Interactions between Histamine H1 and H3 and Dopamine D1 Receptors on feeding behavior in chicken

Document Type: Reproduction - Physiology

Authors

1 Department of Basic Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran Key words:

2 Department of Basic Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

Abstract

BACKGROUND: Brain monoamines (such as histamine and dopamine) play an important role in emotions, cognition, reward and feeding behavior. The interactions between histamine and dopamine were studied in many physiological functions but this correlation is unclear in feeding behavior of chickens. The aim of this study was to investigate the interaction of central histaminergic and dopaminergic systems on food intake in broiler chicken. METHODS: In this study we used from intracerebroventricular (ICV) injection for manipulating of histaminergic and dopaminergic systems. In Experiment 1, 3 h-fasted chicks were given an ICV injection of histamine, SCH23390, a D1 receptors antagonist and co-injection of histamine and SCH23390. Experiments 2-5 were similar to experiment 1 except birds were injected with AMI-193, D2 receptors antagonist; NGB2904, D3 receptors antagonist; L-741,742, D4 receptors antagonist and 6-OHDA, 6-hydroxydopamine instead of SCH 23390, respectively. In experiment 6, ICV injection of dopamine, chlorpheniramine, H1 receptors antagonist and co-administration of dopamine and chlorpheniramine were done. Experiments 7-9 were similar to experiment 6, except birds ICV injected with famotidine, H2 receptors antagonist; thioperamide, H3 receptors antagonist and α-FMH, alpha-fluoromethylhistidine in place of chlorpheniramine, respectively. Then cumulative food intake (g) was measured at 30, 60 and 120 min after the injection. RESULTS: Histamine decreased food intake compared to the control chicks indicating a inhibitory effect of histamine on food intake and SCH23390 attenuated the effect of histamine on food intake(P<0.001). In addition, hypophagic effect of histamine decreased by 6-OHDA(P<0.001). Chlorpheniramine and α-FMH significantly attenuated dopamine induced hypophagia(P<0.001). However, thioperamide amplified the inhibitory effect of dopamine on food intake(P<0.001). CONCLUSIONS: These results suggest, there is relationship between histaminergic and dopaminergic systems on food intake in chicken and H1, H3 and D1 receptors are involved in this interaction.

Keywords


Article Title [Persian]

اثرات متقابل گیرنده‌های H1 و H3 هیستامینی با گیرنده‌های D1 دوپامینی بر رفتار تغذیه‌ای جوجه‌ها

Authors [Persian]

