A nesfatin-1 részvétele a termoregulációban

A termoregulációra kifejtett hatások tanulmányozását telemetriás mérésekkel, illetve hideg stressz alkalmazása után az agyi nesfatin-1/NUCB2 neuronok aktivációját vizsgálva közelítettük meg.

66 6.3.1. A telemetriával mért paraméterek elemzése

A táplálkozást befolyásoló peptidek körében igen gyakori, hogy az energia leadást is befolyásolják (Balasko és mtsai 1999, Chaves és mtsai 2013, Lechan és Fekete 2006, Solinas és mtsai 2006, Szekely és mtsai 2004). Mivel, anorexigén anyagról lévén szó, hőmérsékletemelő hatást feltételeztünk, így a nappali nesfatin-1 kezelésektől vártunk nagyobb eredményeket, hiszen az éjszaka aktív patkányok testhőmérséklete ekkor alacsonyabb! A 25pmol-os kezelés a részletes elemzés alapján a beadást követő második órától mérsékelten megemelte a patkányok testhőmérsékletét.

Ez az emelkedés a 48 órás megfigyelést értékelő, 4h időintervallumokat átlagoló elemzésben már nem mutatkozott szignifikánsnak, tehát átmeneti volt. A kezelést követő első sötét periódusban sem volt különbség a csoportok testhőmérséklete között, viszont a következő nappali periódusban a kezelt patkányok testhőmérséklete nem hűlt le a normál cirkadian ritmusnak megfelelően, és a magasabb hőmérséklet a második sötét periódusban is szinte végig fennállt.

Amikor ugyanezt a dózist az esti periódus elején adtuk be, a patkányok testhőmérséklete azonnal és meredeken emelkedni kezdett, és a beadást követő 1 órában magasabb maradt. A nappali beadáshoz képesti fokozottabb, azonnali hatás azt jelezheti, hogy az ebben a napszakban az állatokra jellemző szimpatikus aktivitás fokozódása (Cahill és Ehret 1982, Makino és mtsai 1997) hatványozhatja a nesfatin-1 hatását. Ez a kölcsönhatás nem lenne meglepő, hiszen fordítottja, miszerint a nesfatin-1 emeli a szimpatikus aktivitást, irodalmi adat, amire a kezelést követő vérnyomás emelkedésből (Yosten és Samson 2009), illetve a ganglion renaléból kilépő szimpatikus idegekben fellépő aktivitás növekedéséből következtettek (Tanida és Mori 2011). A hőmérsékleti görbe további analíziséből azt látjuk, hogy az első egy órától eltekintve, a későbbiekben a sötét periódusokban a csoportok között nem volt jelentős különbség, de a nappali beadáshoz hasonlóan, napközben a kezelt állatok testhőmérséklete látványosan nem hűlt le a kontrolloknak megfelelően.

Érdekes, hogy a magasabb dózis (100pmol) nappali adagolása szintén azonnali, erőteljes hőmérséklet emelkedést okozott, úgy mint a sötét periódus elején beadott kisebb dózis. Ez azt mutatja, hogy a nesfatin-1-re való nappali érzékenység ugyan alacsonyabb, de ezt a nagyobb dózissal kompenzálni lehet.

67

A hőmérsékleti különbségek létrejöttében szerepet játszhat a fizikai aktivitás megváltozása, de a részletes elemzést követően sem találtunk különbséget a lokomóciót illetően egyik kísérleti felállás esetében sem a csoportok között.

A nesfatin-1 kezelés este alkalmazva nem hatott a szívfrekvenciára, nappal beadva pedig a kisebb dózis csak a kezelést követő 1 óra múlva okozott gyenge átmeneti emelkedést, ami a nagyobb dózis esetében még szembetűnőbb volt. Nappali 10-540pmol dózisú nesfatin-1 beadást követően Yosten és Samson velünk ellentétben nem találtak változást a szívfrekvenciában, valószínűleg azért, mert ők csak a nesfatin-1 beadást követő első órában figyelték meg az állatokat (Yosten és Samson 2009). A szívfrekvencia emelésére gyakorolt hatás összhangban van a leírt és már említett szimpatikus aktivitást fokozó hatással (Tanida és Mori 2011, Yosten és Samson 2009).

