Bombesin, nicht aber Amylin, blockiert den orexigenen Effekt von peripherem Ghrelin bei Ratten

Abstract

Nervale Mechanismen, periphere und zentrale Mediatoren sind an der Regulation der Nahrungsaufnahme beteiligt und zu einem Netzwerk verknüpft. Das Zusammenspiel von drei dieser die Nahrungsaufnahme beeinflussenden Substanzen wurde in der vorliegenden Studie untersucht. Während Ghrelin das einzige bekannte Orexigen ist, hemmen Amylin, Bombesin und CRF die Nahrungsaufnahme. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss von intraperitoneal appliziertem Amylin oder Bombesin auf die Ghrelin induzierte Nahrungsaufnahme und Neuronenaktivierung, beurteilt mit Hilfe des neuronalen Markers Fos, bei gesättigten Ratten untersucht. Ghrelin (13 µg/kg, ip.) steigerte die Nahrungsaufnahme signifikant verglichen mit der Vehikelgruppe innerhalb der ersten 30 Minuten (X ± SEM: 3,66 ± 0,80 g/kg KG vs. 1,68 ± 0,42 g/kg KG; p < 0,0087). Bei der simultanen ip. Injektion von Ghrelin und 8 µg Bombesin hemmte Bombesin die orexigenen Effekte von Ghrelin (1,18 ± 0,41 g/kg KG; p < 0,002). Bombesin allein (4 und 8 µg/kg, ip.) führte zu einer Dosis abhängigen statistisch nicht signifikanten Reduktion der Nahrungsaufnahme (1,08 ± 0,44 g/kg KG; p > 0,45 und 0,55 ± 0,34 g/kg KG; p > 0,16). Im Gegensatz dazu wurde die Ghrelin induzierte Nahrungsaufnahme (3,96 ± 0,56 g/kg KG vs. Vehikel 0,82 ± 0,59 g/kg KG; p < 0,004) nicht durch Amylin (1 und 5 µg/kg, ip.) beeinflusst (4,37 ± 1,12 g/kg KG; p > 0,69 und 3,01 ± 0,78 g/kg KG; p > 0,37). Ghrelin steigerte die Anzahl der Fos positiven Neurone/Schnitt im Nucleus Arcuatus, im Vergleich zur Kontrollgruppe (Median: 42,35 Neurone/Schnitt vs. 19,0 Neurone/Schnitt; p < 0,008). Die ip. Gabe von Ghrelin in einer Dosis von 13 µg führte zu einem signifikanten Anstieg der Fos-Signale in Neuronen des Nucleus Paraventricularis (PVN) (44,77 Neurone/Schnitt vs. Vehikel 28,0 Neurone/Schnitt; p < 0,008). Die ip. Applikation von Bombesin allein in den verschiedenen Dosierungen (4 und 8 µg/kg) hatte keinen Effekt auf die Fos- Expression in Neuronen des PVN (30,66 Neurone/Schnitt; p > 0,30 und 32,87 Neurone/Schnitt; p > 0,54). Im Gegensatz dazu zeigte sich bei der simultanen ip. Gabe von 8 µg Bombesin und 13 µg Ghrelin ein vierfacher Anstieg der Fos- Expression in Neuronen des PVN, verglichen mit der Vehikelgruppe (113,0 Neurone/Schnitt; p < 0,008) und ein zweifacher Anstieg im Vergleich mit der Ghrelingruppe (p < 0,0158). Von den Fos aktiven Neuronen der 13 µg Ghrelin + 8 µg Bombesin-Gruppe waren ~60% auch CRF positiv. Weiterhin waren ~23% der CRF positiven Neurone auch positiv für Fos. Der orexigene Effekt von peripherem Ghrelin wird durch die simultane ip. Gabe von Bombesin, nicht aber Amylin gehemmt. Die simultane Applikation von 13 µg Ghrelin und 8µg Bombesin führte zu einer signifikanten Steigerung der Fos-Expression in Neuronen des PVN. Fast 60% dieser Fos aktiven Neurone waren CRF positiv. Die Aktivierung von CRF positiven Neuronen könnte somit die Ursache für die Hemmung der Ghrelin induzierten Nahrungsaufnahme durch Bombesin sein.

Nerval mechanisms as well as peripheral and central mediators regulate food intake and function via the brain-gut-axis. The present study focuses on the interaction of three substances being involved in food intake regulation. While Ghrelin is the only Orexigen, Amylin, Bombesin, and CRF are known to inhibit meal ingestion. The influence of Bombesin or Amylin, administered intraperitoneally, on Ghrelin induced food intake and brain neuronal activity was assessed by Fos-like immunoreactivity in non-fasted rats. Ghrelin (13 µg/kg BW, ip.) significantly increased food intake compared to the vehicle group when measured at 30 min (X ± SEM: 3.66 ± 0.80 g/kg BW vs. 1.68 ± 0.42 g/kg BW; p < 0.0087). 8 µg Bombesin simultaneously injected with Ghrelin blocked the orexigenic effect of Ghrelin (1.18 ± 0.41 g/kg BW; p < 0.002). Bombesin alone (4 and 8 µg/kg BW, ip.) exerted a dose-related non-significant reduction of food intake (1.08 ± 0.44 g/kg BW; p > 0.45 and 0.55 ± 0.34 g/kg BW; p > 0.16 respectively). In contrast, Ghrelin induced stimulation of food intake (3.96 ± 0.56 g/kg BW vs. vehicle 0.82 ± 0.59 g/kg BW; p < 0.004) was not altered by Amylin (1 and 5 µg/kg BW, ip.) (4.37 ± 1.12 g/kg BW; p > 0.69, and 3.01 ± 0.78 g/kg BW; p > 0.37). Ghrelin increased the number of Fos positive neurons/section in the arcuate nucleus compared to vehicle (median: 42.35 neurons/section vs. 19.0 neurons/section; p < 0.008). Intraperitoneal administration of Ghrelin (13 µg/kg BW) significantly increased Fos expression in neurons of the paraventricular nucleus (PVN) (44.77 neurons/section vs. vehicle 28.0 neurons/section; p < 0.008). Bombesin alone (4 and 8 µg/kg BW ip.) did not induce Fos expression in PVN neurons (30.66 neurons/section; p > 0,30 and 32.87 neurons/section; p > 0,54). However, Bombesin (8 µg/kg) with Ghrelin significantly increased neuronal activity in the PVN ~ 4-fold compared to vehicle (113.0 neurons/section; p < 0.008) and ~ 2 fold compared to the Ghrelin group (p < 0.0158). 8 µg Bombesin simultaneously injected with 13 µg Ghrelin induced Fos expression in 23% of CRF immunoreactive neurons in the PVN. In this group 60% of Fos active neurons showed CRF expression. These results suggest that peripheral Bombesin, unlike Amylin, inhibits peripheral Ghrelin induced food intake. Simultaneous application of 13 µg Ghrelin and 8 µg Bombesin significantly increased Fos expression in neurons of the PVN. Almost 60% of these neurons were CRF positive. Activation of CRF neurons in the PVN could be the reason for Bombesin mediated inhibition of Ghrelin induced food intake.