Diet-derived protein and amino acids attenuate the responsiveness of the area postrema to the anorectic hormone amylin in male rats

Abstract

The pancreatic β-cell hormone amylin decreases food intake via activation of brainstem neurons in the area postrema (AP). Diet-derived protein is thought to attenuate amylin responsiveness. Here we investigated the influence of isocaloric diets with differing protein contents on the amylin–dependent AP activation (c-Fos expression) and food intake suppression. Further, we investigated whether circulating amino acids affect these amylin actions. Finally, we characterized the possible interaction between amylin and glucagon, which is secreted in particular after a protein intake.

The amylin-induced c-Fos expression is attenuated in rats fed an isocaloric diet with 18% protein content compared to rats fed with the 1% protein diet. Peripherally injected amino acids also attenuated the amylin-mediated AP activation. 2. Amylin’s anorectic action was stronger in rats fed the 1% protein diet compared to its action in rats fed an isocaloric diet with higher protein content (8 and 18% protein). 3. Glucagon did not induce a c-Fos response in the AP and it had no effect on the amylin-dependent activation of AP neurons. This study extends the concept that diet-derived protein attenuates neuronal amylin responsiveness and amylin’s anorectic action, independently of caloric intake. Glucagon does not seem to be a mediator in this mechanism. Because the use of amylin analogs is a promising approach for the treatment of obesity the current findings might be therapeutically relevant.

Das Pankreashormon Amylin hemmt die Nahrungsaufnahme über die Aktivierung von Neuronen in der Area postrema im Hirnstamm. Nahrungsproteine scheinen die Amylinsensitivität abzuschwächen. Wir untersuchten den Einfluss von isokalorischen Diäten mit unterschiedlichem Proteingehalt auf die Amylin - vermittelte AP-Aktivierung (c-Fos Expression) und die anorektische Wirkung von Amylin. Ebenfalls wurde untersucht, ob zirkulierende Aminosäuren diese Amylinwirkungen beeinflussen und ob es eine mögliche Interaktion zwischen Amylin und Glukagon gibt, welches v.a. nach Proteinaufnahme sezerniert wird.

Die Amylin induzierte c-Fos Expression war bei der 18% Protein Diät schwächer als nach Gabe der 1% Protein Diät. Peripher injizierte Aminosäuren schwächten die Amylin vermittelte c-Fos Expression ebenfalls ab. 2. Amylin's anorektische Wirkung war stärker bei der 1% als bei der 8% oder der 18% Proteindiät. 3. Glukagon induzierte keine c-Fos Expression in der AP und hatte auch keinen Einfluss auf die von Amylin abhängige Aktivierung der AP Neurone.

Die vorliegende Studie sichert die Hypothese, dass Protein die neuronale Amylinresponsivität und die anorektische Wirkung von Amylin abschwächt. Dieser Effekt hängt nicht von der Kalorienaufnahme ab. Glukagon scheint keinen Einfluss auf diesen Mechanismus zu haben. Da Amylin-Analoga einen vielversprechenden Ansatz zur Bekämpfung der Fettleibigkeit darstellen, sind die vorliegenden Ergebnisse eventuell auch therapeutisch relevant.