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Naoual Khayr

• Nikotinabhänigkeit und -abstinenz sind mit erniedrigtem bzw. erhöhtem Körpergewicht assoziiert. Dem Nucleus arcuatus kommt eine Schlüsselrolle bei der Körpergewichtsregulation zu, und es wurde bereits gezeigt, dass eine inadäquate Genexpression in diesem hypothalamischen Kerngebiet zu Adipositas führen kann. Obwohl bekannt ist, dass Nikotin die Genexpression im Hypothalamus beeinflussen kann, sind die genauen Mechanismen, die zu den anorektischen Effekten führen, noch weitgehend unbekannt. Diese Studie wurde durchgeführt, um eine Methode zu etablieren, mit der umfassende und informative Genexpressionsprofile im Nucleus arcuatus - unter anderem - in Abhänigkeit von Nikotinwirkungen erstellt werden können. Hierzu wurden Microarrays mit einer limitierten Zahl an Genen hergestellt, für die teilweise bereits Informationen zu Nikotin-abhängiger Gegenregulation verfügbar waren. Fünfundzwanzig Fischer-Ratten wurden miniosmotische Pumpen implantiert, die entweder Nikotin (9mg/kg Körpergewicht/ Tag) oder physiologische Kochsalzlösung freisetzten. Nach einer Woche wurde ein Teil der Tiere getötet, während bei den übrigen Tieren die Effekte einer dreitägigen Nikotinabstinenz untersucht wurden. Die Nikotinbehandlung war mit einer reduzierten Gewichtszunahme sowie einer erhöhten Rektaltemperatur (p=0,001) assoziiert. Die Nikotinabstinenz führte dagegen zu einer gesteigerten Gewichtszunahme (p=0,012), einer erniedrigten Rektaltemperatur sowie einer höheren Serumglukosekonzentration (p=0,028). Für die Serumkonzentrationen von Insulin, Leptin, Cholesterin oder Triglyceriden konnten keine signifikanten Unterschiede aufgezeigt werden, was möglicherweise aber auf die relativ geringe Anzahl an Versuchstieren zurückzuführen ist. Mit den Microarray-Studien ließen sich die vorbeschriebenen Daten für die Nikotin-abhängige Regulation der Genexpression von NPY sowie teilweise auch von POMC bestätigen. Darüberhinaus konnten neue Informationen im Hinblick auf die Nikotinabhängige Regulation der Genexpression von AGRP, LepRb, Insulinrezeptor, MC3R, NPY-Y5-Rezeptor, Prohormone-Convertase-1, POMC und SOCS-3 gewonnen werden. Zusätzlich zu den neuen Daten stellen wir somit einen methodischen Ansatz vor, mit dem Expressionsprofile für viele hundert hypothalamischen Genen in Abhängigkeit von Manipulationen des Körpergewichts erstellt werden können, um so dann tiefgreifende Einsichten in die neuronalen molekularen Mechanismen der Körpergewichtskontrolle nehmen zu können.
• Nicotine dependence or abstinence are associated with increased or decreased body weight, respectively. The hypothalamic nucleus arcuatus represents a key site for body weight control, and it is well established that inadaequate gene expression in this nucleus can cause obesity. Although nicotine is known to influence hypothalamic gene expression, the specific mechanisms underlying its anorexic effects are still largely unknown. The present study was performed to establish a method for encompassing and informative gene expression profilings. Therefore, microarrays with a limited number of genes were manufactured, including genes with available expression data in relation to nicotine.Twenty-five Fischer rats were implanted with miniosmotic pumps containing either 9mg/kg/day nicotine tartrate or saline. After one week a fraction of the animals was killed, whereas the effects of a 3 days nicotine abstinence were studied in the remaining animals. Nicotine treatment was associated with decreased body weight gains and increased rectal temperatures (p=0,001), whereas nicotine abstinence led to increased body weight gains (p=0,012), decreased temperatures as well as higher serum glucose concentrations (p=0.028). Presumably due to the small number of animals, any significant differences could not be detected for serum insulin, leptin, cholesterol or triglycerides. The microarray studies, however, could confirm previously described data for neuropeptide Y (NPY) and partially also for proopiomelanocortin (POMC). Moreover, new data could be obtained for nicotine influenced gene expression of Agouti-related protein (AGRP), leptin receptor long form (Ob-Rb), insulin receptor (IR), melanocortin-3 receptor (MC3R), NPY receptor-5 (NPY5R), prohormone convertase-1 (PC1), proopiomelanocortin (POMC) and suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS-3). Hence, additionally to the new data we can provide an approach to perform large-scale expression profilings as a basis to substantially elucidate the underlying neuronal molecular mechanisms involved in body weight regulation.