2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-05-20 22:44
Uuring, mida juhtis Beth Israel Deaconessi meditsiinikeskuse (BIDMC) teadusrühm, annab veel ühe olulise sammu meie arusaamises aju molekulaarsete radade kriitilisest rollist rasvumise ja sellega seotud häirete tekkes.
Ajakirja Cell 4. novembri 2005. aasta numbris avaldatud leiud näitavad esimest korda, et neuronaalsed rajad, mis aitavad hoida kehakaalu stabiilsena, lahknevad melanokortiin-4 retseptori (MC4R) juures, et reguleerida toidu tarbimine või energiakulu.
See ootamatu avastus aitab laiendada arusaamist kehakaalu kontrolli taga olevast keerulisest närvisüsteemist – ettevõtmisest, mis sai alguse enam kui kümme aastat tagasi hormooni leptiini tuvastamisest ja mis on sellest ajast alates pidev alt kasvanud.
"Stabiilse kehakaalu säilitamine on delikaatne tasakaalustamine söödud toidu koguse ja põletatud kalorite arvu vahel," ütleb Bradford B. Lowell, MD, PhD BIDMC endokrinoloogia, diabeedi ja ainevahetuse osakonnast., koos Joel K. Elmquistiga, DVM, PhD, töötasid uuringu kaasautorina. "Aju kontrollib nii toidutarbimist kui ka kulutatud kaloreid, mille eesmärk on hoida kehakaalu stabiilsena. Kui selle protsessiga läheb midagi valesti, tekib rasvumine. Selle uue uuringu tulemused annavad meile täpsemat teavet seda tasakaalu reguleerivate neuronaalsete radade kohta."
Kehakaalu säilitamist võib vaadelda kui keerukat protsessi, mis koosneb kolmest põhielemendist, ütlevad Lowell ja Elmquist, kes mõlemad on ka Harvardi meditsiinikooli (HMS) meditsiini dotsendid. Esimesel juhul saab aju keh alt sensoorset sisendit (sealhulgas teavet, mida annavad ringlevad hormoonid, nagu leptiin ja greliin, ning kütustest, nagu glükoos ja rasvhapped). Seejärel integreerib see selle sensoorse teabe vihjetega, mida ta on saanud välismaailmast (nagu aroomid ja muud ahvatlused) koos teabega, mis on kogutud organismi emotsionaalsest seisundist.
Lõpuks selgitavad nad, et aju muudab asjakohaseid muudatusi toidutarbimises ja energiakulus, et säilitada "energiatasakaalu" ja vältida rasvumist. Selle protsessi jaoks kriitiliseks osutunud valkude hulgas on retseptorvalk MC4R.
"Teadlased on teadnud, et MC4R-ide aktiveerimisega saab kehakaalu vähendada," selgitab uuringu juhtiv autor Nina B althasar, PhD, Lowelli labori liige ja HMS-i meditsiiniõpetaja. Tegelikult lisab ta, et uuringud on näidanud, et kui kõik MC4 retseptorid eemaldatakse geenist väljalangenud hiirtelt, muutuvad loomad haiguslikult rasvunud. See protsess on oluline ka inimeste jaoks, sest ka defektsete MC4 retseptoritega inimesed muutuvad rasvumiseks.
Selles uues uuringus otsustasid B althasar ja tema kaasautorid tuvastada täpsed neuronirühmad, mis vastutavad MC4 retseptorite oluliste mõjude tekitamise eest.
"Teadsime, et MC4R-id paiknevad kogu ajus ja et nad vastutavad mitme funktsiooni eest. Me ei teadnud, kas MC4R-id ühes konkreetses piirkonnas reguleerivad energiabilanssi või kas see funktsioon on jaotunud kogu ajus. aju." Lisaks lisab ta, et kui stabiilse kehakaalu säilitamisega oli tõepoolest seotud rohkem kui üks ajupiirkond, tahtsid autorid teada saada, kas toidutarbimise ja energiakulu kontrollimine jälgiti koos või kas esines lahknevusi nii, et üks MC4R sait kontrollis toidutarbimist ja teine koht energiakulu.
Uudset geenitehnoloogia tehnikat kasutades lõid teadlased MC4R-i puudulikkusega hiired, kellel sai MC4R-i valikuliselt taasaktiveerida. See võimaldas neil manipuleerida geeniekspressiooni väikeses neuronite alampopulatsioonis. Selle spetsiaalse tehnika abil avastas B althasar, et retseptorid kahes spetsiifilises ajupiirkonnas – paraventrikulaarne hüpotalamus (PVH) ja amügdala alampopulatsioon – kontrollivad toidutarbimist, samas kui mujal ajus paiknevate neuronite MC4R-id kontrollivad energiakulu.
"Kui MC4R taasaktiveeriti ainult PVH/amügdala piirkonnas, hoiti ära 60 protsenti rasvumisest," selgitab ta. "See viitas meile, et PVH-s ja/või mandelkehas olevad MC4R-id olid kehakaalu reguleerimisel võtmetähtsusega MC4R-id."
Autorid avastasid MC4R-i funktsionaalse lahknevuse toidu tarbimise või energia homöostaasi kontrollimisel – uudne kontseptsioon, mis asetab MC4R neuronaalsesse "efektorharu", mis jaguneb toidutarbimise ja energiakulu kontrollimiseks. Teisisõnu, ütleb B althasar, said nad teada, et energiabilansi "kiik" toidu tarbimise pool ja energiakulu pool on aju erinevates piirkondades eraldi reguleeritud MC4R-idega.
"Lõppkokkuvõttes aitavad need uued leiud täpsustada meie arusaama kehakaalu taga olevast neuronaalsest loogikast," järeldavad autorid. "Ja meie praeguses kliimas, kus rasvumise ja sellega kaasnevate terviseprobleemide esinemissagedus kasvab kiiresti, on iga uus teave võtmetähtsusega."
Lisaks B althasarile, Lowellile ja Elmquistile on uuringu kaasautoriteks BIDMC uurijad Louise T. Dalgaard, PhD, Charlotte E. Lee, Jia Yu, Todd Williams, PhD, Manuel Ferreira, MD, PhD, Vinsee Tang, Robert A. McGovern, Christopher D. Kenny, Lauryn M. Christiansen, Elizabeth Edelstein, Brian Choi, Olivier Boss, PhD, Carl Aschkenasi, MD ja Chen-yu Zhang, PhD; Hisauki Funahashi, PhD ja Toshiro Kishi, MD, BIDMC ja Shimane University School of Medicine, Jaapan; ja Kathleen Mountjoy, PhD, Aucklandi ülikoolist Uus-Meremaal.
Seda uuringut toetasid osaliselt National Institutes of He alth ja Takeda Pharmaceutical Company Ltd. stipendiumid.
