Ліраглутид, лептин та їх комбінований вплив на зменшення споживання харчової добавки через загальне
Скотт Е. Каноскі
1 Відділ біологічних наук Університету Південної Каліфорнії
Чжи І Онг
2 Кафедра психології Університету Пенсільванії
Саманта М. Фортін
3 аспірантура з неврології, Університет Іллінойсу в Чикаго
Елізабет С. Шлесінгер
2 Кафедра психології Університету Пенсільванії
Харві Дж. Гриль
2 Кафедра психології Університету Пенсільванії
Анотація
Агоністи глюкагоноподібного пептиду-1 (GLP-1R) та лептин надають анорексигенні ефекти. У поєднанні інгібуючі ефекти споживання та зниження ваги більші, ніж будь-яке лікування, однак механізми незрозумілі.
Матеріали і методи
Вплив ліраглутиду (аналог GLP-1 тривалої дії) та спільного лікування лептином, доставлених у низьких або помірних дозах підшкірно (SC) або до 3-го шлуночка відповідно, на сукупний прийом, режим прийому їжі та експресію внутрішньоклітинної сигналізації на гіпоталамусі білки [фосфорильований перетворювач сигналу та активатор транскрипції-3 (pSTAT3) та білка тирозинфосфатази-1B (PTP1B)] досліджували у худих щурів.
Результати
Комбінація низьких доз ліраглутиду (25 мкг/кг) та лептину (0,75 мкг) додатково зменшує кумулятивне споживання їжі та масу тіла, результат, опосередкований переважно завдяки значному зменшенню частоти прийому їжі, якого не було при застосуванні жодного препарату. Лікування лише ліраглутидом також зменшує обсяг їжі; ефект, не посилений при одночасному застосуванні лептину. Помірні дози ліраглутиду (75 мкг/кг) та лептину (4 мкг) досліджували окремо, зменшуючи частоту прийому їжі, сукупне споживання їжі та масу тіла; лише ліраглутид зменшив розмір їжі. У поєднанні ці дози додатково не посилювали анорексигенні ефекти жодного лікування. Іммуноблот ex vivo показав підвищений рівень pSTAT3 в тканині гіпоталамусу після одночасного лікування ліраглутидом і лептином, ефект більший, ніж лікування лише лептином. Крім того, SC ліраглутид знижував експресію PTP1B (негативний регулятор сигналізації рецепторів лептину), виявляючи потенційний механізм посиленої відповіді pSTAT3 після одночасного прийому ліраглутид-лептину.
Висновки
У сукупності ці результати забезпечують нові поведінкові та молекулярні механізми, що лежать в основі адитивного зменшення споживання їжі та маси тіла після комбінованого лікування ліраглутидом-лептином.
Вступ
Механізми поведінки, за допомогою яких агоністи лептину та GLP-1R поєднуються для зменшення годування, невідомі. Периферичне лікування екзендіном-4 у резус-макак зменшує годування за рахунок придушення розміру їжі, не впливаючи на частоту прийому їжі (18). У гризунів периферичний екзендін-4 зменшує як розмір їжі, так і частоту прийому їжі (19), тоді як введення екзендіну-4 в вентральну тегментальну область (VTA) (20) або в вентральний гіпокамп (21) зменшує споживання через специфічне зменшення їжі розмір. Подібним чином, периферичне лікування ліраглутидом зменшує споживання їжі за рахунок зменшення розміру їжі у міні-свиней (8).
Як і GLP-1R, активація LepRbs зменшує споживання їжі, принаймні частково, за рахунок зменшення розміру їжі. Хронічне лікування периферичним лептином зменшує кількість їжі з мінімальним впливом на частоту прийому їжі (22, 23). Подібним чином, лептинодефіцитні миші (24) та щури з вірусно-опосередкованим хронічним LepRb «нокдауном» у нейронах NTS (25) споживають більше їжі без істотно зміненої частоти прийому їжі порівняно з контролем. На відміну від цих висновків, гостре введення лептину ICV зменшує частоту прийому їжі у щурів лише з мінімальним впливом на розмір їжі (26). Невідомо, чи виникають адитивні аноректичні ефекти спільного прийому GLP-1R та LepRb за рахунок зменшення обсягу їжі, частоти прийому їжі або того й іншого. У цьому дослідженні вивчається сукупний прийом їжі, маса тіла та характер прийому їжі низьких та помірних комбінацій доз периферичного (SC) ліраглутиду та центрального (3-а ICV) лептину у щурів.
