Люди с синдромом Прадера-Вилли, генетическом заболевании, имеют ненасытный аппетит. Они никогда не чувствуют сытости, даже после очень плотного приема пищи. Это приводит к угрожающему пищевому поведению , ожирению, перееданию.
Это перевод интервью с международной командой ученых для журнала Sciencedaily. Оригинал можно прочитать здесь: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211117211610.htm
Люди с синдромом Прадера-Вилли, генетическом заболевании, имеют ненасытный аппетит. Они никогда не чувствуют сытости, даже после очень плотного приема пищи. Это приводит к угрожающему пищевому поведению , ожирению, перееданию.
Согласно новому исследованию их постоянный голод частично приводит к дезорганизации сигналов в мозжечке, регионе мозга, также отвечающим за моторику и обучение. Международное исследование, включающая в себя 12 различных институтов, под руководством Николаса Бетли, помощника профессора биологии в Школе Искусств и Наук (США) и Алберт И Чен, помощник профессора в Институте «Сцентилион» в Сан-Диего проанализировали пациентов с синдромом Прадера-Вилли чтобы затем на основе данных, полученных от них, провести исследования на мышах, которое обнаружило нейроны в мозжечке, ответственные за чувство насыщения после приема пищи.
Когда исследователи активировали эти нейроны, величина эффекта была огромная, согласно заявлению Бетли. Животные ели столько же раз, сколько обычные мыши, но каждый из их приемов пищи по объему порции был на 50-75% меньше.
«Это было удивительно» — говорит Бетли. «Вообще-то это было настолько удивительно, что я сначала думал, что должно быть ошибся в чем-то». – Бетли воодушевил своего коллегу Алосиуса Лоу, научного сотрудника из его лаборатории м и впоследствии первого соавтора их исследования, провести ряд других экспериментов, чтобы убедиться в реальности эффекта. И спустя год, они действительно были уверены в первоначальных результатах.
«Поразительно, что до сих пор можно найти регионы мозга, которые важны для базового выживания, которые мы раньше не обнаружели» — говорит Бетли. «И эти регионы мозга обладают исключительной важностью».
Их работа была опубликована в журнале «Nature», она утверждает, что нейроны в глубоком мозжечковом ядре (aDCN) помогают животным в деле регулирования размера их порций при приеме пищи.
Новый регион.
С момента начала экспериментов, лаборатория Бетли, обнаружила несколько нейронных сетей, которые связаны с тем, как мозг регулирует прием пищи. Это работа, так же как и другие исследования, проверила роль активности гипоталамуса и затылочной части мозга в деле приема пищи. «Но мы также знаем, что лекарства, которые воздействуют на гипоталамус и затылочную часть не помогают от переедания» — говорит Бетли.
Вместе с коллегами, которые исследовали мозжечок — Роско Бради из «Медицинского Центра имени Израильской Диаконессы Бет» в Бостоне и Марком Хало из Госпиталя Маклин в Белмонте, Массачусетс, Бетли и Чен обсудили возможность того, что мозжечок играет важную роль в подавлении голода. Они обратились к Лауре Холсен в Бостонский госпиталь, которая имела редкую базу данных включая реальные сканы МРТ– способ отследить путь крови в мозгу — от пациентов с синдромом Прадера-Вилли. Холсен использовала эти данные, чтобы ответить на другие вопросы, связанные с нейронными сетями расстройства Прадера-Вилли, но исследователи под новым углом проанализировали эти же данные, в поисках различий в активности мозга здорового человека и мозга человека с синдромом Прадера-Вилли.
«Мозжечок больше всего отличается» — говорит Бетли, «Мы все смотрели на это и спрашивали себя — Неужели это правда?»
