ОРЕКСИН-А И ЕГО РЕЦЕПТОРЫ В ГИПОТАЛАМУСЕ МЫШЕЙ С ДИЕТА-ИНДУЦИРОВАННЫМ И МЕЛАНОКОРТИНОВЫМ ОЖИРЕНИЕМ
PDF

Ключевые слова

орексин
орексиновый рецептор
гипоталамус
диета-индуцированное ожирение
агути-мыши
меланокортиновое ожирение

Как цитировать

Морина, И. Ю., Михайлова, Е. В., Романова, И. В., Деркач, К. В., & Шпаков, А. О. (2019). ОРЕКСИН-А И ЕГО РЕЦЕПТОРЫ В ГИПОТАЛАМУСЕ МЫШЕЙ С ДИЕТА-ИНДУЦИРОВАННЫМ И МЕЛАНОКОРТИНОВЫМ ОЖИРЕНИЕМ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(4), 481–491. https://doi.org/10.1134/S0869813919040046

Аннотация

Одним из регуляторов пищевого поведения и энергетического баланса является орексин-А. Этот пептид в мозге образуется в нейронах перифорникальной области гипоталамуса из препро-орексина, а его действие реализуется через два типа орексиновых рецепторов (OX1R, OX2R). В условиях диета-индуцированного ожирения (ДИО) активность гипоталамической орексиновой системы меняется, но данные об уровне орексина-А и экспрессии OX1R и OX2R немногочисленны и противоречивы. В случае меланокортинового ожирения такие данные отсутствуют. Цель работы состояла в исследовании орексиновой системы гипоталамуса у мышей с различными формами ожирения: на фоне развития ДИО, индуцированного высококалорийной диетой (8 и 16 недель) у мышей C57Bl/6J и у мышей Agouti yellow (генотип Ay/a), генетически предрасположенных к меланокортиновому ожирению. Уровень орексина-А в нейронах гипоталамуса оценивали на срезах мозга с помощью иммуногистохимии, а экспрессию генов pOx, Ox1r и Ox2r исследовали методом количественной ПЦР. У ДИО-мышей уровень орексина-А и экспрессия генов pOx и Ox1r менялись в зависимости от продолжительности диеты – через 8 недель повышались и через 16 недель возвращались к контрольным значениям. При этом экспрессия гена Ox2r не менялась. У агути-мышей выявлено снижение уровня иммунопозитивного орексина-А в нейронах, но экспрессия генов pOx, Ox1r и Ox2r существенно не менялась. Полученные данные свидетельствуют о том, что уменьшение уровня орексина-А в условиях длительного, сильно выраженного ожирения может быть проявлением компенсаторной реакции, направленной на уменьшение потребления калорий, а орексиновая система гипоталамуса может рассматриваться как одна из мишеней для коррекции и предотвращения разных форм ожирения.

https://doi.org/10.1134/S0869813919040046
PDF

Литература

Ferrario C.R., Labouèbe G., Liu S., Nieh E.H., Routh V.H., Xu S., O'Connor E.C. Homeostasis meets motivation in the battle to control food intake. J. Neurosci. 36 (45): 11469–11481. 2016. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2338-16.2016

Rubinstein M., Low M.J. Molecular and functional genetics of the proopiomelanocortin gene, food intake regulation and obesity. FEBS Lett. 591 (17): 2593–2606. 2017. doi: 10.1002/1873-3468.12776

Shpakov A.O., Derkach K.V., Berstein L.M. Brain signaling systems in the Type 2 diabetes and metabolic syndrome: promising target to treat and prevent these diseases. Future Sci. OA. 1 (3): FSO25. 2015. doi: 10.4155/fso.15.23

Chieffi S., Carotenuto M., Monda V., Valenzano A., Villano I., Precenzano F., Tafuri D., Salerno M., Filippi N., Nuccio F., Ruberto M., De Luca V., Cipolloni L., Cibelli G., Mollica M.P., Iacono D., Nigro E., Monda M., Messina G., Messina A. Orexin System: The Key for a Healthy Life. Front. Physiol. 8: 357. 2017. doi: 10.3389/fphys.2017.00357

Imperatore R., Palomba L., Cristino L. Role of orexin-A in hypertension and obesity. Curr. Hypertens. Rep. 19 (4): 34. 2017. doi: 10.1007/s11906-017-0729-y

