Investigation of appetite-regulating hormones with a focus on cholecystokinin, ghrelin and nesfatin-1

Hintergrund: Cholecystokinin (CCK) ist ein Peptid mit anorexigener Wirkung. Die Serin-Threonin-Kinase mTOR soll in die Integration der verschiedenen peptidergen Sättigungssignale involviert sein. Bislang ist unklar, ob das zentrale CCK-B-Rezeptorsystem die Sättigungsregulation beeinflusst. In der Magenmukosa von Ratten wurden die Hormone NUCB2/Nesfatin-1 und Ghrelin in der X/A-ähnlichen Zelle nachgewiesen. Im Tiermodell hatte der individuelle Ernährungszustand einen Einfluss auf das Expressionsmuster dieser Hormone. Methodik: Für die erste Studie wurde ungefasteten Ratten 6 bzw. 10 µg/kg (5,2 bzw. 8,7 nmol/kg) Körpergewicht CCK-8S intraperitoneal (IP-) injiziert und daraufhin die neuronale Aktivität von phospho-mTOR- und Oxytocin-positiven Neuronen des Nucleus paraventricularis (PVN) mittels Immunfluoreszenzhistologie bestimmt. Für die zweite Studie erhielten gefastete Ratten eine intrazerebroventrikuläre (IZV-) Injektion des CCK-B-Rezeptorantagonisten CI988 in Kombination mit dem CRF-1-Rezeptorantagonisten CP376395 Hydrochlorid, dem CRF-2-Rezeptorantagonisten K41498 oder eine IP-Injektion des Dopamin- Rezeptorantagonisten Flupentixol. Anschließend wurde die Nahrungsaufnahme der Tiere gemessen. Für die dritte Studie wurde Magenmukosa von adipösen Patienten, die sich einer Sleeve-Gastrektomie unterzogen, histologisch und mittels Western Blot auf die Ghrelin- und NUCB2/Nesfatin-1-Expression in Abhängigkeit vom individuellen BMI untersucht. Ergebnisse: Eine IP-Injektion von CCK-8S steigerte dosisabhängig die neuronale Aktivität phospho-mTOR- positiver Neuronen des PVN, die partiell mit Oxytocin kolokalisiert waren. CI988 reduzierte nach IZV-Injektion die Nahrungsaufnahme, wobei dieser Effekt nicht durch die CRF-Rezeptorantagonisten, jedoch durch den Dopamin- Rezeptorantagonisten Flupentixol reversibel war. Ghrelin und NUCB2/Nesfatin-1 sind in der menschlichen X/A-ähnlichen Zelle kolokalisiert. Bei adipösen Menschen konnte beobachtet werden, dass mit steigendem BMI die Anzahl Ghrelin- positiver Magenmukosazellen fiel, während die der NUCB2/Nesfatin-1-positiven Zellen stieg. Schlussfolgerung: Peripheres CCK scheint im PVN über einen phospho-mTOR-abhängigen Mechanismus zu wirken. Nach Nahrungskarenz hat zentrales CCK eine Bedeutung für die Nahrungsaufnahme. Ghrelin und NUCB2/Nesfatin-1 zeigen in Abhängigkeit vom BMI bei adipösen Menschen unterschiedliche Expressionsmuster und reflektieren möglicherweise einen Adaptionsmechanismus.Background: Cholecystokinin (CCK) is a peptide with anorexigenic effects. The serine/threonine kinase mTOR is thought to be involved in the integration of peptidergic satiety signals. So far it is unclear whether food intake regulation is influenced by the central CCK-B receptor system. Ghrelin and NUCB2/nesfatin-1 were found in the X/A-like cell of gastric mucosa in rats. Their expression patterns vary depending on the nutritional status of the individual. Methods: For the first study fasted male Sprague Dawley Rats were injected intraperitoneally (IP) with 6 or 10 µg/kg (5.2 or 8.7 nmol/kg) body weight CCK-8S. Neuronal activity of phospho-mTOR- and oxytocin-positive neurons of the paraventricular nucleus (PVN) was assessed by means of immunohistochemistry. For the second study fasted rats received an intracerebroventricular (ICV) injection of the CCK-B receptor antagonist CI988 in combination with the CRF-1 receptor antagonist CP376395, the CRF-2 receptor antagonist K41498 or IP injection of the dopamine antagonist flupentixol. Subsequently, food intake was quantified. For the third study gastric mucosa of patients undergoing sleeve gastrectomy was investigated by western blot and immunohistochemistry regarding ghrelin and NUCB2/nesfatin-1 expression depending on body mass index (BMI) of the subject. Results: IP injection of CCK-8S caused a dose dependent increase in neuronal activity of phospho-mTOR- positive neurons of the PVN, being partially colocalized with oxytocin. ICV injection of CI988 reduced food intake significantly. This effect was abolished by flupentixol, but not the CRF receptor antagonists. In humans ghrelin and nesfatin-1 are colocalized in the X/A-like cell of the gastric mucosa. In obese subjects less ghrelin, but more NUCB2/nesfatin-1 immunoreactivity was observed with increasing BMI. Conclusion: Phospho-mTOR seems to be involved in the anorexigenic effects of peripheral CCK. Food intake regulation after fasting might be influenced by central CCK. In obese subjects ghrelin and NUCB2/nesfatin-1 seem to be differentially expressed depending on BMI. This might represent an adaption mechanism to obesity