Naukowcy z Scripps Research zidentyfikowali cząsteczkę wydzielaną przez jelita glisty, która komunikuje się z mózgiem, aby zmniejszyć tempo utraty tłuszczu w okresach niedoboru pożywienia.
W scenariuszu, z którym prawdopodobnie może utożsamić się wiele osób na diecie, tym mniej: Caenorhabditis eleganckie (C. elegancja) robak zjada, tym wolniej spala tłuszcz. Naukowcy z Scripps Research odkryli teraz przyczynę: mała cząsteczka wytwarzana w jelitach robaków podczas postu przedostaje się do mózgu, gdzie blokuje sygnał odpowiedzialny za spalanie tłuszczu w tym okresie.
Chociaż dokładna cząsteczka, którą zidentyfikowali w robakach, nie została jeszcze zbadana na ludziach, nowe prace pomagają naukowcom lepiej zrozumieć złożony przesłuch między jelitami a mózgiem. Może to również rzucić światło na to, dlaczego post – niejedzenie przez określony czas – przynosi korzyści niezależne od liczby spożywanych kalorii. Nowe badanie opublikowano w Komunikacja przyrodnicza 11 sierpnia 2024 r.
„Po raz pierwszy odkryliśmy, że post przekazuje do mózgu informacje wykraczające poza samo odstawienie kalorii” – mówi profesor neurologii Scripps, dr Supriya Srinivasan, główna autorka nowego badania. „Te odkrycia sprawiają, że zastanawiam się, czy w jelitach innych zwierząt, w tym ssaków, znajdują się cząsteczki, które wyjaśniają niektóre skutki zdrowotne związane z postem”.
Komunikacja mózg-jelito w metabolizmie tłuszczów
Naukowcy od dawna wiedzą, że mózg kontroluje produkcję i rozkład tłuszczów u ludzi, innych ssaków i organizmów modelowych, takich jak C. elegancja. W 2017 roku grupa Srinivasana zidentyfikowali FLP-7, hormon mózgowy, który powoduje spalanie tłuszczu w jelitach glisty. Jednakże, C. elegancja nie mają nerwów czuciowych w jelitach, dlatego naukowcy usilnie starali się określić odwrotną ścieżkę komunikacji: w jaki sposób jelita wysyłają sygnał do mózgu?
„Wiedzieliśmy, że zmiana stanu metabolicznego jelit może zmienić właściwości neuronów w mózgu, ale było bardzo tajemnicze, jak to się faktycznie stało” – mówi Srinivasan.
W nowej pracy Srinivasan i jej współpracownicy usunęli z organizmu ponad 100 cząsteczek sygnałowych C. elegancja jelita pojedynczo i zmierzono ich wpływ na produkcję FLP-7 w mózgu. Znaleźli jedną cząsteczkę, która miała duży wpływ na FLP-7: formę insulina znany jako INS-7. U ludzi insulina jest najbardziej znana jako hormon wytwarzany przez trzustkę, który kontroluje poziom cukru we krwi. Zamiast tego ta cząsteczka insuliny była wytwarzana przez komórki jelitowe i wpływała również na metabolizm tłuszczów za pośrednictwem mózgu.
„Kiedy po raz pierwszy odkryliśmy, że jest to insulina, pomyśleliśmy, że to paradoks” – wspomina Srinivasan. „Insulina została tak dobrze zbadana u ssaków i nie było precedensu, aby cząsteczka insuliny pełniła taką rolę”.
Odkrycie unikalnej funkcji insuliny
Jednakże, gdy grupa zbadała, w jaki sposób INS-7 wpływa na komórki mózgowe wytwarzające FLP-7, odkryła, że nie aktywuje on receptorów insuliny – jak robią to wszystkie wcześniej odkryte cząsteczki insuliny – ale blokuje receptor insuliny. Z kolei ta blokada uruchomiła kaskadę innych zdarzeń molekularnych, które ostatecznie spowodowały, że komórki mózgowe przestały wytwarzać FLP-7.
„INS-7 to w zasadzie sygnał pochodzący z jelit, który mówi mózgowi, aby nie spalał w tej chwili więcej zapasów tłuszczu, ponieważ nie dostaje się do niego pożywienia” – wyjaśnia Srinivasan.
Wcześniejsze badania wykazały, że okresy postu mogą na różne sposoby wpływać na organizm, jednak mechanizmy tych zmian pozostają niejasne. Nowe badanie wskazuje na jeden ze sposobów, w jaki puste jelita mogą sygnalizować mózgowi, co może potencjalnie prowadzić do różnorodnych skutków zdrowotnych, nie tylko związanych z tłuszczem.
Nowe wyniki, mówi Srinivasan, pomagają wyjaśnić, w jaki sposób mózg i układ trawienny komunikują się w obu kierunkach, aby kontrolować metabolizm w oparciu o dostępność pożywienia. Konieczne są dalsze badania, aby odkryć, które konkretne szlaki biorą udział w nowych sygnałach z jelit do mózgu u ssaków.
Związki naśladujące hormony jelitowe – takie jak semaglutyd, powszechnie znany pod markami takimi jak Ozempic, Wegovy i Rybelus – stały się ostatnio popularnymi sposobami kontrolowania otyłości i cukrzycy, dlatego nowe peptydy jelitowe mogą wzbogacić tę klasę leków. Srinivasan planuje również eksperymenty, aby dowiedzieć się, jak to zrobić C. elegancja komórki jelitowe są pobudzane do wytwarzania INS-7 podczas postu i na jakie typy komórek mózgowych wpływa ta cząsteczka.
Odniesienie: „Homeostatyczny antagonista insuliny jelitowo-mózgowy hamuje stymulowaną neuronalnie utratę tłuszczu” Chung-Chih Liu, Ayub Khan, Nicolas Seban, Nicole Littlejohn, Aayushi Shah i Supriya Srinivasan, 11 sierpnia 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-51077-3
Zadanie to zostało wsparte środkami finansowymi ze środków m.in Narodowe Instytuty Zdrowia (R01 DK124706 i R01 AG056648).
