Background and aim: Obesity is a worldwide health issue with numerous subsequent or related adverse health effects such as cardiovascular diseases or mental health disorders. Studies have indicated that the food regulatory peptide nesfatin-1 not only has anorexigenic properties but also might induce anxious or depressive behavior. Since obesity is associated with significant neuroendocrine alterations, the present investigation aimed to explore, whether the anxiogenic/anhedonic effect of nesfatin-1 can be observed under normal weight as well as obese conditions.
Methods: For this study, we used adolescent male normal weight (NW) and diet-induced obese (DIO) Sprague-Dawley rats. All animals were cannulated intracerebroventricularly for central peptide injections. To assess depressive-like behavior/anhedonia, we performed the sucrose-preference test (SPT), which was used for dose finding (0.1, 0.3 and 0.9 nmol nesfatin-130-59/rat), and the novelty-induced hypophagia test (NIH). In a second set of experiments, the protocols of the SPT and NIH test using an automated food intake monitoring system (BioDaq system) were investigated in greater detail. To test for anxiety-like behavior we performed the open field test (OFT), the elevated-zero maze (EZM) and the dark-light box test (DL Box).
Results: The dose finding SPT experiment indicated the dose of 0.3 nmol nesfatin-130-59 as the effective dose, where NW animals displayed a significantly reduced sucrose/water ratio after 0.3 nmol nesfatin-130-59 injected ICV (-33%, p < 0.05, n=11) compared to their respective vehicle group (injected with 5 µL of sterile H2O, n=11). In the NIH test, NW animals reacted with a significant reduction in cookie intake (-62%, p < 0.05, n=8) compared to controls (n=8). In the OFT and EZM Test, NW test animals visited/entered the exposed areas significantly less often (OFT: - 45%, p <0.01, n=12, EZM: -39%, p < 0.01, n=9) compared to their controls (OFT: n=11, EZM: n=8). In all the above-mentioned experiments 0.3 nmol nesfatin-130-59 did not significantly affect anxious or anhedonic behavior in DIO rats (p > 0.05). The second set of experiments generated food intake microstructure data such as meal size (g/meal), meal duration (sec/meal), bout size (g/bout), bout duration (sec/bout), or number of bouts during training and test periods of the SPT (n=8) and NIH (n=8) test.
Conclusion: Our investigations further support the possible anxiogenic and anhedonic effects of centrally injected nesfatin-130-59 in NW male rats. However, the dose of 0.3 nmol nesfatin-130-59 was not capable of inducing behavioral alterations in DIO animals. Further, using the automated intake system BioDaq allows detailed food or liquid intake monitoring without disturbing the rats’ behavior.
Hintergrund und Zielsetzung: Adipositas ist eine weltweite Gesundheitsproblematik mit zahlreichen (Folge-)Erkrankungen wie kardiovaskulären Krankheitsbildern oder psychischen Erkrankungen. Studien deuten darauf hin, dass das nahrungsregulatorische Peptid Nesfatin-1 nicht nur anorexigene Eigenschaften aufweist, sondern auch Angst und depressives Verhalten hervorrufen kann. Nachdem Adipositas mit bedeutenden neuroendokrinen Veränderungen assoziiert ist, war das Ziel der Studie herauszufinden, ob der anxiogene/anhedonische Effekt von Nesfatin-1 sowohl unter normalgewichtigen als auch unter adipösen Bedingungen beobachtet werden kann.
Methodik: Für diese Studie haben wir adoleszente männliche normalgewichtige (NW) und nahrungsinduziert adipöse (DIO) Sprague-Dawley Ratten verwendet. Alle Tiere wurden zur Applikation des Peptids mit einer intrazerebroventrikulären (IZV) Kanüle versehen. Um depressives Verhalten/Anhedonie zu untersuchen, haben wir den „sucrose-preference test“ (SPT), welcher auch zur Dosisfindung (0,1, 0,3 und 0,9 nmol nesfatin-130-59/Ratte) verwendet wurde, und den „novelty-induced hypophagia test“ (NIH) durchgeführt. In einem zweiten Experimentteil wurden die Protokolle des SPT und NIH-Tests unter Verwendung des automatisierten Nahrungsaufnahmesystem (BioDaq-System) detaillierter beschrieben. Zur Testung von Angstverhalten haben wir den „open-field test“ (OFT), den „elevated-zero-maze“ (EZM) und den „dark-light box test“ (DL Box) durchgeführt.
Ergebnisse: Im Dosisfindungsexperiment SPT ergab sich eine Dosis von 0,3 nmol Nesfatin-130-59, da NW Ratten bei dieser Dosis eine signifikant reduzierte Zuckerlösung/Wasser-Aufnahme (-33%, p < 0,05, n= 11) im Vergleich zur Kontrollgruppe (n=11) zeigten. Beim NIH-Versuch reagierten NW Ratten mit einer signifikanten Reduktion der verzehrten Keksmenge (-62%, p < 0,05, n=8) im Vergleich zu den Kontrolltieren (n=8). Im OFT und EZM Test betraten/besuchten NW Tiere die exponierten Zonen signifikant weniger häufig (OFT: - 45%, p <0,01, n=12, EZM: -39%, p < 0,01, n=9) verglichen zur Kontrollgruppe (OFT: n=11, EZM: n = 8). In keinem der beschriebenen Experimente führte 0,3 nmol Nesfatin-130-59 zu einer Beeinflussung von Angstverhalten und Anhedonie bei DIO-Ratten (p > 0,05). In der zweiten Experimentreihe konnten Nahrungsaufnahmemikrostrukturdaten wie die Mahlzeitengröße (g/Mahlzeit), die Mahlzeitendauer (Sek/Mahlzeit), die Dauer eines Bouts (Sek/Bout), oder die Anzahl der Bouts während der Trainings- und Testperiode des NIH (n=8) und SPT (n=8) generiert werden.
Schlussfolgerung: Unsere Untersuchungen untermauern den möglichen anxiogenen und anhedonischen Einfluss von zentral injiziertem Nesfatin-130-59 bei NW männlichen Ratten. Jedoch konnte die Dosis 0,3 nmol Nesfatin-130-59 keine Verhaltensänderungen bei DIO Tieren hervorrufen. Des Weiteren ermöglicht die Verwendung des BioDaq Systems eine detaillierte Flüssigkeits- und Nahrungsaufnahmeermittlung, ohne dabei das Verhalten der Ratten zu stören.
