Cholecystokinin und Ghrelin: Untersuchungen zur Nahrungsaufnahmeregulation bei männlichen Ratten

Abstract

Abstract: Hintergrund: Cholezystokinin (CCK) ist ein anorexinogenes Hormon. Den Neuropeptiden NUCB2/Nesfatin-1, Corticotropin-releasing-factor (CRF), Oxytocin (OXY) sowie dem Cocaine and amphetamine-regulated-transcript (CART) wird eine Rolle bei der zentralen Vermittlung von CCK-Effekten auf die Nahrungsaufnahme zugeschrieben. Das orexinogene Ghrelin vermittelt seine Wirkung vornehmlich über den Nucleus Arcuatus im Hypothalamus (ARC). Unklar ist, ob Ghrelin auch in weiteren Hirnkernen eine vermehrte neuronaler Aktivität induziert. Ziel der vorliegenden Arbeiten war es daher, zu untersuchen, ob CCK eine vermehrte Aktivität in Neuronen induziert, welche NUCB2/Nesfatin-1-, CRF-, OXY- bzw. CART-positiv sind. Zudem wurde untersucht, ob Ghrelin noch in anderen Hirnkernen außer dem ARC zu vermehrter neuronaler Aktivität führt. Methodik: In den Studien 1 und 2 wurde ungefasteten Ratten CCK-8S in den Dosierungen 6 und 10 µg/kg/KG intraperitoneal (i.p.) injiziert. In Studie 1 wurde anschließend mittels Immunfluoreszenz die neuronale Aktivität in NUCB2/Nefatin-1 Neuronen im paraventrikulären Nucleus (PVN) und Nucelus tractus solitarii (NTS) ermittelt. Zudem wurden die aktivierten NUCB2/Nesfatin-1-Neurone auf Kolokalisation mit OXY, CRF und Tyrosinhydroxylase (TH) geprüft. In Studie 2 wurde die neuronale Aktivität in CART-Neuronen im PVN ermittelt. In der dritten Studie bekamen ungefastete Ratten 3 nmol Ghrelin i.p. injiziert. Anschließend wurde die neuronale Aktivität im ARC und dorsomedialen Nucleus des Hypothalamus (DMH) gemessen. Zudem erfolgte eine Überprüfung auf Kolokalisation von aktivierten Neuronen auf Agouti-related peptide und cocaine und Amphetamine-regulated transcript peptide (AgRP) und Neuropetide Y (NPY). Ergebnisse: Eine i.p. Injektion von CCK-8S führt dosisabhängig zu einer Steigerung der neuronalen Aktivität in NUCB2/Nesfatin-1-Neuronen im PVN und NTS sowie in CART-Neuronen im PVN. Es findet sich partiell eine Kolokalisation von NUCB2/Nesfatin-1 mit OXY bzw. CRF in PVN-Neuronen. NUCB2/Nesfatin-1-Neurone sind zusätzlich in ein Netzwerk aus TH-positiven Fasern eingebettet. Ghrelin führt zu einer vermehrten neuronalen Aktivität im DMH und ARC. Aktivierte Neurone im DMH sind außerdem von einem Netzwerk AgRP-haltiger Nervenfasern umgeben. Schlussfolgerung: Die zentralnervösen Effekte von peripherem CCK-8S auf die Nahrungsaufnahme scheinen zumindest teilweise durch NUCB2/Nesfatin-1- bzw. CART-Neurone im PVN und NTS vermittelt zu werden.OXY-, CRF-sowie TH-Neurone scheinen ebenfalls in diese Kaskade involviert zu sein. Anders als bisher bekannt kann auch der DMH durch die periphere Applikation von Ghrelin beeinflusst werden. Möglich erscheint eine Modulation von Neuronen in diesem Hirnkern durch AgRP-haltige Nervenfasern aus dem ARC, welche durch Ghrelin aktiviert werden.

Abstract: Background: Cholecystokinin (CCK) is an anorexigenic hormone. The neuropeptides NUCB2/Nesfatin-1, corticotropin-releasing-factor (CRF), oxytocin (OXY) and cocaine and amphetamine regulated transcript (CART) could play a role in mediating the effects off CCK on inhibition of food intake. Ghrelin mediates its orexigenic effects on food intake via nerv fibers in the nucleus arcuatus of the hypothalamus (ARC) in the brainsteam. It is unclear, if ghrelin activates other specific neuronal areas in the hypothalamus, involved in food intake regulation. Therefore, it was the aim of these studies to find out, if CCK affects the neuronal activity in NUCB2/Nesfatin-1-, CRF-, OXY- and CART-neurons. In addition it was tested, if ghrelin affects the neuronal activity in other nuclei in the hypothalamus than the ARC. Methods: In the studies 1 and 2, ad libitum fed rats received 6 and 10µg/kg CCK-8S intraperitoneal (i.p.). In the 1st study neuronal activity in NUCB2/Nesfatin-1 neurons in the paraventricular nucleus (PVN) and nucleus tractus solitarii (NTS) was tested via immunofluorescence. Also, it was examined if activated NUCB2/Nesfatin-1 neurons show a co-localization with OXY, CRF and Tyrosine hydroxylase (TH). In the 2nd study, we examined the activity of CART neurons in the PVN. Finally, in the 3rd study unfasted rats receive 3nmol Ghrelin i.p., afterwards the neuronal activity in the ARC and the dorsomedial nucleus of the hypothalamus (DMH) was measured. In addition we examined if activated neurons show co-localization with Agouti-related peptide (AgRP) and neuropetide Y (NPY). Results: The i.p. injection of CCK-8S leads to a dose dependent increase of neuronal activity in NUCB2/Nesfatin-1 neurons in the PVN and NTS. The same effect was shown for CART neurons in the PVN. Some of the activated NUCB2/Nesfatin-1 neurons in the PVN also show expression of CRF or OXY. NUCB2/Nesfatin-1 neurons in the PVN are encircled in a dense network of TH positive fibers. The i.p. injection of ghrelin leads to an increase of neuronal activity in the DMH and ARC. Activated neurons in the DMH are embedded in a dense network of AgRP fibers. Conclusion: The results show that the effects of CCK on food intake could, at least in parts, be mediated by NUCB2/Nesfatin-1 and CART neurons in the PVN and NTS. It seems like OXY, CRF and TH positive neurons are also involved in this cascade. In contrast to other studies we showed, that peripheral ghrelin affects the neuronal activity in the DMH. It seems feasible that those neurons in the DMH are modulated by AgRP positive fibers, emerging from the ARC.