Abstract

Menținerea greutății corporale și a homeostaziei energetice necesită echilibru între aportul și cheltuielile de energie și se realizează prin interacțiunea dintre semnalele centrale și periferice. Sistemul central de melanocortină este unul dintre circuitele neuronale cheie implicate în medierea integrării informațiilor de pe ambele locuri. Proopiomelanocortina este un prohormon care este procesat în mai multe peptide bioactive, incluzând hormonul stimulant α-melanocit (MSH), β-MSH, γ-MSH și β-endorfina opioidă endogenă (1). α-MSH, sau analogii săi, sunt inhibitori puternici ai consumului de alimente și măresc cheltuielile de energie pentru a promova pierderea în greutate la modelele de rozătoare și macac rhesus (2-5). Melanocortinele centrale sunt implicate în multe funcții fiziologice, inclusiv răspunsurile la stres; cu toate acestea, acțiunile lor privind reglementarea consumului de alimente și a cheltuielilor de energie au fost un accent.

provoacă

Receptorul de melanocortină-4 (MC4R) este principalul receptor de melanocortină implicat în reglarea aportului de alimente și a consumului de energie, în principal prin modularea fluxului simpatic (6-8). MC4R are o distribuție largă, incluzând expresia în mai multe țesuturi periferice, cum ar fi mușchi, rinichi și plămâni (9). Importanța MC4R în menținerea homeostaziei greutății corporale este evidențiată de studii genetice la om și șoareci. Șoarecii MC4R -/- sunt hiperfagi, au o masă adipoasă și slabă crescută și dezvoltă rezistență la insulină (10). La om, mutațiile genei proopiomelanocortinei (11) și genei MC4R au un fenotip similar (12-14).

Deși efectele agoniștilor MC4R asupra homeostaziei energiei/glucozei (15,16) îl fac o țintă atractivă pentru un agent terapeutic, efectele secundare potențiale ale creșterii ritmului cardiac și ale tensiunii arteriale au fost o limitare majoră (17). Într-adevăr, studii recente raportate de Greenfield și colab. (18) au arătat că administrarea periferică acută cu un agonist selectiv cu acțiune centrală MC4R a crescut tensiunea arterială și ritmul cardiac la oamenii cu obezitate moderată. Există o îngrijorare evidentă în tratarea persoanelor obeze cu risc crescut de hipertensiune și boli cardiovasculare cu o terapie de slăbire care exacerbează aceleași riscuri. În studiul actual, folosim un model de primate neumane (NHP) obezitate indusă de dietă (NHP) pentru a determina dacă tratamentul pe termen lung cu agonistul specific B4-22493 al MC4R poate reduce aportul de alimente și adipozitatea fără a afecta negativ funcția cardiovasculară.

PROIECTAREA ȘI METODELE CERCETĂRII

Animale.

Toate îngrijirea animalelor și procedurile au fost efectuate în conformitate cu Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din Oregon, Centrul Național de Cercetare a Primatelor (ONPRC) de la Universitatea de Sănătate și Știință din Oregon. Pentru toate studiile, consumul de alimente a fost înregistrat cu atenție zilnic, iar apa a fost furnizată ad libitum. Luminile erau aprinse de la 7:00 a.m. până la 19:00.

Telemetre.

Experimentul 1: Tratamentul cronic la animalele DIO.

Studiul a folosit 12 macaci rhesus masculi maturi (cu vârsta cuprinsă între 9 și 11 ani), cu greutăți corporale cuprinse între 9 și 19 kg. Maimuțele au fost menținute în cuști cu o singură carcasă și au primit o dietă bogată în grăsimi (HFD: 32% calorii din grăsimi; Custom Diet 5A1F; Test Diet, Richmond, IN) zilnic plus îmbogățire densă caloric. Aceste animale au fost menținute pe HFD timp de aproximativ 1,5 ani înainte de aceste studii. Nouă animale au fost obeze, rezistente la insulină și hipertensive, clasificate ca sensibile la dietă (Tabelul 1). Trei animale au menținut greutatea corporală normală, adipozitatea și tensiunea arterială și au fost clasificate ca rezistente la dietă. Minipumpile de două săptămâni (model 2ML2; Alzet, Cupertino, CA) au fost implantate subcutanat în regiunea scapulară sub sedare ketaminică (5 mg/kg). Animalul a primit minipompe care conțin vehicul (0,9% soluție salină, 2% ser inactivat la căldură primat neuman [NHP] și 5% N, N-dimetilacetamidă) timp de 4 săptămâni (pompele au fost schimbate după 2 săptămâni) pentru a obține valori inițiale. În ziua de studiu 0, a fost implantată o minipompă de 2 săptămâni la toate animalele care conțin 0,5 mg/kg/zi de BIM-22493 (dizolvate în soluție salină 0,9%, ser NHP 2% inactivat termic și 5% N, N-dimetilacetamidă) . Pentru o imagine de ansamblu a proiectului studiului, consultați Fig. 1.

