Диференціальні реакції орексигенних нейропептидів на голодування у потомства ожирілих матерів - Чен

Кафедра фармакології Школи медичних наук Університету Нового Південного Уельсу, Сідней, Новий Південний Уельс, Австралія

Анотація

Вступ

Апетит регулюється складною гомеостатичною мережею, що включає центральні та периферійні компоненти для підтримки енергетичного балансу ((1), (2)). Гіпоталамус вважається головним інтегратором і процесором периферичної метаболічної інформації. Потік сигналів, що регулюють метаболізм у мозку, залежить від нейрональних взаємодій, які впливають на вироблення або вивільнення нейромедіаторів ((3)). Дугоподібне ядро гіпоталамуса (Arc) містить нейрони, що експресують орексигенні пептиди, нейропептид Y (NPY) і пов'язаний з гуті білок (AgRP), а також ті, що експресують анорексигенний пептид проопіомеланокортин (POMC) та кокаїн та амфетамін, що регулюються між собою, (1)). Надходження гормонів, що відображають ожиріння та енергетичний баланс (лептин на основі жиру та інсулін підшлункової залози), інтегрується в гіпоталамус для регулювання годування.

Дослідження на мишах-мутантах вказують на те, що надмірна експресія орексигенних нейропептидів сприяє ожирінню або гіперфагічному фенотипу. Експресія гіпоталамуса потужного стимулятора живлення NPY збільшується в кілька разів при дефіциті лептину об/об і дефіцит рецепторів лептину дб/дб мишей, і в обох спостерігається надмірна експресія AgRP об/об і db/db мишей ((4), (5)). Однак у дієтичних моделей гризунів, що страждають ожирінням, особливо у тих, що використовують смачні дієти, існує очевидна розбіжність між гіперфагічним фенотипом та рівнями як орексигенних, так і анорексигенних регуляторів апетиту. Як у щурів, так і у мишей, тривале харчування з високим вмістом жиру (HFD) викликало помітне підвищення рівня лептину в плазмі крові зі зниженими концентраціями гіпоталамусового NPY та збільшенням продукту розщеплення пептидів POMC, гормону, стимулюючого α-меланоцити (α-MSH ) ((6), (7), (8)). Здається, гіперфагія у цих тварин не регулювалася цими основними центральними регуляторами.

Голод викликає складну гормональну та нервову реакцію. Експресія мРНК NPY збільшується у відповідь на голодування або хронічне обмеження їжі та зменшується протягом 6–24 год ad libitum повторне подавання ((9), (10), (11), (12), (13)). Експресія AgRP також додатково збільшується у людей із ожирінням об/об і дб/дб миші під час посту ((4), (5), (12)). Рівень мРНК POMC помітно знижується у тварин, що голодують, і відновлюється повторним годуванням, або підвищується при екзогенному введенні лептину ((12), (14)).

Епідемія ожиріння впливає на наступне покоління ((15)). Показано, що ожиріння матері схильне до переїдання, підвищеного ожиріння та непереносимості глюкози ((16), (17)). Однак основні нервові механізми незрозумілі. Раніше ми виявили зниження рівня гіпоталамусу NPY та підвищення рівня мРНК POMC у потомства від ожирілих дам на 20 день після пологів у стані вільного вигодовування ((18)), що аналогічно змінам у дієтичному ожирінні у дорослих ((6), (7), (8)). Голод є головним рушієм поведінки годування. Тому важливо розуміти, як ожиріння матері впливає на реакцію цих регуляторів апетиту та гормонів на голодування. Ми висунули гіпотезу, що збільшення кількості гіпоталамічних орексигенних нейропептидів у відповідь на нічне голодування було б більшим у потомства ожирених дам, ніж у худих, що призвело б до гіперфагії.

Методи та процедури

Ожиріння матері

Безпородних самок щурів Спрег-Доулі (8 тижнів, Центр тваринних ресурсів, Каннінг-Вейл, Австралія) утримували при температурі 20 ± 2 ° C і витримували цикл 12:12 год світло/темно (світло світиться о 06:00). Щурів віднесли до двох груп з рівною масою тіла. Контрольну групу годували лабораторною чау (Gordon's Specialty Stockfeeds, NSW, Австралія; 11 кДж/г енергії, 14% жиру, 21% білка, 65% вуглеводів), а другій групі смакували - HFD (15,33 кДж/г, середня енергія 34% жиру (насичені жири 17%), 18% білка, 50% вуглеводів). HFD складався з модифікованої чау з високим вмістом жиру (лабораторна чау, сухе молоко, підсолоджене згущене молоко та насичені тваринні жири) та надзвичайно смачна їжа в їдальні, така як м’ясні пироги, тістечка та печиво (4-5 різних видів на день) відомої калорійності ((6), (7), (18)). Самок щурів годували або чау, або HFD протягом 5 тижнів перед спарюванням з дорослими самцями, отриманими з того ж джерела. Під час лактації дамби продовжували дотримуватися тієї ж дієти. Дослідження було схвалено Комітетом з етики тварин Університету Нового Південного Уельсу.

Голодування та збір проб

Дамби засмічені нормально. У післяпологовий день 19 половина цуценят-самців з кожного посліду були відокремлені від своїх матерів о 17:00 і розміщені разом зі своїми однолітками поруч із початковою домашньою кліткою. Їм було дозволено вільний доступ до води без їжі. Інші щури залишились на дамбах. Наступного ранку цуценят, що голодували впродовж ночі, збирали в період з 08:00 до 900 годин, а тих, хто не голодував між 0930 і 1030 годинами. Щурам проводили глибоку анестезію (кетамін/ксилазин 180/32 мг/кг, внутрішньочеревно). Після вимірювання довжини носо-анального (N-A) крові видаляли серцевою пункцією та вимірювали глюкозу в крові (вимірювач Accu-Chek; Roche Diagnostics, Nutley, NJ); плазма зберігалася при -20 ° C. Цуценят вбивали декапітацією, а цілий гіпоталамус видаляли для вимірювання мРНК після корональних зрізів на хіазмі зорового нерва та каудальній гіпоталамічній борозні. Гіпоталамічну ділянку розсікали, розрізаючи гіпоталамічні борозни, потім трохи вище третього шлуночка. Були розсічені та зважені різні ліжка жирової тканини, а також органи (серце, печінка, нирки) та скелетні м’язи (extensor digitorum longus, soleus та tibialis). Довжину гомілки вимірювали як маркер росту.

Вимірювання споживання молока та чау після відлучення

Споживання молока вимірювали в окремій когорті, оскільки відокремлення щенят від матерів може вплинути як на дамб, так і на щенят. На післяпологовий день 10, вага тіла цуценят реєструвалася після 2-годинної розлуки з їх матерями, і їх тримали разом з однолітками при 31 ° C. Збільшення ваги, зафіксоване через 2 години після повернення до матері, послужило непрямим показником прийому молока, представленого як випитий мілілітр. Споживання чау після відлучення вимірювали в іншій когорті 22-денних тварин (2 дні після відлучення) шляхом ретельного зважування всієї їжі, що залишилася після 24-годинного періоду.