  • مسعود قندفروشان 1
  • مرتضی زنده دل 1
  • وهاب باباپور 2
1 بخش فیزیولوژی، گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 بخش فیزیولوژی، گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه: منوآمین‌های مغزی (مثل هیستامین و دوپامین) نقش مهمی را در حواس، شناخت، پاداش و تنظیم اشتها بازی می‌کنند. تقابل بین سیستمهای دوپامینرژیک و هیستامینرژیک در بسیاری از اعمال فیزیولوژیک بررسی شده است اما این ارتباط در رفتار تغذیه ای جوجه‌ها ناشناخته است. بنابراین هدف از مطالعه حاضر بررسی اثرات متقابل سیستم‌های دوپامینرژیک و هیستامینرژیک مرکزی در تنظیم اخذ غذا در جوجه‌های گوشتی بود. روش کار: در این مطالعه ما از روش تزریق داخل بطن مغزی برای دستکاری سیستم های دوپامینرژیک و هیستامینرژیک استفاده کردیم. در آزمایش اول، جوجه‌های تحت 3 ساعت محرومیت غذایی با سرم فیزیولوژی، هیستامین (300 نانومول)، آنتاگونیست گیرنده D1دوپامینی (SCH 23390) (5 نانومول)، و تزریق توام SCH 23390 و هیستامین بصورت داخل بطنی مغزی تزریق شدند. آزمایش های 2-5 مشابه آزمایش اول بود اما جوجه‌ها به ترتیب با آنتاگونیست گیرنده D2 دوپامینی (AMI-193) (5 نانومول)، آنتاگونیست گیرنده D3دوپامینی (NGB2904) (4/6 نانومول)، آنتاگونیست گیرنده D4دوپامینی (L-741,742) (6 نانومول) و مهارکننده سنتز دوپامین(6-OHDA) (5/2 نانومول) بجای SCH 23390 تزریق شدند. در آزمایش ششم تزریق داخل بطن- مغزی سرم فیزیولوژی، کلرفنیرآمین (آنتاگونیست گیرنده H1 هیستامینی) (300 نانومول)، دوپامین (40 نانومول) و تزریق توام کلرفنیرآمین+ دوپامین انجام شد. آزمایش های 7-9 مشابه آزمایش 6 بود فقط پرندگان بترتیب با فاموتیدین (آنتاگونیست گیرنده H2 هیستامینی) (82 نانومول)، تیوپرامید (آنتاگونیست گیرنده H3 هیستامینی) (300 نانومول) و مهار کننده سنتز هیستامین(α-FMH)(250 نانومول) بجای کلرفنیرآمین تزریق شدند. سپس مقدار غذای تجمعی (برحسب گرم) در زمان ‌های 30، 60 و 120 دقیقه بعد از تزریق اندازه‌گیری شد. نتایج: هیستامین موجب کاهش مصرف غذا در مقایسه با گروه کنترل در جوجه ها شد(P<0.05) که نشان دهنده اثر مهاری هیستامین بر اخذ غذا است و تزیق توام SCH 23390 + هیستامین بصورت معنی داری اثر هیستامین بر اخذ غذا را تضعیف کرد(P<0.05) . علاوه بر این اثر کاهش اشتهای هیستامین بوسیله 6-OHDA کاهش یافت (P<0.05). کلرفنیرآمین و α-FMH بصورت معنی داری کاهش اشتهای ناشی از دوپامین را تضعیف کرد در حالیکه تیوپرامید اثر مهاری دوپامین بر اخذ غذا را تقویت کرد (P<0.05). نتیجه‌گیری: با توجه به این نتایج به نظر می‌رسد یک ارتباط بین سیستم های دوپامینرژیک و هیستامینرژیک در کنترل اخذ غذا در جوجه ها وجود دارد و در این ارتباط گیرنده‌هایD1دوپامینی و H1 و H3 هیستامینی دخالت دارند.
کلمات کلیدی: هیستامین، دوپامین، اخذ غذا، جوجه‌ گوشتی

Keywords [Persian]

  • جوجه
  • دوپامین
  • اخذ غذا
  • داخل بطنی مغزی
  • هیستامین
 

Bananej, M., Karimi-Sori, A., Zarrindast, M.R., Ahmadi, S. (2012) D1 and D2 dopaminergic systems in the rat basolateral amygdala are involved in anxiogenic-like effects induced by histamine. J Psychopharmacol. 26: 564-574.##

Blandina, P., Munari, L., Provensi, G., Passani, M.B. (2012) Histamine neurons in the tuberomamillary nucleus: A whole center or distinct subpopulations? Front Syst Neurosci. 6: 33.##

Blevins, J.E., Stanley, B.G., Reidelberger, R.D. (2002) DMSO as a vehicle for central injections: tests with feeding elicited by norepinephrine injected into the paraventricular nucleus. Pharmacol Biochem Behav. 71: 277-282.##

Bungo, T., Yanagita, K., Shiraishi, J. (2010) Feed intake after infusion of noradrenalin, dopamine or its precursor into the lateral ventricles in neonatal chicks. J Anim Vet Adv. 9: 760-763.##

Cadet, J.L., Jayanthi, S., McCoy, M.T., Beauvais, G., Cai, N.S. (2010) Dopamine D1 receptors, regulation of gene expression in the brain, and neurodegeneration. CNS Neurol Disord Drug Targets. 9: 526-538.##

Davis, J.L., Masuoka, D.T., Gerbrandt, L.K., Cherkin, A. (1979) Autoradiographic distribution of L-proline in chicks after intracerebral injection. Physiol Behav. 22: 693-695.##

Denbow, D.M., Duke, G.E., Chaplin, S.B. (1999) Food intake, gastric secretion, and motility as affected by avian pancreatic polypeptide administered centrally in chickens. Peptides. 9: 449-454.##

