Ожиріння: як дієта змінює мозок і сприяє переїданню

Вчені задіяли специфічні нейрони в бічній області гіпоталамуса, регіоні, який бере участь у таких механізмах виживання, як споживання їжі, в передачі сигналу мозку, коли слід припинити їсти. Цей механізм порушений у мишей із ожирінням.

Ожиріння є проблемою у всьому світі, за оцінками Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), що у 2016 році 650 мільйонів людей по всьому світу страждали ожирінням.

Багато фахівців вказують на переїдання та малорухливий спосіб життя як основні причини епідемії ожиріння.

Однак будь-які дії, які ми вживаємо, мають наслідки на молекулярному рівні, і експерти знають мало подробиць про те, як поводиться наш мозок, коли показання на вагах повільно піднімаються вгору.

Вчені з кафедри психіатрії Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл, разом із співробітниками з США, Швеції та Великобританії, намагалися розгадати молекулярні шляхи, що грають у мозку мишей із ожирінням.

Гарретт Стубер, професор нейробіології, який зараз перейшов до Центру нейробіології наркоманії, болю та емоцій при Вашингтонському університеті в Сіетлі, є старшим автором результатів команди, які містяться в журналі Science.

Штубер та його співробітники вивчають специфічну область мозку, яка називається латеральна область гіпоталамуса (LHA).

"LHA давно відомо, що він відіграє роль у просуванні поведінки під час годування, але точні типи клітин, які сприяють харчуванню в рамках цієї структури мозку, не є чітко визначеними", - пояснив Штубер про своє дослідження для Medical News Today.

Аналізуючи експресію генів в окремих клітинах LHA у мишей із ожирінням та порівнюючи її з такою у нормальних мишей, група виявила помітні зміни в нейронах, що експресують везикулярний глутамат-транспортер типу 2 (Vglut2). Ці клітини використовують глутамат як свій швидкодіючий нейромедіатор.

Однак зміни в експресії генів не обов'язково прирівнюються до змін функції.

Стубер заглибився і використав комбінацію методів для візуалізації окремих нейронів LHA Vglut2, коли команда давала мишам сахарозу, загальний цукор, що містить глюкозу та фруктозу.

Дослідники виявили, що споживання сахарози призвело до активації клітин. Однак відповідь була нюансованою. Миші, які не були дуже голодними, демонстрували сильну активацію своїх нейронів LHA Vglut2, тоді як у тих, хто голодував протягом 24 годин, була послаблена реакція.

Отже, Стубер та його колеги припускають, що нейрони LHA Vglut2 відіграють певну роль у придушенні годування, повідомляючи нашому мозку, коли потрібно перестати їсти. Вони називають це "гальмом при годуванні".

"Ми припускаємо, що збудливий сигнал LHA Vglut2 представляє спрацьовування гальма під час годування для придушення подальшого споживання їжі", - пишуть вони.

Далі команда дослідила, як ожиріння впливає на активність цих клітин у мишей, які протягом 12 тижнів їли дієту з високим вмістом жиру, щоб викликати ожиріння.

"У той час як нейрони LHA Vglut2 від контрольних мишей підтримували свою реакцію на споживання сахарози, нейрони LHA Vglut2 від мишей [з високим вмістом жиру] ставали поступово менш чутливими до споживання сахарози і менш активними у спокої", - пише команда у дослідницькому документі.

Іншими словами, нейрони не посилали настільки сильний сигнал “перестати їсти” в мозок, коли миші споживали цукор або коли миші відпочивали. Натомість тварини переїдали і розвивали ожиріння.

Коли MNT запитав, чи не здивований він, бачачи таку затримку реакцію клітин, Стубер пояснив: "Так, результати візуалізації, які показують, що клітини глутамату LHA знижуються за рахунок дієти з високим вмістом жиру (наша експериментальна модель ожиріння), були дивними для нас."

“Коли ці нейрони активовані, миші зупиняють вилизування сахарози і уникають місць, пов’язаних зі стимуляцією VHA LHA2. Таким чином, активація нейронів LHA Vglut2 може послужити гальмом для годування », - коментує Стефані Боргланд, професор Інституту мозку Хоткісса з Університету Калгарі, Канада, у супровідній статті« Перспектива »в Science.

"Враховуючи, що активація цих нейронів також призводить до поведінки втечі та уникнення, ці нейрони можуть брати участь у переході від пошуку їжі до втечі для сприяння виживанню, що узгоджується з іншими гомеостатичними функціями гіпоталамуса".

"Хоча наша робота зосереджена на ЛГА, важливо зазначити, що багато інших взаємопов'язаних областей мозку та типів клітин також, ймовірно, модулюються ожирінням", - сказав Стубер MNT. "Це включає типи клітин дугоподібного та перивентрикулярного гіпоталамуса, а також інших областей мозку".

Дійсно, на початку цього року MNT повідомляв, що коли вчені з університету Рокфеллера в Нью-Йорку, штат Нью-Йорк, стимулювали нейрони рецепторів дофаміну 2 (hD2R) в гіпокампі мишей, тварини їли менше. Дослідники припустили, що цей нейрональний контур запобігає переїданню мишей.

Тим часом Штубер та його колеги продовжують дослідження ЛГА, де планують розглянути інші нейронні підтипи.

Щодо того, наскільки висновки Стубера застосовні до людей, він пояснив: "Ми вважаємо, що наші [...] дані виявлять нові генетичні та терапевтичні цілі, які колись можуть бути перекладними для людей".