Immunohistochemical studies on the functional role of neuropeptides and their receptors in the central regulation of food intake  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
62893
Type K
Principal investigator Palkovits, Miklós
Title in Hungarian A táplálékfelvétel központi idegrendszeri szabályozásában részt vevő neuropeptidek, kannabinoidok, valamint receptoraik szerepének immunhisztokémiai vizsgálata
Title in English Immunohistochemical studies on the functional role of neuropeptides and their receptors in the central regulation of food intake
Keywords in Hungarian táplálékfelvétel, neuropeptidek és receptoraik, hypothalamus, immunhisztokémia, in situ hibridizáció, agypályák
Keywords in English food intake, neuropeptides, neuropeptide receptors, hypothalamus, immunohistochemistry, in situ hybridization, neuronal pathways
Discipline
Molecular and cellular neuroscience (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Neurosciences
Department or equivalent Neuromorphological and Neuroendocrine Research Laboratory (Office for Research Groups Attached to Universities and Other Institutions)
Participants Gallatz, Katalin
Kovács, Zsolt István
Puskás, Nela
Tóth, Zsuzsanna
Uhereczky, Gabriella
Starting date 2006-02-01
Closing date 2010-01-31
Funding (in million HUF) 18.500
FTE (full time equivalent) 7.85
state closed project
Summary in Hungarian
Több mint 80 éve kísérletekkel bizonyított, hogy a táplálékfelvétel a központi idegrendszer, ezen belül is főleg a hypothalamus szabályozása alatt áll. Kémiai és elektrolítikus agyi léziókkal lokalizálták a táplálékfelvételben szerepet vívő gátló vagy serkentő idegsejteket. Az elmúlt 20 év során végzett - részben saját - kísérletből ismretté vált, hogy ezek az idegsejtek neuropeptid-, ill. kannabinoid tartalmúak, és több neurális és humorális pályán át kapnak információt szervezetünk anyagcsere szintjéről, a vér cukor- és zsírtartalmáról, valamint az emésztőrendszer aktuális aktivitásáról és teltségéről. A szabályozás mechanizmusát, az abban részt vevő agyterületek és idegsejtek kapcsolatrendszerét - pályáit - azonban csak részben ismerjük. Vizsgálataink neuromorfológiai és immunhisztokémiai módszerekkel - ezek megismerésére irányulnak. Vizsgálni kivánjuk 1) a humorális szignál útját: a vérben keringő, a táplálékfelvételt szabályozó hormonok - leptin ghrelin - támadáspontjait a hypothalamusban és a limbikus rendszerben. A fent nevezett hormonok receptorainak kimutatása a különböző neuropeptid- és kannabinoid-tartalmú idegsejtekben (kettős immunhisztokémiai festés), valamint mRNS tartalmuk változása táplálékmegvonás, ill. akut táplálékfelvétel hatására (kettős in situ hibridizáció). 2) Műtéti, in situ hibridizációs és pálajelölési módszer kombinált alkalmazása a hypothalamusban lévő, a táplálékfelvétel szabályozásában részt vevő (ma ismert 8 különböző) peptiderg idegsejtnek a nucleus accumbens és a limbikus gykéreg idegsejtjeivel való kapcsolatainak tisztázására. A cél, hogy neuroanatómiai és neurokémiai adatokat szolgáltassunk a táplálékfelvétel és az éhség/jóllakottság érzése, valamint a táplálkozással kapcsolatos viselkedési válaszok (feeding behavior) élettani és gyógyszertani kutatásokhoz.
Summary
Based on morphological and physiological studies, the central position of the hypothalamus in the food intake has been demonstrate. It is organized by long-loop mechanisms including humoral and neural inputs to the hypothalamus, obligatory processing in hypothalamic neuronal circuits, and descending commands through vagal and spinal neurons to the body. A number of various hormones, neuropeptides, cannabinoids and their receptors are involved in these regulatory mechanisms. Their actions and their expression in hypothalamic and extrahypothalamic neurons as well as their interconnections (pathways) will be investigated by using neuroanatomical (tract-tracing), neurochemical (light and electron microscopical immunohistochemistry, in situ hybridization histochemistry) and experimental surgical techniques.




