Rolul fructozei hepatice-1,6-bifosfatazei în reglarea apetitului și diabetului prin adipozitate

S.A. și B.C.F. a contribuit în mod egal la acest studiu.

apetitului

Abstract

În ultimii ani, aportul excesiv de nutrienți a fost asociat cu creșterea rapidă a ratelor de obezitate atât în ​​societățile dezvoltate, cât și în cele în curs de dezvoltare (1). În ciuda eforturilor depuse, mecanismele biochimice specifice implicate în reglarea greutății corporale nu sunt pe deplin înțelese.

Gena care exprimă fructoza-1,6-bisfosfataza (FBPaza) este una dintre multele gene reglate în ficat de obezitate și grăsimi (10,11). Chiar dacă FBPaza este cunoscută ca enzimă de reglare în gluconeogeneză, un studiu anterior din laboratorul nostru a arătat că șoarecii transgenici FBPază specifici ficatului cu un nivel fiziologic triplu de supraexpresie nu au avut nicio modificare a toleranței la glucoză a întregului corp sau a producției endogene de glucoză (12). În mod surprinzător, șoarecii au prezentat în mod constant o reducere de aproximativ 10% a greutății corporale comparativ cu colegii negativi (12), ceea ce ne-a determinat să propunem că FBPaza hepatică poate avea un rol nou în controlul greutății corporale.

Prin urmare, am investigat acest potențial rol de reglementare al FBPazei hepatice utilizând modelul nostru de șoarece transgenic care supraexprimă în mod specific FBPaza în ficat. Raportăm că supraexprimarea acestei enzime hepatice duce la fenotipul greutății corporale slabe la șoarecii transgenici prin reducerea semnificativă a nivelurilor de adipozitate cu ~ 50%. S-au constatat că reducerile consumului de alimente, mai degrabă decât cheltuielile ridicate de energie, sunt factorii care contribuie. Neuropeptidele stimulatoare ale apetitului, neuropeptida Y (NPY) și peptida asociată cu Agouti (AgRP) au fost suprimate semnificativ, în timp ce hormonii de sațietate circulanți, colecistochinina (CCK) și leptina, au crescut semnificativ. Creșterea FAO hepatică printr-un flux crescut prin calea de biosinteză a hexozaminei (HBP) pare a fi cheia care leagă creșterea FBPazei hepatice de aportul redus de alimente și adipozitatea la șoarecele nostru transgenic.

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Animale.

Șoarecii transgenici hemizigoti (bărbați și femele) care supraexprimă gena FBPase a ficatului uman (FBP-1) în mod specific în ficat și controalele lor negre potrivite vârstei, ambii pe un fond C57Bl6/J, au fost folosiți, cu excepția cazului în care se specifică altfel. Șoarecii au fost generați, întreținuți și genotipați așa cum s-a descris anterior (12). Toți șoarecii au fost întreținuți în conformitate cu liniile directoare ale Comitetului de etică animală din spitalul Austin (AEC # s: A2007/2752 și A2009/03766).

Studii privind echilibrul energetic.

Șoarecii au fost adăpostiți individual și au furnizat o dietă standard de laborator (3% grăsimi, 77% carbohidrați, 20% proteine) și apă ad libitum. Greutățile corporale au fost măsurate la 4, 8 și 12 săptămâni și ulterior în fiecare săptămână până la vârsta de 22 de săptămâni. Aportul alimentar (g/zi) a fost măsurat în fiecare săptămână de la vârsta de 12 până la 22 de săptămâni. Plăcuțele de grăsime subcutanată, infrarenală și gonadală au fost colectate și cântărite în starea non-fastid. Activitatea fizică voluntară, cheltuielile de energie de repaus (REE), coeficientul respirator (RQ) și nivelurile de oxidare a grăsimii și glucozei din întregul corp au fost evaluate așa cum s-a descris anterior (13-16).

Vagotomie de ramură hepatică.

Vagotomia de ramură hepatică comună a fost efectuată pe șoareci anesteziați de 16 săptămâni care vizează în mod specific ramura nervului vagal, conexiunea majoră dintre ficat și creier (17). O incizie laparotomică a fost făcută pe linia mediană ventrală, iar peretele abdominal a fost deschis cu o a doua incizie. Ramura vagală hepatică comună a fost localizată (sub ficat) și transectată, întinzându-se fascia care conține ramura hepatică comună folosind o pință fină. O incizie similară a fost făcută, de asemenea, la șoarecii acuzați, iar nervul vag hepatic a fost localizat, dar nu a fost transectat. Inciziile au fost suturate, șoarecilor li s-a administrat soluție salină (1 ml) intraperitoneal pentru a ajuta la recuperarea postoperatorie și li s-a permis recuperarea timp de 1 săptămână. Aportul alimentar și greutatea corporală au fost ulterior măsurate săptămânal timp de 10 săptămâni.

Inhibarea farmacologică a FBPazei.

Șoarecii transgenici FBPase, martorii negativi ai colegilor (cu vârsta de ∼16 săptămâni) și șoarecii NZO (cu vârsta de 7 săptămâni) au fost administrate zilnic cu o doză de 5 mg/kg de benzoxazol benzen sulfonamidă, un inhibitor de FBPază specific umane disponibil în comerț (Calbiochem) (18, 19), pentru a viza în mod specific construcția sau vehiculul nostru (apă) cu 2 ore înainte de ciclul întunecat (perioada de alimentare) timp de 10 zile. Măsurătorile greutății corporale și ale aportului alimentar au fost luate zilnic. În a 10-a zi de tratament, plasma a fost colectată de la șoareci anesteziați în stare hrănită (1 oră ciclu întuneric) prin puncție cardiacă, întregul creier a fost colectat și depozitele de grăsime au fost colectate și cântărite.

Studiu antagonist al receptorilor CCK1.

Șoarecii transgenici FBPase și colegii negativi (cu 10 săptămâni) au fost injectați intraperitoneal cu o doză de 300 μg/kg de lorglumidă, un antagonist al receptorului CCK1 (CCK1R) (Sigma Aldrich, St. Louis, MO) (20) sau vehicul salin la debutul ciclului întunecat și consumul de alimente a fost înregistrat 24 ore mai târziu.

Studiul 3-β-hidroxibutiratului.

Șoarecii C57BL/6J masculi (în vârstă de 10 săptămâni) au fost injectați subcutanat cu o doză de 10 mmol/kg de acid DL-3-hidroxibutiric (sare de sodiu, puritate 98% 3-β-hidroxibutirat [BHB]; MP Biomedicals) (5) sau ser fiziologic la debutul ciclului întunecat. Greutatea corporală și aportul de alimente au fost măsurate 1 și 2 ore după aceea. Șoarecii au fost lăsați să se recupereze timp de o săptămână, iar administrarea de BHB a fost repetată pentru colectarea plasmei la o oră după administrare.