Departamentul de boli cardiovasculare și metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, Biberach an der Riss, Germania

cronică

Departamentul de boli metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, 88397 Biberach an der Riss, Germania. E-mail: [email protected]‐ingelheim.com Căutați mai multe lucrări ale acestui autor

Departamentul de boli cardiovasculare și metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, Biberach an der Riss, Germania

Departamentul de boli cardiovasculare și metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, Biberach an der Riss, Germania

Departamentul de boli metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, 88397 Biberach an der Riss, Germania. E-mail: [email protected]‐ingelheim.com Căutați mai multe lucrări ale acestui autor

Departamentul de boli cardiovasculare și metabolice, Boehringer Ingelheim Pharma KG, Biberach an der Riss, Germania

Abstract

Obiectiv: Pentru a examina efectele unei diete de cafenea și a unui tratament cronic cu melanocortină agonistă (MTII) asupra greutății mature - șobolani femele stabile.

Metode și proceduri de cercetare: Ex-crescătorul Chbb: Șobolanii Thom (350 până la 400 g) au fost împărțiți în două grupe: hrană foarte gustabilă (HPF) și șobolan normal (RC). Ambele grupuri au avut acces ab libitum la șobolanii. Grupul HPF a avut acces la batoane de ciocolată, fursecuri, brânză și nuci (~ 20 g/zi). După 21 de zile, șobolanii din fiecare grup au fost apoi împărțiți în grupuri martor și tratate. Au fost implantate mini - pompe care livrează soluție salină sau MTII (1 mg/kg pe zi) timp de minimum 28 de zile. Consumul de oxigen a fost măsurat timp de 17 zile într-un al doilea grup de șobolani implantate cu mini-pompe care conțin MTII (1 mg/kg pe zi) sau soluție salină.

Rezultate: Șobolanii HPF au mâncat mai puțin (

Introducere

S-a demonstrat că agonistul neselectiv, agonistul melanocortinei (MTII) reduce în mod acut aportul de alimente și mărește cheltuielile de energie atunci când este administrat atât central, cât și periferic (7), (25), (28)). Compusul nu reduce consumul de alimente la șoarecii lipsiți de receptorul MC4, sugerând că acest receptor este necesar pentru funcționarea căii melanocortinergice (31), (32)). Interesant este faptul că majoritatea studiilor au investigat acțiuni pe termen scurt ale MTII la animale tinere în creștere. Prin urmare, am dorit să examinăm efectele cronice ale stimulării căii melancortinergice la animalele mature, pentru a elimina variabila confuză a creșterii liniare, cu o obezitate indusă de mediu.

Metode și proceduri de cercetare

Animale

Șobolanii hrăniți au fost uciși între orele 8:00 și 11:00 prin inhalare de CO2, iar sângele a fost colectat prin puncție cardiacă și centrifugat. Plasma a fost depozitată pentru măsurarea insulinei, leptinei, trigliceridelor, glicerinei și glucozei. Nivelurile de insulină plasmatică și leptină au fost măsurate folosind truse ELISA (Murine-Leptin # EIA-21400 și Rat-Insulin # EIA-2943; DRG Instruments GmbH, Marburg, Germania). Trigliceridele, glicerina și glucoza au fost măsurate enzimatic cu kituri comerciale (Sigma 337 - B triglicerid și glicerol; Sigma 115 - A glucoză) obținute de la Sigma (Taufkirchen, Germania).

Experimentul 2

Consumul de oxigen (V o 2) a fost determinat într-un respirometru cu circuit deschis construit intern. Sistemul permite studierea individuală a 12 șobolani simultan. V o 2 și V co 2 sunt înregistrate pe un computer la fiecare 5 minute și exprimate în mililitri pe kilogram de dimensiune metabolică a corpului pe minut. Chbb hrănit Chbb: Șobolanii masculi Thom cu greutatea cuprinsă între 280 și 310 g au fost adăpostiți individual și menținuți pe un ciclu invers de 12: 12 - întuneric - lumină începând cu ora 9:00. Apa de la robinet și chow de laborator standard (ECOSAN 9331; Eberle Nafag) au fost disponibile pe tot parcursul experimentului. Șobolanii au fost urmăriți timp de 17 zile după implantarea mini-pompei. În timpul analizei datelor, s-a stabilit că valorile V o 2 au depășit în mod substanțial așteptările. Acest lucru a fost urmărit de sensibilitatea senzorului de oxigen la umiditate. Ulterior am construit un senzor de umiditate în camere pentru a corecta măsurătorile V o 2. Pe baza măsurătorilor efectuate după instalarea senzorilor, a fost utilizat un factor de corecție pentru a stabili valorile V o 2. Coeficienții medii de variație pentru măsurătorile de oxigen au fost 8,5% și 10,7% pentru șobolanii tratați cu MTII și respectiv pentru șobolanii tratați cu soluție salină.

