Naukowcy odkryli nowy typ neuronu, BNC2, który działa jako natychmiastowa przeciwwaga dla neuronów głodu, oferując szybko działający mechanizm uczucia sytości. To odkrycie, które poszerza naszą wiedzę na temat regulacji apetytu, może prowadzić do nowych metod leczenia otyłości i zaburzeń metabolicznych.
Kiedy decydujesz, czy zjeść kolejny chips ziemniaczany, w twoim mózgu toczy się zacięta walka. Jedna grupa neuronów napędza głód, podczas gdy inna sygnalizuje sytość. To, jak szybko jedna ze stron zdobędzie przewagę, decyduje o tym, czy odłożysz worek żetonów.
Teraz naukowcy odkryli brakujące ogniwo w tym obwodzie nerwowym odpowiedzialnym za odczuwanie głodu i sytości – wcześniej niezidentyfikowany typ neuronu, który służy jako bezpośrednia przeciwwaga dla chęci jedzenia. Wyniki opublikowane w Naturarozszerzają klasyczny model regulacji głodu i sytości i mogą zapewnić nowe cele terapeutyczne w walce z otyłością i zaburzeniami metabolicznymi.
„Ten nowy typ neuronu zmienia koncepcyjne ramy regulacji karmienia” – mówi Han Tan, pracownik naukowy w Laboratorium Genetyki Molekularnej Rockefellera, kierowanym przez Jeffreya Friedmana.
Mniej więcej
Tradycyjnie uważano, że tak zwany obwód odżywiania mózgu obejmuje prostą pętlę sprzężenia zwrotnego między dwoma typami komórek mózgowych w podwzgórzu: neurony wyrażające gen o nazwie AGRP napędzają głód, a neurony wyrażające gen o nazwie POMC promują uczucie sytości. Wcześniej uważano, że te dwie populacje są głównymi celami leptyny, ale ostatnie badania sugerowały, że model ten jest niekompletny.
Podczas gdy aktywacja neuronów AGRP szybko wywołuje apetyt, aktywacja neuronów POMC zajmuje wiele godzin, aby stłumić apetyt. Naukowcy zastanawiali się, czy coś przeoczyli. „Podejrzewaliśmy, że POMC nie jest w stanie zrównoważyć neuronów głodu wystarczająco szybko, aby ograniczyć karmienie” – mówi Tan. „Zastanawialiśmy się więc, czy brakuje neuronu, który mógłby promować szybkie uczucie sytości w podobnej skali czasowej jak AGRP”.
Przez jednokomórkę RNA sekwencjonując neurony w jądrze łukowatym mózgu, zespół zidentyfikował nowy typ neuronów, w którym zachodzi ekspresja genu o nazwie BNC2 wraz z receptorami hormonu leptyny, który, jak wcześniej wykazano, odgrywa znaczącą rolę w regulacji masy ciała. Ten nowo odkryty neuron BNC2 szybko reaguje na sygnały pokarmowe i szybko hamuje głód.
Odkrycia pokazują, że neurony BNC2, aktywowane przez leptynę i prawdopodobnie inne sygnały, nie tylko tłumią apetyt, ale także łagodzą negatywne uczucia związane z głodem. Co ciekawe, neurony te działają poprzez hamowanie neuronów AGRP i mogą to robić szybko, służąc jako sygnał uzupełniający.
„To badanie dodało nowy, ważny element do obwodu nerwowego, który reguluje apetyt i poszerza naszą wiedzę na temat sposobu, w jaki leptyna zmniejsza apetyt” – mówi Friedman. „Rozwiązuje także zagadkę dotyczącą sposobu, w jaki odżywianie jest regulowane w różnych skalach czasowych przez różne neurony”.
Nowa definicja głodu
Odkrycie neuronów BNC2 ma szerokie implikacje w walce z otyłością i zaburzeniami metabolicznymi. „Aktywnie badamy, czy ukierunkowanie na te neurony mogłoby zapewnić nową terapię otyłości lub cukrzycy” – mówi Tan, wskazując na badania genetyczne, które łączą BNC2 z wysokim wskaźnikiem masy ciała i ryzykiem cukrzycy u pacjentów. Zespół bada także, w jaki sposób stymulacja lub hamowanie tych neuronów wpływa na glukozę i insulina poziomach, co dodatkowo podkreśla potencjał terapeutyczny modulowania ich aktywności.
Odkrycie to może mieć również szerokie implikacje dla tego, jak rozumiemy kontrolę mózgu nad zachowaniami instynktownymi. Jeśli neurony BNC2 mogą koordynować regulację głodu, czy mogą istnieć inne podobne obwody odpowiedzialne za zachowania takie jak pielęgnacja czy spanie? Identyfikacja podobnych obwodów może pogłębić naszą wiedzę na temat tego, jak mózg choreografuje złożone działania w ramach różnych zachowań instynktownych, torując drogę do dalszych odkryć w neurobiologii behawioralnej.
„Teraz wierzymy, że BNC2 i AGRP stanowią rodzaj zasilania yin i yang” – mówi Tan.
Odniesienie: „Aktywowane leptyną neurony podwzgórza BNC2 ostro tłumią przyjmowanie pokarmu” Han L. Tan, Luping Yin, Yuqi Tan, Jessica Ivanov, Kaja Plucinska, Anoj Ilanges, Brian R. Herb, Putianqi Wang, Christin Kosse, Paul Cohen, Dayu Lin i Jeffrey M. Friedman, 30 października 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08108-2
