Arcuate nucleus som en kanal för olika signaler som är relevanta för energihomeostas

Arcuate nucleus neuroner är kända för att reagera på ett brett spektrum av hormoner och näringsämnen, inklusive leptin, insulin, gonadala steroider och glukos. Förutom potentiella transportmekanismer kan perifera ämnen få tillgång till dessa neuroner via bågformiga cellkroppar i och projektioner till den mediala eminensen, en region som anses vara ett circumventrikulärt organ. Arcuate är en potent plats för leptinverkan och förmedlar troligen en del av leptins effekter via arcuate neuropeptid Y/agouti-relaterad peptid (NPY/AgRP) och pro-opiomelanocortin (POMC)-neuroner, vilket innebär att denna struktur är inblandad i den långsiktiga kontrollen av energidepåer. Ghrelin, den endogena liganden för tillväxthormonets sekretagogreceptor, kan dock också stimulera matning och viktökning, delvis genom att verka på receptorer i bågformiga NPY-neuroner. Eftersom ghrelin utsöndras av magsäcken vid utarmning av innehållet, med en halveringstid på högst en timme, kan den bågformiga kärnan också vara viktig för att känna av och reagera på akuta förändringar i näringsämnen. Vi har utvecklat ett system för inspelning från arcuate POMC-neuroner med hjälp av en mus som innehåller en transgen där POMC-promotorn driver uttrycket av det grönt fluorescerande proteinet (GFP). I dessa möss uttrycker 99 % av de β-endorfinpositiva neuronerna GFP, vilket gör det lätt att göra helcells patch clamp-inspelningar från de sparsamt fördelade POMC-neuronerna. Alla POMC-neuroner tycks aktiveras av leptin, via två olika mekanismer, medan cirka 30-50 % av neuronerna tycks hämmas av en specifik agonist för gamma-melanocyt-stimulerande hormon (MSH). Det senare resultatet tyder på att melanocortin-3-receptorn (MC3-R) kan fungera som en autoinhibitorisk receptor på vissa POMC-neuroner. Detta hypotalamiska skivpreparat bekräftar också att de bågformiga POMC-neuronerna reagerar på en mängd olika näringsämnen och hormoner. Det bågformiga melanocortinsystemet kan därför bäst beskrivas som en kanal för många olika signaler som är involverade i energihomeostasen, där leptin verkar toniskt för att reglera kretsens känslighet för en mängd olika hormoner och näringsämnen.