Otyłość: jak dieta zmienia mózg i sprzyja przejadaniu się
Naukowcy zaangażowali określone neurony w bocznym obszarze podwzgórza, regionie zaangażowanym w mechanizmy przetrwania, takie jak przyjmowanie pokarmu, w sygnalizowanie mózgowi, kiedy należy przestać jeść. Mechanizm ten jest osłabiony u otyłych myszy.
Otyłość to problem ogólnoświatowy, a Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) szacuje, że w 2016 r. 650 milionów ludzi na całym świecie było otyłych.
Wielu ekspertów wskazuje na przejadanie się i siedzący tryb życia jako główne przyczyny epidemii otyłości.
Jednak każde podejmowane przez nas działanie ma konsekwencje na poziomie molekularnym, a eksperci niewiele wiedzą o tym, jak zachowują się nasze mózgi, gdy odczyty na skali powoli rosną.
Naukowcy z Wydziału Psychiatrii Uniwersytetu Północnej Karoliny w Chapel Hill, wraz ze współpracownikami ze Stanów Zjednoczonych, Szwecji i Wielkiej Brytanii, starali się odkryć szlaki molekularne występujące w mózgach otyłych myszy.
Garrett Stuber, profesor neurobiologii, który teraz przeniósł się do Centrum Neurobiologii Uzależnień, Bólu i Emocji na Uniwersytecie Waszyngtońskim w Seattle, jest głównym autorem wyników zespołu przedstawionych w czasopiśmie Nauka.
Identyfikacja „hamulca podczas karmienia”
Stuber i jego współpracownicy badają określony obszar mózgu zwany bocznym obszarem podwzgórza (LHA).
„Od dawna wiadomo, że LHA odgrywa [a] rolę w promowaniu zachowań żywieniowych, ale dokładne typy komórek, które przyczyniają się do odżywiania w obrębie tej struktury mózgu, nie są dobrze zdefiniowane” - wyjaśnił Stuber o swoich badaniach dla Wiadomości medyczne dzisiaj.
Analizując ekspresję genów w poszczególnych komórkach LHA u otyłych myszy i porównując ją z tą u normalnych myszy, zespół odkrył znaczące zmiany w neuronach wytwarzających pęcherzykowy transporter glutaminianu typu 2 (Vglut2). Komórki te wykorzystują glutaminian jako szybko działający neuroprzekaźnik.
Jednak zmiany w ekspresji genów niekoniecznie są równoznaczne ze zmianami funkcji.
Stuber sięgnął głębiej i wykorzystał kombinację technik do wizualizacji poszczególnych neuronów LHAVglut2, gdy zespół podał myszom sacharozę, powszechny cukier zawierający glukozę i fruktozę.
Naukowcy odkryli, że spożycie sacharozy spowodowało aktywację komórek. Jednak odpowiedź była zniuansowana. Myszy, które nie były bardzo głodne, wykazywały silną aktywację swoich neuronów LHAVglut2, podczas gdy te, które pościły przez 24 godziny, miały osłabioną odpowiedź.
Stuber i jego koledzy sugerują zatem, że neurony LHAVglut2 odgrywają rolę w hamowaniu karmienia, informując nasz mózg, kiedy przestać jeść. Nazywają to „hamulcem karmienia”.
„Stawiamy hipotezę, że pobudzający sygnał LHAVglut2 reprezentuje aktywację hamulca podczas karmienia w celu powstrzymania dalszego przyjmowania pokarmu” - piszą.
Następnie zespół zbadał, jak otyłość wpływa na aktywność tych komórek u myszy, które przez 12 tygodni stosowały dietę wysokotłuszczową w celu wywołania otyłości.
„Podczas gdy neurony LHAVglut2 myszy kontrolnych utrzymywały swoją wrażliwość na spożycie sacharozy, neurony LHAVglut2 myszy [na diecie wysokotłuszczowej] stawały się stopniowo mniej wrażliwe na spożycie sacharozy i mniej aktywne w spoczynku” - pisze zespół w artykule badawczym.
Innymi słowy, neurony nie wysyłały tak silnego sygnału „przestań jeść” do mózgu, gdy myszy spożywały cukier lub gdy myszy odpoczywały. Zamiast tego zwierzęta przejadają się i rozwinęły otyłość.
Otyłość „upośledza przerwy w przyjmowaniu pokarmu”
Gdy MNT zapytany, czy był zaskoczony tak zahamowaną reakcją komórek, wyjaśnił Stuber: „Tak, wyniki obrazowania, które pokazują, że komórki glutaminianu LHA są regulowane w dół przez ekspozycję na dietę wysokotłuszczową (nasz eksperymentalny model otyłości) były dla nas zaskakujące. ”
„Kiedy te neurony są aktywowane, myszy zatrzymują lizanie sacharozy i unikają miejsc sparowanych ze stymulacją LHAVglut2. Tak więc aktywacja neuronów LHAVglut2 może służyć jako hamulec odżywiania ”- komentuje Stephanie Borgland, profesor z Hotchkiss Brain Institute na University of Calgary w Kanadzie, w towarzyszącym artykule Perspective w Nauka.
„Biorąc pod uwagę, że aktywacja tych neuronów prowadzi również do zachowań związanych z ucieczką i unikaniem, neurony te mogą być zaangażowane w przejście od żerowania do ucieczki w celu promowania przeżycia, co jest zgodne z innymi homeostatycznymi funkcjami podwzgórza”.
Stephanie Borgland
„Chociaż nasza praca skupiała się na LHA, należy zauważyć, że wiele innych połączonych ze sobą regionów mózgu i typów komórek jest również prawdopodobnie modulowanych przez otyłość” - powiedział Stuber. MNT. „Obejmuje to typy komórek podwzgórza łukowatego i okołokomorowego, a także inne obszary mózgu”.
Rzeczywiście, na początku tego roku MNT poinformowali, że kiedy naukowcy z The Rockefeller University w Nowym Jorku, Nowy Jork, stymulowali neurony receptora dopaminy 2 (hD2R) w hipokampie myszy, zwierzęta jadły mniej. Naukowcy zasugerowali, że ten obwód neuronalny zapobiega przejadaniu się myszy.
W międzyczasie Stuber i jego koledzy kontynuują badania nad LHA, gdzie planują przyjrzeć się innym podtypom neuronalnym.
Jeśli chodzi o zastosowanie ustaleń Stubera do ludzi, wyjaśnił: „Uważamy, że nasze […] dane ujawnią nowe cele genetyczne i terapeutyczne, które kiedyś będą mogły zostać przetłumaczone na ludzi”.
