У человека, сидящего на диете, который борется с тягой к жирной пище, может возникнуть соблазн обвинить в этом свой язык: трудно устоять перед восхитительным вкусом масла или мороженого. Но новое исследование, изучающее источник нашего аппетита, обнаружило совершенно новую связь между кишечником и мозгом, которая вызывает наше стремление к жиру.

В Колумбийском институте Цукермана ученые, изучающие мышей, обнаружили, что жир, попадающий в кишечник, запускает сигнал. Проводимый по нервам к мозгу, этот сигнал вызывает желание есть жирную пищу. Новое исследование , опубликованное 7 сентября 2022 года в журнале Nature , поднимает вопрос о возможности вмешательства в эту связь между кишечником и мозгом, чтобы помочь предотвратить нездоровый выбор и решить растущий глобальный кризис в области здравоохранения, вызванный перееданием.

«Мы живем в беспрецедентные времена, когда чрезмерное потребление жиров и сахаров вызывает эпидемию ожирения и нарушений обмена веществ», — сказал первый автор Менгтонг Ли, доктор философии, постдокторский исследователь в лаборатории Института Цукермана Чарльз Цукер, доктор философии, поддержал Медицинским институтом Говарда Хьюза. «Если мы хотим контролировать нашу ненасытную тягу к жиру, наука показывает нам, что ключевым каналом, управляющим этой тягой, является связь между кишечником и мозгом».

Этот новый взгляд на диетический выбор и здоровье начался с предыдущей работы лаборатории Zuker над сахаром. Исследователи обнаружили, что глюкоза активирует специфическую цепь «кишечник-мозг», которая взаимодействует с мозгом в присутствии кишечного сахара. Бескалорийные искусственные подсластители, напротив, не имеют такого эффекта, что, вероятно, объясняет, почему диетические газированные напитки могут вызывать у нас чувство неудовлетворенности.

Наше исследование показывает, что язык сообщает нашему мозгу, что нам нравится , например, что на вкус сладкое, соленое или жирное. Но кишечник говорит нашему мозгу, чего мы хотим и что нам нужно».

Доктор Чарльз Цукер, доктор философии, профессор биохимии, молекулярной биофизики и неврологии Колумбийского колледжа врачей и хирургов Вагелос.

Доктор Ли хотела изучить, как мыши реагируют на пищевые жиры: липиды и жирные кислоты, которые каждое животное должно потреблять, чтобы обеспечить строительные блоки жизни. Она предложила мышам бутылки с водой с растворенными жирами, включая компонент соевого масла, и бутылки с водой, содержащие сладкие вещества, которые, как известно, не влияют на кишечник, но изначально привлекательны. Через пару дней у грызунов появилось сильное предпочтение к жирной воде. Они сформировали это предпочтение даже тогда, когда ученые генетически модифицировали мышей, чтобы лишить животных способности ощущать вкус жира с помощью языка.

«Несмотря на то, что животные не чувствовали вкуса жира, они, тем не менее, были вынуждены его потреблять», — сказал доктор Цукер.

Исследователи пришли к выводу, что жир должен активировать определенные мозговые цепи, управляющие поведенческой реакцией животных на жир. Чтобы найти эту цепь, доктор Ли измерил активность мозга у мышей, когда давал животным жир. Нейроны в одной конкретной области ствола мозга, каудальном ядре солитарного тракта (cNST), оживились. Это было интригующе, потому что cNST также был замешан в предыдущем открытии лабораторией нейронной основы предпочтения сахара.

Затем доктор Ли нашла линии связи, по которым сообщение передавалось в cNST. Нейроны в блуждающем нерве, который связывает кишечник с мозгом, также чирикали с активностью, когда у мышей был жир в кишечнике.

Определив биологический механизм, лежащий в основе предпочтения мыши к жиру, доктор Ли затем внимательно изучил сам кишечник: в частности, эндотелиальные клетки, выстилающие кишечник. Она обнаружила две группы клеток, которые посылали сигналы блуждающим нервам в ответ на жир.

«Одна группа клеток функционирует как общий датчик основных питательных веществ, реагируя не только на жир, но также на сахара и аминокислоты», — сказал доктор Ли. «Другая группа реагирует только на жир, потенциально помогая мозгу отличать жиры от других веществ в кишечнике».

Затем доктор Ли сделал еще один важный шаг, заблокировав активность этих клеток с помощью лекарства. Отключение передачи сигналов от любой группы клеток предотвратило реакцию блуждающих нейронов на жир в кишечнике. Затем она использовала генетические методы, чтобы деактивировать либо сами блуждающие нейроны, либо нейроны в cNST. В обоих случаях мышь потеряла аппетит к жиру.

«Эти вмешательства подтвердили, что каждый из этих биологических шагов от кишечника к мозгу имеет решающее значение для реакции животного на жир», — сказал доктор Ли. «Эти эксперименты также обеспечивают новые стратегии для изменения реакции мозга на жир и, возможно, поведение по отношению к еде».

Ставки высоки. Уровень ожирения почти удвоился во всем мире с 1980 года. Сегодня почти полмиллиарда человек страдают от диабета.

«Чрезмерное потребление дешевых продуктов с высокой степенью переработки, богатых сахаром и жиром, оказывает разрушительное воздействие на здоровье человека, особенно среди людей с низким доходом и в цветных сообществах», — сказал доктор Цукер. «Чем лучше мы понимаем, как эти продукты воздействуют на биологический механизм, лежащий в основе вкуса и оси кишечника и мозга, тем больше у нас будет возможностей вмешаться».

Скотт Стернсон, доктор философии, профессор неврологии Калифорнийского университета в Сан-Диего, который не участвовал в новом исследовании, подчеркнул его потенциал для улучшения здоровья человека.

«Это захватывающее исследование дает представление о молекулах и клетках, которые заставляют животных желать жира», — сказал доктор Стернсон, чья работа сосредоточена на том, как мозг контролирует аппетит. «Способность исследователей контролировать это желание может в конечном итоге привести к методам лечения, которые могут помочь в борьбе с ожирением за счет сокращения потребления высококалорийной жирной пищи».