Kérdés, hogy az éjszakai beadásoknál ez a hatás miért nem jelentkezett. Elképzelhető, hogy az éjszakai amúgy is magasabb szívfrekvenciát az alkalmazott dózisok este beadva tovább már nem tudták emelni.

Megfigyeléseink nemcsak a nesfatin-1 energiaháztartásra gyakorolt hatásának új aspektusait világították meg, de azt is mutatják, hogy ezen hatások, illetve a mértékük függ az alkalmazás időpontjától, az állat cirkadian ritmusának fázisától.

6.3.2. A hideg stressz hatására aktiválódott nesfatin-1/NUCB2 termelő neuronok a központi idegrendszer területén

Az endogén nesfatin-1/NUCB2 termoregulációban betöltött szerepét úgy vizsgáltuk, hogy az állatokat hidegnek tettük ki. Amint azt már a bevezetésben leírtam, hideg hatására a hőleadás csökkenése (nincs párologtatás, bőr erek szűkülnek) és a hőtermelés fokozódása (didergés, BAT termogenezis, pajzsmirigy aktiválódása) következik be (Nagashima és mtsai 2000, Nillni 2010). Az exogen beadott nesfatin-1 megfigyeléseink szerint nem váltott ki didergést, szőrfelborzolódást. Kérdés, vajon képes-e a nesfatin-1/NUCB2 a BAT, illetve a pajzsmirigy működését és a bőr erek keresztmetszetét befolyásolni? A válasz megadása további kutatásokat igényel. A jelen kísérlet, a hidegre aktiválódó nesfatin-1/NUCB2 neuronok agyi feltérképezése, ennek csak az első lépését jelenti.

A kísérlet megfelelő kivitelezése metodikai megfontolásokat igényelt. Annak érdekében, hogy a patkányok ne tudják egymást melegíteni, illetve az alomba bújva

68

megakadályozni a lehűlést, a hidegszobában egyesével helyeztük el őket alom nélküli ketrecekben. Szoktatásképpen, már a kísérlet előtt 3 nappal szétválasztottuk a korábban többesével tartott kezelendő és kontroll állatokat is, így minimalizáltuk az izolációval járó stresszt, és kiegyenlítettük a két csoportot érő ilyen jellegű hatást.

A hideg környezeti körülményeknek kitett patkányok agyában Fos immunfestés felhasználásával az irodalomban megjelentnek megfelelő neuronális aktivációs mintázatot találtuk (Bratincsák és Palkovits 2004). A hidegre reagáló számos agyterületen nesfatin-1/NUCB2 pozitív sejteket mutattunk ki, melyek eredményeink szerint különböző mértékben aktiválódtak.

A hőtermelés központja a hypothalamus preopticus areaja (Morrison és Nakamura 2011). Tudtuk, hogy ezen a területen kimutattak nesfatin-1/NUCB2 immunreaktív sejteket (Goebel és mtsai 2009a), így nagy érdeklődéssel vizsgáltuk meg, vajon aktiválódtak-e a kísérletünkben. Bár sok neuron reagált a hidegre, azok leginkább nem a nesfatin-1/NUCB2-t termelő populációból kerültek ki. Így megállapíthattuk, hogy nem ez a terület a nesfatin-1/NUCB2 szabályzó hatásának fő célpontja.