Analize statistice

Analizele au fost efectuate folosind fie studentul t test sau ANOVA unidirecțional cu GraphPad Prism (San Diego, CA). Post-testele au fost efectuate cu testul de comparație multiplă Newman-Keuls. Valorile au fost considerate semnificative la p ≤ 0,05. Toate valorile sunt prezentate ca mijloace ± SEM, dacă nu se specifică altfel.

Rezultate

Ex-șobolanii crescători au răspuns la dieta HPF în mod semnificativ (p

Modificări ale greutății corporale la femelele de șobolan au obezizat cu o dietă de cafenea și au fost tratate cronic (1 mg/kg pe zi) cu un agonist melanocortin, MTII. Caseta reprezintă începutul administrării MTII și întinderea perioadei de livrare garantate. Cutia hașurată reprezintă perioada maximă de livrare pentru lotul mini - pompă. Modificările de greutate sunt reprezentate ca procentul de schimbare față de masa inițială a șobolanului. Datele sunt prezentate ca mijloace ± SEM.

Distribuția HPF în așternutul din lemn al cuștilor a împiedicat măsurarea acestuia; totuși, s-a determinat consumul săptămânal de pelete. Așa cum era de așteptat, șobolanii care au acces la HPF au consumat mai puțin din pelete (Figura 2). Consumul săptămânal a fost de ~ 150 g în grupul de control și 40 g în grupul de HPF. După implantarea mini-pompei, toți șobolanii și-au redus aportul de alimente. După cum este determinat de ANOVA unidirecțional, șobolanii care primesc MTII s-au redus semnificativ (p 0,05) și nu mai era evidentă în a treia și a patra săptămână de tratament (Figura 2). Deoarece șobolanii au continuat să aibă o greutate corporală redusă în fața aportului similar de nutrienți, a sugerat că o creștere a cheltuielilor energetice a contribuit la menținerea greutății.

Consumul săptămânal de șobolan la șobolani femele a obezizat cu o dietă de cafenea și apoi a fost tratat cronic (1 mg/kg pe zi) cu un agonist de melanocortină (MTII). Caseta reprezintă începutul administrării MTII și întinderea perioadei de livrare garantate. Cutia hașurată reprezintă perioada maximă de livrare pentru lotul mini - pompă. Consumul este mai mic în grupul alimentar foarte gustos (HPF) din cauza dietei suplimentare. Datele sunt prezentate ca mijloace ± SEM. * Aporturile alimentare pentru grupurile MTII sunt semnificativ mai mici decât pentru grupurile de control pentru acea măsurare săptămânală.

Pentru a examina direct cheltuielile de energie, un al doilea grup de șobolani hrăniți cu chow a fost implantat cu mini-pompe și V o 2 a fost urmat timp de 17 zile (Figura 3). Consumul de V o 2 a fost similar între cele două grupuri în primele 3 zile, iar apoi grupul tratat cu MTII și-a crescut V o 2 față de șobolanii care au primit ser fiziologic. Interesant, în ambele grupuri s-a observat o creștere relativă a V o 2 după 6 zile (Figura 3A). Șobolanii tratați cu MTII au crescut V o 2 atât în ​​faza deschisă, cât și în faza întunecată. În plus, V co2 a crescut proporțional și nu s-a observat nicio diferență în raportul de schimb respirator între grupurile tratate și cele de control.