Ferrada, C., Ferre, S., Casado, V., Cortes, A., Justinova, Z., Barnes, C., Canela, E.I., Goldberg, S.R., Leurs, R., Lluis, C., Franco, R. (2008) Interactions between histamine H3 and dopamine D2 receptors and the implications for striatal function. Neuropharmacol. 55: 190-197.##

Flik, G., Dremencov, E., Cremers, T.I., Folgering, J.H., Westerink, B.H. (2011) The role of cortical and hypothalamic histamine-3 receptors in the modulation of centralhistamine neurotransmission: an in vivo electrophysiology and microdialysis study. Eur J Neurosci. 34: 1747-1755.##

Flik, G., Joost Folgering, H.A., Thomas Cremers, I.H.F., Westerink, B.H.C., Dremencov, E. (2015) Interaction Between Brain Histamine and Serotonin, Norepinephrine, and Dopamine Systems: In Vivo Microdialysis and Electrophysiology Study. J Mol Neurosci. 56: 320-328.##

Furuse, M., Ando, R., Bungo, T., Ao, R., ShimoJO, M., Masuda, Y. (1999) Intracerebroventricular injection of orexins does not stimulate food intake in neonatal chicks. Br Poult Sci. 40: 698-700.##

Furuse, M., Matsumoto, M., Saito, N., Sugahara, K., Hasegawa, S. (1997) The central corticotropin-releasing factor and glucagon-like peptide-1 in food intake of the neonatal chick. Eur J Pharmacol. 339: 211-214.##

Giannoni, P., Passani, M.B., Nosi, D., Chazot, P.L., Shenton, F.C., Medhurst, A.D., Munari, L., Blandina, P. (2009) Heterogeneity of histaminergic neurons in the tuberomammillary nucleus of the rat. Eur J Neurosci. 29: 2363-2374.##

Hassanpour, S., Zendehdel, M., Babapour, V., Charkhkar, S. (2015) Endocannabinoid and nitric oxide interaction mediates food intake in neonatal chicken. Br Poult Sci. 56: 443-451.##

Jonaidi, H., Noori, Z. (2012) Neuropeptide Y-induced feeding is dependent on GABAA receptors in neonatal chicks. J Comp Physiol A. 198: 827-832.##

Kaneko, K., Yoshikawa, M., Ohinata, K. (2012) Novel orexigenic pathway prostaglandin D2-NPY system-involvement in orally active orexigenic d opioid peptide. Neuropeptides. 46: 353-357.##

Kuo, D. (2002) Co-administration of dopamine D1 and D2 agonists additively decreases daily food intake, body weight and hypothalamic neuropeptide Y level in rats. J Biomed Sci. 9: 126-32.##

Lapa, G.B., Mathews, T.A., Harp, J., Budygin, E.A., Jones, S.R. (2005) Diphenylpyraline, a histamine H1 receptor antagonist, has psychostimulant properties. Eur J Pharmacol. 506: 237-240.##

Medhurs, A.D., Atkins, A.R., Beresford, I.J., Brackenborough, K., Briggs, M.A., Calver, A.R., Cilia, J., Cluderay, J.E., Crook, B., Davis, J.B., Davis, R.K., Davis, R.P., Dawson, L.A., Foley, A.G., Gartlon, J., Gonzalez, M.I., Heslop, T., Hirst, W.D., Jennings, C., Jones, D.N., Lacroix, L.P., Martyn, A., Ociepka, S., Ray, A., Regan, C.M., Roberts, J.C., Schogger, J., Southam, E., Stean, T.O., Trail, B.K., Upton, N., Wadsworth, G., Wald, J.A., White, T., Witherington, J., Woolley, M.L., Worby, A., Wilson, D.M. (2007) GSK189254, a novel H3 receptor antagonist that binds to histamine H3 receptors in alzheimer’s disease brain and improves cognitive performance in preclinical models. J Pharmacol Exp Ther 321: 1032-1045.##

Morimoto, T., Yamatodani, Y., Yamatodani, A. (2001) Brain histamine and feeding behavior. Behav Brain Res. 124: 145-150.##

