В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature , исследователи изучили нейронную основу предпочтения жира и определили рецепторы и нейронные элементы, опосредующие его развитие.

Исследование: Схемы кишечника и мозга для предпочтения жира . Кредит изображения: Пиковит / Shutterstock

Фон

Нынешняя глобальная эпидемия ожирения представляет собой серьезную проблему для здоровья. Высокий индекс массы тела (ИМТ) является фактором риска инсульта, диабета и ряда других заболеваний. Аналогичным образом, исследования связывают потребление обработанных пищевых продуктов с высоким содержанием сахара и жира с многочисленными нарушениями обмена веществ и сопутствующими заболеваниями. Таким образом, лучшее понимание механизма связи между кишечником и мозгом, который приводит к большему потреблению жиров, может помочь в разработке вмешательств для лечения ожирения и связанных с ним расстройств. Предыдущее исследование, проведенное командой Цукера, показало, что сахар запускает сигналы от кишечника к мозгу, тем самым подпитывая тягу к сладкому.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи продемонстрировали, что жир действует через ось кишечник-мозг, вызывая предпочтение жира после употребления.

Во-первых, они идентифицировали нейроны блуждающего нерва, реагирующие на доставку кишечного жира, используя данные по отдельным клеткам. Затем команда записала активность нейронов блуждающего нерва при чередующейся стимуляции кишечника жиром (10 секунд 10% линолевой кислоты) и сахаром (10 секунд 500 мМ глюкозы), чтобы изучить, как нейроны блуждающего нерва реагируют на эти два сигнала питательных веществ в кишечнике. Примечательно, что они оценили более 1800 сенсорных нейронов блуждающего нерва из 22 узловых образований.

Кроме того, исследователи провели серию экспериментов с использованием мышей для сравнительного анализа путей кишечника-мозга, что приводит к предпочтению жира и сахара. Первый набор экспериментов включал в себя кормление испытательных животных из двух бутылок — один, содержащий искусственный подсластитель, другой, содержащий жир. Затем они рассекали там, где цепь, выделяющая жир, расположена в мозге, чтобы увидеть его влияние на физиологию и поведение мышей. Они спроектировали мышей, у которых не было нейронных рецепторов для обнаружения наличия кишечного жира, чтобы подтвердить роль нейронов в качестве медиаторов индуцированных жирными реакциями кишечника.

Результаты изучения

«Китайский язык является источником нашего великого желания жира и сахара», -Чарльз С. Зукер, исследователь HHMI в Колумбийском университете

Эксперименты с мышами показали, что через 48 часов все мыши предпочли бутылку с жиром. Этот поведенческий переключатель продемонстрировал, что, хотя искусственные подсластители посылают сигналы в мозг только после вкуса, но не после проглатывания, жир продолжает предупреждать мозг после приема внутрь даже после того, как он достигает кишечника, тем самым вызывая наше желание съесть его.

Дальнейшие эксперименты с использованием мышей с нокаутом и различных молекулярных ингибиторов показали, что ощущение жира происходит последовательно. Во-первых, жир связывается с рецепторами в кишечнике, которые, в свою очередь, передают сигналы нейронам по оси кишечник-мозг. Двусторонне активированные нейроны в каудальном ядре солитарного тракта (cNST) (в стволе головного мозга) посылают сообщение всему мозгу о том, что жир израсходован. Примечательно, что активируемые жиром нейроны cNST получают сигналы, исходящие непосредственно из кишечника. Следовательно, даже внутрижелудочное введение жира мышам активирует cNST.

Двусторонняя ваготомия эффективно стирала активируемые жиром нервные реакции в cNST, тем самым устанавливая блуждающий нерв в качестве канала передачи сигнала от жира из кишечника в мозг. Интересно, что команда определила два параллельных сигнальных пути от кишечника к мозгу, управляемых двумя отдельными группами нейронов блуждающего нерва. Почти 8% более общих нейронов реагировали на жир, сахар и аминокислоты, в то время как еще около 8% неперекрывающихся нейронов активировались только кишечным жиром. Результаты показали две различные цепи кишечника и мозга для определения кишечного жира. Однако оба использовали одни и те же рецепторы, GPR40 и GPR120, для стимулирования развития предпочтения жира.

Исследования показали, что энтероэндокринные клетки (ЭЭК) в кишечнике используют холецистокинин (ХЦК) в качестве нейротрансмиттера для отправки сигналов. Чтобы подтвердить это, исследователи фармакологически ингибировали передачу сигналов CCK с помощью девазепида, антагониста рецептора CCK-A (CCKAR). Примечательно, что блокирование передачи сигналов CCK стирало все ответы сахаро-жировых нейронов блуждающего нерва, в то время как ответы, связанные только с жиром, оставались устойчивыми и надежными.

Выводы

В то время как исследования широко изучали внешнюю систему восприятия прикосновения, вкуса и обоняния у людей, интероцепция, то есть то, как тело получает информацию от внутренних органов, изучено недостаточно. Текущее исследование обнаружило цепь связи между кишечником и мозгом, которая управляет предпочтением жира. Кроме того, авторы продемонстрировали, что жир, как и сахар, использует ось кишечника и мозга для управления потреблением.

Исследование хорошо разграничило врожденное притяжение или любить сладости и жиры и «желать» их. В то время как первое включает в себя систему вкуса, ось кишечного мозга отвечает за неприятное желание для этих двух. Будущие исследования должны изучить основную биологию передачи сигналов, вызванных жиром, через мозг после достижения ствола мозга мотивировать людей потреблять больше жира.