Unsere Studie konzentriert sich auf die Auswirkungen der Leptin-Signalisierung im Karotiskörper (CB) auf die hypoxische Beatmungsreaktion (HVR). Wir führten “Verlust der Funktion” Experimente zur Messung der Wirkung von Leptin auf HVR nach CB-Denervation und “Gain of Function” Experimente zur Messung von HVR nach Überexpression des Leptinrezeptors in CB.
Ein mit Adipozyten hergestelltes Hormon Leptin ist ein starkes Atemstimulans, das eine wichtige Rolle bei der Verteidigung der Atemfunktion bei Fettleibigkeit spielen kann. Die Karotiskörper (CB), ein Schlüsselorgan der peripheren hypoxischen Empfindlichkeit, drücken die lange funktionelle Isoform des Leptinrezeptors (LepRb) aus, aber die Rolle der Leptin-Signalisierung bei der Kontrolle der Atmung ist noch nicht vollständig geklärt. Wir untersuchten die hypoxische beatmungstische Reaktion (HVR) (1) bei C57BL/6J-Mäusen vor und nach der Leptin-Infusion an der Basislinie und nach der CB-Denervation; (2) bei LepRb-mangelhaften übergewichtigen db/db-Mäusen zu Beginn und nach LepRb Überexpression in CBs. Bei C57BL/6J-Mäusen wurde Leptin-erhöhter HVR und die Wirkung von Leptin auf HVR durch CB-Denervation abgeschafft. Bei db/db-Mäusen erweiterte lepRb-Expression in CB den HVR. Daher kommen wir zu dem Schluss, dass Leptin in CB wirkt, um die Reaktionen auf Hypoxie zu verstärken.
Ein Adipozyten produziert Hormon Leptin wirkt im Hypothalamus, um die Nahrungsaufnahme zu unterdrücken und die Stoffwechselrate zu erhöhen. Studien in unserem Labor1,2 und von anderen Forschern3,4 zeigten, dass Leptin die hyperkapnische Beatmungsreaktion (HVR) erhöht, die Adipositas-Hypoventilation bei Leptin verhindert Mangelanung von Adipositas. Jedoch, die Mehrheit der übergewichtigen Personen haben hohe Plasma-Leptin-Spiegel und zeigen Resistenz gegen die metabolischen und atmungsischen Wirkungen des Hormons5,6,7,8. Die Resistenz gegen Leptin ist multifaktoriell, aber die begrenzte Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke (BBB) gegen Leptin spielt eine wichtige Rolle. Wir schlagen vor, dass Leptin unterhalb von BBB in einem Schlüsselorgan der peripheren hypoxischen Empfindlichkeit wirkt, die Karotiskörper (CB), um die Atmung bei übergewichtigen Personen zu verteidigen. CBs drücken die lange funktionelle Isoform des Leptinrezeptors, LepRb, aber die Rolle von CB bei den atmungseren Wirkungen von Leptin wurde nicht ausreichend aufgeklärt9,10.
Das Ziel unserer Methode war es, die Wirkung der Leptin-Signalisierung im CB auf HVR zu untersuchen. Unsere Begründung war, (a) Denkausnehmen von Funktionsexperimenten bei Mäusen mit intakten Karotiskörpern und denervierten Karotiskörpern durchzuführen, gefolgt von HVR-Messungen; b) Verstärkung von Funktionsexperimenten an db/db-Mäusen ohne LepRb, bei denen wir den HVR zu Beginn und nach Expression von LepRb ausschließlich in CB gemessen haben. Der Vorteil unserer Techniken war, dass wir alle unsere Experimente an hemmungslosen ungeästheten Mäusen während des Schlafes und der Wachheit durchführten. Frühere Forscher führten ihre Experimente entweder unter Anästhesie9 durch oder maßen die Auswirkungen von Leptin während des Schlafes10nicht. Darüber hinaus ist unsere Studie die erste, die einen einzigartigen Funktionsgewinnansatz mit selektiverLepR-b-Expression in CB verwendet, die oben beschrieben wurde.
Im breiten Kontext kann unser Ansatz auf andere Rezeptoren verallgemeinert werden, die in CB ausgedrückt werden, und ihre Rolle bei der hypoxischen Empfindlichkeit. Die Ermittler können einen Liganden zu einem Rezeptor von Interesse einlüfühlt und den HVR zu Beginn und nach CB-Denervation messen. Als komplementärer Ansatz kann ein Interessenrezeptor in CB-Messungen überexprimiert werden und HVR-Messungen können vor und nach der Überexpression mit unserer in diesem Manuskript beschriebenen Technologie durchgeführt werden.
Der Schwerpunkt unserer Studie lag auf der Untersuchung der atmungseren Wirkungen der Leptin-Signalisierung im CB. Mehrere Protokolle wurden entwickelt, um die Rolle von Leptin in einer mechanistischen Weise zu bewerten. Zunächst wurde der spezifische Beitrag von CB zum HVR durch sorgfältige Quantifizierung des HVR während der ersten 2 min hypoxischer Exposition analysiert. Zweitens wurde die Relevanz von CB für die Leptin-vermittelte Up-Regulierung der Kontrolle der Atmung durch zwei sich ergänzende Ansätze unters…
The authors have nothing to disclose.
R01HL138932, RO1HL133100, RO1HL128970, AHACDA34700025
1ml Insulin Syringes | BD Biosciences | 309311 | |
1x PBS (pH 7.4) | Gibco | 10010-023 | 500 ml |
Ad-Lacz | Dr. Christopher Rhodes (University of Chicago) | 1×1010 pfu/ml | |
Ad-LepRb-GFP | Vector Biolabs | ADV-263380 | 2-5×1010 pfu/ml |
Anesthetic cart | Atlantic Biomedical | ||
Betadine | Purdue Products Ltd. | 12496-0757-5 | |
Buprenorphine (Buprenex) | Reckitt Benckiser Healthcare Ltd. | 12496-0757-5 | 0.3mg/ml |
C57Bl/6J | Jackson laboratory | 000664 | Mice Strain |
Cotton Gauze Sponges | Fisherbrand | 22-362-178 | |
db/db | Jackson laboratory | 000697 | Mice Strain |
Ethanol | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
Isoflurane | Vetone | 502017 | |
Lab Chart | Data Science International (DSI) | Software | |
Matrigel Matrix | BD Biosciences | 356234 | |
Micro Spring Scissors | World Precision Instruments (WPI) | 14124 | |
Mouse Ox Plus | STARR Life Sciences Corp. | Software | |
Mouse Ox Plus Collar Sensor | STARR Life Sciences Corp. | 015022-2 | Medium Collar Clip Special 7” |
Mouse Whole Body Plethysmography Chamber | Data Science International (DSI) | PLY3211 | |
Ohio Care Plus Incubator | Ohmeda | HCHD000173 | |
Operating Scissors | World Precision Instruments (WPI) | 501753-G | Straight |
Osmotic Pump | Alzet | 1003D | 1ul per hour, 3 days |
Phenol | Sigma-Aldrich | P4557 | |
Recombinant Mouse Leptin protein | R&D systems | 498-OB-05M | 5mg |
Saline | RICCA Chemical | 7210-16 | 0.9% Sodium Chloride |
Sterile Surgical Suture | DemeTech | DT-639-1 | Silk, size 6-0 |
Thermometer | Innovative Calibration Solutions (INNOCAL) | EW 20250-91 |