Societatea chiliană de obezitate

celulele

Hrănire sau zbor: celulele creierului care ne spun când să mâncăm și când să fugim

De-a lungul timpului, prea puțină mâncare ne poate lăsa sternici și incapabili să luptăm împotriva infecțiilor. Prea multe alimente pot duce la obezitate, crescând riscul de diabet, boli cardiovasculare și cancer. Dar, deși nevoia de a ne hrăni este unul dintre cele mai elementare procese biologice ale noastre, rețelele de celule ale creierului care o controlează se dovedesc a fi mult mai complexe decât ne imaginăm.

Din ce în ce mai mult, dovezile sugerează că semnalele nervoase declanșate din același grup de neuroni care ne spun când este bine să mâncăm ne ajută și să fugim de pericol și să evadăm pentru a ne hrăni în altă zi. Oamenii de știință cred că o mai bună înțelegere a modului în care este controlat acest proces de bază ar putea ajuta la dezvoltarea de noi tratamente pentru obezitate și stări psihiatrice legate de anxietate.

În timp ce viziunea tradițională poate a văzut reglarea emoțiilor și a poftei de mâncare ca două fluxuri separate ale aceluiași sistem, dovezile au crescut în sensul că nu puteți ataca una fără a afecta celălalt.

Comutarea comportamentelor

„Pentru animalele sălbatice, știm că hrănirea este o întreprindere riscantă și deseori periculoasă, iar acest lucru a fost întotdeauna cazul”, explică profesorul Dominic Withers, Institutul Imperial de Științe Clinice/MRC London Institute of Medical Sciences. .

„Ieșiți să mâncați și puteți deveni cu ușurință mâncare, așa că trebuie să fiți capabil să integrați explorarea și alte comportamente asociate cu alimentația, cu capacitatea de a fugi și a scăpa. Așadar, capacitatea de a trece brusc la un comportament defensiv este importantă ”.

În calitate de clinician, interesele lui Withers stau în obezitate și diabet. Dar înțelegerea modului în care este controlată dorința de a mânca l-a condus înapoi la laborator pentru a analiza baza neurologică pentru a mânca la șoareci. O regiune a creierului, în special, hipotalamusul ventromedial (VMH), a fost un obiectiv al cercetării obezității de zeci de ani.

Acest grup de neuroni, care se găsește adânc în creier în cadrul hipotalamusului, este cunoscut pentru comportamentele sale legate de hrănire, împerechere și agresivitate. Studiile anterioare au arătat că, atunci când VMH este deteriorat la șobolani, își îndreaptă cea mai mare parte a energiei către hrană sau luptă, ducând animalele la creșterea masivă în greutate și la agresivitate crescută în rândul bărbaților care luptă.

Nu a fost clar modul în care acest grup de celule comută între unitate pentru a lupta, a fugi, a se împerechea sau a se hrăni. Dar munca echipei Withers a dezvăluit o interacțiune complexă între diferite grupuri de celule.

Opinie de reglare fină

Pentru a înțelege mai multe despre tulburările alimentare la om, echipa Imperial s-a concentrat pe rozătoare, care au aceleași rețele de reglementare în creier.

„Oamenii au studiat animalele cu daune VMH și au văzut efecte profunde asupra greutății corporale și a dietei, dar nu știau cu adevărat ce circuite modifică atunci când au deteriorat această regiune”, explică el. "Dar munca noastră oferă detalii foarte discrete și definește cu precizie ce populație de neuroni vă hrănește și vă împiedică să mâncați".

Creșterea în greutate: Deteriorarea regiunii VMH a creierului determină o creștere masivă în greutate la rozătoare. Bazat pe instrumente de ultimă oră în domeniul neuroștiinței, echipa a reușit să privească în interiorul creierului pentru a dezvălui ce se întâmplă cu acești neuroni în timpul hrănirii, dezvăluind un alt strat de control. într-un subset de celule din VMH.

Cercetătorii au apelat la optogenetică, folosind șoareci cu neuroni modificați genetic care pot fi stimulați cu flash-uri de lumină laser, permițându-le să monitorizeze activitatea anumitor regiuni ale creierului cu precizie precisă. Trăind până la VMH, au găsit o populație distinctă de celule numite neuroni SF1, care acționează ca un control fin.

În condiții normale, aceste celule devin active pe măsură ce animalele își explorează mediul, menținând un nivel inițial de anxietate la animale. Dar când animalele se apropie de mâncare, comportamentul lor trebuie să se schimbe, pentru a-și coborî puțin paza în timp ce mănâncă.

Folosind camere miniaturale specializate montate pe capul animalelor și monitorizând fluxul de ioni de calciu în și din celule, echipa a reușit să înregistreze activitatea neuronilor în timp real, dezvăluind schimbări în activitatea SF1 atunci când animalele erau aproape de hrană.

În același mod în care șoarecii și-au lăsat temporar garda în jos pentru a se hrăni, activitatea celulelor a fost atenuată în timp ce animalele au mâncat, permițând VMH să treacă la „nevoia de a se hrăni”. Dar activitatea a crescut din nou odată cu întreruperea hrănirii.

Descoperirile indică faptul că SF1 acționează ca gardieni ai acestei schimbări, reglând cu atenție comportamentul animalelor. „În momentul în care activitatea din această regiune neuronală crește, mouse-ul trece de la hrănire la comportament defensiv pentru a se asigura că este sigur”, explică Paulius Viskaitis, un doctorand în laboratorul Withers care a făcut cea mai mare parte a muncii.

