Pinealectomy Increases Thermogenesis in Brown Adipocytes and Decreases Lipogenesis in White Adipocytes

Abstract

Melatonin has many functions including regulation of circadian rhythms and sleep. Melatonin is involved in energy metabolism and weight control. The purpose of this study was to determine changes in fat metabolism after pinealectomy (Pnx) in high-fat diet fed rats. Rats were randomly assigned to sham and Pnx groups. Body weight, food intake, water intake and peritoneal glucose tolerance test (PGTT) were measured. Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction and Western blot analyses were performed. Histological analyses were done with hematoxylin and eosin stain and immunohistochemistry (IHC). Leptin levels were measured in serum. Body weights were significantly decreased in Pnx compared with sham. PGTT confirmed that Pnx were more glucose tolerant than sham. Food intake and water intake per 100 g body weight did not differ between the two groups. mRNA levels of thermogenic genes and PR domain 16 were increased in Pnx compared with sham in brown adipose tissue (BAT). Protein levels of thermogenic genes and intensity IHC of uncoupling protein 1 were increased in Pnx compared with sham in BAT. On the other hand, mRNA levels of lipogenesis genes were decreased in Pnx compared with sham in white adipose tissue (WAT). In conclusion, this study suggests Pnx induces body weight loss via increasing thermogenesis in BAT and decreasing lipogenesis in WAT.

송과체 호르몬으로 잘 알려진 멜라토닌은 수면과 생체 리듬을 조절할 뿐만 아니라 다른 기능도 많이 있다. 최근 연구에 따르면 멜라토닌과 그 수용체는 인슐린 및 글루카곤 분비를 통해 혈당을 조절하고, 에너지 대사 및 체중 조절에 관여한다. 또한 멜라토닌은 지방조직의 지방분해를 촉진하고, 미토콘드리아 생성 및 아디포넥틴의 분비를 촉진한다. 이 연구에서는 고지방식이로 비만을 유도한 쥐에서 송과체 절제술 시행 후 지방대사의 변화를 규명하고자 하였다. 몸무게 변화량, 음식 섭취량, 물 섭취량, 공복혈당 및 복강당부하검사를 측정하였고 실시간 중합효소 연쇄반응, 웨스턴 블롯을 이용하여 갈색지방과 백색지방의 조직에서 유전자와 단백질 발현을 분석하였다. 조직학적 방법으로 헤마톡실린-에오신 염색과 면역 조직 화학 염색을 시행하였다. 효소면역측정법을 이용하여 혈청에서 렙틴 발현량을 분석하였다. 몸무게 변화량은 수술군에서 유의하게 감소하는 경향을 보였다. 음식 섭취량과 물 섭취량은 두 군 사이에 차이가 없었다. 당부하검사는 수술군에서 유의하게 변화하였다. 실시간 중합효소 연쇄반응으로 열 발생 유전자와 갈색지방 세포의 발달을 조절하는 Prdm16 발현은 수술군의 갈색지방 조직에서 증가하였다. 또한 웨스턴 블롯과 면역 조직 화학 염색으로 열 발생 유전자 발현은 수술군의 갈색지방 조직에서 증가하였다. 반면에 지방질 생합성 유전자와 지방산 산화 유전자, 미토콘드리아 생합성 유전자는 수술군의 백색지방 조직에서 감소하였다. 따라서 본 연구결과 갈색지방 조직의 열 생산이 생합성 되면서 백색지방 조직의 지방생성 유전자가 송과체 절제술을 한 쥐에서 감소함으로써 지방생성이 적게 되고 체중이 감소한 것으로 보인다.