Хематопоетичните клетки произвеждат bdnf и регулират апетита след миграция към хипоталамуса -

хематопоетичните

  • Субекти
  • Обобщение
  • Въведение
  • Резултати
  • Гладуването предизвиква миграция на хемопоетични клетки към PVN
  • Характеристики на хематопоетичните клетки в PVN
  • BDNF-експресиращите микроглии са в контакт с PVN неврони
  • Мишките с BM-специфична BDNF делеция са хиперфагични и затлъстели
  • BMT спасява метаболитните аномалии от дефицит на BDNF
  • Дискусия
  • Методи
  • Животни и изследвания in vivo.
  • Имунохистохимия и имуноелектронна микроскопия
  • Микродисекция с лазерно улавяне и изолиране на РНК
  • Количествена RT-PCR
  • ДНК микрочипове
  • Хидролизни сонди в RT - PCR за BDNF варианти
  • Интрацеребровентрикуларно инжектиране на мононуклеарни клетки
  • статистически анализ
  • Допълнителна информация
  • Допълнителна информация
  • PDF файлове
  • Допълнителна информация
  • Коментари

Субекти

  • Хематопоетични стволови клетки
  • Хипоталамус
  • Невротрофни фактори
  • Затлъстяване

Обобщение

Извлеченият от мозъка невротрофичен фактор (BDNF) потиска приема на храна, като действа върху невроните в хипоталамуса. Тук показваме, че BDNF-продуциращите хематопоетични клетки контролират апетита и енергийния баланс чрез мигриране към паравентрикуларното ядро ​​на хипоталамуса. Тези получени от хемопоетични паравентрикуларни ядрени клетки произвеждат микроглиални маркери и осъществяват директен контакт с неврони в отговор на състоянието на хранене. Мишките с вроден дефицит на BDNF, по-специално на хемопоетични клетки, развиват хиперфагия, затлъстяване и инсулинова резистентност. Тези аномалии се подобряват чрез трансплантация на костен мозък с клетки от костен мозък от див тип. Освен това, когато се инжектират в третата камера, мононуклеарните клетки от костен мозък от див тип приютяват паравентрикуларното ядро ​​и обратната хиперфагия при мишки с дефицит на BDNF. Нашите резултати предполагат нов механизъм за контрол на храненето, основан на производството на BDNF от хематопоетични клетки и подчертават възможен нов терапевтичен път за лечение на затлъстяването.

Въведение

Извлеченият от мозъка невротрофичен фактор (BDNF), член на семейството на невротрофините, се изразява широко в мозъка, включително в ключови хипоталамусни ядра, за които е известно, че са важни за регулирането на енергийния баланс 1, и в периферните тъкани, като мускули, черен дроб, мазнини и хемопоетични клетки. 2. 3. 4. В допълнение към ролята си в невротрофното действие, BDNF е централен регулатор на енергийната хомеостаза. Интрацеребровентрикуларната инфузия на BDNF при гризачи намалява диетата и телесното тегло 5, 6. За разлика от това, мишките, които губят едно копие на гена Bdnf, развиват хиперфагия и затлъстяване 7, 8. При хората генетичната хаплоинсуфициентност на BDNF 9, мутациите в гена, кодиращ неговия TrkB рецептор (NTRK2) 10, и проучванията за асоцииране в целия геном 11, 12 колективно включват BDNF в регулирането на приема на храна и развитието на затлъстяване.

За да идентифицират произхода на производството на BDNF за регулиране на енергийния баланс, предишни изследвания се фокусираха върху цели мозъчни неврони или специфични ядра в хипоталамуса 13. Като се имат предвид неотдавнашните открития, че хематопоетичните клетки съдържат мозъчни тъкани и че хематопоетичните клетки изобилно експресират BDNF 2, 3, 4, ние изследвахме дали BDNF, произведен от хематопоетични клетки, които приютяват мозъчни тъкани, участва в енергийния баланс и регулирането на апетита.

Резултати

Гладуването предизвиква миграция на хемопоетични клетки към PVN

Осем седмични мишки C57BL/6 получиха облъчване на цялото тяло (9 Gy) и трансплантация на костен мозък (BM) (BMT) от зелен флуоресцентен протеин (GFP) 14 трансгенни мишки C57BL/6. Осем седмици по-късно преброихме броя на получени от BM клетки, експресиращи GFP в различни хипоталамусни ядра при различни условия на хранене (Фиг. 1а-в). Открихме, че получените от BM хематопоетични клетки са насочени към хипоталамуса, по-специално към паравентрикуларното ядро ​​(PVN), център за ситост за ядене и пиене. Интересното е, че гладуването (16 или 24 часа) доведе до значително по-голям брой GFP + клетки в PVN (фиг. 1б); броят се връща към изходното ниво в рамките на 4 часа след повторното подаване след 16 часа бързо (фиг. 1в). GFP + клетъчната плътност не се е променила значително в други изследвани ядра на хипоталамуса (Фиг. 1г).

40% от GFP + клетки произвеждат трансформиращ растежен фактор β (допълнителна фигура S1b), фактор, получен от микроглия, който поддържа оцеляването на невроните 17 .

Характеристики на хематопоетичните клетки в PVN

Мишките с BM-специфична BDNF делеция са хиперфагични и затлъстели

Изображение в пълен размер

( да се - ° С ) Сравнение на телесното тегло ( да се ), прием на храна ( б ) и прием на вода ( ° С ) в мишки BM-BDNF -/- и Cre (BM-BDNF +/+) (n = 10). Горна: мъжка, долна: женска. ( д ) Сравнение на нивата на глюкоза и инсулин и съответната AUC при интраперитонеална GTT при BM-BDNF -/- мишки и Cre контрол (n = 8-11). GTT, тест за глюкозен толеранс; AUC, площ под кривата. ( и ) Консумация на O 2 на BM-BDNF -/- в сравнение с контролните мишки Cre в светъл и тъмен период (n = 12). Всички данни представляват средни стойности ± sd * P

( а - в ) Телесно тегло ( да се ), ядене на храна ( б ) и прием на вода ( ° С ) при BM-BDNF -/- мишки, получаващи BMT от BM-BDNF +/+ или BM-BDNF -/- мишки (n = 10) Графики горни: мъжки, долни: женски. ( д ) Нива на глюкоза и инсулин и съответната площ под кривата (AUC) 5 месеца след BMT в същите групи като в да се (n = 5–6) в GTT. ( и ) Консумация на O 2 6 месеца след BMT в същите експериментални групи като в да се (п = 9). Промени в приема на храна ( F ) и вода ( ж ) след интрацеребровентрикуларна инжекция на мононуклеарни клетки (n = 4–6). Данни: средно 7 дни след инжектиране на клетки. ( з ) Микроскопски анализ на GFP-положителни клетки, инжектирани в PVN. Ляв панел: BM-MNC, изолирани от GFP-Tg/BDNF +/+ мишки, се инжектират в третата камера (3V) на BM-BDNF -/- мишки. Десен панел: Инжектирани са BM-MNC, изолирани от GFP-Tg/BDNF -/- мишки. Стрелка: GFP-положителни клетки. Скала, 50 μm. Всички данни представляват средни стойности ± sd * P + P = 0,06, + P = 0,08.