Fedme: Hvordan kosthold endrer hjernen og fremmer overspising
Forskere har implisert spesifikke nevroner i det laterale hypotalamusområdet, en region involvert i overlevelsesmekanismer som matinntak, for å signalisere til hjernen når de skal slutte å spise. Denne mekanismen er svekket hos overvektige mus.
Fedme er et verdensomspennende problem, med Verdens helseorganisasjon (WHO) som anslår at 650 millioner mennesker over hele verden var overvektige i 2016.
Mange eksperter peker fingeren på overspising og en stillesittende livsstil som grunnårsakene til fedmeepidemien.
Imidlertid har enhver handling vi tar konsekvenser på molekylært nivå, og eksperter vet lite detaljer om hvordan hjernen vår oppfører seg når målingene på skalaene sakte går opp.
Forskere fra Institutt for psykiatri ved University of North Carolina i Chapel Hill, sammen med samarbeidspartnere i USA, Sverige og Storbritannia, forsøkte å løse de molekylære banene som spilles i hjernen til mus med fedme.
Garrett Stuber, professor i nevrobiologi som nå har flyttet til Center for the Neurobiology of Addiction, Pain, and Emotion ved University of Washington i Seattle, er seniorforfatter av teamets resultater, som er omtalt i tidsskriftet Vitenskap.
Identifisere "bremsen på fôring"
Stuber og hans samarbeidspartnere studerer et bestemt område av hjernen kalt det laterale hypotalamusområdet (LHA).
"LHA har lenge vært kjent for å spille [en] rolle i å fremme fôringsatferd, men de eksakte celletyper som bidrar til fôring i denne hjernestrukturen er ikke veldefinerte," forklarte Stuber om sin forskning til Medisinske nyheter i dag.
Analysere genuttrykk i individuelle celler i LHA hos overvektige mus og sammenligne det med normale mus, fant teamet fremtredende endringer i vesikulær glutamattransportør type-2 (Vglut2) - uttrykkende nevroner. Disse cellene bruker glutamat som deres hurtigvirkende nevrotransmitter.
Endringer i genuttrykk tilsvarer imidlertid ikke nødvendigvis endringer i funksjon.
Stuber gravde dypere og brukte en kombinasjon av teknikker for å visualisere individuelle LHAVglut2-nerveceller når teamet ga mus sukrose, et vanlig sukker som bestod av glukose og fruktose.
Forskerne fant at forbruk av sukrose resulterte i aktivering av cellene. Responsen var imidlertid nyansert. Mus som ikke var veldig sultne, viste sterk aktivering av deres LHAVglut2-neuroner, mens de som hadde faste i 24 timer, hadde en dempet respons.
Stuber og hans kolleger foreslår derfor at LHAVglut2-neuroner spiller en rolle i undertrykkelsen av fôring ved å fortelle hjernen vår når vi skal slutte å spise. De kaller dette "fôrbremsen."
"Vi antar at det eksiterende LHAVglut2-signalet representerer aktivering av en brems på fôring for å undertrykke ytterligere matinntak," skriver de.
Deretter undersøkte teamet hvordan fedme påvirker aktiviteten til disse cellene hos mus som spiste et fettfattig kosthold i 12 uker for å indusere fedme.
"Mens LHAVglut2-neuroner fra kontrollmus opprettholdt deres respons på sukrose-forbruk, ble LHAVglut2-neuroner fra [dietten med høyt fettinnhold] gradvis mindre responsive mot sukroseforbruk og mindre aktive i hvile," skriver teamet i studien.
Med andre ord, nevronene sendte ikke et så sterkt "slutte å spise" -signal til hjernen når musene konsumerte sukker eller når musene hvilte. I stedet overvurderte dyrene og utviklet fedme.
Fedme "forringer pausen på matinntaket"
Når MNT spurte om han var overrasket over å se en slik stunt respons fra cellene, forklarte Stuber: “Ja, bildebehandlingsresultatene, som viser at LHA-glutamatceller blir nedregulert av høy fett dietteksponering (vår eksperimentelle modell for fedme) var overraskende for oss. ”
“Når disse nevronene aktiveres, stopper mus sukrose og slipper steder parret med LHAVglut2-stimulering. Dermed kan aktivering av LHAVglut2-neuroner tjene som en brems på fôring, ”kommenterer Stephanie Borgland, professor ved Hotchkiss Brain Institute ved University of Calgary i Canada, i en tilhørende Perspective-artikkel i Vitenskap.
"Gitt at aktivering av disse nevronene også fører til rømnings- og unngåelsesatferd, kan disse nevronene være involvert i byttet fra foraging til rømning for å fremme overlevelse, noe som er i samsvar med andre homeostatiske funksjoner i hypothalamus."
Stephanie Borgland
"Mens vårt arbeid har fokusert på LHA, er det viktig å merke seg at mange andre sammenkoblede hjerneregioner og celletyper sannsynligvis også moduleres av fedme," sa Stuber MNT. "Dette inkluderer celletyper i buet og periventrikulær hypothalamus, så vel som andre hjerneområder."
Tidligere i år, MNT rapporterte at da forskere fra The Rockefeller University i New York City, NY, stimulerte dopamin 2-reseptorneuroner (hD2R) i mushippocampus, spiste dyrene mindre. Forskerne foreslo at denne nevronale kretsen forhindrer mus i å overspise.
I mellomtiden fortsetter Stuber og kollegene med å undersøke LHA, der de planlegger å se på andre nevronale undertyper.
Når det gjelder hvor anvendbar Stubers funn er for mennesker, forklarte han: "Vi tror at våre [...] data vil avsløre nye genetiske og terapeutiske mål som en dag kan oversettes til mennesker."
