Koordinierte Regulation von Nahrungsaufnahme und sozialer Präferenz durch Oxytocin in Ratte und Mensch

• Antragsteller: Professor Dr. Valery Grinevich
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447311929

Das hypothalamische Neuropeptid Oxytocin (OT) ist essentiell für die Regulation sozialer Kommunikation und Nahrungsaufnahme. Dennoch ist weitgehend unbekannt wie ein einziges Molekül – OT – diese unterschiedlichen Verhaltensweisen gezielt koordinieren kann. Basierend auf zunehmenden Befunden, dass der Insular Cortex (IC) ein Hub zur Kontrolle von Nahrungsaufnahme und Sozialverhalten ist, wollen wir erforschen wie OT im IC eine Präferenz für Nahrung versus Artgenossen formt. Dazu haben wir ein internationales Team im Rahmenprogramm Mittlerer Osten der DFG zusammengestellt, das aus Experten in funktioneller Anatomie des OT Systems (Valery Grinevich, Mannheim), Sozialverhalten und in vivo Elektrophysiologie (Shlomo Wagner, Haifa), und Zell-/Molekularbiologie des IC (Kobi Rosenblum, Haifa) besteht. Mit Hilfe kürzlich generierter OT Rezeptor (OTR) knock-in Ratten wollen wir einen interdisziplinären Ansatz umsetzen, um (i) spezifische OTR Vernetzungen innerhalb des IC aufzuklären, (ii) wie OT lokale Netzwerke im IC moduliert, und (iii) wie herbeigeführte endogene OT Freisetzung im IC zu zielgerichtetem Verhalten führt, z.B. die Wahl zu treffen zwischen zwei belohnenden Stimuli – Nahrung versus Artgenosse. Parallel dazu wollen wir die Aktivität des OT Systems und der OT Neurone im IC studieren mit Hilfe von Fiber Photometrie bzw. extrazellulären Ableitungen in wachen, sich verhaltenden Ratten studieren. Zuletzt wollen wir durch den Einsatz neuester zellulärer und molekularer Techniken, inklusive neu entwickelter aktivitätsabhängiger Identifizierung aktivierter Zellen ("activity-dependent tagging of activated cells" CRAM), die intrazellulären Signalwege im Anschluss an den OTR erforschen, welche im IC aktiv sind wenn das Tier angeborenen oder erlernten appetitiven oder aversiven Nahrungsquellen oder sozialen Erfahrungen ausgesetzt wird. Im Verlauf unserer umfassenden Studien erwarten wir neue Informationen zur funktionalen Diversität innerhalb des OT Systems, wie es gezielt oder übergreifend Sozialverhalten und Nahrungsaufnahme moduliert. Wir sind davon überzeugt, dass unsere Ergebnisse hoch-relevant für die humane Entwicklung und erworbene Pathologien sind, welche durch gemeinsame Veränderungen in der sozialen Kompetenz und in der Nahrungsaufnahme charakterisiert sind. Als finalen Schritt werden wir die OTR-Expression und die intrazelluläre OTR-Signalübertragung in kortikalen Neuronen untersuchen, die sich aus pluripotenten Stammzellen gesunder erwachsener männlicher Menschen differenzieren. Demnach können unsere Experimente nicht nur neuartige Informationen über die Funktionsvielfalt innerhalb des OT-Systems hervorbringen, sondern auch darüber ob und wie das OT-System sozial- und Ernährungsverhalten separat oder gleichzeitig moduliert. Diese Ergebnisse lassen sich auch auf menschliche Pathologien wie das Prader-Willi-Syndrom übertragen, das durch gemeinsam einhergehende Veränderungen sozialer Kompetenz, Essverhalten und OT-Synthese gekennzeichnet ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländische Mitantragsteller: Professor Kobi Rosenblum, Ph.D.; Professor Shlomo Wagner, Ph.D.