МАДРИД, 9 (EUROPA PRESS)

антената

Изследователи от Калифорнийския университет в Сан Франциско (UCSF), САЩ, откриха, че способността на мозъка да регулира телесното тегло зависи от нова форма на сигнализиране в мозъчната "верига на глада" чрез подобни структури на антена в невроните наречени първични реснички. Те се различават от подвижните реснички, подобни на пръсти издатини, които действат като вид клетъчна лента-носител, с функции като премахване на отломки от белите дробове и трахеята.

Смятало се, че неподвижните първични реснички са остатъчни, като клетъчен придатък, но през последното десетилетие изследванията на експерти от UCSF и учени от други места разкриха, че тези структури играят ключова роля в много форми на хормонална сигнализация в организма. Сега, новата работа на UCSF, публикувана в "Nature Genetics", показва, че първичните реснички също играят решаваща роля в сигнализирането в мозъка.

Невролозите са свикнали да мислят за мозъчната сигнализация от гледна точка на директна химическа или електрическа комуникация между невроните на места, наречени синапси, но новите открития разкриват, че химическата сигнализация в първичните реснички също може да играе важна роля и преди това се приема за висока. Какво още, Предложете възможни нови терапевтични подходи за нарастваща глобална епидемия от затлъстяване, казват изследователите.

„Изграждаме единно разбиране за човешката генетика на затлъстяването“, казва водещият автор Кристиан Вайс, професор в Центъра по диабет на UCSF, който признава, че доскоро много изследователи на затлъстяването почти не са чували за затлъстяването.

Съвременната епидемия от затлъстяване е до голяма степен обусловена от фактори на околната среда, като достъп до практически неограничени източници на приготвени калории, съчетани с все по-заседнал начин на живот. Но не всички хора, изложени на едни и същи нездравословни условия, затлъстяват. Изследванията са изчислили, че генетиката допринася от 40 до 70 процента от склонността на хората към нездравословно наддаване на тегло.

От 90-те години на миналия век генетиците показват, че повечето от генетичните промени, които допринасят за тежко затлъстяване при хората, изглежда променят мрежа от неврони в хипоталамуса на мозъка. Тази „верига на глада“ следи нивата на лептин, хормон, секретиран от мастните клетки, и използва тази информация, за да коригира апетита и енергийните разходи, за да поддържа стабилно тегло.

Хората (и мишките) с мутации в самия ген на лептин или в невронните гени, участващи в откриването и реагирането на лептин, не могат да открият кога тялото им вече има достатъчно мазнини и постоянно се хранят, сякаш гладуват.

Системата работи по следния начин: Мастните клетки в тялото ви отделят лептин, който пътува до мозъка ви и се открива от невроните в част от хипоталамуса, наречена дъгообразно ядро. Тези неврони предават информация за нивата на лептин към група неврони в друга част на хипоталамуса, наречена паравентрикуларно ядро ​​(PVN), която определя дали нивата на лептин са твърде високи (показващи излишните телесни мазнини) или твърде ниски (показва опасно изчерпаните енергийни резерви ). По късно, PVN невроните изпращат инструкции до останалата част от мозъка, за да регулират по подходящ начин апетита и нивото на енергия.

ПРОТЕИН, КЛЮЧ ЗА НАМАЛЯВАНЕ НА АПЕТИТ

През последните години Вайс и нейният екип показаха, че мутациите в определен ген, участващ във веригата на глада - наречен MC4R - са най-честият едногенен двигател на затлъстяването при хората, което представлява 3 до 5 процента от всички случаи на тежко затлъстяване (дефиниран като индекс на телесна маса по-голям от 40).

Екипът на Vaisse показа, че протеинът MC4R, рецепторна молекула, която открива химични сигнали, произведени от клетки в дъгообразното ядро, Той присъства в подгрупа от PVN клетки и изглежда критичен за способността на тези неврони да реагират на висок лептин чрез намаляване на апетита. Въпреки това изследователите все още са знаели много малко за тези неврони или как работят.

В същото време изследователи на реснички като Джереми Райтер, професор и председател на Катедрата по биохимия на UCSF, изследваха как редки генетични дефекти в първичните реснички причиняват заболявания като синдромите на Бардет-Бидъл и Алстрем, които почти винаги протичат с екстремно затлъстяване.

Изследванията на Reiter и други през последните години обясняват как дефектите на ресничките водят до другите симптоми на тези синдроми, като допълнителни пръсти или пръсти, дефекти на ретината и бъбречни заболявания, но връзката със затлъстяването остава неясна.

ФЛУОРЕСЦЕНТНО МАРКИРАНЕ НА ПРОТЕИНИ

По новата работа екипът на Vaisse си сътрудничи с Reiter и невролог Марк фон Zastrow, професор по психиатрия в UCSF., за да проучи дали може да има връзка между това как MC4R мутациите и дефектите на ресничките задвижват затлъстяването. Те започнаха с флуоресцентно маркиране на протеина MC4R в мозъка на лабораторни мишки.

Когато изследователите изследват наскоро видимите MC4R-експресиращи неврони, те откриват, че протеинът MC4R е концентриран изключително в първичните реснички на клетките, което предполага, че ключовата му роля в регулирането на апетита може да се появи там. Всъщност, когато накараха мишките да изразят мутиралите версии на човешкия ген MC4R, наблюдавани при изключително затлъстели пациенти, те откриха, че протеинът MC4R не достига до ресничките.

Тези образни изследвания също изследват протеин, наречен аденилил циклаза 3 (ADCY3), който, подобно на MC4R, е локализиран в първичните реснички и напоследък е свързан със затлъстяването. Известно е, че този протеин медиира сигнализирането чрез протеини като MC4R, така че за да се тества дали тези два протеина взаимодействат в първичните реснички на MC4R-експресиращи неврони в PVN, учените блокираха функцията ADCY3 в тези клетки при мишки и установиха, че животните са се увеличили приемането на храна и започнаха да показват признаци на затлъстяване.

Изследователите заключават, че ADCY3 и MC4R трябва да се свързват в първичните реснички на PVN невроните, за да позволят на тези клетки да откриват сигнали от дъгообразното ядро, които показват високи нива на телесни мазнини и да реагират по подходящ начин чрез намаляване на апетита. Това предполага това, Ако генетичните мутации пречат на MC4R да достигне ресничките или ако други генетични дефекти увреждат самата първична ресничка, мозъкът няма начин да забави наддаването на тегло.

„Напредъкът, постигнат в тази област, е вълнуващ - казва Вайс. - През 90-те години се чудехме дали затлъстяването е генетично или не: преди десетилетие открихме, че повечето рискови фактори за затлъстяването засягат предимно веригата на лептина в мозъка и сега ние са на път да разберат как дефектите в тази специфична субклетъчна структура на определена подгрупа хипоталамусни неврони стимулират увеличаването на теглото и затлъстяването. ".

Изследването подчертава ролята на ресничките в невроналната сигнализация в мозъка и повдига възможността за разработване на лечения, които подобряват контрола на апетита при хора със затлъстяване, модифицирайки сигнализирането в първичните реснички на неврони, които експресират MC4R. Те обаче все още са далеч от реалността, предупреждава Вайс.