Telemetrie și compoziția corpului prin măsurători de absorptiometrie cu raze X cu energie duală înainte și după tratament la animale sensibile la dietă

Aportul alimentar a fost măsurat zilnic și greutatea corporală a fost înregistrată în timpul fiecărei implantări minipompă. Minipumpurile au fost înlocuite săptămânal pentru un total de 8 săptămâni de tratament. S-au efectuat scanarea cu absorbție de raze X cu energie duală, testul de toleranță intravenoasă la glucoză (IVGTT) și măsurarea greutății corporale (19) în perioada inițială, precum și 4 și 8 săptămâni după tratamentul cu BIM-22493. Eșantioanele pentru cheltuielile de energie folosind apă dublă au fost colectate în timpul inițial și la 8 săptămâni după tratament (20,21). Măsurătorile au fost repetate după o perioadă de spălare de 4 săptămâni (până la săptămâna de studiu 12), perioadă în care animalele au fost ținute pe o minipompă a vehiculului (0,9% soluție salină, 2% ser NHP inactivat termic și 5% N, N-dimetilacetamidă). Scopul acestei extinderi de 4 săptămâni a studiului a fost de a determina răspunsul animalelor la spălarea BIM-22493 în prezența unui vehicul. După 24 de săptămâni, animalele au fost reimplantate cu noi unități de telemetrie, iar experimentul a fost repetat cu o doză mai mică de BIM-22493 (0,17 mg/kg/zi). Rezultatele sunt descrise în text și în datele suplimentare.

Experimentul 2: Efectul agonistului melanocortinei LY2112688 asupra aportului alimentar și a ritmului cardiac.

După recuperarea completă din tratamentul BIM-22493 (mai mult de 8 săptămâni după finalizarea tratamentului cu 0,17 mg/kg/zi), au fost selectate 8 animale sensibile la dietă cu dispozitive de telemetrie de lucru din cele 12 animale descrise în experimentul 1. Aceste animale au primit trei terapii săptămânale consecutive, fiecare separat de 1 săptămână de tratament vehicul, în următoarea ordine: LY2112688 (0,17 și 0,5 mg/kg/zi), urmat de BIM-22493 (0,5 mg/kg/zi) pentru comparație. A fost înregistrat aportul de alimente în săptămâna de tratament activ și măsurătorile cardiovasculare.

analize statistice.

Datele sunt exprimate ca medie ± SEM. O ANOVA cu măsuri repetate a fost utilizată pentru a testa semnificația rezultatelor utilizând o analiză post hoc Dunnett sau Bonferroni (GraphPad Prism, La Jolla, CA). O valoare P de ≤0,05 a fost considerată semnificativă. În unele cazuri, a fost efectuat un test Student t asociat și este menționat ca atare în legendele figurii. O semnificație de 0,05 sau mai mică a fost considerată semnificativă.

REZULTATE

Efectele BIM-22493 în macacurile rio DIO.

Un studiu doză-răspuns (0,17, 0,5 și 1,5 mg/kg/zi) la animale slabe a demonstrat că BIM-22493 la 0,5 mg/kg/zi a redus maxim aportul alimentar; astfel, această doză a fost aleasă pentru tratamentul cronic în macacii de resus DIO (Fig. suplimentar 2). Aportul alimentar a scăzut semnificativ cu 35% în prima săptămână de expunere la medicament, comparativ cu nivelurile din perioada de tratament a vehiculului (Fig. 1A). Cu toate acestea, acest efect asupra consumului de alimente a fost tranzitoriu, deoarece aportul de alimente sa normalizat în săptămânile 4-7 și a arătat o creștere în cursul săptămânii 8 a tratamentului medicamentos. Trebuie remarcat faptul că animalele sensibile la dietă (obezi; 33% ± 5,6, n = 9) și rezistente (slabe; 29% ± 15, n = 3) au prezentat scăderi comparabile ale consumului de alimente; prin urmare, datele au fost combinate. Deși aportul de alimente la sfârșitul perioadei de tratament a fost mai mare decât în ​​perioada de tratament vehicul, o creștere semnificativă a aportului de alimente a fost observată numai după încetarea tratamentului cu BIM-22493. Aportul de alimente a rămas crescut la aceste animale încă câteva săptămâni în timpul perioadei de spălare și nu a revenit complet la normal decât la 12 săptămâni după încetarea tratamentului cu BIM-22493 (Fig. Suplimentar 4A), când animalele au revenit la greutatea corporală de pretratament.