Nieprawidłowe ustawienie zegarów dobowych mózgu i wątroby, połączone HVAN, prowadzi do zaburzeń odżywiania i przyrostu masy ciała u myszy. Badanie to sugeruje, że ukierunkowanie na tę ścieżkę neuronową mogłoby pomóc w rozwiązaniu problemu otyłości i problemów metabolicznych związanych z zakłóceniami rytmu dobowego.
Nowe badanie na myszach ujawnia, że brak synchronizacji między centralnym zegarem dobowym mózgu a wewnętrznym zegarem wątroby, przekazywanym za pośrednictwem wątrobowego doprowadzającego nerwu błędnego (HVAN), może przyczyniać się do niezdrowych zachowań żywieniowych i przyrostu masy ciała. Badania sugerują, że to połączenie nerwowe może być obiecującym celem terapeutycznym w leczeniu otyłości i zaburzeń metabolicznych związanych z zakłóceniami rytmu dobowego.
U ssaków rytmy dobowe są kontrolowane przez jądro nadskrzyżowaniowe (SCN) – niewielką część podwzgórza mózgu, która reguluje rytmy dobowe organizmu. Cykl ten uruchamia pętlę sprzężenia zwrotnego obejmującą kluczowe geny zegara, które utrzymują czas w organizmie. Chociaż SCN zarządza ogólnym czasem, prawie wszystkie komórki w organizmie – łącznie z komórkami wątroby – mają własne wewnętrzne zegary.
Światło i żywność: kluczowe czynniki wyzwalające synchronizację dobową
Podczas gdy główny zegar mózgu w SCN jest regulowany przez sygnały świetlne, co daje cykl ~24-godzinny, zegar molekularny wątroby szczególnie reaguje na wzorce odżywiania. Synchronizacja zegara SCN opartego na świetle z zegarem wątrobowym opartym na pożywieniu ma kluczowe znaczenie dla zrównoważonego metabolizmu.
Kiedy te zegary nie są zsynchronizowane, na przykład na skutek pracy zmianowej lub zmiany strefy czasowej, której doświadczają ludzie, może to prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych, w tym zwiększonego ryzyka chorób kardiometabolicznych i cukrzycy typu 2. Chociaż konsekwencje te są dobrze znane, mechanizmy, dzięki którym następuje desynchronizacja dobowa między wątrobą a mózgiem, są słabo poznane.
Wyniki badania: wpływ delecji genu zegara wątrobowego
Aby zbadać związek między rytmami dobowymi wątroby a zachowaniami żywieniowymi, Lauren Woodie i współpracownicy usunęli elementy zegara podstawowego REV-ERB⍺ I REV-ERBβ w komórkach wątroby myszy. Autorzy odkryli, że myszy z delecjami genów zegara wątrobowego wykazywały zaburzenia rytmu karmienia, spożywając więcej kalorii w fazie spoczynku i przez cały 24-godzinny cykl.
Potwierdza to, że rytmiczna działalność w tym ośrodku żywienia wymaga rytmicznej wątroby. Jednakże, gdy wątrobowy nerw błędny doprowadzający (HVAN) – który tworzy kanał dwukierunkowej komunikacji między mózgiem a wątrobą – został przerwany, objawy przejadania się u tych myszy spowodowane delecją genów w wątrobie zostały złagodzone.
„Konsekwencje ustaleń Woodiego i in. polega na tym, że zaburzona wątroba wysyła sygnały do jądra łukowatego, powodując zaburzenia odżywiania, i że ten obwód wyjaśnia otyłość obserwowaną w odpowiedzi na powszechne zaburzenia rytmu dobowego i snu u ludzi” – piszą Noelia Martinez-Sanchez i David Ray w powiązanej perspektywie. „Identyfikacja tej ścieżki otwiera możliwość odwrócenia ludzkiej epidemii otyłości”.
Literatura: „Wątrobowe przewody doprowadzające nerwu błędnego przekazują zależne od zegara sygnały regulujące dobowe przyjmowanie pokarmu” autorstwa Lauren N. Woodie, Lily C. Melink, Mohit Midha, Alan M. de Araújo, Caroline E. Geisler, Ahren J. Alberto, Brianna M. Krusen, Delaine M. Zundell, Guillaume de Lartigue, Matthew R. Hayes i Mitchell A. Lazar, 7 listopada 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adn2786
„Rytmiczna wątroba napędza zachowania żywieniowe” Noelii Martinez-Sanchez i Davida Raya, 7 listopada 2024 r., Nauka.
DOI: 10.1126/science.adt0743
