Energetická bilance je komplexní výměna mezi mozkem a tělem
Pro mnoho lidí to není snadný úkol udržovat zdravou tělesnou hmotnost. Přesto jsou mozky a těla propojeny tak, aby spolupracovaly na udržení energetické rovnováhy.
Tato těsná shoda mezi počtem spotřebovaných kalorií a výdaji kalorií je výsledkem složité výměny neurobiologických přeslechů v oblastech hypotalamu v mozku. Když se tato „konverzace“ zvrtne, může dojít k obezitě nebo anorexii.
O podrobnostech této složité výměny bohužel není známo mnoho, navzdory významným důsledkům. Nový výzkum vedený vyšetřovateli v Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) poskytuje nové poznatky, které pomáhají vnést do této složitosti pořádek.
Vědci tvrdí, že jejich zjištění jsou uvedena v časopise Buňka, předveďte, jak neurotransmiter kyselina gama-aminomáselná (GABA) selektivně řídí výdej energie, a co je důležité, také pomozte vysvětlit neurocircuitry, které jsou základem vlastností hnědého tuku při spalování.
"Naše skupina vytvořila výzkumný program s celkovým cílem odhalit 'schéma zapojení', kterým mozek řídí chuť k jídlu a spalování kalorií," uvedl hlavní autor Bradford Lowell, MD, Ph.D.
"Abychom naše porozumění posunuli na tuto úroveň, potřebujeme znát funkci specifických podmnožin neuronů a navíc neurony poskytující vstup do neuronů poskytujících vstup a neurony přijímající výstup z těchto funkčně definovaných neuronů." Až donedávna byly takové znalosti v hypotalamu do značné míry nedosažitelné. “
Hypopthalmus je oblast velikosti perly, která řídí několik důležitých funkcí v těle a slouží jako řídící centrum mozku pro energetickou rovnováhu.
Tato rovnováha vzniká, když mozek přijímá zpětnovazební signály od těla, které sdělují stav zásob paliva. Pak to integruje se vstupy z vnějšího světa a také s emočním stavem člověka, aby upravil chování při krmení a výdej energie.
V této nové studii vědci zkoumali jedinečnou populaci neuronů, které se nacházejí v mozku v hypotalamu.
"My myši jsme geneticky upravili tak, že mají specifický defekt, který brání těmto neuronům uvolňovat inhibiční neurotransmiter, GABA," řekl Lowell. "U myší s touto vadou se vyvinula výrazná obezita a jejich obezita byla pozoruhodně způsobena vadou spalování kalorií," vysvětluje a dodává, že příjem potravy nebyl zcela ovlivněn.
Vědci poté vytvořili další skupinu myší, u kterých bylo možné tyto neurony selektivně zapínat v různých časech. Z toho tým dále ukázal, že neurony řídí výdej energie v hnědém tuku.
Hnědý tuk se v poslední době dostává na titulní stránky novin, protože mnoho nedávných studií odhalilo, že na rozdíl od bílého tuku, který ukládá energii, hnědý tuk spaluje energii k výrobě tepla. Tento proces se nazývá termogeneze.
"Energetický výdej zprostředkovaný hnědou tukovou tkání je rozhodující pro udržení tělesné hmotnosti a zabraňuje obezitě vyvolané stravou." Jeho regulační mechanismus založený na mozku je však stále špatně pochopen, “uvedl první autor Dong Kong, Ph.D.
"Náš objev neurocircuitu založeného na hypotalamu, který nakonec řídí termogenezi, je důležitým pokrokem," dodal Lowell.
Vědci dále zjistili, že když zapnuli tyto neurony, výdej energie zcela závisel na uvolnění GABA. Tyto výsledky ukazují, že uvolňování GABA selektivně řídí výdej energie. "Naše nálezy výrazně posílily naše chápání při kontrole výdeje energie a poskytly nové poznatky o patogenezi obezity," uvedl Kong.
Unikátní vlastnosti neuronů hypotalamu jsou důležité, protože by mohly poskytnout příležitost experimentálně upravit ovládání výdajů energie mozkem. Konkrétně neurony přijímající signály zprostředkované GABA z těchto neuronů pravděpodobně budou hrát důležitou roli v regulaci energetického výdeje, ale nikoli příjmu potravy.
"Nyní je důležité plně definovat upstreamové neurony, které řídí tyto neurony regulující termogenezi, a také downstreamové neurony, které dokončují" okruh "hnědé tukové tkáně," řekl Lowell.
Taková práce by mohla odhalit nové příležitosti pro farmakologické intervence, které by mohly vést k účinné léčbě obezity a souvisejících komplikací, jako je cukrovka.
Zdroj: Lékařské centrum Beth Israel Deaconess Medical Center