 

Final report

  
Results in Hungarian
1) Megfigyelések a nyúltvelő dorsomedialis területén lévő idegsejtek szerepére a táplálékfelvétel során. Igazolást nyert, hogy a) az éhezés priméren nem befolyásolja az ittlevő sejtek aktivitását (c-fos expresszióját), b) az éhezést követő táplálékfelvétel során a jóllakottság erős inger a nucleus tractus solitarii és az area postrema idegsejtjei számára, c) a jóllakottság-indukált sejtaktivitást a nervus vagus átvágása nem befolyásolta, a régió humorális inputjának gátlása viszont jelentősen csökkentette. 2) Megfigyelések a hypothalamus területén. Igazolást nyert, hogy a hypothalamus egy jól körülírt sejtcsoportja, a nucleus dorsomedialis ventralis szubdivíziójának idegsejtjei nagyon érzékenyen reagálnak az éhezést követő jóllakottságra. Műtéttel és pályajelölési módszerrel igazoltuk, hogy e magcsoport a nucleus tractus solitarii-ból eredő pályán szállított szignálra reagál: a pálya féloldali átvágása után az azonos oldali dorsomediális sejtekben a jóllakottság nem indukál sejtaktivitást. 3) Kettős fény- és eletronmikroszkópos immunhisztológiai festéssel igazoltuk, hogy az alsó agytörzs noradrenalin és adrenalin neuronjai a hypothalamus táplálékfelvételt serkentő orexint termelő neuronjait közvetlenül beidegzik. Egy neurális visszajelzés (adrenalin feedback orexin sejteken) igazolható volt. 4) Lokalizáltuk a limbikus agykéreg neuronjait, melyek érzékenyen reagálnak a jóllakottságra. Kapcsolatuk kimutatható volt a nucleus accumbens-szel, az agy „reward” központjával.
Results in English
1) New observations about the role of dorsomedial medullary neurons in the regulation of food intake. It has been proved that a) fasting may have little or no direct effect on the activity of these neurons based on negative c-fos data, b) 2 h refeeding after fasting constitutes a very strong signal for neurons in the nucleus of the solitary tract (NTS) and the area postrema, c) refeeding-induced signal did not influence by vagotomy, but it reduced significantly by a blockage of humoral (vascular) signals to these neurons. 2) New observations in the hypothalamus. We could localized a very distinct cell group in the hypothalamic dorsomedial nucleus (DN) that responded selectively to refeeding. By using tract-tracing techniques and specific neurosurgery, we demonstrated that satiety signals from the NTS ascend in special pathway to the DN: unilateral transection of this pathway resulted in an ipsilateral disappearance of solitary fibers and terminals in the DN where cells in the ipsilateral side did not respond to refeeding. 3) Innervations of medullary noradrenaline and adrenaline neurons by hypothalamic orexin-expressing neurons have been demonstrated by double light- and electron microscopic immunohistochemistry. An adrenergic feedback to orexin-expressing cells has also been demonstrated. 4) Cells responded to refeeding have been localized in the infralimbic and prelimbic cortex that project to the accumbens nucleus that represents the brain “reward” center.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=62893
Decision
Yes





 

