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dc.contributor.authorHufnagel, Carmen
dc.date.accessioned2023-03-03T15:16:50Z
dc.date.available2002-02-21T23:00:00Z
dc.date.available2023-03-03T15:16:50Z
dc.date.issued2001
dc.identifier.urihttp://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:26-opus-7236
dc.identifier.urihttps://jlupub.ub.uni-giessen.de//handle/jlupub/11265
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.22029/jlupub-10648
dc.description.abstractGegenstand der vorliegenden Untersuchungen waren die entwicklungsbedingten Veränderungen des Plasmaleptinspiegels bei Ratten imSäuglingsalter sowie seine physiologische Regulation unter besonderer Berücksichtigung des als 'fa'-Mutation bezeichnetenLeptinrezeptor-Gendefekts. Als Grundlage für die Analyse der durch den Gendefekt bedingten Abweichungen von der Norm wurdenmethodische Voruntersuchungen an gesunden, sog. Wildtyp-Tieren im Zeitraum zwischen der 1. und 5. Lebenswoche durchgeführt, wobeider Zeitgang des Plasmaleptinspiegels, seine Beziehung zum Körperfettgehalt und speziell sein Verhalten am 10. Lebenstag ermitteltwurde. Auf dieser Grundlage wurde der Einfluß der Gendosis, das heißt, die Auswirkungen des homozygoten (fa/fa) oder heterozygoten(+/fa) Auftretens des Rezeptor-Gendefekts bzw. seine Abwesenheit beim Wildtyp (+/+) analysiert, und zwar zu zwei ontogenetischdefinierten Zeitpunkten. Zum einen wurde der Plasmaleptinspiegel im perinatalen Zeitraum auf Abhängigkeiten von der Gendosisuntersucht. Zum anderen erfolgte eine eingehende Analyse der Interaktion der Gendosis mit der physiologischen Kontrolle desPlasmaleptinspiegels und mehrerer auf ihn einwirkender Einflußgrößen am 10. Lebenstag, weil aufgrund früherer Befunde zu dieser Zeitmit dem Wirksamwerden der Gendosis als Einflußgröße zu rechnen ist. In diesen Untersuchungen wurden nach vorangehendermehrtägiger Manipulation der Energiezufuhr und der äußeren thermischen Belastung alle für die Energiebilanz relevanten Parametergemessen, sowie die Größe der Leptin-mRNA-Konzentration im Braunen (BAT) und Weißen (WAT) Fettgewebe als den wesentlichenBildungsorten des Leptins erfaßt. Bei der Analyse der Meßdaten diente die Metabolische Rate (MR) als Surrogatvariable für dieexperimentell durch Noradrenalin-Infusion manipulierte sympatho-adrenerge Aktivitität (SAA), die Nettoenergiezufuhr, das heißt, dieDifferenz zwischen den mit der Milch zugeführten und den im Stoffwechsel verbrauchten Energiemengen, als Surrogatvariable für dieGesamtheit der zellulären Energieströme und der Gesamtkörperfettgehalt als Surrogatvariable für den Lipidgehalt der Adipozyten. DieAuswertung der Rohdaten erfolgte mittels zweifaktorieller Varianzanalyse und einfacher sowie multipler Regressionsanalysen und führte zuden folgenden Ergebnissen. 1. Bereits kurz nach der Geburt - noch vor Beginn der Triglyzeridspeicherung - aber nicht pränatal, kann als früheste durch denLeptinrezeptordefekt verursachte Störung ein deutlicher Gendosis-Effekt auf den Plasmaleptinspiegel nachgewiesen werden. 2. Der Plasmaleptinspiegel nimmt bei Wildtyp-Tieren während der ersten beiden Lebenswochen deutlich und danach langsamer ab. Dabeiweist der Plasmaleptinspiegel in den ersten beiden Lebenswochen stärkere Schwankungen auf als in der 3.-5. Lebenswoche, jedochkommt es nicht zu sprunghaften Veränderungen, die den Aussagewert der im Alter von 10 Tagen durchgeführten speziellenUntersuchungen hätten beeinträchtigen können. 3. Eine künstliche Aufzucht unter moderater Kältebelastung eliminiert nicht die hohen Plasmaleptinspiegel der fa/fa Tiere gegenüber ihren+/fa und +/+ Wurfgeschwistern, die sich bei normaler Aufzucht unter Kältebelastung zeigen. 4. Bereits eine kurzfristige künstliche Aufzucht über 2 Tage unter thermoneutralen Bedingungen gleicht noch vor dem Auftreten vonÄnderungen des Körperfettgehaltes den Energieverbrauch von +/fa und fa/fa Tieren auf minimalem Niveau einander an und eliminiertFaktoren, die für die überhöhten Plasmaleptinspiegel von fa/fa Tieren unter Kältebelastung verantwortlich sind. 5. Eine Dauerbehandlung mit Noradrenalin über 6 Tage führt schon bei niedriger Dosis zu einer Angleichung der Plasmaleptinspiegel vonfa/fa und +/fa Tieren, ohne daß damit eine Reduzierung des Gesamtkörperfettgehaltes verbunden sein muß. 6. Es zeigte sich sowohl bei normaler wie künstlicher Aufzucht für Plasmaleptinspiegel <10 ng/ml ein starker Einfluß derLeptin-mRNA-Konzentration im BAT auf den Plasmaleptinspiegel, die 60% seiner Variabilität erklärt, während der Einfluß derLeptin-mRNA-Konzentration im WAT weniger als 10% betrug. Bei dieser Analyse zeigte sich zudem auch ein schwacher Genotyp-Einfluß. 