"Este destul de clar că SF1 nu sunt autonome, vorbesc cu multe regiuni ale creierului, deci acționează ca un gatekeeper pentru activarea celorlalte sisteme", adaugă Viskaitis. „Aceste circuite devin extrem de complexe, în ceea ce privește modul în care totul este conectat și ce este permis și ce nu”.

Mai puțină mâncare, mai mult risc?

Echipa a constatat că comportamentul de hrănire ar putea fi influențat de manipularea activității SF1 și creșterea nivelului de anxietate la șoareci. Făcând șoarecii mai anxioși (prin creșterea nivelului de stres), au reușit să „rotească un comutator” în creierul lor, oprind dorința de a se hrăni.

Animalele cărora li s-au administrat medicamente pentru a-și face neuronii SF1 să tragă mai frecvent (deci erau mai anxioși) aveau mai puține șanse să se hrănească și să stocheze mai puține grăsimi. În schimb, suprimarea activității SF1 a scăzut anxietatea și a determinat șoarecii să mănânce mai mult și să se îngrașe.

Interesant este faptul că dovezile sugerează că aceste celule gatekeeper sunt, de asemenea, sensibile la starea nutrițională a șoarecilor - cât de bine sunt hrăniți. La animalele care au primit doar 80% din aportul normal de alimente, presiunea de a mânca ar anula anxietatea.

Când neuronii SF1 au fost stimulați cu lumină, crescându-și activitatea, efectul de evitare a fost redus la acești șoareci, determinându-i să își asume mai multe riscuri de a mânca.

Am aratat pentru prima data ca activitatea in aceasta populatie mica de celule ale creierului schimba acut aportul de alimente, a spus Withers; „Asta nu fusese dovedit înainte”.

Sarcina este de a picta o imagine a rețelelor complexe de clustere cerebrale, care se alimentează reciproc pentru a regla cu atenție alimentația.

Dar ce ne poate spune asta despre propria noastră sănătate?

Legătura umană

Dincolo de laborator, descoperirile ar putea avea implicații asupra tulburărilor alimentare și stresului uman, a spus echipa.

"Există o recunoaștere de lungă durată a faptului că obezitatea este asociată cu stări de anxietate modificate și emoții și depresie modificate, deci este primul un pui și un ou care au venit pe primul loc", a spus Withers. El descrie o „litanie a eșecurilor” pe calea dezvoltării tratamentelor psihiatrice și a medicamentelor pentru obezitate, multe abandonate din cauza efectelor secundare.

În 2008, rimonabantul, un medicament autorizat pentru tratamentul obezității, a fost retras de pe piață în urma unor rapoarte de efecte psihiatrice grave la pacienți. În mod similar, diferite tratamente antipsihotice au fost legate de creșterea în greutate la pacienți, de obicei în primele șase luni de tratament, iar efectele secundare legate de greutate au fost raportate cu antidepresivele obișnuite și medicamentele anti-anxietate.

„Circuitele chimice și emițătoarele implicate în alimentație și emoții se suprapun semnificativ”, explică Withers, „așa că acesta este unul dintre motivele pentru care este atât de dificil să ataci aceste condiții fără a atinge căile care îl afectează pe celălalt - este dificil să descurci medicamentele psihiatrice și metabolice si invers. " El adaugă că medicamentele cu molecule mici pot avea potențialul de a debloca acest lucru, vizând mecanisme fine de control din creier, cum ar fi neuronii SF1, mai degrabă decât focalizarea medicamentelor actuale care pun pe rețeaua mult mai largă să aibă un efect. riscul de efecte secundare nedorite.

Punctul de cotitură poate fi disponibilitatea instrumentelor de ultimă generație pentru a monitoriza și modifica cu precizie activitatea anumitor regiuni ale creierului. Trecerea dincolo de modelul tradițional simplificat al creierului poate fi cheia pentru depășirea unora dintre eșecurile de mai sus, oferind speranță și pacienților cu afecțiuni metabolice și psihiatrice.

"În acest moment suntem doar la poalele de a afla cum funcționează creierul, în special circuitele de reglare a apetitului", adaugă el. „Dar când începeți să combinați aceste noi instrumente în laborator, ne îndreptăm într-adevăr spre o revoluție în știința creierului”.

Profesorul Dominic Withers este catedră clinică în diabet și endocrinologie la Institutul de Științe Clinice al Institutului de Științe Medicale MRC London Imperial College London. Lucrările din laboratorul său sunt finanțate de MRC.

Sursă: https://medicalxpress.com

Referinţă: Viskaitis P, Irvine EE, Smith MA și colab. Modularea activității neuronului SF1 reglează în mod coordonat atât comportamentul de hrănire, cât și stările emoționale asociate. Cell Rep 2017; 21: 3559-3572.

Știri despre obezitate

Moartea doctorului Carlos Grant del Río

Cu o durere profundă, regretăm să informăm comunitatea medicală despre decesul de astăzi al remarcabilului și îndrăgitului Dr. Carlos Grant del Río (RIP), după ce a fost internat serios la Clinica Biobío și, mai târziu, în UCI al Spitalului Regional Guillermo Grant Benavente din regiunea Biobío, pentru mai mult de [...]

Subiectul lunii

Microbiotă intestinală și obezitate

Obezitatea, definită ca exces de grăsime în țesutul adipos care prezintă riscuri pentru sănătate, este o boală a cărei prevalență crește rapid atât în ​​țările industrializate, cât și în cele emergente. Deși mâncarea excesivă pe bază de alimente hiper-energetice bogate în grăsimi și zaharuri, împreună cu inactivitatea fizică, sunt [...]