Новое исследование выявило конкретные типы нейронов, которые контролируют пищевое поведение. Это фундаментальное исследование о том, как тело и мозг работают вместе, имеет важные последствия для ожирения и метаболических нарушений, а также, возможно, для расстройств пищевого поведения, таких как булимия и нервная анорексия.
Блуждающий нерв
Команда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, возглавляемая доктором наук Захарием Найтом, использовала генетические методы для классификации и различения различных типов нейронов, которые связаны вместе в блуждающем нерве. Один из наиболее важных нервных каналов в организме, блуждающий нерв, соединяет мозг с желудком и кишечником, и давно известно, что он играет центральную роль в процессе, с помощью которого организм регулирует пищевое поведение.
Доктор Найт, чья награда BBRF Young Investigator 2013 года поддержала некоторые из его первых исследований регуляторных систем, связывающих мозг и другие части тела, говорит о том, что мы до сих пор не понимаем, как наши тела узнают, когда перестать голодать и начать употреблять еду.
Нервные окончания в кишечнике
Выстилка кишечника человека представляет собой обширный набор нервных окончаний, которые, как известно, играют важную роль в контроле того, сколько мы едим. Новое исследование расширяет эти знания, но также бросает вызов давним предположениям. Распространено мнение, что гормоночувствительные нервные окончания в кишечнике отслеживают питательные вещества, которые мы принимаем, и инициируют передачу сигналов, когда мы поели достаточно. Но до нового исследования никому не удавалось различить конкретные популяции разных типов нейронов, которые передают эти сигналы «сытости» (наполненности) из кишечника в мозг.
Технология оптогенетики
Генетические инструменты позволили команде доктора Найта отобразить молекулярные и анатомические особенности сенсорных клеток блуждающего нерва, которые имеют окончания в желудке и кишечнике. Как только различные типы клеток были различимы по характерным для них маркерам, исследователи стали использовать технологию оптогенетики для манипулирования ими, индивидуально или в группах. Оптогенетика, которая использует пучки цветного света для включения и выключения нейронов, была разработана командой, возглавляемой членом Ученого совета BBRF и молодым исследователем BBRF Карлом Диссеротом, доктором философии из Стэнфордского университета в 2005 и 2007 годах.
Изменение аппетита и рецепторы растяжения
У свободно действующих мышей команда доктора Найта экспериментально манипулировала различными подтипами нейронов блуждающего нерва, которые имеют нервные окончания в кишечнике. К их удивлению, манипуляции с несколькими нейрональными подтипами, которые чувствуют гормоны в кишечнике (ранее предполагалось, что они контролируют аппетит, следя за потреблением питательных веществ) не влияли на кормление животных. Скорее, это был тип клеточного рецептора в кишечнике, называемый рецептором растяжения, который оказался мощной мишенью для изменения аппетита животных. Даже более мощные, чем аналогичные рецепторы растяжения в желудке, те, что в кишечнике, будучи активированы посредством оптогенетики, заставили мышей перестать есть.
Как следует из их названия, рецепторы растяжения, будучи активированными во время еды, доставляют своим клеткам-хозяевам, а затем мозгу сигнал «прекратить есть» из-за физического расширения, которое они обнаруживают в кишечнике, как только оно достигает определенного порога. Эти сигналы работают совместно с другими сигналами, в том числе измеряющими потребление питательных веществ. Но их способность прекращать прием пищи независимо от других сигналов делает их интересной целью для будущих исследований по лечению метаболических расстройств и, возможно, расстройств пищевого поведения и как следствие, увеличения или потерю веса.
Новое исследование
Для начала команда доктора Найта предположила, что новое открытие может помочь объяснить, почему бариатрическая хирургия у людей часто эффективна при повышенном аппетите и снижении веса. Ранее считалось, что это является следствием уменьшения размера желудка, что заставляет его очень быстро передавать пищу в кишечник. Новое исследование предполагает, что ключевая передача сигналов может происходить в кишечнике. Однако быстро передаваемая пища растягивает кишечник, при этом активация рецепторов растяжения заставляет нервные клетки передавать сигнал мозгу через блуждающий нерв, чтобы прекратить есть.
Считается, что расстройства пищевого поведения включают, по крайней мере частично, проблемы с передачей сигналов между мозгом и кишечником. Булимия характеризуется перееданием с последующей принудительной "очисткой" организма, в то время как нервная анорексия включает в себя неточное восприятие своего веса, ограничения в еде и, возможно, также основную метаболическую дисрегуляцию, как это было предложено в исследовании, опубликованном в прошлом году.
Лечение булимии
Ученые еще не знают, имеет ли их исследование какое-либо отношение к расстройствам пищевого поведения, таким как булимия. Но они полагают, что эти кишечные рецепторы («рецепторы растяжения») активизируются, когда люди переедают. Если принять во внимание, что булимия связана с перееданием, нарушение регуляции этих рецепторов может способствовать возникновению этих состояний.
Исследование недавно открытого регулятивного механизма только начинается. Возможно, в скором времени ученым удастся создать механизм терапии пищевых расстройств без использования каких-либо медикаментозных препаратов. Это хорошая новость для тех, кто хочет наедаться меньшим количеством еды.