7. Bei Plasmaleptinspiegeln >10 ng/ml, wie sie vor allem bei fa/fa Tieren unter Kältebelastung beobachtet wurden, sind Effekte desLeptinrezeptordefekts wirksam, die weder mit der Leptin-mRNA-Konzentration im BAT und WAT, noch mit der SAA in Zusammenhanggebracht werden können. 8. Werden für Plasmaleptinspiegel <10 ng/ml die Einflußvariablen ohne Berücksichtigung der Leptin-mRNA-Konzentration im BAT undWAT als intervenierenden Variablen analysiert, ergibt sich ein positiver Einfluß des Körperfettgehaltes, der mehr als 50% der Variabilitäterklärt, und ein negativer Einfluß der SAA, der weitere 10% der Variabilität erklären kann, jedoch kein Einfluß der Gendosis. 9. Die Leptin-mRNA-Konzentration im BAT ist eng mit der SAA korreliert, sie erklärt 90% ihrer Variabilität. Dagegen konnten dieuntersuchten Variablen insgesamt nur knapp 50% der Variabilität der Leptin-mRNA-Konzentration im WAT erklären, wobei dieNettoenergiezufuhr die dominierende Einflußgröße darstellte und der Körperfettgehalt, sowie die SAA nur eine geringe Rolle spielten.Dabei muß berücksichtigt werden, daß die Surrogatvariable Nettoenergiezufuhr wesentlich weniger eng mit den Energieströmen im WATassoziiert ist, als die Surrogatvariable MR mit der sympathisch kontrollierten Aktivierung des BAT. Diese Ergebnisse lassen sich zusammenfassend wie folgt interpretieren. (a) Ein von der Fettspeicherung unabhängiger Einfluß des 'fa'-Gendefekts auf die Leptinsekretion ist bereits unmittelbar nach der Geburtnachweisbar. (b) Im Alter von 10 Tagen ist eine autokrine, durch den Leptinrezeptor an der Fettzelle selbst vermittelte Regelung derLeptin-Gen-Expression unter dem Einfluß des Plasmaleptinspiegels selbst noch nicht wirksam. Infolgedesssen wird die bei normalaufgezogenen Tieren im Alter von 10 Tagen nachweisbare negative Rückkopplung des Leptins auf seine Expression im BATwahrscheinlich durch zentralnervöse Leptinrezeptoren vermittelt, und zwar über deren Einfluß auf die sympathische Aktivität.Rückkopplungseffekte auf die Expression des Leptin-Gens im WAT resultieren wahrscheinlich, aber nicht ausschließlich ausVeränderungen der Energieströme. (c) Außer den in der vorliegenden Untersuchung identifizierten Rückkopplungswirkungen des Leptins auf seine Expression weisen einigeBefunde auf weitere unbekannte Regelungsfaktoren hin, die sowohl bei normaler Aufzucht als auch bei künstlicher Aufzucht unterKältebelastung wirksam sind, jedoch durch die Herstellung thermoneutraler Bedingungen eliminiert werden und deren Störung zurHyperleptinämie der +/fa und fa/fa Tiere beiträgt.de_DE
dc.description.abstractThe investigations of this study were concerned with the ontogenetic changes in plasma concentration of the hormone leptin in suckling-agerats and its physiological regulations with special reference to the so-called 'fa' gene defect of the leptin receptor. Analytical studiesproceeded from the evaluation of the time course of plasma leptin and its relationship with body fat content during the developmental periodbetween the first and fifth week of life, concentrating in particular on the phase around the 10th day of life. Based on these studies theinfluence of the 'gene dose', i.e., the homozygous (fa/fa), and heterozygous (+/fa) presence of the gene defect or its total absence in thewildtype animal (+/+) on plasma leptin was analyzed at two defined states of ontogeny. First, the influence of gene dose on plasma leptinwas determined during the perinatal phase. Second, the roles of gene dose and of several physiological and cellular parameters known toinfluence plasma leptin were studied at the age of 10 days, because preceding observations had indicated that the gene dose wouldbecome effective at this age. In order to delineate the influence of gene dose against those of various metabolic parameters, control of foodsupply was established by artificial rearing and control of metabolic expenditure either by imposing a mild cold load or by norepinephrineinfusion to activate non-shivering thermogenesis. Measurements included plasma leptin and the mRNA concentrations in the brown (BAT)and white (WAT) adipose tissue, metabolic rate (MR) as an estimate of the state of sympatho-adrenal activation (SAA), net energy storage,determined as the difference between the energy supplied with the milk and metabolic energy dissipation, as an estimate of the globalenergy flux, and body fat content as an estimate of the global lipid content of the adipocytes. Evaluation of the data by subjecting them to2-way ANOVA and to simple or multiple regression analysis produced the following results. 1. The earliest evidence for an influence of the gene dose on plasma leptin was found immediately after birth, i.e., prior to the start oftriglyceride storage, but could not be discovered immediately before birth. 