (luminile aprinse la 0600 ore). Șobolanii au fost repartizați la două grupuri cu greutate corporală egală. Grupul de control a fost hrănit cu chow de laborator (Gordon's Specialty Stockfeeds, NSW, Australia; 11 kJ/g energie, 14% grăsimi, 21% proteine, 65% carbohidrați), iar al doilea grup plăcut - HFD (15,33 kJ/g, energie medie 34% grăsimi (grăsimi saturate 17%), 18% proteine, 50% carbohidrați). HFD a constat din chow modificat cu conținut ridicat de grăsimi (chow de laborator, lapte praf, lapte condensat îndulcit și grăsimi animale saturate) și alimente foarte gustabile în stil cafenea, cum ar fi plăcinte cu carne, prăjituri și biscuiți (4-5 tipuri diferite/zi) de conținut caloric cunoscut ((6), (7), (18)). Șobolanii femele au fost hrăniți fie cu chow, fie cu HFD timp de 5 săptămâni înainte de împerechere cu bărbați adulți obținuți din aceeași sursă. Barajele au continuat aceeași dietă în timpul alăptării. Studiul a fost aprobat de Comitetul de etică a animalelor de la Universitatea din New South Wales.

Post și colectarea probelor

Barajele sunt așezate normal. În ziua 19 postnatală, jumătate din puii de sex masculin din fiecare așternut erau separați de mame la 1700 de ore și adăpostiți cu colegii lor lângă cușca inițială de acasă. Li sa permis accesul gratuit la apă fără alimente. Ceilalți șobolani au rămas cu barajele. În dimineața următoare, puii posteau peste noapte erau recoltați între orele 0800-0900, iar cei care nu erau post între orele 0930 și 1030. Șobolanii au fost anesteziați profund (ketamină/xilazină 180/32 mg/kg, intraperitoneală). După măsurarea lungimii nazo-anale (N-A), sângele a fost îndepărtat prin puncție cardiacă și măsurarea glicemiei (Accu - Check meter; Roche Diagnostics, Nutley, NJ); plasma a fost depozitată la -20 ° C. Puii au fost uciși prin decapitare și întreg hipotalamusul îndepărtat pentru măsurarea ARNm în urma secțiunilor coronale la chiasma optică și sulcusul hipotalamic caudal. Zona hipotalamică a fost disecată prin tăiere la sulci hipotalamici, apoi chiar deasupra celui de-al treilea ventricul. Au fost disecate și cântărite diverse paturi de țesut adipos, precum și organe (inimă, ficat, rinichi) și mușchi scheletici (extensor digitorum longus, soleus și tibial). Lungimea tibiei a fost măsurată ca un indicator al creșterii.

Măsurarea aportului de lapte și a consumului de chow postînțărcare

Aportul de lapte a fost măsurat într-o cohortă separată, deoarece separarea puilor de mamele lor poate afecta atât barajele, cât și puilor. În ziua 10 postnatală, greutățile corporale ale puilor au fost înregistrate după 2 ore de separare de mame și au fost ținute cu colegii lor la 31 ° C. Creșterea în greutate înregistrată la 2 ore după întoarcerea la mame a servit drept măsură indirectă a ingestiei de lapte, reprezentată ca mililitru beat. Consumul de chow postînțărcare a fost măsurat într-o altă cohortă de animale în vârstă de 22 de zile (2 zile după înțărcare) prin cântărirea atentă a tuturor alimentelor rămase după o perioadă de 24 de ore.