Ключ к контролю над лишним весом

Поддержание нормальной массы тела для многих людей является проблемой. Известно, что для достижения энергетического баланса – взаимосвязи между количеством потребленных и истраченных организмом калорий – наш мозг и тело работают сообща. Этот баланс является результатом работы сложного нейробиологического механизма внутри гипоталамуса, и в случае его нарушения могут возникнуть ожирение или анорексия.

Несмотря на важность этого обстоятельства, детали сложного взаимодействия изучены недостаточно хорошо. Работа, выполненная под руководством исследователей из Медицинского Центра Beth Israel Deaconess (Beth Israel Deaconess Medical Center, BIDMC, США), позволила по-новому взглянуть на организацию этого механизма в гипоталамусе. Исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Cell, показало, что ключевой молекулой нейральных цепей, лежащих в основе жиросжигающих свойств бурой жировой ткани, является нейротрансмиттер ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), который избирательно управляет расходом энергии в организме.

«Наша группа разработала программу для расшифровки механизмов, посредством которых мозг контролирует аппетит и сжигание калорий, - рассказывает главный автор публикации Брэдфорд Лоуэлл (Bradford Lowell), доктор медицины и философии, профессор медицины в Отделении Эндокринологии BIDMC и Гарвардской Медицинской Школы (Harvard Medical School), - Для того, чтобы изучить этот механизм, нам необходимо знать функции не только специализированных групп нейронов, но и нейронов, находящихся иерархически выше (посылающих сигналы) и ниже (получающих сигналы) от этих функционально обособленных нейронов. До недавнего времени подобная информация о гипоталамусе была практически недоступна».

Гипоталамус – отдел головного мозга, управляющий множеством важных функций в организме, и являющийся центром головного мозга по контролю над энергетическим балансом. Баланс устанавливается, когда головной мозг получает от организма сигналы об уровне запаса энергии, и интегрирует их с поступлением энергии из окружающей среды (так же, как и эмоциональный статус человека модифицирует пищевое поведение и затраты энергии).

В недавнем исследовании ученые наблюдали за уникальной популяцией нейронов, локализующихся в основании головного мозга в дугообразном ядре гипоталамуса.

«Мы создали линию генетически модифицированных мышей, нейроны которых не продуцировали ингибиторный нейротрансмиттер ГАМК, - рассказывает Лоуэлл, - У мышей с этим дефектом формировалось заметное ожирение и, что важно, их ожирение было вызвано нарушением сжигания калорий», - объясняет исследователь, добавляя, что потребление пищи у подопытных животных совершенно не менялось.

На другой группе генетически модифицированных мышей, у которых эти нейроны могли избирательно включаться в различное время, исследователи показали, что дугообразные нейроны, запуская расход бурого жира, действуют через группу нейронов, расположенных иерархически ниже. Лишь недавно бурой жировой ткани начала отводиться важная роль, поскольку множество недавних исследований показывало, что в отличие от запасающего энергию белого жира, бурый жир сжигается для выработки тепла в процессе термогенеза.

«Расход энергии, регулируемый бурой жировой тканью, критически важен для поддержания нормального веса тела и предотвращения ожирения, вызванного питанием. Тем не менее, этот регуляторный механизм, находящийся в головном мозге, все еще изучен недостаточно хорошо», - рассказывает первый автор исследования Донг Конг (Dong Kong), доктор философии, доцент медицины в лаборатории Лоуэлла.

«Открытие нейральных цепей гипоталамуса, контролирующих термогенез, является важным шагом вперед», - добавляет Лоуэлл. Кроме того, исследователи обнаружили, что при «включении» нейронов расход энергии полностью зависел от продукции ГАМК. Полученные результаты указывают на то, что продукция ГАМК дугообразными нейронами избирательно направляет расход энергии.

«Полученные результаты значительно усовершенствовали представление о механизмах контроля расходования энергии и позволили по-новому взглянуть на патогенез ожирения», - рассказывает Конг.

Важность уникальных свойств дугообразных нейронов велика, поскольку они позволяют экспериментально модифицировать контроль расхода энергии головным мозгом. При этом нейроны, получающие ГАМК-опосредованные сигналы от дугообразных нейронов, вероятно, играют важную роль именно в регуляции расхода энергии, а не приема пищи.

«Сейчас важно полностью изучить «вышестоящие» нейроны, контролирующие дугообразные нейроны, которые отвечают за термогенез, а так же «нижестоящие» нейроны, которые замыкают «дугу» на бурой жировой ткани», - добавляет Лоуэлл. Он и его коллеги идентифицировали несколько особенных типов нейронов, расположенных «ниже» дугообразных нейронов, однако для полного представления о функционировании механизма необходимы дополнительные исследования. Подобная работа может раскрыть новые возможности для фармакологических разработок, которые, возможно, приведут к созданию эффективных методов лечения ожирения и связанных с ним осложнений, таких как диабет.

По материалам Beth Israel Deaconess Medical Center

Оригинальная статья:
Dong Kong, Qingchun Tong, Chianping Ye, Shuichi Koda, Patrick M. Fuller, Michael J. Krashes, Linh Vong, Russell S. Ray, David P. Olson, Bradford B. Lowell. GABAergic RIP-Cre Neurons in the Arcuate Nucleus Selectively Regulate Energy Expenditure. Cell, 2012; 151 (3): 645 DOI: 10.1016/j.cell.2012.09.020