Peripher injiziertes sulfatiertes Cholezystokinin-Oktapeptid aktiviert Cocaine- and amphetamine-regulated transcript-immunreaktive Neurone des Nucleus paraventricularis in Ratten

Abstract

Das gastrointestinale Hormon Cholezystokinin (CCK) spielt eine Rolle in der Sättigungsregulation. CCK inhibiert die kurzfristige Nahrungsaufnahme. Auch die intrazerebroventrikuläre Injektion des Neuropeptids Cocaine- and amphetamine-regulated transcript (CART)-Peptid hat eine inhibierende Wirkung auf die Nahrungsaufnahme. CART konnte unter anderem im Nucleus paraventricularis (PVN) nachgewiesen werden. Die im Hypothalamus gelegenen Kerngebiete PVN und Nucleus arcuatus (ARC) sowie der Nucleus tractus solitarius (NTS) des Hirnstamms zählen zu den nahrungsregulierenden Hirnzentren. Das Ziel dieser Studie ist herauszufinden, ob und inwiefern eine intraperitoneale Injektion von Cholezystokinin-Oktapeptid (CCK-8S) in zwei unterschiedlichen Dosierungen die neuronale Aktivität von CART-exprimierenden Neuronen im PVN beeinflusst. Zusätzlich sollte die Anzahl der aktivierten Corticotropin-Releasing-Factor (CRF)- und Oxytocin-Neuronen in Abhängigkeit von den beiden CCK-8S-Dosierung im PVN quantifiziert werden. Hierzu wurden Sprague-Dawley Ratten intraperitoneal 6 µg/kg CCK-8S, 10 µg/kg CCK-8S oder als Kontrolle Vehikellösung (0,15 M NaCl) injiziert. Im Anschluss wurde in immunhistologischen Färbungen gegen c-Fos die neuronale Aktivierung im PVN, ARC und NTS erfasst. Im PVN bewirkte die Injektion von CCK-8S im Verhältnis zur Kontrollgruppe eine statistisch signifikante und dosisabhängige Steigerung der Anzahl c-Fos-immunreaktiver (-ir)-Neurone (Mittelwert der aktivierten Neurone/Hirnschnitt ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM): Vehikel 18 ± 8; 6 µg/kg CCK-8S 102 ± 6; 10 µg/kg CCK-8S 150 ± 5, p < 0,05). Eine signifikante und dosisabhängige Steigerung der Anzahl aktivierter Neurone wurde auch im NTS beobachtet (Mittelwert der aktivierten Neurone/Hirnschnitt ± SEM: Vehikel 7 ± 1; 6 µg/kg CCK-8S 65 ± 13; 10 µg/kg CCK-8S 182 ± 16; p < 0,05). Im ARC wurde kein Effekt von CCK-8S auf die Anzahl aktivierter Neuronen festgestellt (Mittelwert der aktivierten Neurone/Hirnschnitt ± SEM des Mittelwert: Vehikel 24 ± 3; 6 µg/kg CCK-8S 25 ± 2; 10 µg/kg CCK8-S 26 ± 4; p > 0,05). Die immunhistologische Doppelfärbung gegen CART-Peptid und c-Fos zeigte eine signifikante und dosisabhängige Steigerung der Anzahl aktivierter CART-Neurone im PVN (Mittelwert der aktivierten CART-ir Neurone/Hirnschnitt ± SEM: Vehikel 1 ± 0; 6 µg/kg CCK-8S 19 ± 3; 10 µg/kg CCK-8S 29 ± 4; p < 0,05). Zusätzlich induzierte CCK-8S eine signifikante und dosisabhängige Steigerung der Anzahl aktivierter CRF- (6 µg/kg CCK-8S 8-fach, 10 µg/kg CCK-8S 12-fach, p < 0,05) sowie aktivierter Oxytocin-Neurone (6 µg/kg CCK-8S 20-fach; 10 µg/kg CCK-8S 36-fach, p < 0,05) im PVN. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die intraperitoneale Injektion von CCK-8S eine dosisabhängige Steigerung der aktivierten CART-, der aktivierten CRF- sowie der aktivierten Oxytocin- Neuronen im PVN bewirkt. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Neuropeptide CART, CRF und Oxytocin eine Rolle in der Wirkungsvermittlung von peripher sezerniertem Cholezystokinin spielen.

Cholecystokinin is a gastrointestinal hormone that plays a role in short-time inhibition of food intake. It was shown that intracerebroventricular administration of cocaine- and amphetamine-regulated transcript (CART)-peptide inhibits food intake in rodents. The CART-peptide has been detected in the Nucleus paraventricularis (PVN) and in other hypothalamic nuclei. Hypothalamic PVN and nucleus arcuatus (ARC) as well as nucleus tractus solitarius (NTS) take part in the central regulation of food intake. The aim of this study is to determine whether and to what extent the peripheral injection of cholecystokinin-octapeptide (CCK-8S) in two different dosages affects neuronal activity in CART-neurons in the PVN. A further task is to quantify the number of activated corticotropin-releasing-factor (CRF)- and oxytocin-neurons within the PVN. To achieve results on the effects of CCK-8S, Sprague–Dawley rats received an intraperitoneal injection of 6 µg/kg or 10 µg/kg CCK-8S. For control purposes only the vehicle of 0,15 M NaCl (n = 4/group) was injected alternatively. Immunohistochemistry for c-Fos was used to determine the number of activated neurons in the PVN, ARC and NTS. Compared to the vehicle, CCK-8S induced a significant dose-dependent increase in the number of c-Fos-positive neurons in the PVN (mean of activated neurons ± standard error of the mean (SEM): vehicle 18 ± 8; 6 µg/kg CCK-8S 102 ± 6; 10 µg/kg CCK-8S 150 ± 5, p < 0,05). Both dosing units of CCK-8S increased the number of c-Fos-positive neurons in the NTS (mean of activated neurons ± SEM: vehicle 7 ± 1; 6 µg/kg CCK-8S 65 ± 13; 10 µg/kg CCK-8S 182 ± 16; p < 0,05). No effect on the number of c-Fos-positive neurons was observed in the ARC (mean of activated neurons ± SEM: vehicle 24 ± 3; 6 µg/kg CCK-8S 25 ± 2; 10 µg/kg CCK8-S 26 ± 4; p > 0,05). The immunohistochemistry of the CART-peptide and c-Fos revealed a significant and dose-dependent increase in the number of activated CART-neurons in the PVN (mean of activated CART-neurons ± SEM: vehicle 1 ± 0; 6 µg/kg CCK-8S 19 ± 3; 10 µg/kg CCK-8S 29 ± 4; p < 0,5). Furthermore, the injection of CCK-8S dose- dependently increased the amount of c-Fos-positive CRF-neurons (6 µg/kg CCK-8S 8-fold, 10 µg/kg CCK-8S 12-fold, p < 0,05) and the number of c-Fos-positive oxytocin-neurons (6 µg/kg CCK-8S 20-fold; 10 µg/kg CCK-8S 36-fold, p < 0,05) in the PVN. The observations show that CCK-8S induces an increase in the number of activated CART-, CRF- and oxytocin-neurons in the PVN. These results of the study suggest that the neuropeptides CART, CRF and oxytocin play a key role in central regulation of food intake mediated via peripheral CCK.