W podwzgórzu działa hormon leptyna wytwarzany przez adipocyty, który hamuje przyjmowanie pokarmu i zwiększa tempo przemiany materii. Badania przeprowadzone w naszym laboratorium1,2 oraz przez innych badaczy3,4 wykazały, że leptyna zwiększa hiperkapniczną odpowiedź oddechową (HVR), zapobiegając otyłości hipowentylacji w otyłości z niedoborem leptyny. Jednak większość osób otyłych ma wysoki poziom leptyny w osoczu i wykazuje odporność na metaboliczne i oddechowe działanie hormonu5,6,7,8. Oporność na leptynę jest wieloczynnikowa, ale główną rolę odgrywa ograniczona przepuszczalność bariery krew-mózg (BBB) dla leptyny. Sugerujemy, że leptyna działa poniżej BBB w kluczowym narządzie o obwodowej wrażliwości na niedotlenienie, ciałach szyjnych (CB), aby bronić oddychania u osób otyłych. CB wyrażają długą funkcjonalną izoformę receptora leptyny, LepRb, ale rola CB w skutkach oddechowych leptyny nie została wystarczająco wyjaśniona9,10.
Celem naszej metody było zbadanie wpływu sygnalizacji leptyny w CB na HVR. Naszym uzasadnieniem było przeprowadzenie (a) eksperymentów z utratą funkcji polegających na podawaniu leptyny myszom z nienaruszonymi ciałami szyjnymi i odnerwionymi ciałami szyjnymi, a następnie pomiarami HVR; (b) eksperymenty ze wzmocnieniem funkcji u myszy db / db bez LepRb, w których zmierzyliśmy HVR na początku i po ekspresji LepRb wyłącznie w CB. Zaletą naszych technik było to, że wszystkie nasze eksperymenty przeprowadziliśmy na nieskrępowanych, nieznieczulonych myszach podczas snu i czuwania. Poprzedni badacze albo przeprowadzali swoje eksperymenty pod narkozą9 lub nie mierzyli wpływu leptyny podczas snu10. Ponadto nasze badanie jest pierwszym, w którym wykorzystano unikalne podejście do wzmocnienia funkcji z selektywną ekspresją LepRb w CB opisaną powyżej.
W szerokim kontekście, nasze podejście można uogólnić na inne receptory wyrażane w CB i ich rolę we wrażliwości na niedotlenienie. Badacze mogą podać ligand do receptora będącego przedmiotem zainteresowania i zmierzyć HVR na początku badania i po odnerwieniu CB. Jako podejście uzupełniające, receptor będący przedmiotem zainteresowania może ulegać nadekspresji w CB, a pomiary HVR można wykonać przed i po nadekspresji przy użyciu naszej technologii opisanej w tym manuskrypcie.