Autonomic Control of Body Weight and Feeding

NIH RePORTER · NIH · R01 · $696,317 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

Recent increases in the epidemics of obesity, diabetes, and both eating and gastrointestinal (GI) disorders underscore  the fact that adequate treatments have yet to be developed. As the NIH BRAIN initiative and other programs have  stressed, the underlying brain‐gut circuitry must be characterized if clinical interventions are to be developed efficiently.   The overall goal of the current research program is to use state‐of‐the‐art neuroscience protocols to characterize those  brain‐gut pathways.   While the present project has made important progress delineating the autonomic projections to  the outer smooth muscle wall of the esophagus, stomach,and intestines, characterizations of the elements of vagal and  other autonomic circuitry that innervate the inner mucosal and submucosal linings of the intestines have yet to be  accomplished.  This lack of information for the inner wall of the intestines is problematic, since the vagal sensory  innervation of the mucosal lining of the GI tract is fundamental for integrating the information and patterns of nutrient  fluxes, caloric densities, paracrine signaling, and microbiome dynamics that collectively control ingestion, digestion,  absorption, and metabolism  of nutrients.  In two complementary series of experiments organized as two Specific Aims,  the present renewal request proposes to generate comprehensive foundational descriptions of the vagal sensory  projections to the mucosa and submucosa of the intestines.  Specific Aim 1 proposes a set of six cumulative experiments  to phenotype, determine 3D architectural morphometry, map topographically, and establish the surgical approach to  the recently described vagal crypt endings that innervate the intestinal glands.  SA 1 will also compare the morphology  of the crypt endings in males and females and assess remodeling of the endings as a function of maintenance on an  obesogenic high fat diet. Specific Aim 2 proposes a parallel set of experiments chacterizing the phenotype, 3D  morphometry, maps, and vagal pathways of the vagal villus arbors that innervate the epithelial walls of intestinal villi.  In  sum, the present project will provide fundamental observations on the sensory elements of the brain‐intestines axis that  are immediately involved in integrating the GI signals controlling metabolism.

Key facts

NIH application ID
10063511
Project number
5R01DK027627-42
Recipient
PURDUE UNIVERSITY
Principal Investigator
TERRY L. POWLEY
Activity code
R01
Funding institute
NIH
Fiscal year
2021
Award amount
$696,317
Award type
5
Project period
1980-01-01 → 2022-05-31