Биологи нашли способ «отключить» чувство голода

Представьте, вы находитесь в ресторане, голодны и немного раздражены тем, что ваш заказ до сих пор не принесли. И вот с кухни выходит официант, неся на подносе набор блюд. Появляется чувство удовлетворения в предвкушении трапезы. Однако, официант проносит поднос над вами и уходит к другому столику, неприятное ощущение голода снова возвращается — по крайней мере, пока не будет съеден кусочек собственной еды.

В своём новом исследовании учёные из Университета Пенсильвании объяснили биологический механизм, лежащий в основе высоких и низких уровней голода. Внешний вид и аромат пищи могут временно отключить нейроны, ответственные за чувство голода, исследователи показали, что нейроны продолжают оставаться в состоянии покоя только в том случае, если мозг получает сигнал от желудка, что калории были освоены.

«Когда эти нейроны активны, они словно говорят: „Вы голодны, вам стоит пойти и найти еду“, — говорит автор работы Дж. Николас Бетли, доцент кафедры биологии в Университета Пенсильвании. — Это очень чувствительная система сигнализации и наше исследование убедительно продемонстрировало, что питательные вещества являются её первичными регуляторами».

В лабораторных условиях команда Бетли установила, что введение мышам комбинации гормонов, обычно высвобождаемых во время пищеварения, значительно уменьшили активность этих нейронов, что указывает на потенциальную возможность их терапевтического применения в лечении ожирения.

Гипоталамус мозга, который контролирует ощущение голода, является местом расположения особых нейронов, известных как AgRP. В более ранних научных работах было обнаружено, что эти нейроны очень активны, когда животное голодает, а их активность начинает подавляется не только во время приёма пищи, но даже если съедобная пища находится в зоне видимости или ощущается её запах. «Чувство голода не самое приятное ощущение и, видимо, всему виной те самые нейроны AgRP», — подытожил Бетли.

В текущем исследовании учёные поставили цель сравнить активность нейронов AgRP во время фактического потребления пищи с тем, когда её только видно и ощущается аромат.

Серия экспериментов проводилась с лабораторными генно-модифицированными мышами, имеющими особый маркер, увеличивающий флуоресценцию молекулярного репортера в нейронах AgRP, позволяя легко отслеживать их активность, которая, как уже было известно, быстро уменьшалась и оставалась низкой во время и после еды. Но что, если бы мышам дать еду, которую они раньше никогда не видели и, соответственно, с ней нет ассоциации насыщения?
Голодным мышам предложили пищевой гель с клубничным ароматизатором не содержащий питательных веществ (бескалорийный). Животные были не знакомы с новым продуктом, поэтому зрение и запах не повлияли на уровни активности нейронов AgRP, которая временно снизилась, когда мыши съели гель, т. е. Они начали ощущать насыщение. Эффект продлился всего около 200 секунд и голод проявился снова. Повторные испытания с гелем привели к уменьшению этого времени. Животные начали связывать вкусовые характеристики этой пищи с недостатком калорий.

Затем тем же мыши получили питательный гель с идентичным клубничным ароматизатором. Активность нейронов AgRP снизилась после приёма пищи и оставалась низком уровне. Через некоторое время была подана ещё одна порция калорийного геля. На этот раз произошло упреждающее снижение активности нейронов AgRP, что свидетельствует о том, что животные научились ассоциировать вкус и вид геля с сытостью.

Исследователи повторили эксперимент, но в обратном порядке с другой группой мышей. Сначала был предложен питательный гель, который ожидаемо привёл к снижению активности нейронов AgRP. Затем был подан тот же продукт, идентичный по цвету и вкусу, но без калорий. Учёные наблюдали упреждающее снижение активности AgRP, но оно снова продлилось 200 секунд. Мышки опять начали испытывать чувство голода, когда желудок «понял», что не получил никаких питательных веществ.
«В эксперименте цепочки в сенсорной системе мозга учатся связывать визуальный или обонятельный стимул (гель) с калориями. — сказал Бетли — Если сначала будет потреблён питательный продукт и затем он будут предложен снова, но уже без калорий, мозг начинает ошибочно предсказывать его питательные свойства, основываясь на том, что он выглядит и пахнет также как и первый. Животному требуется 200 секунд, чтобы понять, что именно попало в желудок».

На следующем этапе учёные решили подтвердить, что только калорийная пища, а не её внешний вид и запах приводят к подавлению активности нейронов AgRP, т. е. к появлению сытости. Исследователи стали вливать пищу непосредственно в желудок мышей и отметили устойчивое и дозозависимое снижение активности нейронов AgRP. Такой же калорийно-зависимый эффект наблюдался при подаче инфузии из чистого сахара, жиров и белков. Другими словами, чем больше калорий в желудке мышей, тем быстрее проходит голод и наступает насыщение. Это поставило перед учёными новую задачу, определить, как сигналы из желудка поступают в мозг. Они обнаружили, что давая мышам гормоны, такие как холецистокинин, пептид тирозин-тирозин и амилина, которые обычно выделяются в процессе пищеварения, привели к резкому и дозозависимому снижение активности AgRP нейронов. И когда команда сочетала низкие дозы этих трех пептидов, они привели к тому же эффекту.

Комбинаторный подход может иметь значение для лечения ожирения у людей, отметил Бетли. Эти три гормона, но поданные по отдельности, уже используются во время терапевтических процедур, однако, зачастую они провоцируют побочный эффект — тошноту. В то же время, в случае применения «коктейля» из трёх гормонов в малых дозах на примере мышей не приводил к каким-либо недомоганиям.

Команда Бетли надеется продолжить изучение способов, которыми эти гормоны подавляют активность нейронов AgRP, возможно, найдя механизм инициировать их высвобождение, имитируя присутствие питательных веществ в кишечнике. Эта работа способна не только оказать влияние на фармацевтические подходы к лечению ожирения, но также дать представление о поведенческих стратегиях, которые могут снизить общее избыточное потребление пищи.

Источник: MedicalXpress