Calorimetria indirectă a Chbb: șobolani masculi Thom (280-310 g) tratați cronic timp de 17 zile cu un agonist de melanocortină (MTII; 1 mg/kg pe zi). (A) Consumul mediu de oxigen corectat în ciclurile de lumină și întuneric. (B) Producția medie de dioxid de carbon în ciclurile de lumină și întuneric. (C) Producția medie a raportului de schimb respirator corectat în ciclurile de lumină și întuneric. Datele sunt prezentate ca mijloace ± SE.

Nivelurile plasmatice de leptină au fost semnificativ crescute la șobolanii plasați în dieta HPF comparativ cu șobolanii martor (Tabelul 1).

Control (RC) Media ± SEM n = 8 MT - II (RC) Media ± SEM n = 8 Control (HPF) Media ± SEM n = 9 MT - II (HPF) Media ± SEM n = 8
Leptină (ng/ml) 1,07 ± 0,18 * 0,89 ± 0,15 # 3,26 ± 0,81 * # 1,93 ± 0,28
Insulină (μg/litru) 1,61 ± 0,18 * 1,43 ± 0,22 # 2,48 ± 0,26 * # 1,94 ± 0,26
Glucoza (mg/dL) 122,5 ± 4,3 * 120,4 ± 3,7 # 149,2 ± 12,9 * # § 117,3 ± 5,8§
Trigliceridă (mg/dl) 183,7 ± 13,4 179,6 ± 15,9 176,3 ± 23,2 131,6 ± 9,2
Glicerol (mg/dL) 44,3 ± 5 * 37,9 ± 4,7 # 74,4 ± 9,8 * # § 52,6 ± 4,6§
  • Control, infuzie mini-pompă de soluție salină; MT-II, infuzie mini-pompă de MT-II (1 mg/kg/zi).
  • Grupurile au fost analizate statistic cu ANOVA unidirecțional (PRISM). Post-testele au fost efectuate cu testul de comparație multiplă Newman-Keuls (PRISM). Coloanele cu același simbol diferă semnificativ (pag

Discuţie

Aici raportăm că șobolanii femeli maturi pot deveni obezi atunci când sunt hrăniți cu o dietă foarte plăcută. Șobolanii și-au mărit greutatea corporală cu ~ 10% și au menținut această greutate crescută timp de încă 6 săptămâni, sugerând că un nou set-point fusese definit farmacologic ((4)). Ipoteza unui set-point este, de asemenea, apărată de șobolanii martor a căror greutate nu a diferit semnificativ în timpul experimentului> 60 de zile. În alegerea șobolanilor maturi pentru aceste experimente, variabila potențial confuză a creșterii normale a fost eliminată. Femelele au fost alese pentru că obțin în mod obișnuit un platou de greutate mai devreme decât masculii (datele nu sunt prezentate). Rezultatele noastre au indicat că MTII reduce inițial greutatea corporală prin limitarea consumului de alimente și că menținerea observată a pierderii în greutate se datorează cel mai probabil cheltuielilor de energie crescute.

Anterior, alții au demonstrat că MTII reduce consumul de alimente atât la șobolani, cât și la șoareci ((9), (24), (25), (28)). Într-adevăr, chiar și în modelele obeze genetic administrarea compusului promovează un echilibru energetic negativ ((7)). Aceste studii anterioare au avut o durată mai scurtă. A fost interesant faptul că acțiunea MTII a fost de o amploare similară atât la animalele hrănite în mod normal, cât și la șobolanii obezi. Acest lucru sugerează că stimularea sistemului melanocortină este independentă de parametrii inițiali de pornire și că un anumit grad de stimulare melanocortinergică dă tonul sistemului de homeostazie energetică. În acest caz, cantitatea de MTII livrată ar seta sistemul la o greutate corporală care este cu 10% până la 12% mai mică decât sistemul endogen. Faptul că șobolanii cu conținut ridicat de grăsimi nu au fost mai puțin sau mai sensibili la MTII ar putea sugera că o dereglare a sistemului melanocortinei nu este prezentă la acești șobolani.

