Структурата на мозъчните ви клетки може да повлияе на риска от затлъстяване
Изследователи, изучаващи затлъстяването, са открили, че подобни на антена структури на мозъчните клетки, които са част от веригата на глада на тялото, изглежда играят ключова роля в регулирането на апетита.
Проучването, публикувано в списанието Генетика на природата, подчерта важната роля, която антеноподобните структури - или първични реснички - могат да играят в мозъчната сигнализация.
Обикновено се смяташе, че по-голямата част от сигнализирането в мозъка се осъществява чрез структури, наречени синапси.
„Изграждаме единно разбиране за човешката генетика на затлъстяването“, обяснява старшият автор Кристиан Вайс, професор в Центъра по диабет в Калифорнийския университет, Сан Франциско.
„Доскоро - добавя той - много изследователи на затлъстяването едва бяха чували за първични реснички, но това ще се промени“.
Ролята на генетиката при затлъстяването
В Съединените щати затлъстяването засяга повече от една трета от (или 78,6 милиона) възрастни.
Затлъстяването е огромна грижа за общественото здраве, не на последно място, защото е свързано с лошо психично здраве и много други сериозни медицински проблеми. Те включват някои от водещите причини за смърт в САЩ и останалия свят, като диабет, инсулт, сърдечни заболявания и някои видове рак.
Основните двигатели на епидемията от затлъстяване са до голяма степен негенетични, като например комбинацията от готов достъп до неограничен запас от богата на калории храна и „все по-заседнал начин на живот“.
Не всички обаче, изложени на тези условия на околната среда, затлъстяват, което предполага, че генетиката също играе роля.
При повечето заболявания, при които генетиката играе роля, причината се дължи на вариации в редица гени. Но понякога причината може да се дължи на вариации в един ген.
Верига за глад
В своя доклад изследователите обясняват, че повечето едногенови причини за тежко затлъстяване се дължат на генни промени в верига на глад, включваща лептин - сигнализиращ протеин или хормон, който се освобождава от мастните клетки.
Веригата е мрежа от нервни клетки или неврони в областта на хипоталамуса на мозъка, която помага да се поддържа стабилно тегло чрез регулиране на апетита и използването на енергия в зависимост от нивата на лептин.
Мутациите в гена, който кодира лептин, или в гените, участващи в мониторинга и реагирането на протеина, могат да доведат до невъзможност за откриване, когато тялото има достатъчно количество мазнини. Това може да се случи при мишки и хора, което ги кара да продължават да се хранят „сякаш гладуват“.
В предишна работа проф. Вайс и колеги установяват, че мутациите в ген, участващ в кръга на глада за лептин - генът на меланокортин-4 рецептора (MC4R) - представляват 3-5% от всички случаи на тежко затлъстяване при хората. Тежкото затлъстяване се определя като индекс на телесна маса (ИТМ) над 40.
Протеинът MC4R открива химични сигнали в специална група неврони в хипоталамуса, за които се смята, че играят важна роля за намаляване на апетита в отговор на високи нива на лептин.
До новото проучване учените не са знаели как тази подгрупа от хипоталамусни неврони регулира контрола на апетита.
Първични реснички, свързани със затлъстяването
Други членове на изследователския екип също преди това са открили, че редки вариации в гените, които засягат първичните реснички, могат да доведат до заболявания, които почти винаги са придружени от тежко затлъстяване, като синдромите на Alström и Bardet-Biedl. Не беше ясно обаче как ресничките са свързани със затлъстяването.
В новото проучване изследователите изучават регулиращите апетита хипоталамусни неврони при нормални мишки и установяват, че протеинът MC4R се концентрира в техните първични реснички.
Те също така установиха, че мишките, проектирани да имат версията на гена, която е свързана с тежко затлъстяване при хората, нямат протеина MC4R в тези реснички.
Тези открития накараха екипа да се замисли дали тези първични реснички на хипоталамусните неврони са основното място за функцията за регулиране на апетита на веригата за глад на лептин.
Последните открития разкриха, че друг протеин, наречен аденилил циклаза 3 (ADCY3), също е свързан със затлъстяването и че той също се концентрира в първичните реснички. Известно е, че ADCY3 се свързва с MC4R, когато изпраща сигнали.
Ключови местоположения на сигнали за регулиране на апетита
В допълнителен набор от експерименти изследователите установяват, че след блокиране на ADCY3 при мишките, животните значително са увеличили приема на храна и са започнали да затлъстяват.
Изследователите стигнаха до заключението, че ADCY3 и MC4R работят заедно в първичните реснички на откриващите лептин неврони, за да им помогнат да открият, че нивата на телесните мазнини се увеличават, което от своя страна намалява апетита.
Следователно генетичната или друга интерференция с тези жизненоважни компоненти може да доведе до невъзможност на тялото да приложи „аварийната спирачка“ за контрол на апетита.
Изследователите обаче посочват, че има още много да се научи за ролята на първичните реснички в регулирането на апетита и вероятно ще мине доста време, преди да станат достъпни нови лечения въз основа на това знание.
„Вълнуващо е колко голям напредък е постигнала тази област. През 90-те години питахме дали затлъстяването е генетично; преди десетилетие открихме, че повечето рискови фактори за затлъстяването влияят предимно върху лептиновата верига в мозъка “, казва проф. Вайс.
„[И] сега сме на ръба да разберем как дефектите в тази специфична субклетъчна структура на определена подгрупа от хипоталамусни неврони стимулират увеличаването на теглото и затлъстяването.“
Проф. Кристиан Вайс
