Hipotalamik arkuat çekirdekteki katekolaminerjik nöronların transgenik farelerde besin alımı ve davranış üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of catecholaminergic neurons in the hypothalamic arcuate nucleus on food intake and behavior in transgenic mice
Yazar: HÜSEYİN BUĞRA ÖZGÜN
Danışman: PROF. DR. BAYRAM YILMAZ ; DR. YAVUZ YAVUZ
Yeditepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Nörofizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology

Özet:
Hipotalamik arkuat çekirdek (ARC), periferal endokrin ve metabolik sinyaller ile etkileşim içinde bulunarak enerji homeostazını düzenlemektedir. Son çalışmalarda ARC tirozin hidroksilaz (THARC) nöronlarından salgılanan dopaminin, agouti-ilintili peptit (AgRP) ve nöropeptit Y (NPY) gibi oreksijenik nöronların aktivitesinde artışına sebep olduğu gözlemlenirken, anoreksijenik proopiomelonokortin (POMC) nöronlarının aktivitesini inhibe ettiği görülmüştür. Ayrıca POMCARC ve AgRPARC nöronlarının stres, anksiyete, depresyon ve öğrenme davranışında etkilerinin olduğu bilinmektedir. Çalışmamızın amacı THARC nöronlarının metabolizma ve davranışsal süreçlerde olası etkilerini incelemektir. Çalışmamızda farelere TH nöronlarını enfekte edecek, GFP (kontrol), hM3D (aktivasyon), hM4D (inhibisyon), kaspaz (delesyon) sekansları içeren AAV vektörler ile ARC hedeflenerek intrakraniyal enjeksiyon gerçekleştirilmiştir. Kemogenetik manipülasyon sonrası farelerde besin alımı takibi yapılmıştır. Ardından aç ve tok bırakılan farelerde lokomotor aktivite, stres-anksiyete ve öğrenme davranışı testleri uygulanmış ve bu farelerin THARC nöronlarının elektrofizyolojik yama kıskacı tekniği ile ateşleme frekansları ölçülmüştür. Kemogenetik manipülasyonlar sonucunda hM3D grubu farelerin besin alımı, kontrol ve hM4D gruplarına göre artmıştır (p<0.0001). Aç bırakılan farelerde THARC nöronlarının ateşleme frekansı tok farelere göre anlamlı şekilde artmıştır (p<0.05). Ayrıca aç farelerde THARC nöronlarının kemogenetik aktivasyonunun kan glukoz seviyelerini yükselttiği gözlenmiştir (p<0.05). Aç farelerde hM3D grubunun lokomotor aktiviteleri hM4D ve kaspaz gruplarına göre anlamlı şekilde yüksek bulunmuştur (p<0.01). THARC nöronlarının kemogenetik aktivasyonunun anksiyete benzeri davranışları azalttığı ve öğrenme süreçlerinde etkili olduğu görülmüştür (p<0.05). Çalışmamız THARC nöronlarının metabolizma, stres, anksiyete ve öğrenme davranışlarının düzenlenmesinde rollerinin olduğunu düşündürmektedir.

Abstract:
The hypothalamic arcuate nucleus (ARC) regulates energy homeostasis by interacting with peripheral endocrine and metabolic signals. Recently, it has been observed that dopamine secreted from THARC neurons causes an increase in the activity of orexigenic neurons such as agouti-related peptide (AgRP) and neuropeptide Y (NPY), while it inhibits the activity of anorexigenic proopiomelonocortin (POMC) neurons. It is also known that POMCARC and AgRPARC neurons have effects on stress, anxiety, depression and learning behavior. The aim of our study is to examine the possible effects of THARC neurons on metabolism and behavioral processes. By infecting the TH neurons of the animals, intracranial injection was performed by targeting the ARC with AAV constructs containing GFP (control), hM3D (activation), hM4D (inhibition), caspase (deletion) sequences. Following food intake analyses in mice after chemogenetic manipulation,  locomotor activity, stress-anxiety and learning behavior tests were performed on fasted and fed mice, and the firing frequency of the THARC neurons of these mice were measured with the electrophysiological patch clamp technique. As a result of chemogenetic manipulations, the food intake of hM3D group mice increased compared to the control and hM4D groups (p<0.001). The firing frequency of THARC neurons in fasted mice was significantly increased compared to fed mice (p<0.05). Additionally, chemogenetic activation led to increased blood glucose levels of these mice was observed to increase blood glucose levels (p<0.05). Also, the locomotor activity of hM3D group was significantly higher than the hM4D and caspase groups under fasting conditions (p<0.01). It has been observed that chemogenetic activation of THARC neurons reduces anxiety-like behaviors and is effective in learning processes (p<0.05). Our study suggests that THARC neurons may have roles in the regulation of metabolism, stress, anxiety and learning behaviors.