Всё сочувствие, на которое мы решились
 

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.

Какие нейроны не дают нам умереть от обжорства

Не будь их, мы бы умерли прямо за новогодним столом. Эти нервные клетки расположены в одном из многочисленных ядер гипоталамуса.

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.

Какие нейроны не дают нам умереть от обжорства
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, 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 трех 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.

Какие нейроны не дают нам умереть от обжорства
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