Yi M., Li H., Wu Z., Yan J., Liu Q., Ou C., Chen M. A Promising Therapeutic Target for Metabolic Diseases: Neuropeptide Y Receptors in Humans. Cell. Physiol. Biochem. 45 (1): 88-107. 2018. doi: 10.1159/000486225

Wang C., Wang Q., Ji B., Pan Y., Xu C., Cheng B., Bai B., Chen J. The Orexin/Receptor System: Molecular Mechanism and Therapeutic Potential for Neurological Diseases. Front. Mol. Neurosci. 11: 220. 2018. doi: 10.3389/fnmol.2018.00220

Yamanaka A., Sakurai T., Katsumoto T., Yanagisawa M., Goto K. Chronic intracerebroventricular administration of orexin-A to rats increases food intake in daytime, but has no effect on body weight. Brain Res. 849 (1-2): 248–252. 1999. doi: 10.1016/s0006-8993(99)01905-8

Aston-Jones G., Smith R. J., Sartor G. C., Moorman D. E., Massi L., Tahsili-Fahadan P., Richardson K.A. Lateral hypothalamic orexin/hypocretin neurons: a role in reward-seeking and addiction. Brain Res. 1314: 74–90. 2010. doi: 10.1016/j.brainres.2009.09.106

Tsuneki H., Wada T., Sasaoka T. Role of orexin in the central regulation of glucose and energy homeostasis. Endocr. J. 59 (5): 365–374. 2012. doi: 10.1507/endocrj.ej12-0030

Ammoun S., Holmqvist T., Shariatmadari R., Oonk H. B., Detheux M., Parmentier M., Akerman K.E., Kukkonen J.P. Distinct recognition of OX1 and OX2 receptors by orexin peptides. J. Pharmacol. Exp. Ther. 305 (2): 507–514. 2003. doi: 10.1124/jpet.102.048025

Tanno S., Terao A., Okamatsu-Ogura Y., Kimura K. Hypothalamic prepro-orexin mRNA level is inversely correlated to the non-rapid eye movement sleep level in high-fat diet-induced obese mice. Obes. Res. Clin. Pract. 7 (4): e251-257. 2013. doi: 10.1016/j.orcp.2013.01.005

Nobunaga M., Obukuro K., Kurauchi Y., Hisatsune A., Seki T., Tsutsui M., Katsuki H. High fat diet induces specific pathological changes in hypothalamic orexin neurons in mice. Neurochem. Int. 78: 61-66. 2014. doi: 10.1016/j.neuint.2014.09.002

González J.A., Prehn J.H.M. Orexin-A/hypocretin-1 Immunoreactivity in the Lateral Hypothalamus is Reduced in Genetically Obese but not in Diet-induced Obese Mice. Neuroscience. 369: 183-191. 2018. doi: 10.1016/j.neuroscience.2017.11.009

Derkach K.V., Bogush I.V., Berstein L.M., Shpakov A.O. The influence of intranasal insulin on hypothalamic-pituitary-thyroid axis in normal and diabetic rats. Horm. Metab. Res. 47 (12): 916–924. 2015. doi: 10.1055/s-0035-1547236

Romanova I.V., Derkach K.V., Mikhrina A.L., Sukhov I.B., Mikhailova E.V., Shpakov A.O. The leptin, dopamine and serotonin receptors in hypothalamic POMC-neurons in normal and obese rodents. Neurochem. Res. 43 (4): 821–837. 2018. doi: 10.1007/s11064-018-2485-z.

Sousa-Lima I., Park S.Y., Chung M., Jung H.J., Kang M.C., Gaspar J.M., Seo J.A., Macedo M.P., Park K.S., Mantzoros C., Lee S.H., Kim Y.B. Methylsulfonylmethane (MSM), an organosulfur compound, is effective against obesity-induced metabolic disorders in mice. Metabolism. 65 (10): 1508–1521. 2016. doi: 10.1016/j.metabol.2016.07.007

Yashiro H., Takagahara S., Tamura Y.O., Miyahisa I., Matsui J., Suzuki H., Ikeda S., Watanabe M. A Novel Selective Inhibitor of Delta-5 Desaturase Lowers Insulin Resistance and Reduces Body Weight in Diet-Induced Obese C57BL/6J Mice. PLoS One. 11 (11): e0166198. 2016. doi: 10.1371/journal.pone.0166198

Бажан Н.М., Яковлева Т.В., Багинская Н.В., Шевченко А.Ю., Макарова Е.Н.

