Az AgRP és NPY idegsejtek funkcionális követelménye a petefészek-ciklustól függő táplálékfelvétel szabályozásában

Szerkesztette: Richard D. Palmiter, Washingtoni Egyetem, Seattle, WA, és jóváhagyta 2009. július 31-én (áttekintésre kapott: 2009. április 30.)

idegsejtek

Absztrakt

Az energia homeosztázis és a szaporodás megfelelő szabályozása alapvető az erőnlét és a túlélés szempontjából. A reprodukció energiaigényes folyamat, és a szabályozók pontos interakciója az energiaegyensúly és a reprodukció érdekében lehetővé teszi e két folyamat összehangolt szabályozását. A zsírszövetből kiválasztott hormon, a leptin kritikus szerepet játszik mind az energia-egyensúlyban, mind a szaporodásban. A leptint a testzsír-tömeggel arányosan állítják elő, és a test energiaraktárainak bőségét továbbítja az agyba, ahol az etetés és az energiafelhasználás szabályozására szolgál (1). A leptinszint csökkenése negatív energiamérleg állapotát jelzi, amely robusztus ellenszabályozó mechanizmusokat indít el az etetés fokozása érdekében. A negatív energiamérleg egyik következménye a hipogonadonizmus kiváltása és a reproduktív funkció gátlása (2). Ennek a koncepciónak megfelelően a leptinhiány mély rágcsálókban és emberekben hiperphágiát és meddőséget eredményez (1, 3–5).

Az ösztrogén, a nemi szaporodáshoz elengedhetetlen hormon, szerepet játszik az etetés és az energiaegyensúly szabályozásában. Az ösztrogénszint csökkenése a negatív energiamérleg (6) és az ösztrogénhiány vagy az ösztrogénreceptor (ER) funkcióvesztése során a szérumszintben fokozott táplálkozást és zsírosodást eredményez rágcsálókban és emberekben (7–10). Az ovariectomizált nőstények etetése és testtömeg-növekedése és az ösztrogénpótlás megfordítja ezeket a hatásokat (11, 12). Továbbá az ER alfa (ERα) akut ablációja az agyban súlyos elhízást és metabolikus szindrómát eredményez (13). Így a csökkent ösztrogén-jelátvitel a szabályozási mechanizmusokat is aktiválja a test adipozitásának növelése érdekében. Összhangban azzal a felfogással, hogy az ösztrogén az agyban hat az energiaháztartás szabályozására, az ösztrogén központi adagolása kimutatta, hogy csökkenti a petefészek-érintetlen rágcsálók táplálékfelvételét (14). A táplálékbevitel szintén bizonyítottan ciklikus változásokat mutat a petefészek ciklusában. Az ösztrogénszint közvetlenül az ivarzás előtt emelkedik, ebben az időben a táplálékfogyasztás a mélypontján van (11, 12). Hasonló megfigyeléseket tettek embereknél is: a nők általában kevesebbet esznek a petefészek-ciklus 4 napos periovulációs szakaszában, amely egybeesik az ösztrogénszint emelkedésével (15). Ezek a ciklikus változások az etetésben hiányoznak az anovulációs ciklusok alatt (16).

A leptinnel ellentétben az alapvető mechanizmus, amely révén az ösztrogén szabályozza az etetést, még mindig nagyrészt ismeretlen. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az ösztrogén befolyásolja a kolecisztokinin (CCK) és a ghrelin táplálkozási hatékonyságát (12). A közelmúltban kimutatták, hogy az ösztrogén leptinszerű hatásokat fejt ki a szinaptikus sűrűség modulálásával a POMC neuronokon, bár ezeknek a preszinaptikus ösztrogénre reagáló idegsejteknek az azonosítása nem ismert (14). Ezen megállapítások ellenére az ösztrogén anorexigén hatásának közvetítésében a specifikus idegsejtek alcsoportjainak funkcionális szükséglete nem állapítható meg. Ebben a tanulmányban olyan transzgénikus egérmodellt használunk, amelyben az AgRP/NPY idegsejtek degenerálódtak, és azt mutatják, hogy az agressziós cikluson át tartó táplálkozás ciklikus változásához funkcionálisan szükségesek az AgRP/NPY idegsejtek, és hogy ezek az idegsejtek az ösztrogén anorexigén hatásainak alapvető célpontjai.

Eredmények

Az Agrp és az Npy expressziójának változásai az ösztrikus ciklus egybeesésével az élelmiszer-bevitel és a testsúly ciklikus változásával.

Az ERα expressziója bőséges a hipotalamusz ARC-jében, de teljesen kizárva az AgRP/NPY neuronokból. A hipotalamusz szakaszokat transzgénikus egerekből készítettük, amelyek NPY neuronokban expresszálták a GFP-t. (A és B) A GFP jel erős volt az ARC-ben (fehér nyilak), és a hipotalamuszban az NPY-re jellemző expressziós mintázatot mutatott. ERα pozitív sejteket találtunk az ARC-ben, a VMH-t pedig a fehér nyilakkal jelölt hipotalamuszban. Azonban 2449 GFP-pozitív neuron közül nulla pozitívnak bizonyult az ERα immunreaktivitásra (E-F). Négy nőstény és két hím egérből összesen 24 metszetet (bregma −2,46 mm és bregma −1,06) elemeztünk. Az ERα antitest specifitását validáltuk, mivel nem észleltünk jelet ERα-hiányos egerekben.

Az E2 gátolja a koplalás okozta c-Fos aktiválódást az AgRP/NPY-neuronokban és az utánpótlást.

Az E2 gátolja az éhgyomorra kiváltott c-Fos aktivációt az AgRP/NPY-neuronokban. (A – F) Fed és 25 órás éheztetett nőstény NPY-hrGFP transzgenikus egereket perfundáltunk. Immunfluoreszcenciát alkalmaztunk a c-Fos expressziójának vizsgálatára a bazomedialis ARC-ben (Bregma –2,06–2,46 mm). Az NPY neuronokat a GFP expressziójával azonosítottuk mind a sejtmagban, mind a citoplazmában. A c-Fos immunreaktivitás nukleáris volt. Az éhomi egerekben a c-Fos pozitív sejtek 97,0% -a (825 sejtből 800) ezen a régión belül AgRP/NPY neuron volt. Négy etetett egérből hét szakaszt és négy éheztetett egérből 14 metszetet használtunk. (G – I) A nőstény egereket 25 órán át (9: 00-10: 00) éheztettük, és ebben az időszakban három időpontban (9:00, 18:00 1. nap és a 2. napon 9.00 óra). Az egereket 1 órával az utolsó injekció után perfundáltuk, és immunfluoreszcenciát végeztünk a c-Fos expressziójának vizsgálatára a bazomedialis ARC-ben (bregma -2,06 - -2,46 mm). A c-Fos pozitív sejtek számát az I. panelen számszerűsítettük. ***, P 1 Kinek kell címezni a levelezést. E-mail: axudiabetes.ucsf.edu

Szerző közreműködései: L.E.O. és A.W.X. tervezett kutatás; OROSZLÁN. és A.A.P. végzett kutatás; OROSZLÁN. és A.W.X. elemzett adatok; és L.E.O., A.A.P. és A.W.X. írta a lap.

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.