Исследование выявило недостающее звено в механизме регуляции аппетита мозгом

Фото из открытых источников

Как мозг узнает, что пора прекратить есть, когда желудок полон? Долгое время ученые предполагали, что ответ кроется в основном в нейронах — основных клетках мозга, передающих сигналы. Но новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, предполагает, что другой тип клеток мозга, называемый астроцитами, обычно рассматриваемый как «вспомогательный персонал», может играть гораздо более активную роль в контроле поведения, чем считалось ранее.

Исследование, проведенное учеными из Университета Консепсьона в Чили в сотрудничестве с Университетом Мэриленда, выявило ранее неизвестную цепочку коммуникации в гипоталамусе — области мозга, отвечающей за регуляцию чувства голода и сытости. Команда отметила, что эти результаты в конечном итоге могут указать на новые способы воздействия на состояния, связанные с аппетитом, такие как ожирение и расстройства пищевого поведения.

«Когда люди думают о том, как работает мозг, они, как правило, сразу же вспоминают о нейронах», — сказал соавтор исследования профессор Рикардо Аранеда из Мэрилендского университета. «Но мы обнаружили, что астроциты, которые раньше считались просто вторичными вспомогательными клетками, также участвуют в регуляции количества потребляемой пищи в нашем мозге. Это исследование меняет наше представление об этих коммуникационных цепях».

Цепочка коммуникации начинается со специализированного типа клеток головного мозга, называемых таницитами. Танициты выстилают заполненную жидкостью полость глубоко внутри головного мозга и обнаруживают глюкозу (сахар, который питает организм), циркулирующую в спинномозговой жидкости.

Когда после еды повышается уровень глюкозы, танициты перерабатывают сахар и выделяют побочный продукт, называемый лактатом, в окружающую ткань мозга. Затем этот лактат достигает соседнего класса клеток, называемых астроцитами, запуская следующий этап в цепочке.

«Раньше исследователи считали, что лактат, вырабатываемый таницитами, напрямую взаимодействует с нейронами, участвующими в контроле аппетита, — объяснил Аранеда. — Но мы обнаружили, что в этом взаимодействии есть неожиданный посредник — астроциты».

Астроциты — одни из самых многочисленных клеток в головном мозге, и традиционно считалось, что они играют решающую роль в поддержании функций нейронов, но при этом обладают ограниченными прямыми эффекторными функциями. Однако команда исследователей опровергла это предположение, обнаружив, что астроциты экспрессируют специализированный рецептор HCAR1, который обнаруживает лактат.

Когда лактат связывается с HCAR1, астроциты активируются и высвобождают собственные химические сигналы, называемые глутаматом. Когда эти сигналы глутамата достигают нейронов головного мозга, подавляющих аппетит, это вызывает чувство сытости.

«Нас удивила сложность этого процесса, — сказал Аранеда. — Проще говоря, мы обнаружили, что танициты «общаются» с астроцитами, а затем астроциты «общаются» с нейронами».

В одном из экспериментов исследования глюкозу вводили непосредственно в одну танициту, одновременно наблюдая за окружающими астроцитами. Активности этой одной клетки было достаточно, чтобы вызвать реакцию в нескольких соседних астроцитах, что продемонстрировало, что даже крошечное, локализованное метаболическое событие распространяется по всей сети головного мозга.

«Мы также заметили своего рода двойной эффект», — отметил Аранеда. «Гипоталамус содержит две противоположные популяции нейронов: те, которые вызывают чувство голода, и те, которые его подавляют. Мы обнаружили, что лактат может воздействовать на обе группы одновременно — активируя нейроны, отвечающие за чувство сытости, через астроциты, и, возможно, подавляя нейроны, отвечающие за чувство голода, более прямым путем».

Хотя это исследование проводилось на животных моделях, танициты и астроциты присутствуют у всех млекопитающих, включая человека. Следующие шаги команды включают исследование того, может ли прямое воздействие на рецептор HCAR1 в астроцитах изменить пищевое поведение животных, что является необходимым шагом, прежде чем это исследование сможет перейти к клиническому применению.

Несмотря на то, что в настоящее время лекарства не воздействуют именно на этот механизм, Аранеда предполагает, что в будущем он может предложить новый подход к лечению расстройств пищевого поведения.

«Теперь у нас есть другой механизм, с помощью которого мы можем воздействовать на астроциты или, в частности, на этот рецептор HCAR1», — добавил он. «Это будет новая мишень, которая может дополнить существующие методы лечения и улучшить жизнь многих людей, страдающих ожирением и другими заболеваниями, связанными с аппетитом».