Изменения углеводно-жирового обмена в ходе развития меланокортинового ожирения у мышей с мутацией Agouti yellow. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 91 (12) : 1445-1454. 2005. [Bazhan N.M., Iakovleva T.V., Baginskaia N.V., Shevchenko A..Y., Makarova E.N. Changes of lipid–carbohydrate metabolism during development of melanocortin obesity in the mice with the agouti yellow mutation. Ross. J. Physiol. 91 (12) : 1445-1453. 2005. (In Russ.)].

Makarova E.N., Chepeleva E.V., Panchenko P.E., Bazhan N.M. Influence of abnormally high leptin levels during pregnancy on metabolic phenotypes in progeny mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 305 (11): R1268-R1280. 2013. doi: 10.1152/ajpregu.00162.2013

Михайлова Е.В., Романова И.В., Деркач К.В., Бондарева В.М., Шпаков А.О. Количество и локализация серотониновых и дофаминовых рецепторов на гипоталамических проопиомеланокортин-иммунопозитивных нейронах мышей и их изменения при диета-индуцированном и меланокортиновом ожирении. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 104 (6): 683–691. 2018. doi: 10.7868/S0869813918060114. [Mikhailova E.V., Romanova I.V., Derkach K.V., Bondareva V.M., Shpakov A.O. The number and localization of the serotonin and dopamine receptors within the hypothalamic proopiomelanocortin-immunopositive neurons in mice and their changes in the diet-induced and melanocortin obesity. Ross. J. Physiol. 104 (6): 683-691. 2018. doi: 10.7868/S0869813918060114 (In Russ.)].

Coborn J.E., DePorter D.P., Mavanji V., Sinton C.M., Kotz C.M., Billington C.J., Teske J.A. Role of orexin-A in the ventrolateral preoptic area on components of total energy expenditure. Int. J. Obes. (Lond). 41 (8): 1256-1262. 2017. doi: 10.1038/ijo.2017.92

Butterick T.A., Nixon J.P., Billington C.J., Kotz C.M. Orexin A decreases lipid peroxidation and apoptosis in a novel hypothalamic cell model. Neurosci. Lett. 524 (1): 30-34. 2012. doi: 10.1016/j.neulet.2012.07.002

Duffy C.M., Nixon J.P., Butterick T.A. Orexin A attenuates palmitic acid-induced hypothalamic cell death. Mol. Cell. Neurosci. 75: 93-100. 2016. doi: 10.1016/j.mcn.2016.07.003

Marinho R., Munõz V.R., Pauli L.S.S., Ropelle E.C.C., de Moura L.P., Moraes J.C., Moura-Assis A., Cintra D.E., da Silva A.S.R., Ropelle E.R., Pauli J.R. Endurance training prevents inflammation and apoptosis in hypothalamic neurons of obese mice. J. Cell Physiol. 234 (1): 880-890. 2018. doi: 10.1002/jcp.26909

Butterick T.A., Billington C.J., Kotz C.M., Nixon J.P. Orexin: pathways to obesity resistance? Rev. Endocr. Metab. Disord. 14 (4): 357-64. 2013. doi: 10.1007/s11154-013-9259-3

Perez-Leighton C.E., Boland K., Teske J.A., Billington C., Kotz C.M. Behavioral responses to orexin, orexin receptor gene expression, and spontaneous physical activity contribute to individual sensitivity to obesity. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 303 (7): E865-E874. 2012. doi: 10.1152/ajpendo.00119.2012

Jacobson L.H., Chen S., Mir S., Hoyer D. Orexin OX2 Receptor Antagonists as Sleep Aids. Curr. Top. Behav. Neurosci. 33: 105-136. 2017. doi: 10.1007/7854_2016_47

Yazdi F., Jahangirvand M., Ezzatpanah S., Haghparast A. Role of orexin-2 receptors in the nucleus accumbens in antinociception induced by carbachol stimulation of the lateral hypothalamus in formalin test. Behav. Pharmacol. 27 (5): 431-438. 2016. doi: 10.1097/FBP.0000000000000216

Bray J.K., Chiu G.S., McNeil L.K., Moon M.L., Wall R., Towers A.E., Freund G.G. Switching from a high-fat cellulose diet to a high-fat pectin diet reverses certain obesity-related morbidities. Nutr. Metab. (Lond). 15: 55. 2018. doi: 10.1186/s12986-018-0294-7