Роль фруктозо-1,6-бісфосфатази печінки в регулюванні апетиту та діабету ожиріння

S.A. та B.C.F. внесли однаковий внесок у це дослідження.

6-бісфосфатази

Анотація

Протягом останніх років надмірне споживання поживних речовин було пов'язано зі швидко зростаючими показниками ожиріння як у розвинених, так і в суспільствах, що розвиваються (1). Незважаючи на великі зусилля, конкретні біохімічні механізми, що беруть участь у регулюванні маси тіла, не повністю зрозумілі.

Ген, що експресує фруктозо-1,6-бісфосфатазу (FBPase), є одним із багатьох генів, регульованих в печінці ожирінням та жиром (10,11). Незважаючи на те, що FBPase відомий як регуляторний фермент у глюконеогенезі, попереднє дослідження в нашій лабораторії показало, що специфічні для печінки FBG-миші-трансгенні миші з фізіологічним трикратним рівнем надмірної експресії не мали змін у толерантності до глюкози у всьому тілі чи ендогенному виробленні глюкози (12). Дивно, але миші постійно демонстрували приблизно 10% зниження маси тіла порівняно з негативними односмітниками (12), що наводить нас на думку, що FBPase печінки може відігравати нову роль у контролі маси тіла.

Тому ми дослідили цю потенційну регуляторну роль FBPase печінки, використовуючи нашу трансгенну модель миші, яка спеціально надмірно експресує FBPase в печінці. Ми повідомляємо, що надмірна експресія цього ферменту печінки призводить до фенотипу м’якої маси тіла у трансгенних мишей, помітно знижуючи рівень ожиріння на ~ 50%. Встановлено, що фактором, що сприяє зменшенню споживання їжі, а не підвищеним витратам енергії. Апетитостимулюючі нейропептиди, нейропептид Y (NPY) та пов'язаний з Агуті пептид (AgRP), були значно пригнічені, тоді як циркулюючі гормони ситості, холецистокінін (CCK) та лептин, значно зросли. Підвищення рівня ФАО печінки через посилений потік через шлях біосинтезу гексозаміну (HBP), здається, є ключовим фактором, що пов'язує збільшення FBPase печінки зі зменшеним споживанням їжі та ожирінням у нашої трансгенної миші.

ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ

Тварини.

Гемізиготні трансгенні миші (самці та самки), що надмірно експресують ген FBPase печінки людини (FBP-1), особливо в печінці, та їхні негативні контролі, що відповідають віку, як на фоні C57Bl6/J, використовувались, якщо не зазначено інше. Мишей генерували, підтримували та генотипували, як описано раніше (12). Усі миші утримувались відповідно до вказівок Комітету з етики тварин лікарні Остіна (AEC # s: A2007/2752 та A2009/03766).

Дослідження енергетичного балансу.

Мишей влаштовували індивідуально і забезпечували стандартну лабораторну дієту чау (3% жиру, 77% вуглеводів, 20% білка) та воду за бажанням. Ваги тіла вимірювали через 4, 8 та 12 тижнів, а потім щотижня до віку 22 тижнів. Споживання їжі (г/день) вимірювали щотижня з 12 до 22 тижнів. Підшкірні, інфраренальні та гонадальні жирові прокладки збирали та зважували у негідному стані. Добровільна фізична активність, витрата енергії у спокої (РЗЕ), коефіцієнт дихання (RQ) та рівні окислення жиру та глюкози у всьому тілі оцінювались, як описано раніше (13–16).

Ваготомія печінкової гілки.

Загальну ваготомію печінкової гілки проводили 16-тижневим анестезованим мишам, які конкретно націлені на гілку блукаючого нерва, основний зв’язок між печінкою та мозку (17). На середній лінії живота було зроблено лапаротомічний розріз, а другий розріз розкрито черевну стінку. Загальна печінкова блукаюча гілка була розташована (під печінкою) і перерізана, розтягуючи фасцію, що містить загальну печінкову гілку, за допомогою тонких щипців. Подібний розріз також був зроблений на підроблених мишах, і блукаючий нерв печінки знаходився, але не перетинався. Розрізи зашивали, мишам вводили фізіологічний розчин (1 мл) внутрішньочеревно для допомоги у відновленні після хірургічного втручання та дозволяли відновлюватися протягом 1 тижня. Потім споживання їжі та вага тіла вимірювали щотижня протягом 10 тижнів.

Фармакологічне інгібування FBPase.

Трансгенним мишам FBPase, негативним контролем сміття (віком ~ 16 тижнів) та мишам NZO (7 тижнів) щодня давали дозу 5 мг/кг бензоксазолбензолсульфонаміду, комерційно доступного інгібітора FBPase (Calbiochem) (18, 19), спеціально націлити нашу конструкцію або транспортний засіб (воду) за 2 год до темного циклу (період годівлі) протягом 10 днів. Вимірювання маси тіла та споживання їжі проводилося щодня. На 10-й день лікування плазму відбирали у наркозів від мишей у годуванні (1 год післятемрявого циклу) шляхом серцевої пункції, збирали весь мозок, збирали та зважували жирові депо.

Дослідження антагоністів рецепторів CCK1.

Трансгенним мишам FBPase та негативним односмітникам (віком 10 тижнів) інтраперитонеально вводили дозу лорглюміду 300 мкг/кг, антагоніст рецептора CCK1 (CCK1R) (Sigma Aldrich, Сент-Луїс, Міссурі) (20) або сольовий розчин у настання темного циклу, а споживання їжі було зафіксовано через 24 години.

Дослідження 3-β-гідроксибутирату.

Самцям мишей C57BL/6J (віком 10 тижнів) підшкірно вводили дозу 10 ммоль/кг DL-3-гідроксимасляної кислоти (натрієва сіль, 98% чистоти 3-β-гідроксибутират [BHB]; MP Biomedicals) (5) або сольовий розчин на початку темного циклу. Вагу тіла та споживання їжі вимірювали через 1 та 2 год. Мишам залишали відновлюватися протягом тижня, і введення BHB повторювали для збору плазми через 1 год лише після введення.