References

vavilov

Вавиловский журнал генетики и селекции

Vavilov Journal of Genetics and Breeding

2500-3259

Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS

10.18699/VJ16.124

vavilov-578

Research Article

Наследственные особенности физиологических функций

Hereditary features of physiological functions

Регуляция потребления пищи в период беременности и лактации у мышей со сниженной активностью меланокортиновой системы

Food intake regulation during pregnancy and lactation in mice with reduced activity of the melanocortin system

Макарова

Е. Н.

Makarova

E. N.

enmakarova@gmail.com

Романова

И. В.

Romanova

I. V.

Бажан

Н. М.

Bazhan

N. M.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова Российской академии наук, Санкт-Петербург, РоссияРоссияI.M. Sechenov Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, RAS, St. Petersburg, RussiaRussian Federation

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia Novosibirsk State University, Novosibirsk, RussiaRussian Federation

2016

17052016

202138144

2016

Макарова Е.Н., Романова И.В., Бажан Н.М.

Makarova E.N., Romanova I.V., Bazhan N.M.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/578

Активация меланокортиновых рецепторов (МКР) в гипоталамусе подавляет аппетит. Белок, родственный агути (AgRP), и нейропептид Y (NPY) коэкспрессируются в нейронах гипоталамуса и повышают аппетит: NPY – через свои рецепторы на МКР-нейронах, AgRP связывается с МКР и вызывает их инактивацию. У неразмножающихся мышей генетическая блокада МКР (мутация yellow в локусе агути Ау) повышает потребление пищи. Остается невыясненной роль МКР в регуляции аппетита в период беременности и лактации, когда потребление пищи значительно возрастает. В этой работе у мышей линии C57Bl/6J a/a (контроль) и Ау/a генотипов изучали экспрессию AgRP (меланокортиновая регуляция) и NPY (немеланокортиновая регуляция) в гипоталамусе в период беременности (7, 13, 18-й дни) и лактации (10-й и 21-й дни) и сопоставили ее с потреблением пищи. У виргинных Ау/a (блокада МКР) самок по сравнению с a/a самками потребление пищи было повышено, уровень мРНК и иммунореактивность AgRP понижены. Динамика возрастания потребления пищи по ходу беременности различалась у Ау/a и a/a мышей. Уровень мРНК NPY возрастал только у a/a самок, а уровень мРНК AgRP – у самок обоих генотипов, но у Ау/a был ниже, чем у контрольных. После родов потребление пищи, уровни мРНК нейропептидов и иммунореактивность AgRP в гипоталамусе не различались у Ау/a и a/a самок, экспрессия AgRP у лактирующих Ау/a самок была выше, чем у виргинных. Полученные результаты показывают, что блокада МКР снижает экспрессию AgRP у неразмножающихся самок мышей, беременность уменьшает, а лактация устраняет этот эффект. Повышение потребления пищи во время беременности связано с активацией синтеза NPY и AgRP и проведением орексигенного сигнала через МКР. Гиперфагия лактации не зависит от инактивации МК-рецепторов.

Hypothalamic melanortin receptor (MCR) activation inhibits appetite. Neuropeptide Y (NPY) and Agouti Related Protein (AgRP) are coexpressed in some hypothalamic neurons and stimulate feeding, NPY via inhibition of MCR-expressing neurons, and AgRP via MCR4 antagonism. Mutation yellow at the mouse agouti locus (Ау) evokes MCR blockage and stimulates appetite in nulliparous females. The role of MCRs in food intake regulation during pregnancy and lactation is unclear. In this study we measured hypothalamic AgRP and NPY mRNA levels in virgin and mated C57Bl a/a (control) and Ау/a females on days 7, 13, 18 of pregnancy, 10, 21 of lactation, and after offspring separation, AgRP immunoreactivity in virgin and lactating females, and correlated gene expression with food intake (FI). Virgin Ау/a compared to a/a females had higher FI and lower AgRP expression. Pregnant Ау/a and a/a mice showed different patterns of food intake and neuropeptide expressions. NPY mRNA levels increased during pregnancy only in a/a mice, while AgRP mRNA levels increased in both genotypes being lower in Ау/a then in a/a mice. In lactating Ау/a and a/a mice, AgRP expression and NPY mRNA level were similar. AgRP expression was higher in lactating then in virgin Ау/a mice. The results obtained demonstrate that in nonbreeding female mice, MCR blockage is associated with AgRP expression inhibition which vanishes in lactation. In lactation, hyperphagia is independent of MCR blockage. In pregnancy, food intake regulation involves MCR signaling and activation of NPY and AgRP expression.