Возвращаясь к мышам, анализ проводимости отдельных нейронов показал, что небольшой ансамбль глутаматергических нейронов в ядре мозжечка активировались во время еды. Активировались только эти нейроны и после этого животные очень сильно уменьшали размеры своей порции, вне зависимости от того давали ли им меньше еды или столько, сколько и раньше. Когда ученые сделали обратное – начали угнетать активность тех же нейронов – мыши стали есть больше чем обычно. В то время как уменьшение порций должно часто приводит к тому, что люди чтобы компенсировать это уменьшение — начинают позже есть больше, животные со стимулированными нейронами центра мозжечка не поступали подобным образом, при этом измеряемая активность их метаболизма оставалась прежней.
Находки были важны, но они не открывали то, что именно делали нейроны. Вызвали ли они у животных чувство насыщения или помогали предсказывать то, сколько им надо есть или же регулировали процесс питания на основе обратной связи?
Зацепка была в том, что мыши с активированными нейронами ядра мозжечка получали еду менее калорийную, чем при нормальной диете, чтобы получить то же число калорий – им приходились есть больше чем обычно. «Это показало нам, что животное примерно понимают количество калорий, которое получает и останавливается тогда, когда считает что получила достаточно»- говорит Бетли.
Сосредоточившись на ансамбле нейронов в ядре мозжечка, ученые обнаружили, что они активируются при питании. Исследователи решили покопаться глубже в роли, которую играют эти нейроны в деле регулирования голода и насыщения. У голодных животных эти нейроны включались быстрее и сильнее от подачи пищи, у сытых животных – нейроны были неактивными.
Кусочек головоломки.
В последнем наборе тестов, ученые пытались понять, как активность ядра мозжечка соотносится с тем, что уже было известно о голоде и насыщении в мозгу. Лаборатория Бетли, ранее исследовала группу нейронов в гипоталамусе под названиями АРП нейроны, которые активировались, когда животные были на калорийной диете и были ответственны за усиление пищевого поведения (т.е. за то, что животные ели больше). Когда команда активировала эти нейроны и в то же время активировала нейроны ядра мозжечка – мыши все равно принимали намного меньше пищи, что означает, что сигналы мозжечка идут независимо от сигналов гипоталамуса.
Пищевое поведение также может зависеть от удовольствия и системы награды при приеме пищи и поэтому Бетли, Лоу и коллеги дальше анализировали то, реагировал ли дофамин, связанный с нейронной наградой на активацию нейронов в ядре мозжечка. Они обнаружили, что когда нейроны мозжечка, связанные с уменьшенным приемом пищи, были активны – дофамин заполнял вентральный стратиум (другой регион мозга). Это было любопытно, ведь большой приток дофамина заставлял животных искать большей награды в своем поведении.
Чтобы лучше понять взаимоотношение между дофамином и нейронами в ядре мозжечка, исследователи активировали их за час до кормления. В то время как мыши обычно имели пик уровня притока дофамина при подаче пищи, мыши с активированными нейронами в мозжечке в отличии от обычных, имели сильно уменьшенный всплеск дофамина в ответ на подачу пищи.
Было видно, что пока вы активируете нейроны с дофамином или убираете дофамин – животное меньше ест»- говорит Бетли «Это может быть «принципом Златовласки» – знать меру». Слишком много дофамина блокирует пики притока дофамина в ответ на награду при изменении поведения.
Мы думаем, именно поэтому животное перестает есть»- говорит Бетли «Оно больше не получает необходимой награды для продолжения этого поведения».
Эти находки могут привести к новым терапевтическим стратегиям, направленные на то, чтобы притупить награду от приема пищи, который взывает у пациентов с синдромом Прадера-Вилли, их постоянный голод. «Мы рады перевести такие результаты на людей, используя неинвазимную стимуляцию мозга с Нолсеном, Налко и Брэди» — говорит Бетли. Такой подход может также помочь в лечении ожирения.
Работа ученых продолжается. Бетли и коллеги планируют продолжить выискивать детали того, как нейроны управляют голодом, чтобы получить более полную картину того, как голод и сытость контролируются в мозгу.