2. The plasma concentration of leptin in wildtype animals declines during the first to fifth week of life. The decline is most rapid during thefirst 2 weeks and varies more strongly during this period than subsequently. Rapid sustained changes that might have compromised themeasurements made in 10 day old pups did not occur at that age. 3. Artificial rearing under moderate cold load conditions does not eliminate the difference between the high plasma levels of the fa/faanimals in comparison to +/fa and +/+ animals, as they are observed under natural rearing conditions. 4. Artificial rearing for 2 days in thermoneutral conditions leads to comparable minimum energy consumption without changes in body fatstorage in both fa/fa and +/fa pups and eliminates the stimulatory effects responsible for the high plasma leptin levels in the fa/fa animals. 5. Under continuous application of norepinephrine for 6 days in artificially reared pups, low doses are sufficient to adjust plasma leptin ofthe fa/fa pups to the level of +/fa pups, and reduction of body fat content is not a prerequisite for this effect. 6. For plasma leptin levels <10 ng/ml, irrespective of raising the animals naturally or artificially, a strong influence of leptin mRNAconcentration in the BAT may be stated which explains 60% of plasma leptin variations, while leptin mRNA concentration in the WATaccounts for only 10% of the plasma leptin variations. In addition, a weak genotype effect could be confirmed. 7. For plasma leptin levels >10 ng/ml, which were observed mainly in fa/fa pups, body fat content was confirmed to be influential andaccounted for 50% of the variations in plasma leptin. The influence of gene dose was neither associated with differences in BAT and Watleptin mRNA concentrations nor with the state of sympathoadrenal activation. 8. Analysis applied to the control of plasma leptin at levels <10 ng/ml, when leaving out of account the influences of leptin mRNAconcentrations in the BAT and WAT, revealed a positive relationship with body fat content accounting for 50% of plasma leptin variationsand a negative relationship with the state of sympathoadrenal activation accounting for 10% of the plasma leptin variations, whilegene-dose influences could not be detected. 9. Leptin mRNA concentrations in the BAT correlated closely with the state of sympathoadrenal activation which accounted for 90% of theirvariations. Only 50% of the variations in WAT leptin mRNA concentration could be attributed to any one of the investigated variables, withnet energy supply emerging as the dominant parameter and both body fat content and state of sympathoadrenal activity being lessinfluential. The difference in the control of leptin mRNA concentration in BAT and WAT may be related to the facts that net energy supply isloosely connected to energy flux in the WAT whereas MR as the estimate for the sympathoadrenal state of activity is closely connected toenergy flux in the BAT. The results suggest the following conclusions: (a) Immediately after birth the 'fa' gene defect is effective as a factor elevating plasma leptin concentration in rat pups. (b) In 10-day-old rat pups autocrine control of leptin production, due to the action of the circulating hormone on leptin receptors of the fat cellas the source of leptin, is not yet effective. Since a feedback relationship between leptin and its production was shown to exist in the BAT atthis age, it is most likely established by central nervous leptin receptors ultimately controlling sympathoadrenal activity. For leptin productionin the WAT, the available evidence suggests some kind of feedback control of leptin mRNA expression in which local energy flux seems tobe involved. c) Apart from the feedback relationships identified in this study between plasma leptin and leptin mRNA expression, circumstantialevidence suggests the involvement of additional unknown control mechanisms which are effective in the conditions of natural as well asartificial rearing involving some degree of cold stress, but are eliminated in thermoneutral conditions.en
dc.language.isode_DEde_DE
dc.rightsIn Copyright*
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/page/InC/1.0/*
dc.subject.ddcddc:630de_DE
dc.titleOntogenetische Veränderung des Plasmaleptinspiegels und seine Regulation bei 10 Tage alten Rattende_DE
dc.typedoctoralThesisde_DE
dcterms.dateAccepted2001-10-22
local.affiliationFB 10 - Veterinärmedizinde_DE
thesis.levelthesis.doctoralde_DE
local.opus.id723
local.opus.instituteMax-Planck-Institut für physiologische und klinische ForschungW.G. Kerckhoff-Institut Bad Nauheim, eingereicht über das Institut für Veterinär-Physiologiede_DE
local.opus.fachgebietVeterinärmedizinde_DE


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