Identifikovali sa obvody mozgu, ktoré spúšťajú prejedanie
September 26th, 2013 in Neuroscience
Práca Jenningsovej a kolegov identifikuje nervový obvod, ktorý je základom stravovacieho správania myší. Použitím optogenetiky na zameranie tohto nervového obvodu boli vedci schopní riadiť a inhibovať stravovacie správanie prekvapujúco, vrátane stimulácie kŕmenia u dobre kŕmených myší a inhibície kŕmenia hladných myší. Tento konkrétny obrázok ukazuje, ako stimulácia nervového obvodu vedci identifikovali provokované kŕmenie u myší, ktorých energetické požiadavky už boli splnené. Kredit: Josh Jennings
Práca Jenningsovej a kolegov identifikuje nervový obvod, ktorý je základom stravovacieho správania myší. Použitím optogenetiky na zameranie tohto nervového obvodu boli vedci schopní riadiť a inhibovať stravovacie správanie prekvapujúco, vrátane stimulácie kŕmenia u dobre kŕmených myší a inhibície kŕmenia hladných myší. Tento konkrétny obrázok ukazuje, ako stimulácia nervového obvodu vedci identifikovali provokované kŕmenie u myší, ktorých energetické požiadavky už boli splnené. Kredit: Josh Jennings
Pred šesťdesiatimi rokmi mohli vedci elektricky stimulovať oblasť mozgu myši, ktorá spôsobila, že myš jedla, či už hladná alebo nie. Vedci z Lekárskej fakulty UNC teraz určili presné bunkové spojenia zodpovedné za spustenie tohto správania. Zistenie zverejnené 27. septembra v časopise veda, umožňuje nahliadnuť do príčiny obezity a môže viesť k liečbe anorexie, mentálnej bulímie a poruchy návykového konania - najčastejšia porucha príjmu potravy v Spojených štátoch.
„Štúdia zdôrazňuje, že obezita a iné poruchy stravovania majú a neurologický základ”, Uviedol hlavný autor štúdie Garret Stuber, PhD, odborný asistent na katedre psychiatrie a katedry bunkovej biológie a fyziológia. Je tiež členom Neurovedeckého centra UNC. "S ďalšou štúdiou by sme mohli prísť na to, ako regulovať aktivitu buniek v špecifickej oblasti mozgu a vyvíjať liečbu."
Cynthia Bulik, významná profesorka porúch stravovania na Lekárskej fakulte UNC a Gillingsovej škole globálneho verejného zdravia, uviedla: „Stuberova práca je zameraná na presnú prácu biologické mechanizmy ktoré poháňajú nadmerné stravovanie a povedú nás od stigmatizujúcich vysvetlení, ktoré sa odvolávajú na vinu a nedostatok vôle. “ Bulik nebol súčasťou výskumného tímu.
Keď vedci v 1950och elektricky stimulovali oblasť mozgu nazývanú laterálny hypotalamus, vedeli, že stimulujú mnoho rôznych typov mozgových buniek. Stuber sa chcel zamerať na jeden bunkový typ - gaba neuróny v jadre postele stria terminalis alebo BNST. BNST je východiskovým bodom pre Amygdala, časť mozgu spojená s emóciami. BNST tiež tvorí most medzi amygdalou a laterálnym hypotalamom, oblasťou mozgu, ktorá riadi primárne funkcie, ako je jesť, sexuálne správanie a agresia.
Neuróny BNST gaba majú bunkové telo a dlhý reťazec s rozvetvenými synapsiami, ktoré sa prenášajú elektrické signály do laterálneho hypotalamu. Stuber a jeho tím chceli stimulovať tieto synapsie pomocou optogenetickej techniky, čo je zapojený proces, ktorý by mu umožnil stimulovať bunky BNST jednoduchým žiarením svetla na ich synapsie.
Typicky, mozgové bunky nereaguj na svetlo. Stuberov tím teda použil geneticky upravené proteíny - z rias - ktoré sú citlivé na svetlo a použil geneticky upravené vírusy na ich dodanie do mozgu myší. Tieto proteíny sa potom exprimujú iba v bunkách BNST, vrátane synapsií, ktoré sa pripájajú k hypotalamu.
Jeho tím potom implantoval optické vlákna do mozgu týchto špeciálne vyšľachtených myší, čo výskumníkom umožnilo žiariť cez káble a na BNST synapsie. Hneď ako BNST synapsie so svetelným nárazom začali myši nenásytne jesť, aj keď už boli dobre kŕmené. Navyše myši vykazovali silnú preferenciu pre potraviny s vysokým obsahom tukov.
"V podstate by zjedli až polovicu denného kalorického príjmu asi za 20 minút," uviedol Stuber. „To naznačuje, že táto cesta BNST by mohla hrať úlohu pri konzumácii potravy a patologických stavoch, ako je napríklad nadmerné stravovanie.“
Stimulácia BNST tiež viedla myši k prejavom správania spojených s odmenou, čo naznačuje, že žiariace svetlo na BNST bunkách zvyšuje potešenie z jedenia. Na druhej strane, zastavenie BNST dráhy spôsobilo, že myši prejavili malý záujem o stravovanie, aj keď im bola odopieraná potrava.
"Boli sme schopní skutočne sa zapojiť do presného spojenia neurálneho obvodu, ktorý spôsoboval tento jav, ktorý sa pozoruje už viac ako 50 rokov," uviedol Stuber.
Štúdia, ktorá využíva technológie zdôraznené v novej Iniciatíve mozgu mozgu Národného inštitútu, naznačuje, že chybné zapojenie v bunkách BNST by mohlo narúšať hlad alebo saturáciu a prispievať k poruchám stravovania ľudí, čo vedie ľudí k jedlu, aj keď sú plné alebo aby sa im zabránilo jedlo, keď majú hlad. Potrebný je ďalší výskum, aby sa zistilo, či by bolo možné vyvinúť lieky, ktoré opravujú nefunkčný obvod BNST.
"Chceme skutočne sledovať normálnu funkciu týchto typov buniek a to, ako strieľajú elektrické signály, keď sú zvieratá kŕmené alebo hladné," uviedol Stuber. "Chceme pochopiť ich genetické vlastnosti - aké gény sú vyjadrené." Napríklad, ak nájdeme bunky, ktoré sa skutočne aktivujú po nadmernom jedle, môžeme sa pozrieť na profil génovej expresie a zistiť, čo robí tieto bunky jedinečnými od iných neurónov. “
A to, ako povedal Stuber, by mohlo viesť k potenciálnym cieľom liekov na liečbu určitých populácií pacientov poruchy príjmu potravy.
Viac informácií: „Inhibičná obvodová architektúra kŕmenia orchideí laterálneho hypotalamu“, JH Jennings a kol. veda, 2013.
Poskytuje University of North Carolina Health Care
;