List of publications

  
Renner É, Puskás N, Tóth ZE, Dobolyi Á, Palkovits M: Activation of hypothalamic dorsomedial neurons in refed fasting rats, ascending activation signals from the nucleus of the solitary tract, 15th Cong Hung Anat Soc, Budapest, A32, 2009
Renner É, Szabó-Meltzer K, Puskás N, Tóth ZE, Dobolyi Á, Palkovits M: Activation of neurons in the hypothalamic dorsomedial nnucleus via solitary-hypothalamic ascending projections following refeeding of fasted rats, Joint Meet Eur Neuropeptide Club and Summer Neuropeptide Conf, Salzburg, A5, 2009
Dobolyi A, Palkovits M: Latent transforming growth factor beta binding protein-2 is expressed selectively in orexin neurons in the rat hypothalamus, 7th Int IBRO Cong, Melbourne, A162, 2007
Kiss A, Mravec B, Palkovits M, Kvetnansky R: Stress-induced changes in tyrosine hydroxylase (TH) gene expression in rat hypothalamic paraventricular, periventricular and dorsomedial nuclei, 9th Symp on Catecholamines and Their Neurotransmitters in Stress, Smolenice, Endocrine Reg 41:97, 2007
Palkovits M: Neuroanatomy applied to neuroendocrinology, School of Neuroendocrinology, Seillac, Abs 7-8, 2007
Papp RS, Kirilly E, Kitka T, Bagdy G, Palkovits M: Prolactin-releasing peptide expressing neurons directly influence the orexigenic system via connections with melanin-concentrating hormone- and orexin-producing cells in the hypothalamus, 6th FENS Meet Eur Neurosci, Geneva, FENS Abst 4:160.12, 2008
Papp RS, Kirschenbaum D, Kurucz P, Renner É, Palkovits M: Orexin and MCH regulate the visceromotor functions of the antrum and the proximal duodenum, Acta Physiol Hung 96:113-114, 2009
Renner É, Puskás N, Tóth ZsE, Palkovits M: Activation of neurons in the dorsomedial hypothalamic nucleus in response to refeeding of fasted rats, Acta Physiol Hung 96:118, 2009
Szabó-Meltzer K, Palkovits M: Feeding- and refreeding-induced neuronal activity in the hypothalamus of gold thioglucose-treated mice, Acta Physiol hung 96:129, 2009
Papp RS, Palkovis M: Orexin A-containing pathways in the rat brainstem, 12th Ann Meet Hung Neurosci Soc, Budapest 2009, Front Neurosci, doi:10.3389/conf.neuro.01.2009.04.017, 2009
Kovács ZsI, Palkovits M: Intracranial landmarks and other techniques to further improve the precision of stereotaxic tracer injections, Exp Brain Res, submitted for publication, 2010
Kovács ZsI, Palkovits M: Micropapillary specifically designed for pressure microinjections of very low volumes, J Neurosci Meth, submitted for publication, 2010
Kurucz P, Szabó-Meltzer KI, Palkovits M: Fos activation in the lower brainstem after feeding and refeeding in gold thioglucose-treated mice, 12th Ann Meet Hung Neurosci Soc, Front Neurosci, doi: 10.3389/conf.neuro.01.229.04.114, 2009
Renner E, Szabó-Meltzer KI, Puskás N, Dobolyi A, Tóth Z, Palkovits M: Prolactin-releasing peptide-containing neurons in the nucleus of the solitary tract activate neurons in the hypothalamic dorsomedial nucleus in response to refeeding of fasted rats,, 12th Ann Meet Hung Neurosci Soc, Front Neurosci, doi: 10.3389/conf.neuro.01.229.04.117, 2009
Dobolyi A, Palkovits M: Localization of latent transforming growth factor beta binding protein expression in the rat central nervous system, 11th Ann Meet Hung Neurosci Soc, Szeged, Clin Neurosci 60 (S1):17, 2007
Meltzer K, Renner E, Puskás L, Puskás N, Palkovits M: c-Fos expression in brain nuclei of monosodium glutamate-treated rats and gold thioglucose-treated mice during fasting and after refeeding, Int IBRO Workshop, Budapest, A68, 2006
Papp RS, Puskas N, Palkovits M: Orexin and MCH innervation of the spinal cord in rats, Int IBRO Workshop, Budapest, A98, 2006
Puskas N, Papp RS, Gallatz K, Palkovits M: Orexinergic innervation of brain noradrenergic neurons,, Int IBRO Workshop, Budapest, A174, 2006
Palkovits M: Neuroanatomical and neurochemical organization of the central regulation of food intake, 16th Ann Symp on the Cannabinoids, Tihany, P1, 2006
