Circuitos do cerebro que desencadean a alimentación excesiva
26th de setembro, 2013 en Neurociencia
O traballo de Jennings e dos seus compañeiros identifica un circuíto neural que subxace o comportamento de alimentación nos ratos. Empregando a optogenética para dirixir este circuíto neural, os investigadores foron capaces de impulsar e inhibir o comportamento alimenticio, respectivamente, de xeito sorprendente, incluíndo estimular a alimentación en ratos ben alimentados e inhibir a alimentación en ratos con fame. Esta imaxe particular mostra como a estimulación do circuíto neural que os investigadores identificaron provocou a alimentación de ratos cuxas necesidades enerxéticas xa se cumpriron. Crédito: Josh Jennings
O traballo de Jennings e dos seus compañeiros identifica un circuíto neural que subxace o comportamento de alimentación nos ratos. Empregando a optogenética para dirixir este circuíto neural, os investigadores foron capaces de impulsar e inhibir o comportamento alimenticio, respectivamente, de xeito sorprendente, incluíndo estimular a alimentación en ratos ben alimentados e inhibir a alimentación en ratos con fame. Esta imaxe particular mostra como a estimulación do circuíto neural que os investigadores identificaron provocou a alimentación de ratos cuxas necesidades enerxéticas xa se cumpriron. Crédito: Josh Jennings
Hai sesenta anos, os científicos podían estimular eléctricamente unha rexión do cerebro dun rato facendo que o rato comese, tanto con fame coma se non. Agora os investigadores da Facultade de Medicina da UNC identificaron as conexións celulares precisas responsables de desencadear ese comportamento. O achado, publicado o 27 de setembro na revista ciencia, dá unha visión dunha causa da obesidade e pode levar a tratamentos para a anorexia, a bulimia nerviosa e o trastorno por compulsión alimentaria, o trastorno alimentario máis frecuente nos Estados Unidos.
"O estudo subliña que a obesidade e outros trastornos alimentarios teñen base neurolóxica", Dixo o autor principal do estudo Garret Stuber, doutor, profesor axudante no departamento de psiquiatría e departamento de bioloxía celular e fisioloxía. Tamén é membro do Centro de Neurociencias da UNC. "Con máis estudos, poderiamos descubrir como regular a actividade das células nunha rexión específica do cerebro e desenvolver tratamentos".
Cynthia Bulik, distinguida profesora de trastornos da conduta alimentaria na Facultade de Medicina da UNC e na Escola de Saúde Pública Mundial de Gillings, dixo: "O traballo de Stuber adáptase ao preciso mecanismos biolóxicos que provocan o consumo excesivo e nos afastarán de explicacións estigmatizadoras que invocan a culpa e a falta de forza de vontade. " Bulik non formou parte do equipo de investigación.
Nos 1950, cando os científicos estimularon electricamente unha rexión do cerebro chamada hipotálamo lateral, sabían que estaban estimulando moitos tipos diferentes de células cerebrais. Stuber quería centrarse nun tipo de célula: as neuronas gaba no núcleo da cama da estria terminalis ou BNST. O BNST é un afloramento amígdala, a parte do cerebro asociada á emoción. O BNST tamén forma unha ponte entre a amígdala eo hipotálamo lateral, a rexión cerebral que impulsa funcións primordiais como comer, comportamento sexual e agresión.
As neuronas gaba BNST teñen un corpo celular e unha cadea longa con sinapsis ramificadas que transmiten sinais eléctricos no hipotálamo lateral. Stuber eo seu equipo quixeron estimular estas sinapses mediante unha técnica optogenética, un proceso implicado que lle permitía estimular as células BNST simplemente brillando nas súas sinapses.
Tipicamente, células do cerebro non respondas á luz. Así, o equipo de Stuber utilizou proteínas modificadas xeneticamente —algas— que son sensibles á luz e utilizaron virus modificados xeneticamente para entregalas ao cerebro dos ratos. Esas proteínas só se expresan nas células BNST, incluso nas sinapsis que se conectan ao hipotálamo.
O seu equipo entón implantou cables de fibra óptica no cerebro destes ratos especialmente creados, o que permitiu aos investigadores brillar a través dos cables e ás sinapses BNST. En canto a luz alcanzou as sinapses BNST, os ratos comezaron a comer vorazmente, aínda que xa estaban ben alimentados. Ademais, os ratos mostraron unha forte preferencia por alimentos ricos en graxa.
"Esencialmente comerían ata a metade da inxestión calórica diaria nuns 20 minutos", dixo Stuber. "Isto suxire que esta vía BNST podería desempeñar un papel no consumo de alimentos e en condicións patolóxicas como o consumo excesivo de alimentos".
A estimulación do BNST tamén levou aos ratos a presentar comportamentos asociados á recompensa, o que suxire que a luz brillante nas células BNST aumentou o pracer de comer. Por outra banda, pechar a vía BNST provocou que os ratos mostrasen pouco interese en comer, aínda que fosen privados de alimentos.
"Puidemos realmente entrar na conexión precisa do circuíto neuronal que estaba a causar este fenómeno que se observou durante máis de 50 anos", dixo Stuber.
O estudo, que utiliza tecnoloxías destacadas no novo Instituto Nacional de Saúde Brain Initiative, suxire que o cableado defectuoso nas células BNST podería interferir con sinais de fame ou saciedade e contribuír aos trastornos da alimentación humana, levando a xente a comer ata cando están cheos ou evitar comida cando ten fame. Necesítanse máis investigacións para determinar se sería posible desenvolver medicamentos que corrixan un circuíto BNST mal funcionamento.
"Queremos realmente observar a función normal destes tipos de células e como disparan sinais eléctricos cando os animais están alimentados ou con fame", dixo Stuber. "Queremos comprender as súas características xenéticas: que xenes se expresan. Por exemplo, se atopamos células que se activan realmente despois de comer de xeito excesivo, podemos ver o perfil de expresión xénica para descubrir o que fai que esas células sexan únicas doutras neuronas ".
E iso, dixo Stuber, podería levar a posibles obxectivos para as drogas para tratar a certas poboacións de pacientes trastornos da alimentación.
Máis información: "The Inhibitory Circuit Architecture of the Lateral Hypothalamus Orchestrates Feeding", por JH Jennings et al. ciencia, 2013.
Proporcionado por University of North Carolina Health Care
;