Nesfatin-130-59 alters food intake microstructure in rats

Abstract

Today, assessing the feeding microstructure is essential in order to describe the detailed effects of feeding regulatory peptides (e.g. ghrelin or nesfatin-1) on food intake. Additionally, it is important to detect circulating feeding regulatory peptides in the correct amount and molecular form when investigating their regulation. Therefore, we validated an automated food intake monitoring system for rats and investigated the effect of the ghrelin-O-acyltransferase (GOAT) inhibitor (GO-CoA-Tat; 32, 96 and 288 µg/kg) following peripheral injection in rats. Moreover, the effect of nesfatin-130-59 injected intracerebroventricularly (icv) in normal weight (0.1, 0.3 and 0.9 nmol/rat) and diet-induced obesity (DIO) rats (0.9 nmol/rat) on food intake microstructure was assessed. Lastly, the RAPID (Reduced temperatures, Acidification, Protease inhibition, Isotopic exogenous controls and Dilution) method, a recently developed blood processing method for the use in rats was established for the use in human blood. Rats habituated quickly to the automated food monitoring system and food intake was not different compared to manual assessment. Peripheral injection of the GOAT inhibitor had a delayed anorexigenic effect at a dose of 96 µg/kg at 2 h post injection compared to vehicle (-27%). Microstructure analysis showed that food intake was reduced due to reduced meal frequency (-15%), while meal size was not altered. In normal weight rats, nesfatin-130-59 reduced food intake in the 5th hour (-75%), resulting in a 24-h reduction of cumulative food intake (-12%). The food intake reducing effect was due to a reduction in meal size (-44%), whereas meal frequency was not affected. In DIO rats, nesfatin-130-59 reduced food intake in the first 4 hour period with a maximum effect in the 3rd and 4th hour post icv injection (-71% and -74%), resulting in a 20-h reduction of cumulative food intake (-13%). The anorexigenic effect was due to a reduced meal frequency (-27%), while meal size was not altered. The RAPID method improved the recovery in 9/9 125I-radiolabeled peptides (+19% until 39%) and showed the expected peak for acyl ghrelin after performing high performance liquid chromatography compared to standard blood processing (EDTA blood on ice) indicating the correct molecular form. In summary, peripheral blockade of GOAT reduces food intake by increasing satiety without affecting satiation. Nesfatin-130-59 is the active core of nesfatin-11-82 and differently affects food intake under normal weight and DIO conditions. The RAPID method can be used in humans, assesses the correct molecular form and yields higher levels of peptides.

Heutzutage ist es essentiell, die Mikrostruktur der Nahrungsaufnahme zu erfassen, um die Effekte nahrungsregulatorischer Peptide (z.B. Ghrelin oder Nesfatin-1) zu beschreiben. Ebenso wichtig ist die exakte Erfassung der molekularer Form und Menge der im Blutkreislauf zirkulierenden nahrungsregulatorischen Peptide, um deren Regulation zu beschreiben. Zur Untersuchung des Effekts des Ghrelin-O-Acyltransferase (GOAT) Inhibitors (GO- CoA-Tat; 32, 96 und 288 µg/kg) nach peripherer Injektion sowie des Effekts von Nesfatin-130-59 nach intracerebroventrikulärer (icv) Injektion auf die Nahrungsaufnahme (0.1, 0.3 and 0.9 nmol/Ratte) in normalgewichtigen und diet- induced obesity (DIO) Ratten (0.9 nmol/Ratte) wurde ein automatisches Nahrungsaufnahmemesssystem für Ratten etabliert. Die RAPID (Reduced temperatures, Acidification, Protease inhibition, Isotopic exogenous controls und Dilution) Methode ist eine kürzlich zur Blutaufbereitung in Ratten entwickelte Methode, die zur Anwendung in menschlichem Blut etabliert werden sollte. Die Ratten haben sich rasch an das automatische Nahrungsaufnahmemesssystem gewöhnt und die Nahrungsaufnahme unterschied sich nicht von der manuellen Erfassung. Die periphere Injektion des GOAT-Inhibitors zeigte einen um zwei Stunden verzögerten anorexigenen Effekt bei einer Konzentration von 96 µg/kg im Vergleich zur Kontrollgruppe (-27%). Die Analyse der Mikrostruktur zeigte eine Reduktion der Nahrungsaufnahme durch eine reduzierte Frequenz der Mahlzeiten (-15%) ohne Veränderung der Größe der Mahlzeiten. Bei einer Dosis von 0.9 nmol/Ratte reduzierte Nesfatin-130-59 die Nahrungsaufnahme in normalgewichtigen Ratten mit einem maximalen Effekt in der 5. Stunde (-75%). Dies resultierte in einer 24-stündigen Reduzierung der kumulativen Nahrungsaufnahme (-12%). Die reduzierte Nahrungsaufnahme war Folge einer verkleinerten Mahlzeitgröße der Mahlzeiten (-44%), während eine Veränderung in der Frequenz der Mahlzeiten nicht beobachtet wurde. In DIO- Ratten reduzierte Nesfatin-130-59 die Nahrungsaufnahme innerhalb der ersten vier Stunden mit maximalen Effekten in der 3. und 4. Stunde nach icv Injektion (-71% und -74%). Dies führte zu einer Abnahme der kumulativen Nahrungsaufnahme über 20 Stunden (-13%). Die Analyse der Mikrostruktur zeigte eine Reduktion der Nahrungsaufnahme über eine geringere Mahlzeitenfrequenz (-27%) ohne Veränderung der Mahlzeitengröße. Die RAPID-Methode verbesserte die Ausbeute von 9/9 mit 125Iod markierten Peptiden und zeigte einen stark erhöhten Gehalt von Acyl-Ghrelin (+62%) an der zu erwartenden Position nach Durchführung einer High Performance Liquid Chromatography im Vergleich zur Standard- Blutaufbereitung (EDTA-Blut auf Eis). Wir konnten zeigen, dass GOAT-Hemmung die Nahrungsaufnahme durch verstärkte Sattheit reduziert, ohne die Sättigung zu beeinflussen. Nesfatin-130-59 beeinflusst die Nahrungsaufnahme unterschiedlich in normalgewichtigen und DIO-Ratten. Die RAPID-Methode kann beim Menschen verwendet werden, erfasst die korrekte molekulare Form und erzielt eine höhere Peptidausbeute.