Deși nici un test de toleranță la glucoză și nici un test de toleranță la insulină nu au fost efectuate, valorile plasmatice ale insulinei și glucozei sugerează că șobolanii au fost sau au devenit insulino-rezistenți. Nivelurile ridicate de leptină plasmatică din grupul de control HPF sunt reflectate de o masă crescută de grăsime. MTII a redus valorile leptinei și, împreună cu o scădere a greutății corporale, ar sprijini o reducere a masei grase. Împreună cu influența pozitivă asupra greutății corporale, MTII a avut tendința de a îmbunătăți parametrii plasmatici asociați cu homeostazia glucozei afectată. De asemenea, trebuie remarcat faptul că valorile au fost măsurate minim 4 zile după ce administrarea MTII ar fi fost finalizată. Ușoara tendință către o greutate corporală crescută în ultimele 4 zile ale experimentului sugerează că MTII a încetat să funcționeze la șobolanii HPF.

Receptorul MC4R este considerat principalul receptor de melanocortină implicat în medierea homeostaziei energetice (31), (32)). Șoarecii transgenici lipsiți de receptor sunt obezi și nu reușesc să demonstreze un răspuns acut la administrarea MTII (31), (32)). Aceste două linii de dovezi, susținute de experimente suplimentare, au exclus până de curând un rol al altor receptori de melanocortină care joacă un rol în homeostazia energetică. Una dintre liniile de probe suplimentare care excludea un rol pentru MC3R a fost demonstrația că într-un model specific de dereglare a energiei de rozătoare s-au demonstrat doar modificări ale ARNm al receptorului MC4, în timp ce ARNm MC3R a fost nealterat ((33)). Cu toate acestea, direcționarea genetică a MC3R sugerează că acesta poate juca, de asemenea, un rol în influențarea greutății corporale prin reglarea eficienței metabolice ((16)).

Reglarea descendentă a MC4R în starea obeză a fost văzută ca un răspuns la semnalizarea agonistică crescută a α-MSH (adică desensibilizare) (33). În modelul nostru, răspunsul șobolanilor HPF MTII nu ar sugera o desensibilizare semnificativă a sistemului MC4R. Cu toate acestea, grupul RC a atins un platou mai repede decât grupul HPF atunci când a fost tratat cu MTII; aceasta ar putea reprezenta o diferență în sensibilitatea inițială a sistemului sau o diferență în răspunsul la consumul redus de alimente. Cu toate acestea, un animal slab ar fi mai puțin probabil să reziste pierderii în greutate decât un animal cu depozite suficiente de grăsimi.

Am observat că efectul MTII asupra consumului de alimente a fost tranzitoriu, durând doar primele 2 săptămâni, dar efectele asupra greutății corporale au persistat timp de 6 săptămâni. Demonstrarea noastră de creștere a V o 2 ar sugera că o cheltuială energetică crescută a fost responsabilă pentru menținerea greutății corporale reduse. Deoarece MTII este un agonist mixt, o ipoteză ar putea fi că semnalizarea inițială la începutul administrării MTII a fost predominant prin receptorul MC4R, reducând aportul de alimente și crescând concomitent cheltuielile de energie (7), (28), (32)). Cu toate acestea, odată cu tratamentul continuu, MC4R a devenit desensibilizat, astfel încât efectele de menținere a greutății au fost mediate de MC3R (32)). Cu toate acestea, experimentele cu șoareci MC4R -/- demonstrează în mod clar că efectele pe termen scurt ale MTII necesită un receptor MC4 ((17), (31)). Tratamentul cronic al șoarecilor MC3R -/- și tratamentul cronic cu agoniști melanocortinergici selectivi ar trebui să ajute la abordarea acestei întrebări. Mai probabil, similar cu efectele distincte ale leptinei asupra homeostaziei energetice și asupra reproducerii ((34)), ar putea exista două căi distincte pentru semnalizarea MC4R. O astfel de integrare și separare a căii de aport alimentar și a cheltuielilor de energie ar fi avantajoase în reglarea echilibrului energetic.

În rezumat, am demonstrat că într-un model de obezitate matur de rozătoare, tratamentul cronic cu un agonist al melanocortinei duce la pierderea în greutate susținută. Efectele persistente ale MTII asupra reducerii greutății corporale sugerează că compușii care acționează la MC4R și MC3R ar putea fi agenți terapeutici eficienți împotriva obezității și comorbidității acesteia.

Mulțumiri

Nu au fost furnizate finanțări externe/sprijin pentru acest studiu. Mulțumim lui S. Hecht, D. Nitz și A. Wendl pentru asistența tehnică excelentă.