Ау мышипотребление пищибеременностьлактациямеланокортиновые рецепторыNPYAgRP

Ау micefood intakepregnancylactationmelanocortin receptorsNPYAgRP

References1

Aponte Y., Atasoy D., Sternson S.M. AGRP neurons are sufficient to orchestrate feeding behavior rapidly and without training. Nat. Neurosci. 2011;14(3):351-355. DOI 10.1038/nn.2739

da Costa A.P., Ma X., Ingram C.D., Lightman S.L., Aguilera G. Hypothalamic and amygdaloid corticotropin-releasing hormone (CRH) and CRH receptor-1 mRNA expression in the stress-hyporesponsive late pregnant and early lactating rat. Brain Res. Mol. Brain. Res. 2001;91:119-130.

Drescher V.S., Chen H.L., Romsos D.R. Corticotropin-releasing hormone decreases feeding, oxygen consumption and activity of genetically obese (ob/ob) and lean mice. J. Nutr. 1994;124:524-530.

Kesterson R.A., Huszar D., Lynch C.A., Simerly R.B., Cone R.D. Induction of neuropeptide Y gene expression in the dorsal medial hypothalamic nucleus in two models of the agouti obesity syndrome. Mol. Endocrinol. 1997;11(5):630-637.

Konturek P.C., Konturek J.W., Cześnikiewicz-Guzik M., Brzozowski T., Sito E., Konturek S.J. Neuro-hormonal control of food intake: basic mechanisms and clinical implications. J. Physiol. Pharmacol. 2005;56(Suppl. 6):5-25.

Krashes M.J., Shah B.P., Koda S., Lowell B.B. Rapid versus delayed stimulation of feeding by the endogenously released AgRP neuron mediators GABA, NPY, and AgRP. Cell Metab. 2013;18(4):588-595. DOI 10.1016/j.cmet.2013.09.009

Makarova E.N., Yakovleva T.V., Shevchenko A.Y., Bazhan N.M. Pregnancy and lactation have anti-obesity and anti-diabetic effects in Ay/a mice. Acta Physiol. (Oxf). 2010;198(2):169-177. DOI 10.1111/j.1748-1716.2009.02046.x

Mann P.E., Rubin B.S., Bridges R.S. Differential proopiomelanocortin gene expression in the medial basal hypothalamus of rats during pregnancy and lactation. Brain Res. Mol. Brain Res. 1997;46(1/2):9-16.

Mikhrina A.L., Romanova I.V. The role of AGRP in regulating dopaminergic neurons in the brain. Neurosci. Behav. Physiol. 2015;45(5): 536-541.

Miltenberger R.J., Mynatt R.L., Wilkinson J.E., Woychik R.P. The role of the agouti gene in the yellow obese syndrome. J. Nutr. 1997;127: 1902S-1907S.

Mountjoy K.G. Pro-opiomelanocortin (POMC) neurones, POMC-derived peptides, melanocortin receptors and obesity: how understanding of this system has changed over the last decade. J. Neuroendocrinol. 2015;27(6):406-418. DOI 10.1111/jne.12285

Mountjoy K.G., Mortrud M.T., Low M.J., Simerly R.B., Cone R.D. Localization of the melanocortin-4 receptor (MC4-R) in neuroendocrine and autonomic control circuits in the brain. Mol. Endocrinol. 1994;8(10):1298-1308.

Paxinos G.T., Franklin K.B.J. The Mouse Brain in Stereotaxic Coordinates. San Diego: Acad. Pres., 2001.

Phillips C.T., Palmiter R.D. Role of agouti-related protein-expressing neurons in lactation. Endocrinology. 2008;149(2):544-550.

Shimokawa T., Kumar M.V., Lane M.D. Effect of a fatty acid synthase inhibitor on food intake and expression of hypothalamic neuropeptides. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002;99(1):66-71.

Sternson S.M., Atasoy D. Agouti-related protein neuron circuits that regulate appetite. Neuroendocrinology. 2014;100(2/3):95-102. DOI 10.1159/000369072

Suzuki Y., Nakahara K., Maruyama K., Okame R., Ensho T., Inoue Y., Murakami N. Changes in mRNA expression of arcuate nucleus appetite- regulating peptides during lactation in rats. J. Mol. Endocrinol. 2014;52(2):97-109. DOI 10.1530/JME-13-0015

Tsuruta Y., Yoshimatsu H., Hidaka S., Kondou S., Okamoto K., Sakata T. Hyperleptinemia in Ay/a mice upregulates arcuate cocaine- and amphetamine-regulated transcript expression. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2002;282(4):E967-973.

Woodside B., Budin R., Wellman M.K., Abizaid A. Many mouths to feed: the control of food intake during lactation. Front. Neuroendocrinol. 2012;33(3):301-314. DOI 10.1016/j.yfrne.2012.09.002

Wu Q., Palmiter R.D. GABAergic signaling by AgRP neurons prevents anorexia via a melanocortin-independent mechanism. Eur. J. Pharmacol. 2011; 660(1):21-27. DOI 10.1016/j.ejphar.2010.10.110

Ziotopoulou M., Mantzoros C.S., Hileman S.M., Flier J.S. Differential expression of hypothalamic neuropeptides in the early phase of dietinduced obesity in mice. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2000; 279(4):E838-E845.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.