A retrográd transzszinaptikus vírusjelölés technikájának felfedezése lehetővé tette, hogy feltérképezzék azokat az agyterületeket, melyek a barna zsírszövettel közvetlenül, vagy közvetetten idegi összeköttetésben állnak (Cano és mtsai 2003, Oldfield és mtsai 2002). Az ilyen típusú vizsgálatok feltárták, hogy a PVN, az ARC, a raphe pallidus, a raphe obscurus és az NTS, mely területeken mindenhol kimutattuk a nesfatin-1/NUCB2 termelő sejtek hidegre történő aktiválódását, elemei a barna zsírszövetet beidegző központi idegrendszeri pályának (Cano és mtsai 2003, Oldfield és mtsai 2002). Ez arra utal, hogy a nesfatin-1/NUCB2 elméletileg befolyásolhatja a BAT hőtermelését. Az a tény, hogy a nesfatin-1 bizonyítottan kapcsolatban áll a melanokortin rendszerrel, hiszen a táplálékfelvételt melanocortin-3/4 receptoron keresztül csökkenti (Maejima és mtsai 2009, Oh és mtsai 2006, Yosten és Samson 2009), tovább erősíti ezt az elképzelést, mivel a melanokortin rendszer irányítja BAT termogenezisét is, ráadásul ugyanezen receptor közvetítésével (Verty és mtsai 2010). Nem feledkezhetünk meg arról, hogy a fent felsorolt magok egyúttal a bőrerek vazokonstrikcióját szabályozó útvonal részei is (Morrison és Nakamura 2011), tehát a nesfatin-1/NUCB2 elméletileg a hőleadás csökkenését is okozhatja (Gonzalez és mtsai 2011).

69

A nyúltvelői szerotoninerg raphe neuronok preganglionaris premotoros neuronokként, az autonóm termoregulációs pálya igen fontos átkapcsoló állomásai, aktiválásuk közvetlenül a BAT termogenezis fokozódását, és a bőr erek vazokonstrukcióját váltja ki (Morrison és Nakamura 2011). Ezért erre a területre kiemelt figyelmet fordítottunk. Korábban kimutatták, hogy a raphe pallidus és obscurus neuronjai szerotonin mellett nesfatin-1/NUCB2-t is expresszálnak (Brailoiu és mtsai 2007). Arról is olvashatunk, hogy az itt lévő szerotoninerg sejtek TRH-t is termelnek (Johnson és mtsai 1993). Mivel a raphe pallidus és obscurus magokban a nesfatin-1/NUCB2 sejtek mindegyike erősen aktiválódott hideg hatására megvizsgáltuk, ezek milyen mértékben kolokalizálnak prepro-TRH-val. Korábbi adatok alapján (Johnson és mtsai 1993) kolhicinnel kezelt állatokat is felhasználtunk, hogy az erős prepro-TRH rostfestődés ne zavarja a sejtek detektálását. Mind a kolhicin kezelt, mind a kezeletlen állatokban jól kimutatható volt a prepro-TRH és a nesfatin-1/NUCB2 teljes mértékű kolokalizációja mindkét vizsgált magban. Ez alapján kijelenthetjük, hogy a hidegre aktiválódó nyúltvelői raphe magok nesfatin1-et, szerotonint és TRH-t is tartalmaznak.

A többes prepro-TRH, nesfatin-1/NUCB2, és Fos fluoreszcens immunfestéseink arra is rámutattak, hogy sok aktiválódott nesfatin-1/NUCB2-t expresszáló parvocellularis PVN sejt prepro-TRH-t is termel. Ez újabb bizonyítéka annak, hogy a nesfatin-1 az energialeadást is befolyásolhatja, mivel ez a TRH-tartalmú sejtpopuláció a kiindulópontja a hypothalamo-hypophysis-pajzsmirigy tengelynek, és amint láttuk ez az a neuroendokrin szabályzó kör, ami meghatározza az alapanyagcsere mértékét (Lechan és Fekete 2006, Nillni 2010).

Kísérletünkkel kimutattuk tehát, hogy a nesfatin-1/NUCB2 pozitív sejtek kulcspozícióban helyezkednek el azokban a központi idegrendszeri magokban, melyek részt vesznek a metabolizmus, a BAT termogenezis és a bőrerek vérátáramlásának ellenőrzésében, és mindezen helyeken a nesfatin-1/NUCB2 sejtek aktiválódnak is a hidegben.