Identifikovány obvody mozku, které spouštějí přejídání
Září 26th, 2013 v Neurovědě
Práce Jennings a kolegů identifikuje nervový obvod, který je základem potravního chování u myší. Pomocí optogenetiky k cílení na tento nervový obvod byli vědci schopni řídit a inhibovat chování při krmení, respektive překvapivými způsoby, včetně stimulace krmení u dobře krmených myší a inhibice výživy u hladových myší. Tento konkrétní obrázek ukazuje, jak stimulace nervového obvodu vědci identifikovali provokované krmení u myší, jejichž energetické požadavky již byly splněny. Kredit: Josh Jennings
Práce Jennings a kolegů identifikuje nervový obvod, který je základem potravního chování u myší. Pomocí optogenetiky k cílení na tento nervový obvod byli vědci schopni řídit a inhibovat chování při krmení, respektive překvapivými způsoby, včetně stimulace krmení u dobře krmených myší a inhibice výživy u hladových myší. Tento konkrétní obrázek ukazuje, jak stimulace nervového obvodu vědci identifikovali provokované krmení u myší, jejichž energetické požadavky již byly splněny. Kredit: Josh Jennings
Před šedesáti lety mohli vědci elektricky stimulovat oblast mozku myši, která způsobila, že myš jedla, ať už hladová nebo ne. Nyní vědci z Lékařské fakulty UNC určili přesná buněčná spojení odpovědná za spuštění tohoto chování. Nález zveřejněný 27. září v časopise Věda, poskytuje pohled na příčinu obezity a může vést k léčbě anorexie, mentální bulimie a poruchy příjmu potravy - nejčastější poruchy příjmu potravy ve Spojených státech.
"Studie zdůrazňuje, že obezita a jiné poruchy příjmu potravy mají neurologický základ”, Uvedl vedoucí studie Garret Stuber, PhD, odborný asistent na katedře psychiatrie a katedry buněčná biologie a fyziologie. Je také členem Neurovědeckého centra UNC. "S další studií bychom mohli přijít na to, jak regulovat aktivitu buněk v určité oblasti mozku a vyvíjet léčbu."
Cynthia Bulik, význačná profesorka poruch příjmu potravy na Lékařské fakultě UNC a Gillingsově škole globálního veřejného zdraví, uvedla: „Stuberova práce se zaměřuje na přesnost biologické mechanismy které pohánějí přejídání a odvedou nás od stigmatizujících vysvětlení, která vyvolávají vinu a nedostatek vůle. “ Bulik nebyl součástí výzkumného týmu.
Když vědci v 1950ech elektricky stimulovali oblast mozku zvanou laterální hypotalamus, věděli, že stimulují mnoho různých typů mozkových buněk. Stuber se chtěl soustředit na jeden typ buněk - gaba neurony v jádru postele stria terminalis nebo BNST. BNST je výchozem Amygdala, část mozku spojená s emocemi. BNST také tvoří most mezi amygdalou a laterálním hypotalamem, oblastí mozku, která řídí prvotní funkce, jako je stravování, sexuální chování a agrese.
Neurony BNST gaba mají buněčné tělo a dlouhý řetězec s rozvětvenými synapsemi, které se přenášejí elektrické signály do laterálního hypotalamu. Stuber a jeho tým chtěli stimulovat tyto synapsí pomocí optogenetické techniky, což je zapojený proces, který by mu umožnil stimulovat BNST buňky jednoduše pouhým osvětlením jejich synapsí.
Typicky, mozkové buňky nereaguj na světlo. Stuberův tým tedy použil geneticky upravené bílkoviny - z řas - které jsou citlivé na světlo a použil geneticky upravené viry k jejich dodávání do mozků myší. Tyto proteiny se poté exprimují pouze v buňkách BNST, včetně synapsí, které se připojují k hypotalamu.
Jeho tým pak implantoval optické kabely do mozku těchto speciálně vyšlechtěných myší, což vědcům umožnilo osvětlit kabely skrz kabely a na BNST synapse. Jakmile světelné zásahy BNST synapsí začaly myši jíst nenasytně, i když už byly dobře krmeny. Navíc myši vykazovaly silnou preferenci u potravin s vysokým obsahem tuku.
"Za 20 minut by v podstatě snědli až polovinu denního kalorického příjmu," řekl Stuber. "To naznačuje, že tato cesta BNST by mohla hrát roli ve spotřebě potravin a patologických stavech, jako je přejídání."
Stimulace BNST také vedla myši k projevům chování spojeným s odměnou, což naznačuje, že zářící světlo na BNST buňkách zvyšuje potěšení z jídla. Na druhou stranu, uzavření dráhy BNST způsobilo, že myši projevily malý zájem o stravování, i když jim bylo jídlo odepřeno.
"Byli jsme schopni se skutečně zapojit do přesného spojení neurálních obvodů, které způsobovalo tento jev, který byl pozorován více než 50 let," řekl Stuber.
Studie, která používá technologie zdůrazněné v nové iniciativě National Institute of Health Brain Initiative, naznačuje, že vadné zapojení v buňkách BNST by mohlo narušovat hlad a saturaci a přispívat k poruchám příjmu potravy, což vede lidi k jídlu, i když jsou plné nebo se jim vyhýbají jídlo, když mají hlad. K určení, zda by bylo možné vyvinout léky, které opravují nefunkční obvod BNST, je třeba dalšího výzkumu.
"Chceme skutečně sledovat normální funkci těchto typů buněk a to, jak střílejí elektrické signály, když jsou zvířata krmena nebo hladová," řekl Stuber. "Chceme pochopit jejich genetické vlastnosti - jaké geny jsou vyjádřeny." Pokud například najdeme buňky, které se po přejídání skutečně aktivují, můžeme se podívat na profil genové exprese a zjistit, v čem jsou tyto buňky jedinečné od jiných neuronů. “
A to, jak řekl Stuber, by mohlo vést k potenciálním cílům pro léky, které by léčily určité populace pacientů poruchy příjmu potravy.
Více informací: „Inhibitory Circuit Architecture of the Lateral Hypothalamus Orchestrates Feeding,“ autor JH Jennings et al. Věda, 2013.
Poskytuje University of North Carolina Health Care
;
