Der Nucleus arcuatus als Kanal für verschiedene Signale, die für die Energiehomöostase relevant sind

Neuronen des Nucleus arcuatus reagieren bekanntermaßen auf eine breite Palette von Hormonen und Nährstoffen, darunter Leptin, Insulin, Gonadensteroide und Glukose. Zusätzlich zu den potenziellen Transportmechanismen können periphere Substanzen diese Neuronen über die arcuaten Zellkörper in und Projektionen auf die mediane Eminenz erreichen, eine Region, die als zirkumventrikuläres Organ gilt. Der Arcuatus ist ein potenter Ort der Leptinwirkung, der wahrscheinlich einen Teil der Leptinwirkung über arcuate Neuropeptid Y/Agouti-related Peptide (NPY/AgRP) und Pro-opiomelanocortin (POMC) Neuronen vermittelt und diese Struktur in die langfristige Kontrolle der Energiespeicher einbezieht. Ghrelin, der endogene Ligand des Wachstumshormon-Sekretagogue-Rezeptors, kann jedoch auch die Nahrungsaufnahme und Gewichtszunahme stimulieren, zum Teil durch die Wirkung auf Rezeptoren in den NPY-Neuronen des Bogengangs. Da Ghrelin vom Magen bei Erschöpfung des Inhalts mit einer Halbwertszeit von nicht mehr als einer Stunde ausgeschüttet wird, könnte der Nucleus arcuatus auch bei der Wahrnehmung von und Reaktion auf akute Veränderungen der Nährstoffversorgung eine wichtige Rolle spielen. Wir haben ein System zur Aufzeichnung von POMC-Neuronen aus dem Bogengang entwickelt, das eine Maus mit einem Transgen verwendet, in dem der POMC-Promotor die Expression des grün fluoreszierenden Proteins (GFP) antreibt. Bei diesen Mäusen exprimieren 99 % der β-Endorphin-positiven Neuronen GFP, so dass Ganzzell-Patch-Clamp-Aufnahmen von den spärlich verteilten POMC-Neuronen leicht möglich sind. Alle POMC-Neuronen scheinen durch Leptin über zwei verschiedene Mechanismen aktiviert zu werden, während etwa 30-50 % der Neuronen durch einen für das Gamma-Melanozyten-stimulierende Hormon (MSH) spezifischen Agonisten gehemmt zu werden scheinen. Das letztgenannte Ergebnis deutet darauf hin, dass der Melanocortin-3-Rezeptor (MC3-R) als autoinhibitorischer Rezeptor auf einigen POMC-Neuronen wirken könnte. Dieses Hypothalamus-Scheibenpräparat bestätigt auch die Empfindlichkeit der bogenförmigen POMC-Neuronen auf eine Vielzahl von Nährstoffen und Hormonen. Das bogenförmige Melanocortin-System lässt sich daher am besten als Kanal für viele verschiedene Signale beschreiben, die an der Energiehomöostase beteiligt sind, wobei Leptin tonisch wirkt, um die Reaktionsfähigkeit des Kreislaufs auf eine Vielzahl von Hormonen und Nährstoffen zu regulieren.