Матеріали і методи
Предмети
Дорослі самці щурів Sprague-Dawley (річка Чарльз; 325-450 г під час експериментальних процедур), які утримувались індивідуально під зворотним 12-годинним циклом світло/темрява (освітлення 10:00 год.) Принаймні 2,5 тижні перед процедурами, мали вільний доступ до чау (LabDiet; 5001) та води, за винятком випадків, коли зазначено. Усі процедури відповідали та отримали схвалення Інституційного комітету з догляду та використання тварин Університету Пенсільванії.
Хірургія
Під кетаміном (90 мг/кг), ксилазином (2,7 мг/кг) та ацепромазином (0,64 мг/кг) знеболюють та знеболюють (Metacam 2 мг/кг), направляючі канюлі (Plastics One; 26-мірна) цементують на череп за допомогою ювелірів гвинти імплантували його кінчик, стереотаксично розташований на 2,0 мм над 3-м шлуночком за такими координатами: 2,0 мм каудально до брегми, 7,7 мм вентрально до поверхні черепа, на середній лінії. Анатомічні позиції 3-х місць ін'єкції ICV оцінювали 1 тиждень після операції шляхом вимірювання глікемічного ефекту, зумовленого цитоглюкопенією, опосередкованого симпато-наднирковими залозами в результаті 210 мкг (2 мкл) 5-тіо-D-глюкози (29).
Процедури
Вживання їжі, схеми прийому їжі та аналіз маси тіла
Їжу видаляли за 30 хв до першої ін'єкції, і щури отримували 3-ї ін'єкції ICV (1 мкл) лептину (Національна програма з гормонів та пептидів) або носія (NaHCO3). П’ятнадцять хвилин потому кожна щур отримала ін’єкцію SC (1 мл/кг) ліраглутиду (подарунок Novo Nordisk, Багсверд, Данія) або транспортного засобу (стерильний фізіологічний розчин), яка сталася безпосередньо перед вимкненням світла. Фармакологічні дослідження використовували внутрішньодисциплінарний дизайн, лікування обробляли 3-4 дні. Дози були підібрані в межах від низького до помірного для зменшення споживання їжі на основі кривих реакції дози для периферичного ліраглутиду (30) та лептину ICV (31). Сукупне споживання вимірювали за допомогою автоматизованої системи годівлі (DiaLog Instruments). Щури, що проживали в індивідуальному поселенні, мали доступ до чашки з їжею в ланцюзі навантажувальної комірки, який зв’язувався з інтерфейсом та комп’ютером із спеціальним програмним забезпеченням (LabVIEW, National Instruments). Вагу харчової чашки вимірювали кожні 10 секунд, дозволяючи оцінити параметри їжі. Прийом їжі визначався як епізод годування, в якому було введено принаймні 0,25 г, з критерієм припинення прийому їжі як початком паузи при прийомі всередину> 10 хв, як описано раніше (25, 32). Дані об’єктивно розраховувались за допомогою власного макросу Microsoft Excel.
Аналіз ex vivo імуноблот pSTAT3 та PTP1B
Для імуноблот-аналізу pSTAT3 проводили фармакологічну обробку (чотири групи, n = 6-7 на групу), з тими ж параметрами часу введення, що описані вище, з використанням дози лептину 6,0 мкг (ICV) та дози 50 мкг/кг ліраглутид (SC). Відповідно до нашої попередньої роботи, яка поєднувала поведінковий підхід та підходи ex vivo (32, 33), для аналізу сигналізації ex vivo використовували більш високі дози порівняно з аналізом поведінки з метою оптимізації здатності виявляти активовані внутрішньоклітинні сигнальні шляхи. Через 45 хвилин після ін'єкцій SC (1 год після ін'єкцій ICV) щурів забивали шляхом обезголовлення. Мозок швидко видаляли, а гіпоталамус екстрагували, заморожували в ізопентані і зберігали при -80 ° C. Для імуноблот-аналізу PTP1B (n = 9 на групу) щурів забивали 45 хвилин після ін’єкцій SC.