Какие нейроны не дают нам умереть от обжорства?

Нейробиологи из Гарвардской медицинской школы сделали очень своевременное открытие. Они обнаружили нейроны, которые не дают нам переедать, быстро активируясь в процессе поглощения оливье, заливной рыбы и любой другой снеди. Не будь их, мы бы умерли прямо за новогодним столом. Эти нервные клетки расположены в одном из многочисленных ядер гипоталамуса.

Гипоталамус

Нейроны аркуатного (дугообразного) ядра гипоталамуса «чувствуют» состояние сытости и голода, и регулируют аппетит. Однако не всё в работе этого ядра было ясно. С одной стороны, синтез агути-связанного белка (AgRP) расположенными там нервными клетками, стимулируется голодом, и при активации быстро (в течение нескольких минут) вызывает чувство голода. В противовес им существуют проопимеланокортиновые нейроны (ПОМК, или POMC), которые, наоборот, вызывают чувство сытости и уменьшают аппетит (но очень медленно, в течение нескольких часов). Таким образом, быстрый путь для чувства насыщения не был ещё обнаружен.

Ядра гипоталамуса. Аркуатное ядро обозначено буквами AR

У стандартного модельного организма, мыши, ученые нашли группу нейронов в аркуатном ядре, которые быстро активируются в процессе поедания. Они вызывают чувство сытости и являются ключевыми компонентами комплексной системы обратной связи, которая предотвращает непрерывное потребление пищи. С такими результатами не так давно вышла статья в журнале Nature Neuroscience (IF=16.724), и вызвала столько интереса, что вслед за этим в том же журнале была опубликована и заметка о ней.

У мышей нейроны, которые располагаются в аркуатном ядре гипоталамуса, экспрессируют рецепторы треъ нейомедиаторов; нейропептид агути-связанный белок (AgRP), нейропептид Y и гамма-аминомасляную кислоту, и функционируют как «нейроны голода». Их активность увеличивается в периоды питания и, к примеру, искусственная активация AgRP с помощью оптогенетики или хемогенетики стимулировала учащённое потребление пищи, так что мышь начинала набирать вес. Но что интересно – даже при постоянной стимуляции нейронов, синтезирующих AgRP, мыши не питались постоянно, а просто немного увеличивали дневной рацион. Это значит, что существуют другие нейроны, которые противостоят дальнейшему потреблению пищи и предотвращают продолжение питания.

какие нейроны не дают нам умереть от обжорства
Молекула AgRP

Долгое время считалось, что именно проопимелакортиновые (ПОМК, или POMC) нервные клетки, которые находятся среди AgRP-нейронов в аркуатном ядре, играют первостепенную роль в прекращении потребления пищи. Если в них происходили мутации, нарушающие функционирование самих этих нейронов или постсинаптических нейронов (к примеру, мутации в меланокортиновых рецепторах), то они приводили к ожирению. Однако, хемогенетическая или оптогенетическая активация ПОМК-нейронов оказывала небольшой эффект на краткосрочное пищевое поведение, показывая тем самым, что помимо них есть и другие нейроны, вовлечённые в процесс прекращения потребления пищи. Таким образом, ПОМК нейроны важны именно для долгосрочного поддержания баланса веса тела. Значит, следует искать другие механизмы, ответственные за быстрое прекращение питания.

В указанном исследовании как раз решили изучить, какие ещё нервные клетки могут дополнить влияние ПОМК-нейронов и быстро понижать аппетит. Учёные проверили гипотезу о том, что это могут быть возбуждающие глутаматергические нервные клетки, которые так же располагаются в аркуатном ядре. Предположение было основано на том, что AgRP и ПОМК нейроны располагаются в этом ядре и их аксоны достигают множества одинаковых нейронов-целей. Логично было предположить, что другой тип активирующихся возбуждающих нейронов, который является «быстрым выключателем» голода при питании, располагается там же. Поэтому в исследовании целью были выбраны глутаматергические нервные клетки.

В ходе экспериментов, вследствие их активации, рацион питания у мышей уменьшался на 50%. И наоборот, инактивация этих нейронов стимулировала принятие пищи. Что важно, изменение в аппетите происходили в краткие сроки и быстрее, чем в случае с ПОМК нервными клетками. Согласно наблюдениям, глутаматергические нейроны были особенно активны в момент потребления пищи и ингибировались соседними AgRP нейронами.

Окситоцин

Оставалось понять, все ли глутаматергические нервные клетки задействованы в этом и нет ли каких-либо других «виновников» быстрого насыщения. Чтобы уточнить генетическую идентичность клеток, авторы статьи секвенировали мРНК индивидуальных глутаматергических нейронов, изолированных из аркуатного ядра гипоталамуса, и идентифицировали самые часто встречающиеся транскрипты. Учёные сфокусировали своё внимание на одном из транскриптов — рецепторе окситоцина Oxtr, потому как окситоцин подавляет приём пищи. Оказалось, что активация этих более специфических Oxtr нейронов даёт тот же ингибирующий эффект и вызывает прекращение питания, как и активация всех глутаматергических нервных клеток. То есть большинство из расположенных там глутаматергических нейронов имеют рецептор Oxtr. Кроме того, в исследовании показали, что Oxtr нейроны «направляют» свои аксоны в паравентрикулярную зону гипоталамуса (она является важной целью для регуляции аппетита) к нейронам, которые получают так же сигналы от ПОМК и AgRP нейронов.

Обнаружение этих новых Oxtr-экспрессирующих глутаматергических нейронов заполняет брешь в понимании того, как аркуатное ядро гипоталамуса контролирует пищевое поведение.

Текст: Надежда Потапова

Ссылка на источник