Структура клеток вашего мозга может влиять на риск ожирения
Исследователи, изучающие ожирение, обнаружили, что антенно-подобные структуры на клетках мозга, которые образуют часть цепи голода в организме, по-видимому, играют ключевую роль в регуляции аппетита.
Учебная работа, опубликованная в журнале Природа Генетика, подчеркнули важную роль, которую подобные антеннам структуры - или первичные реснички - могут играть в передаче сигналов в головном мозге.
Обычно считалось, что большая часть сигналов в мозге происходит через структуры, называемые синапсами.
«Мы строим единое понимание генетики ожирения человека», - объясняет старший автор Кристиан Вайсс, профессор Диабетического центра Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
«До недавнего времени, - добавляет он, - многие исследователи ожирения почти не слышали о первичных ресничках, но это скоро изменится».
Роль генетики в ожирении
В Соединенных Штатах ожирением страдают более трети (или 78,6 миллиона) взрослых.
Ожирение - огромная проблема общественного здравоохранения, не в последнюю очередь потому, что оно связано с плохим психическим здоровьем и многими другими серьезными медицинскими проблемами. К ним относятся некоторые из основных причин смерти в США и остальном мире, такие как диабет, инсульт, болезни сердца и некоторые виды рака.
Основные движущие силы эпидемии ожирения в значительной степени негенетические, такие как сочетание быстрого доступа к неограниченному количеству калорийной пищи и «все более малоподвижного образа жизни».
Однако не все, кто находится в этих условиях окружающей среды, страдают ожирением, что позволяет предположить, что генетика также играет роль.
В большинстве болезней, в которых играет роль генетика, причина заключается в вариациях ряда генов. Но иногда причина может быть связана с вариациями в одном гене.
Схема голода
В своей статье исследователи объясняют, что большинство моногенных причин тяжелого ожирения связано с изменениями генов в цепи голода, в которых участвует лептин - сигнальный белок или гормон, который выделяется жировыми клетками.
Схема представляет собой сеть нервных клеток или нейронов в области гипоталамуса мозга, которая помогает поддерживать стабильный вес, регулируя аппетит и потребление энергии в зависимости от уровня лептина.
Мутации в гене, который кодирует лептин, или в генах, участвующих в мониторинге и реакции на белок, могут привести к невозможности определить, когда в организме достаточно жира. Это может произойти с мышами и людьми, заставляя их продолжать есть, «как если бы они голодали».
В предыдущей работе профессор Вайсс и его коллеги обнаружили, что мутации в гене, участвующем в цепи лептинового голодания - гене рецептора меланокортина-4 (MC4R) - составляют 3-5 процентов всех случаев тяжелого ожирения у людей. Тяжелое ожирение определяется как индекс массы тела (ИМТ) выше 40.
Белок MC4R обнаруживает химические сигналы в особой группе нейронов гипоталамуса, которые, как считается, играют важную роль в снижении аппетита в ответ на высокий уровень лептина.
До нового исследования ученые не знали, как это подмножество нейронов гипоталамуса регулирует контроль аппетита.
Первичные реснички связаны с ожирением
Другие члены исследовательской группы также ранее обнаружили, что редкие вариации генов, которые влияют на первичные реснички, могут вызывать заболевания, которые почти всегда сопровождаются тяжелым ожирением, такие как синдромы Альстрёма и Барде-Бидля. Однако было неясно, как реснички связаны с ожирением.
В новом исследовании исследователи изучали регулирующие аппетит нейроны гипоталамуса у нормальных мышей и обнаружили, что белок MC4R концентрируется в их первичных ресничках.
Они также обнаружили, что у мышей, сконструированных так, чтобы иметь версию гена, которая связана с тяжелым ожирением у людей, не было белка MC4R в этих ресничках.
Эти открытия заставили команду задуматься, были ли эти первичные реснички на нейронах гипоталамуса основным местом для функции регуляции аппетита цепи лептинового голодания.
Недавние открытия показали, что другой белок, называемый аденилатциклаза 3 (ADCY3), также связан с ожирением и также концентрируется в первичных ресничках. Известно, что ADCY3 соединяется с MC4R при отправке сигналов.
Ключевые места сигналов, регулирующих аппетит
В следующей серии экспериментов исследователи обнаружили, что после блокирования ADCY3 у мышей животные значительно увеличили потребление пищи и начали страдать ожирением.
Исследователи пришли к выводу, что ADCY3 и MC4R работают вместе в первичных ресничках нейронов, обнаруживающих лептин, чтобы помочь им обнаружить повышение уровня жира в организме, что, в свою очередь, снижает аппетит.
Следовательно, генетическое или иное вмешательство в эти жизненно важные компоненты может привести к тому, что организм не сможет задействовать «экстренный тормоз» для контроля аппетита.
Однако исследователи отмечают, что еще многое предстоит узнать о роли первичных ресничек в регуляции аппетита, и, вероятно, пройдет немало времени, прежде чем появятся новые методы лечения, основанные на этих знаниях.
«Удивительно, насколько далеко продвинулась эта область. В 90-х мы спрашивали, является ли ожирение генетическим; десять лет назад мы обнаружили, что большинство факторов риска ожирения в первую очередь влияют на лептиновый цикл в головном мозге », - говорит профессор Вайсс.
«[А] А теперь мы находимся на грани понимания того, как дефекты в этой конкретной субклеточной структуре определенного подмножества нейронов гипоталамуса приводят к увеличению веса и ожирению».
Проф. Кристиан Вайсс
