Новое исследование показало, что сигналы, связанные с тем, как вкус еды передаются изо рта в мозг, почти сразу же замедляют темп приема пищи, а хорошо известные сигналы растяжения из кишечника приходят позже. Результаты дают представление о том, как различные части тела контролируют аппетит и как могут работать препараты для снижения веса, такие как Ozempic.
Общеизвестно, что во время еды в мозг посылаются сигналы растяжения от нервов кишечника, сообщающие нам, что мы сыты. Действительно, новые препараты для снижения веса, такие как Ozempic и Wegovy, используют этот сигнальный путь. Теперь исследователи из UCSF углубились в мозг, чтобы изучить другие механизмы, контролирующие питание, и сделали удивительное открытие: сигналы, посылаемые через рот в мозг и связанные со вкусом еды, первыми контролируют наше потребление пищи.
«Мы открыли логику, которую ствол мозга использует, чтобы контролировать, как быстро и сколько мы едим, используя два разных типа сигналов: один исходит изо рта, а другой поступает гораздо позже из кишечника», — сказал Закари Найт, отвечающий за исследование. автор. «Это открытие дает нам новую основу для понимания того, как мы контролируем свое питание».
Каудальное ядро одиночного тракта (cNTS), ряд сенсорных ядер глубоко внутри ствола мозга, является первым участком мозга, где воспринимаются и интегрируются многие сигналы, связанные с едой. Исследования на животных последовательно показали, что cNTS содержит нейроны, активируемые сигналами, связанными с приемом пищи, но эти исследования не смогли зарегистрировать сенсорную и моторную обратную связь, которая возникает во время естественного приема пищи у бодрствующих, активных животных.
Нейроны PRLH (зеленые) в cNTS реагируют на сигналы, генерируемые при дегустации пищи, и замедляют темп приема пищи, тогда как нейроны GCG (красные) реагируют на сигналы из кишечника и обеспечивают ощущение сытости. Исследователи изучили действие нейронов, высвобождающих пролактин (ПРЛГ), типа клеток cNTS, стимуляция которых подавляет питание. Использование Prlhнокаутированных мышей они показали, что оптогенетическая стимуляция нейронов PRLH ингибирует потребление пищи, но не потребление воды, подтверждая, что эти клетки специфически регулируют питание. Оптогенетика использует свет и генную инженерию для управления активностью нейрона. Когда исследователи вливали жидкую пищу непосредственно в желудки мышей, они заметили, что нейроны ПРЛГ постепенно активировались в течение десятков минут после вливания.
Затем они голодали мышей на ночь и измеряли реакцию на кормление в произвольном темпе. В отличие от внутрижелудочного введения тех же веществ, нейроны ПРЛГ активировались в течение нескольких секунд при пероральном приеме. Подобная быстрая активация наблюдалась при употреблении пищи или диеты с высоким содержанием жиров, но не воды или физиологического раствора. Примечательно, что активация нейронов PRLH во время перорального приема не увеличивалась и не отслеживала совокупное потребление пищи, в отличие от того, что происходило при внутрижелудочном кормлении. Это несоответствие сохранялось, когда исследователи сопоставляли доставку еды в рот и желудок.
Исследуя, влияет ли восприятие вкуса на активацию нейронов PRLH, исследователи обнаружили, что высокий процент клеток активировался, когда мыши потребляли сладкие растворы (74% всех нейронов) и жирные растворы (80% всех нейронов), подразумевая, что большинство нейронов PRLH активируются. не специализированы, чтобы отвечать одному вкусу. Дальнейшие эксперименты показали, что нейроны PRLH активируются вкусом пищи, что, в свою очередь, быстро модулирует ее вкусовые качества, тем самым ограничивая скорость ее приема. Исследователи предполагают, что эта реакция может быть важна для предотвращения желудочно-кишечных расстройств, возникающих при слишком быстром приеме пищи.
«Было полной неожиданностью, что эти клетки активируются восприятием вкуса», — сказал Труонг Ли, ведущий автор исследования. «Это показывает, что есть и другие компоненты системы контроля аппетита, о которых нам следует подумать».
Затем исследователи сравнили активность нейронов PRLH с другим типом клеток cNTS, участвующим в регуляции насыщения: нейронами GCG. Нейроны GCG активируются при приеме внутрь и экспрессируют снижающий аппетит глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1), пептид, который имитируется классом лекарств, в который входит Ozempic. Они обнаружили, что нейроны GCG отслеживают совокупное потребление пищи и по своей природе более чувствительны к обратной связи со стороны желудочно-кишечного тракта, преимущественно реагируя на растяжение кишечника. Они также отметили, что по сравнению с нейронами PRLH нейроны GCG обеспечивают более длительное чувство насыщения.
Прием пищи генерирует как быстрые оросенсорные, так и более медленные желудочно-кишечные сигналы, которые возвращаются к cNTS для модуляции аппетита (Ly et al.).
Результаты исследования показывают, что последовательные сигналы отрицательной обратной связи, поступающие из рта и кишечника, задействуют отдельные цепи в стволе мозга, которые, в свою очередь, контролируют пищевое поведение в краткосрочной и долгосрочной перспективе.
«Вместе эти два набора нейронов создают петлю прямой и обратной связи», — сказал Найт. «Один из них использует вкус, чтобы замедлить ход событий и предвидеть, что произойдет. Другой использует инстинктивный сигнал, чтобы сказать: «Вот сколько я на самом деле съел». Хорошо, теперь я сыт!»
Исследование также позволило лучше понять, как работают такие препараты, как «Оземпик», открыв двери для схем снижения веса, которые учитывают индивидуальные особенности питания людей, оптимизируя процесс питания. сигналы от этих двух наборов нейронов взаимодействуют.
«Теперь у нас есть способ выяснить, что происходит в мозгу, что заставляет эти лекарства работать», — сказал Ли.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
