Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон впервые обнаружили в мозгу систему обмена сообщениями, которая напрямую влияет на потребление пищи и массу тела.
Сообщается в октябре. 3, выпуск Cell 2008 г., результаты исследования на мышах указывают на совершенно новый подход к лечению и профилактике ожирения у людей. Это открытие также дает надежду на новые способы лечения связанных расстройств, таких как диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания – наиболее распространенные проблемы со здоровьем в Соединенных Штатах и остальном развитом мире.
Под руководством Донгшенг Цая, доцента физиологии Школы медицины и общественного здравоохранения Университета штата Вашингтон, исследователи специально изучили гипоталамус – структуру мозга, отвечающую за поддержание устойчивого состояния в организме – и впервые обнаружили, что сигнальный путь клеток, в первую очередь связанный с воспалением, также влияет на регуляцию приема пищи. Стимуляция этого пути приводила к увеличению потребления энергии животными, а подавление этого пути помогало им поддерживать нормальное потребление пищи и массу тела.
Исследование основано на недавних исследованиях проблемы метаболического воспаления, являющейся побочным продуктом чрезмерного потребления пищи или энергии. В отличие от классического воспаления, обычно наблюдаемого при инфекциях, травмах и заболеваниях, таких как рак, метаболическое воспаление, наблюдаемое при заболеваниях, связанных с ожирением, намного мягче, не вызывает явных симптомов и не вызывает повреждения тканей.
"Метаболическое воспаление – это хроническое заболевание низкой степени тяжести, состоящее из воспалительных реакций на молекулярном уровне. Это имеет множество последующих последствий," говорит Цай. "Это вызывает клеточную дисфункцию, которая может снизить регуляцию некоторых физиологических процессов, включая метаболизм."
Ученые считают, что метаболическое воспаление может лежать в основе многих хронических метаболических нарушений, связанных с ожирением, которые так распространены сегодня, добавляет он.
Цай и его команда сосредоточились на NF-kappaB, белковом комплексе, который может специфически активироваться IKKbeta, чтобы вызывать воспалительные реакции во многих клеточных системах.
В более ранних исследованиях в Гарварде Цай и его коллеги обнаружили, что этот путь прерывает метаболизм сахара, жира или белка в тканях, где обычно происходит метаболизм – печени, жировой ткани и скелетных мышцах. Кормление мышей диетами с высоким содержанием сахара и жиров активировало метаболические пути в этих тканях.
Прибыв в SMPH три года назад, Цай начал думать, может ли метаболическое воспаление повлиять на "выше" игроки в центральной нервной системе, особенно в гипоталамусе. Эта структура мозга является важнейшим главным регулятором аппетита и энергетического баланса, а также контролирует метаболизм в периферических тканях, которые он изучал ранее. Но никто не знал, как гипоталамус может способствовать развитию метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет.
"Мы хотели узнать, является ли метаболическое воспаление основной причиной метаболического воспаления
действие может повлиять на регуляторы метаболизма в центральной нервной системе," он говорит.
В текущем исследовании Цай и его команда сначала обнаружили, что IKKbeta / NF-kappaB действительно существует в определенных нейронах гипоталамуса. В гипоталамусе этот путь намного больше, чем в периферической ткани, и обычно он остается неактивным в головном мозге.
Затем исследователи показали, что чрезмерное питание посредством кормления с высоким содержанием жиров активирует IKKbeta / NF-kappaB, особенно в нейронах гипоталамуса.
"Когда мы отключили ген IKKbeta для подавления активности NF-kappaB в этих нейронах, животные были значительно защищены от чрезмерного потребления энергии и развития ожирения," Цай говорит.
Исследователи также исследовали клеточный компонент, называемый эндоплазматическим ретикулумом (ER), который, как недавно было показано, участвует в метаболических заболеваниях, связанных с избыточным питанием, чтобы увидеть, может ли он играть роль в связывании избыточного питания с активацией IKKbeta / NF-kappaB в организме. гипоталамус.
"На внутриклеточном уровне, когда ER подвергается перееданию, это приводит к стрессу ER, который может подтолкнуть путь IKKbeta / NF-kappaB к активному состоянию, хотя вовлеченные реакции могут быть довольно сложными," Цай говорит.
В нескольких экспериментах исследователи обнаружили, что стресс ER, вызванный чрезмерным питанием, активировал IKKbeta / NF-kappaB в гипоталамусе. Подавление ER стресса в центральной нервной системе значительно сохранило нормальную регуляцию приема пищи и предотвратило ожирение.
Цай говорит, что предстоит еще много работы. Его группа начала изучать связи IKKbeta / NF-kappaB с другими путями и регуляторами в гипоталамусе.
"Конечная цель, безусловно, будет заключаться в выявлении селективного и эффективного супрессора пути к нацеливанию связанных нейронов," он говорит.
Но Цай продолжает смотреть на картину в целом, ища ответы на такие вопросы, как: "Как окружающая среда связана с генетикой, которая, по-видимому, лежит в основе эпидемии ожирения? Какие ключевые шаги привели к резкому росту заболеваемости диабетом за последние три десятилетия?? и почему организм не может приспособиться к изменениям, которые произошли в том, как люди едят и что они едят?"
Источник: Университет Висконсин-Мэдисон