Каждому из нас хоть раз приходилось объедаться, особенно за праздничным столом. Происходит это не столько из-за слабохарактерности, когда вы не в силах отказаться от вкусной добавки, но потому, что наше пищевое поведение регулируется медленными сигналами. Молекулы, которые выделяются во время пищеварения, должны попасть в кровоток и достичь мозга, который в свою очередь даст сигнал о насыщении. За это время вполне можно умять лишний кусочек торта. Но совсем недавно ученые из штата Колорадо обнаружили новую нейронную цепь в гипоталамусе, которая способна изменить пищевое поведение за более короткое время. Подробнее читайте в Journal of Neuroscience.
Флуоресцентный кальциевый имиджинг нейронов гипоталамуса.( The image is credited to Andrew Rau et al., JNeurosci 2019).
Используя технологию флуоресцентного кальциевого имаджинига и метод patch clamp, Шейн Хентжес и Эндрю Рау из Университета штата Колорадо определили путь в гипоталамусе, который влияет на потребление пищи и, соответственно, на массу тела, через высвобождение нейротрансмиттера гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которое происходит уже при виде еды, а не ее потреблении.
Исследователи обнаружили, что у мышей, лишенных пищи, больше проявляется активность нейронов, связанных с ГАМК, что указывает на то, что временные энергетические состояния могут напрямую влиять на пищевое поведение. Открытие этого пути улучшает наше понимание того, как мозг контролирует энергетический баланс.
Регуляция чувства голода и сытости осуществляется нейронами гипоталамуса, которые генерируют информацию об энергетическом состоянии животного, а далее эти сигналы преобразуются в мотивированное поведение для удовлетворения гомеостатических потребностей. Нейроны, синтезирующие проопиомеланокортин (ПОМК, кортикотропин-подобный иммунный пептид) в дугообразном ядре гипоталамуса активируются энергетическим избытком и подавляются дефицитом энергии. При активации (когда энергии достаточно) эти клетки подавляют потребление пищи и способствуют снижению веса. И наоборот, снижение активности в клетках ПОМК при голоде связано с увеличением потребления пищи и ожирением.
Циркулирующие питательные вещества и гормоны модулируют активность нейронов ПОМК в медленном режиме. Однако недавняя работа показала, что активность кальция в клетках ПОМК при приеме пищи может изменяться весьма быстро, что согласуется с ускоренным действием аминокислотных переносчиков. Действительно, частота спонтанных ингибирующих постсинаптических токов (sIPSCs), действующих на нейроны ПОМК увеличивается во время дефицита калорий. Однако афферентные области мозга, ответственные за эту ингибирующую модуляцию, в настоящее время неизвестны.
Используя специфическую делецию ГАМК в конкретной области мозга мышей, авторы данного исследования показывают, что нейроны в дорсомедиальном гипоталамусе (ДМГ) ответственны за большинство sIPSCs в нейронах ПОМК, а также за вызванное натощак увеличение частоты sIPSCs. Кроме того, легко высвобождаемый массив везикул ГАМК и вероятность высвобождения ГАМК увеличиваются в синапсах ДМГ-ПОМК после голодания в течение ночи. В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что схема ГАМК ДМГ-ПОМК передает ингибирующую нейромодуляцию на клетки ПОМК, чувствительные к энергетическому состоянию животного. Авторы данной работы полагают, что их результаты будут полезны при терапии расстройств пищевого поведения.
Текст: Диана Галимова
GABAergic inputs to POMC neurons originating from the dorsomedial
hypothalamus are regulated by energy state by Andrew R. Rau and Shane T. Hentges in The Journal of Neuroscience. Published June 2019. DOI:10.1523/JNEUROSCI.3193-18.2019