Gojaznost je povezana sa brojnim zdravstvenim stanjima, uključujući visok krvni pritisak, visok holesterol, dijabetes tipa 2, bolesti srca i moždani udar. Identifikovanje neuronskih procesa koji podupiru prekomernu ishranu i gojaznost bi stoga moglo imati značajne implikacije na globalno zdravlje, jer bi moglo pomoći u osmišljavanju ciljanih tretmana koji promovišu unos zdrave hrane.
Istraživači sa Centra za zdravstvenu nauku Univerziteta Teksas u Hjustonu i Univerziteta za nauku i tehnologiju Kine (USTC) nedavno su sproveli studiju koja istražuje ulogu neurona AgRP (agouti-related protein-ekpressing) neurona, klase ćelija u hipotalamusu, u održavanje zdrave telesne težine. Njihovi nalazi, objavljeni u Cell Reports, sugerišu da ovi neuroni možda nisu toliko neophodni za održavanje telesne težine kao što su prethodni radovi sugerisali.
„Hranjenje je primarni način da životinje i ljudi steknu energiju i hranljive materije“, rekao je za Medical Kspress dr Čeng Džan, jedan od istraživača koji je sproveo studiju. „Količina konzumirane hrane ima značajan uticaj na sveukupno zdravlje, uključujući telesnu težinu, metabolizam, imunološku funkciju, pa čak i životni vek. Naš nedavni rad u Cell Reports je nastao kroz niz istraživačkih napora koji su imali za cilj da razumeju mehanizme koji stoje u osnovi održavanja težine i regulacija hranjenja“.
Prethodna istraživanja su više puta istakla ključnu ulogu mozga u regulisanju hranjenja i metabolizma, kako kod ljudi tako i kod drugih životinja. Mnoga istraživanja su se posebno fokusirala na AgRP neurone u hipotalamusu (tj., mali region u centru mozga), jer je utvrđeno da ovi neuroni povećavaju ponašanje u unosu hrane kod odraslih miševa.
2011. godine, istraživači sa Harvardske medicinske škole koristili su tehnike optogenetike i hemogenetike da aktiviraju AgRP neurone u mozgu miševa, nakon čega su posmatrali njihovo ponašanje. Otkrili su da je aktivacija ovih neurona dovela do ponašanja prejedanja. Slično tome, rad iz 2020. objavljen u Nature Metabolism pokazao je da je produžena pojačana aktivnost AgRP neurona dovela do toga da miševi postanu izuzetno gojazni. Ove studije pokazuju dovoljno AgRP neurona u promovisanju hranjenja i povećanja telesne težine.
„U 2005. istraživači su postigli selektivnu ekspresiju ljudskog receptora za toksin difterije (DTR) na AgRP neuronima kod odraslih miševa i ubrizgali toksin difterije“, objasnio je dr Džan. „Ovo je dovelo do smrti AgRP neurona u roku od nekoliko dana, što je dovelo do toga da miševi prestanu da se hrane, brzo gube na težini, pa čak i umru od gladi.
„Ovi nalazi su naširoko citirani i ponavljani i našli su se u udžbenicima. Dugo vremena se smatralo da su AgRP neuroni u hipotalamusu ključni i neophodni za ponašanje i regulaciju hranjenja. Naša sadašnja studija dovodi u pitanje dugogodišnje dogma da su AgRP neuroni potrebni za normalno hranjenje i regulaciju telesne težine.“
Ova nedavna studija sprovedena je u dve različite laboratorije, jedna u Sjedinjenim Državama, a druga u Kini. Prvu seriju eksperimenata sprovela je laboratorija dr Tonga na Univerzitetu Teksas Health Science Center u Hjustonu.
U ovim eksperimentima, istraživači su selektivno izrazili receptor humanog toksina difterije na AgRP neuronima u mozgu odraslih miševa i ubrizgali male doze difterije u njihove moždane komore. Difterija je toksična supstanca koju luče određene bakterije koja inhibira sintezu proteina i može ubiti ćelije.
„Selektivno izražavanje i ubrizgavanje difterije bilo je dovoljno da ubije AgRP neurone, ali nije uticalo na težinu i bazalni nivo hranjenja miševa“, rekao je dr Zhan. „Međutim, ubrizgavanje visokih doza toksina difterije ne samo da je izazvalo smanjenje težine i hranjenja kod miševa receptora difterijskog toksina, već i kod miševa divljeg tipa, i moglo bi čak dovesti do smrti. Ovi rezultati sugerišu da je hranjenje i smanjenje težine primećeno u prethodnim studijama da se ubijeni AgRP neuroni mogu pripisati nespecifičnoj toksičnosti toksina difterije.“
U odvojenom skupu eksperimenata koje je sprovela laboratorija dr Zhan u USTC u Kini, istraživači su pokušali da ubiju AgRP neurone koristeći drugačiji metod, kako bi procenili uticaj ovoga na ponašanje miševa u hranjenju. Konkretno, oni su selektivno eksprimirali gen kaspaze-3, izazivajući apoptozu (tj. programiranu smrt) AgRP,
„Otkrili smo da ubijanje neurona AgRP pomoću ove metode nije smanjilo težinu i hranjenje odraslih miševa“, rekao je dr Zhan. „Interesantno, iako ubijanje AgRP neurona nije uticalo na bazalno hranjenje i težinu, ono je imalo određeni uticaj na ponovno hranjenje nakon posta, što ukazuje da AgRP neuroni mogu igrati ulogu u reagovanju na stres iz okoline. Koristeći dve različite metode za ubijanje AgRP neurona, zaključila je naša studija da AgRP neuroni nisu od suštinskog značaja za održavanje bazalne ishrane i težine u laboratorijskim uslovima, ali mogu biti važniji za hranjenje i regulaciju težine u uslovima nestašice hrane.“
Nedavni nalazi koje su prikupili dr Zhan, dr Tong i njihove kolege osporavaju uobičajeno shvatanje neurona AgRP kao neophodnih za ponašanje u hranjenju i održavanje telesne težine. Pored toga, njihov rad sugeriše da je ponašanje pri hranjenju regulisano složenim neuronskim mehanizmima koji uključuju više moždanih jezgara i neuronske podgrupe. U budućnosti, ova studija bi mogla otvoriti put za dalja istraživanja koja istražuju ulogu AgRP neurona i drugih neuronskih populacija u regulisanju ponašanja pri hranjenju.
„Poslednjih godina, istraživanje je otkrilo nekoliko regiona mozga koji poseduju funkcije koje podstiču hranjenje“, dodao je dr Džan. „Kao sledeći korak, fokusiraćemo se na proučavanje robusnosti ponašanja pri hranjenju i redundantnosti u njegovim regulatornim mehanizmima. Ovo uključuje istraživanje međusobne veze između različitih oreksigenih neurona i istraživanje novih ciljeva za regulaciju hranjenja.“
„Dalja istraživanja će pružiti sveobuhvatno razumevanje neuronskih mehanizama koji su u osnovi regulacije hranjenja i ponuditi nove ciljeve i uvide za kontrolu ishrane i lečenje poremećaja u ishrani.“