Palkovits M: Programming of the HPA axis, 12th Meet Eur Neuroendocrine Association, Athens, Hormones 5 (Suppl 1):22-23, 2006
Palkovits M: Neuropeptide in the human brain: functional neuroanatomy, 6th Int Retrometabolism Drug Design Conference, Göd, Abstracts, p 38, 2007
Palkovits M: Hypothalamic arcuate nucleus: neurons in the meeting-point of central autonomic and neuroendocrine regulatory systems, Acta Biol Szegediensis 51 (Suppl 1):36, 2007
Kurucz P, Micsko T, Kirschenbaum D, Palkovits M: Hypothalamic, limbic and medullary innervation of the stomach and the duodenum in vagotomized rats, Clin Neurosci 60 (S1):38, 2007
Meltzer K, Palkovits M: Feeding- and refeeding-induced neuronal activity in the hypothalamus of gold thioglucose-treated mice, Clin Neurosci 60 (S1):44, 2007
Papp RS, Gallatz K, Puskas N, Palkovits M: Dorsolateral hypothalamic projections to medullary and spinal autonomic neurons, Clin Neurosci 60 (S1):51, 2007
Puskas N, Puskas L, Renner E, Meltzer K, Palkovits M: Effet of subdiaphragmatic vagotomy on fasting-, and refeeding-elicited activity in rats with and without monosodium glutamate pretreatment, Clin Neurosci 60 (S1):53, 2007
Renner E, Puskas N, Puskas L, Meltzer K, Palkovits M: The role of tuberomamillary histaminergic neurons in food intake, Clin Neurosci 60 (S1):55, 2007
Toth IE, Boldogkoi Zs, Medveczky I, Palkovits M: Viral lebeling of lacrimal gland-specific neuronal pathways, Mill Conf IBRO-MITT, Budapest, A221, 2008
Toth Zs, Gallatz K, Palkovits M: Fine topography of the hypothalamic paraventricular axons to the median eminence, Mill Conf IBRO-MITT, Budapest, A223, 2008
Papp RS, Kirschenbaum D, Kurucz P, Renner E, Palkovits M: Orexin and MCH regulate visceromotor functions of the antrum and the proximal duodenum, Clin Neurosci 61 (Suppl 1):50, 2008
Renner E, Puskas N, Toth ZE, Palkovits M: The role of the neuropeptide-containing fibers in the c-fos activation of neurons in the dorsomedial hypothalamic nucleus in response to refeeding of fasted rats, Clin Neurosci 61 (Suppl 1):53, 2008
Tóth IE, Tóth DE, Boldogkői Zs, Hornyák Á, Palkovits M, Blessing WW: Serotonin-synthesizing neurons in the rostal medullary raphe/parapyramidal region transneuronally labeled after injection of pseurorabies virus into the rat tail, Neurochem Res 31:277-286, 2006
Gaszner B, Kőrösi A, Palkovits M, Roubos EW, Kozicz T: Neuropeptide Y activates urocortin 1 neurons in the nonpreganglionic Edinger-Wastphal nucleus, J Comp Neurol 500:708-719, 2007
Mravec B, Lukackova R, Bodnar I, Kiss A, Pacak K, Palkovits M, Kvetnansky R: Stress-induced alterations in catecholamine enzymes gene expression in the hypothalamic dorsomedial nucleus area modulated by caudal brain and not hypothalamic paraventricular nucleus neurons, Brain Res Bull 74:147-154, 2007
Rezek Ö, Boldogkői Zs, Tombácz D, Kővágó Cs, Gerendai I, Palkovits M, Tóth IE: Location of parotid preganglionic neurons in the inferior salivatory nucleus and their relation to the superior salivatory nucleus of rat, Neurosci Lett 440:265-269, 2008
Palkovits M: Stress-induced activation of neurons in the ventromedial arcuate nucleus: a blood-brain-CSF interface of the hypothalamus, Ann NY Acad Sci 1148:57-63, 2008
Renner É, Szabó-Meltzer KI, Puskás N, Tóth ZE, Dobolyi A, Palkovits M: Activation of neurons in the hypothalamic dorsomedial nucleus via hypothalamic projections of the nucleus of the solitary tract following refeeding of fasted rats, Eur J Neurosci 31:302-314, 2010
Puskás N, Renner É, Szabó-Meltzer KI, Puskás L, Kurucz P, Palkovits M: Effect of subdiaphragmatic vagotomy on fasting- and refeeding-elicited neuronal activity in the dorsal vagal complex of rats with and without monosodium glutamate pretreatment, Neuroscience, submitted for publication, 2010
Puskás N, Papp RS, Gallatz K, Palkovits M: Interactions between orexin-immunoreactive fibers and adrenaline or noradrenaline expressing neurons of the lower brainstem in rats and mice, Peptides, submitted for publication, 2010



Back »