Роля на серотонинергичната система във фармакологично повлияване на метаболитни функции // Role of the serotonergic system in the pharmacological influence of metabolic functions

ЦЕЛ И ЗАДАЧИ. Цел на настоящото изследване е да се проучи ролята на серотонинергичната система във фармакологичното повлияване на метаболитните функции и заболявания върху експериментални модели при плъхове. За осъществяване на тази цел са поставени следните задачи: 1. Да се разработи експериментален модел, изследващ ролята на периферния серотонин при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar), с използване на периферен серотонинов инхибитор - LP533401. 2. Да се разработи експериментален модел, изследващ ролята на мозъчния серотонин при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar), с използване на селективен централен серотонинов агонист - WAY163909 и Ro60-0175 3. Да се проследи динамиката на телесното тегло, при приложение на периферния серотонинов инхибитор LP533401 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar) и да се сравни с контролна група. 4. Да се проследи динамиката на телесното тегло, при приложение на селективния централен серотнинов агонист WAY163909 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar). 5. Да се проследи динамиката на телесното тегло, при приложение на селективния централен серотонинов агонист Ro60-0175 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar). 6. Да се определят промените на плазмените нива на кръвна захар, имунореактивния инсулин, НОМА - индекс, лептин и грелин, при приложение на периферния серотонинов инхибитор LP533401 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar). 7. Да се определят промените на плазмените нива на кръвна захар и имунореактивния инсулин и НОМА - индекс, при приложение на селективния централен серотонинов агонист WAY163909 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar). 8. Да се определят промените на плазмените нива на кръвна захар, имунореактивния инсулин и НОМА - идекс, при приложение на селективния централен серотонинов агонист Ro 60-0175 при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar). МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ. Експериментални животни: За целите и задачите на проведените експериментални изследвания се използваха полово-зрели мъжки плъхове порода Wistar (Вистар), доставени от централен вивариум. Опитите се проведоха при спазване на стандартните условия за отглеждане, храна и вода. Експериментите бяха извършени спрямо Международните Насоки и Принципи на Експерименти с Животни (International Guiding Pricipals for Animals Research), както и етичните принципи при планиране и провеждане на експериментите според КЕНИМУС (Комисия по Етика на Научните изследвания при Медицински Университет). Фармакологични методи: 1. Експериментален модел, изследващ ролята на периферния серотонин при затлъстели и диабетни плъхове порода Вистар (Wistar), с използване на периферен серотонинов инхибитор LP533401. Експериментите in vivo се проведоха върху 40 мъжки плъхове порода Wistar (Вистар) със средно тегло 200-230 грама, при взимаме на животните от централен вивариум. При провеждането на опитите се спазваше циркадният ритъм (12 ч. светло/12 ч. тъмно). Поддържаната температура на околната среда по време на експериментите беше 22±1C. Плъховете бяха разделени в 2 групи - плъхове с индуцирано затлъстяване и диабет и здрави плъхове (контрол група). Индуцираното затлъстяване беше постигнато чрез приложение на висока калорийна кафетерийна диета („cafeteria diet” (CAF)), която включваше храна с високо съдържание на мазнини и въглехидрати, както към нея беше прибавян и глюкозо-фруктозен сироп – high fructose corn syrup (HFCS 55), в продължение на 8 седмици, в сравнение със стандартен хранителен режим на контролната група. Кафетерийната диета включваше храна с високо съдържание на мазнини и въглехидрати в съотношение - мазнини 30%, въглехидрати 57% и протеини 13% - общата енергийна плътност на комбинираната високолипидна- високовъглехидратна храна беше 4298 ккал/кг, докато на храната давана на контролната група беше около 2908 ккал/кг. Глюкозо-фруктозеният сироп – high fructose corn syrup (HFCS 55) е със съдържание 55% фруктоза, 42% глюкоза и 3% висши захариди. Съставът и хранителната стойност на кафетерийната диета може да бъде открита в Таблица 2. Опитните животни в групата, в която се целеше развитие на затлъстяване, имаха достъп до храна през цялото денонощие, като единствено хранителния им прием беше ограничаван в часовете преди взимане на кръв за изследвания. Освен хранителния режим с високо съдържание на мазнини и въглехидрати, основно обусловен от различни видове ядки и храни с рафинирани захари и мазнини (чипсове и сладки изделия), на опитните животни беше предоставен глюкозо-фруктозен сироп – high fructose corn syrup. Според редица автори глюкозо-фруктозен сироп води до бързо развитие на затлъстяване, в рамките на от 2 до 10 седмици, при опитни животни [204]. // Summary. 1. The role of peripheral serotonin in obese and diabetic Wistar rats studied by using of peripheral serotonin inhibitor - LP533401. Background and aims: Although 95% of serotonin is produced in the periphery, its functions have been ignored until now. Recently it became clear that the serotonin system in the periphery regulates multiple physiological aspects independently of the brain-derived serotonin. In particular, peripheral serotonin plays a pivotal function in the regulation of glucose and lipid homeostasis by acting on different organs and cell types. Serotonin produced in pancreatic b- cells promotes insulin secretion and during pregnancy also b-cell proliferation. Serotonin produced in the intestine acts on the liver to promote gluconeogenesis and to suppress hepatic glucose uptake, and on white adipocytes to promote lipolysis and to suppress glucose uptake, adiponectin production and insulin action. Serotonin produced directly in the adipocytes suppresses thermogenesis and glucose uptake in another functional type of fat-brown adipose tissue. Moreover, serotonin might act directly on muscle to promote glycolysis, and it promotes cytokine production in macrophages. This plethora of actions of peripheral serotonin is being recently unraveled by studies utilizing cell-specific deletion approaches to target specific receptors or rate-limiting enzymes for serotonin synthesis. With our study, we want to see how peripheral serotonin affects hyperglycemia, peripheral insulin resistance and obesity in rats. Materials and methods: Serotonin is a crucial factor supporting pancreatic b-cell function, using the Tph1 inhibitor - LP533401 (peripheral serotonin inhibitor), in our experiments, aiming to suppress serotonin synthesis in intestinal enterochromaffin cells and in pancreatic b-cells of experimental animals. We used forty Wistar rats separated into 2 groups- rats with obesity and diabetes and healthy rats (control group). Each of these groups was separated in other 2 - one with a daily intraperitoneal injection of LP533401 (0,5 mg/kg) and one without. In 4 weeks period, we were tracking blood glucose levels, insulin secretion and rats’ weight. The differences in the mean values among the groups are greater than would be expected by chance; there is a statistically significant difference (P =