Twoja struktura komórek mózgowych może wpływać na ryzyko otyłości
Naukowcy badający otyłość odkryli, że struktury przypominające anteny na komórkach mózgowych, które stanowią część obwodu głodu w organizmie, wydają się odgrywać kluczową rolę w regulacji apetytu.
Artykuł do studium, opublikowany w czasopiśmie Nature Genetics, podkreślił ważną rolę, jaką struktury podobne do anten - lub rzęski pierwotne - mogą odgrywać w sygnalizacji mózgowej.
Powszechnie uważano, że większość sygnałów w mózgu zachodzi przez struktury zwane synapsami.
„Budujemy ujednolicone rozumienie genetyki otyłości u ludzi” - wyjaśnia starszy autor Christian Vaisse, profesor w Diabetes Center na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco.
„Do niedawna”, dodaje, „wielu badaczy otyłości ledwo słyszało o rzęskach pierwotnych, ale to się zmieni”.
Rola genetyki w otyłości
W Stanach Zjednoczonych otyłość dotyka ponad jedną trzecią (78,6 miliona) dorosłych.
Otyłość jest poważnym problemem dla zdrowia publicznego, nie tylko dlatego, że wiąże się ze złym zdrowiem psychicznym i wieloma innymi poważnymi problemami zdrowotnymi. Należą do nich niektóre z głównych przyczyn zgonów w Stanach Zjednoczonych i na świecie, takie jak cukrzyca, udar, choroby serca i niektóre nowotwory.
Główne czynniki wywołujące epidemię otyłości nie są w dużej mierze uwarunkowane genetycznie, takie jak połączenie łatwego dostępu do nieograniczonej podaży wysokokalorycznej żywności i „coraz bardziej siedzącego trybu życia”.
Jednak nie wszyscy narażeni na te warunki środowiskowe stają się otyli, co sugeruje, że genetyka również odgrywa rolę.
W przypadku większości chorób, w których odgrywa rolę genetyka, przyczyną są różnice w wielu genach. Ale czasami przyczyna może być spowodowana zmianami w jednym genie.
Obwód głodu
W swoim artykule naukowcy wyjaśniają, że większość pojedynczych genów przyczyn ciężkiej otyłości wynika ze zmian genów w obwodzie głodu, który obejmuje leptynę - białko sygnalizacyjne lub hormon uwalniany przez komórki tłuszczowe.
Obwód to sieć komórek nerwowych lub neuronów w podwzgórzu mózgu, która pomaga utrzymać stabilną wagę, dostosowując apetyt i zużycie energii w zależności od poziomu leptyny.
Mutacje w genie kodującym leptynę lub w genach biorących udział w monitorowaniu białka i reagowaniu na nie mogą prowadzić do braku wykrycia, kiedy organizm ma wystarczającą ilość tłuszczu. Może się to zdarzyć u myszy i ludzi, powodując, że jedzą „tak, jakby umierali z głodu”.
W poprzedniej pracy prof. Vaisse i współpracownicy odkryli, że mutacje w genie zaangażowanym w obwód głodu leptyny - genie receptora melanokortyny-4 (MC4R) - stanowią 3-5% wszystkich przypadków ciężkiej otyłości u ludzi. Ciężką otyłość definiuje się jako posiadanie wskaźnika masy ciała (BMI) powyżej 40.
Białko MC4R wykrywa sygnały chemiczne w specjalnej grupie neuronów w podwzgórzu, które, jak się uważa, odgrywają ważną rolę w zmniejszaniu apetytu w odpowiedzi na wysoki poziom leptyny.
Aż do nowych badań naukowcy nie wiedzieli, w jaki sposób ta podgrupa neuronów podwzgórza reguluje kontrolę apetytu.
Rzęski pierwotne związane z otyłością
Inni członkowie zespołu badawczego również wcześniej odkryli, że rzadkie zmiany genów wpływające na rzęski pierwotne mogą powodować choroby, którym prawie zawsze towarzyszy ciężka otyłość, takie jak zespoły Alströma i Bardeta-Biedla. Jednak nie było jasne, w jaki sposób rzęski są powiązane z otyłością.
W nowym badaniu naukowcy zbadali neurony podwzgórza regulujące apetyt u normalnych myszy i odkryli, że białko MC4R koncentruje się w ich rzęskach pierwotnych.
Okazało się również, że myszy zmodyfikowane tak, aby miały wersję genu, który jest powiązany z ciężką otyłością u ludzi, nie mają białka MC4R w tych rzęskach.
Odkrycia te skłoniły zespół do zastanowienia się, czy te pierwotne rzęski neuronów podwzgórza były główną lokalizacją funkcji regulacji apetytu w obwodzie głodu leptyny.
Niedawne odkrycia ujawniły, że inne białko zwane cyklazą adenylową 3 (ADCY3) jest również powiązane z otyłością, a także koncentruje się w rzęskach pierwotnych. Wiadomo, że ADCY3 łączy się z MC4R, gdy wysyła sygnały.
Kluczowe lokalizacje sygnałów regulujących apetyt
W kolejnym zestawie eksperymentów naukowcy odkryli, że po zablokowaniu ADCY3 u myszy, zwierzęta znacznie zwiększyły spożycie pokarmu i zaczęły otyłość.
Naukowcy doszli do wniosku, że ADCY3 i MC4R współpracują w pierwotnych rzęskach neuronów wykrywających leptynę, aby pomóc im wykryć wzrost poziomu tkanki tłuszczowej, co z kolei zmniejsza apetyt.
Genetyczna lub inna ingerencja w te istotne składniki może zatem spowodować, że organizm nie będzie w stanie zastosować „hamulca bezpieczeństwa” w celu kontroli apetytu.
Jednak naukowcy zwracają uwagę, że wciąż można się wiele nauczyć na temat roli rzęsek pierwotnych w regulacji apetytu i prawdopodobnie upłynie trochę czasu, zanim nowe metody leczenia oparte na tej wiedzy staną się dostępne.
„To ekscytujące, jak duże postępy poczyniła ta dziedzina. W latach 90-tych pytaliśmy, czy otyłość ma podłoże genetyczne; dekadę temu odkryliśmy, że większość czynników ryzyka otyłości wpływa przede wszystkim na obwód leptyny w mózgu ”- mówi prof. Vaisse.
„[A] teraz jesteśmy na skraju zrozumienia, w jaki sposób defekty tej specyficznej struktury subkomórkowej określonego podzbioru neuronów podwzgórza wpływają na przyrost masy ciała i otyłość”.
Prof. Christian Vaisse