Montoro, J., Bartra, J., Sastre, J., Dávila, I., Ferrer, M., Mullol, J., del, Cuvillo, A., Jáuregui, I, Valero, A. (2013) J Investig Allergol Clin Immunol. 23(Suppl. 1): 17-26.##

Nowak, P., Bortel, A., Dabrowska, J., Biedka, I., Slomian, G., Roczniak, W., Kostrzewa, R.M., Brus, R. (2008) Histamine H(3) receptor ligands modulate L-dopa-evoked behavioral responses and L-dopa derived extracellular dopamine in dopamine-denervated rat striatum. Neurotox Res. 13: 231-240.##

Olanrewaju, H.A., Thaxton, J.P., Dozier, W.A., Purswell, J., Roush, W.B., Branton, S.L. (2006) A review of lighting programs for broiler production. Int J poult Sci. 5: 301-308.##

Qi, W., Ding, D., Salvi, R.J. (2008) Cytotoxic effects of dimethyl sulphoxide (DMSO) on cochlear organotypic cultures. Hear Res. 236: 52-60.##

Rozov, S.V., Zant, J.C., Karlstedt, K., Porkka-Heiskanen, T., Panula, P. (2014) Periodic properties of the histaminergic system of the mouse brain. Eur J Neurosci. 39: 218-228.##

Saito, E.S., Kaiya, H., Tachibana, T., Tomonaga, S., Denbow, D.M., Kangawa, K., Furuse, M. (2005) Inhibitory effect of ghrelin on food intake is mediated by the corticotropin-releasing factor system in neonatal chicks. Regul Pept. 125: 201-208.##

Schneider, E.H., Neumann, D., Seifert, R. (2014) Modulation of behavior by the histaminergic system: lessons from HDC-, H3R- and H4R-deficient mice. Neurosci Biobehav Rev. 47: 101-121.##

Schlicker, E., Kathmann, M., Detzner, M., Exner, H.J., Gothert, M. (1994) H3 receptor- mediated inhibition of noradrenaline release: an investigation into the involvement of Ca2+ and K+ ions, G protein and adenylate cyclase. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 350: 34-41.##

Taati, M., Nayebzadeh, H., Khosravinia, H., Cheraghi, J. (2010) The role of the histaminergic system on the inhibitory effect of ghrelin on feed intake in broiler chickens. Iran J Vet Res. 11: 38-45.##

Van Tienhoven, A., Juhasz, L.P. (1962) The chicken telencephalon, diencephalon and mesencephalon in sterotaxic coordinates. J Comp Neurol. 118: 185-197.##

Volkow, N.D., Wang, G.J., Baler, R.D. (2011) Reward, dopamine and the control of food intake: implications for obesity. Trends Cogn Sci. 15: 37-46.##

Yanovsky, Y., Li, S., Klyuch, B.P., Yao, Q., Blandina, P., Passani, M.B., Lin, J., Haas, H.L., Sergeeva, O.A. (2011) L-Dopa activates histaminergic neurons. J Physiol. 589: 1349-1366.##

Zarrindast, M.R., Khakpai, F. (2015) The modulatory role of dopamine on anxiety behavior. Arch Iran Med. 18: 591-603.##

Zendehdel, M., Babapour, V., Jonaidi, H. (2008) Effects of central histamine receptor blockade on GABAa agonist-induced food intake in broiler cockerels. Pakistan J Biol Sci. 11: 416-421.##

Zendehdel, M., Ghashghayi, E., Hassanpour, S., Baghbanzadeh, A., Jonaidi, H. (2016) Interaction between opioidergic and dopaminergic systems on food intake in neonatal layer type chicken. Int J Pept Res Ther. 22:83-92.##

Zendehdel, M., Hasani, K., Babapour ,V., Seyedali Mortezaei, S., Khoshbakht, Y., Hassanpour, S. (2014) Dopamine-induced hypophagia is mediated by D1 and 5HT-2c receptors in chicken. Vet Res Commun. 38: 11-19.##

Zendehdel, M., Hassanpour, S. (2014) Ghrelin-induced hypophagia is mediated by the β2 adrenergic receptor in chicken. J Physiol Sci. 64: 383-391.##