Fetma: Hur diet förändrar hjärnan och främjar överätning
Forskare har inblandat specifika neuroner i det laterala hypotalamområdet, en region som är involverad i överlevnadsmekanismer som matintag, för att signalera till hjärnan när man ska sluta äta. Denna mekanism försämras hos överviktiga möss.
Fetma är ett världsomspännande problem, och Världshälsoorganisationen (WHO) uppskattar att 650 miljoner människor över hela världen var överviktiga 2016.
Många experter pekar fingret på överätning och en stillasittande livsstil som grundorsakerna till fetmaepidemin.
Men varje åtgärd som vi vidtar har konsekvenser på molekylär nivå, och experter vet lite detaljer om hur våra hjärnor beter sig när avläsningarna på skalorna långsamt går upp.
Forskare från Institutionen för psykiatri vid University of North Carolina i Chapel Hill, tillsammans med medarbetare i USA, Sverige och Storbritannien, försökte riva upp de molekylära vägar som spelas i hjärnan hos möss med fetma.
Garrett Stuber, professor i neurobiologi som nu har flyttat till Center for the Neurobiology of Addiction, Pain, and Emotion vid University of Washington i Seattle, är seniorförfattare till lagets resultat, som finns i tidskriften Vetenskap.
Identifiera "bromsen vid matning"
Stuber och hans medarbetare studerar ett specifikt område i hjärnan som kallas det laterala hypotalamområdet (LHA).
"LHA har länge varit känt för att spela [en] roll för att främja utfodringsbeteende, men de exakta celltyper som bidrar till utfodring inom denna hjärnstruktur är inte väldefinierade", förklarade Stuber om sin forskning till Medicinska nyheter idag.
Genom att analysera genuttryck i enskilda celler i LHA hos överviktiga möss och jämföra det med normala möss fann teamet framträdande förändringar i vesikulära glutamattransportörer typ-2 (Vglut2) - uttryckande nervceller. Dessa celler använder glutamat som sin snabbverkande neurotransmittor.
Ändringar i genuttryck motsvarar dock inte nödvändigtvis förändringar i funktion.
Stuber grävde djupare och använde en kombination av tekniker för att visualisera enskilda LHAVglut2-nervceller när teamet gav möss sackaros, ett vanligt socker bestående av glukos och fruktos.
Forskarna fann att sackarosförbrukning resulterade i cellernas aktivering. Svaret var dock nyanserat. Möss som inte var mycket hungriga visade stark aktivering av deras LHAVglut2-nervceller, medan de som hade fastat i 24 timmar hade ett försvagat svar.
Stuber och hans kollegor föreslår därför att LHAVglut2-nervceller spelar en roll i undertryckandet av utfodring genom att berätta för hjärnan när vi ska sluta äta. De kallar detta "bromsa på utfodring".
"Vi antar att den exciterande LHAVglut2-signalen representerar aktiveringen av en broms vid matning för att undertrycka ytterligare matintag", skriver de.
Därefter undersökte laget hur fetma påverkar aktiviteten hos dessa celler hos möss som åt en fettrik diet i 12 veckor för att framkalla fetma.
"Medan LHAVglut2-neuroner från kontrollmöss bibehöll sin respons på sackarosförbrukning, blev LHAVglut2-neuroner från [den höga fettet diet] möss gradvis mindre lyhörda för sackarosförbrukning och mindre aktiva i vila", skriver teamet i studien.
Med andra ord skickade neuronerna inte en så stark "sluta äta" -signal till hjärnan när mössen konsumerade socker eller när mössen vilade. Istället överdrog djuren och utvecklade fetma.
Fetma 'försämrar livsmedelsintag'
När MNT frågade om han var förvånad över att se ett sådant fördröjt svar från cellerna, förklarade Stuber: ”Ja, avbildningsresultaten, som visar att LHA-glutamatceller regleras ned av hög fetthaltsexponering (vår experimentella modell för fetma) var överraskande för oss. ”
”När dessa nervceller aktiveras stoppar möss sackarosslickning och undviker platser ihop med LHAVglut2-stimulering. Således kan aktivering av LHAVglut2-nervceller fungera som en broms på matningen, säger Stephanie Borgland, professor vid Hotchkiss Brain Institute vid University of Calgary i Kanada, i en medföljande artikel i Perspektiv i Vetenskap.
"Med tanke på att aktivering av dessa neuroner också leder till flykt och undvikande beteenden, kan dessa neuroner vara inblandade i övergången från födosök till att fly för att främja överlevnad, vilket överensstämmer med andra homeostatiska funktioner i hypotalamus."
Stephanie Borgland
"Medan vårt arbete har fokuserat på LHA är det viktigt att notera att många andra sammankopplade hjärnregioner och celltyper sannolikt också moduleras av fetma," sa Stuber MNT. "Detta inkluderar celltyper i den bågformiga och periventrikulära hypotalamus, liksom andra hjärnregioner."
Tidigare i år, MNT rapporterade att när forskare från The Rockefeller University i New York City, NY, stimulerade dopamin 2-receptorn neuroner (hD2R) i hippocampus hos möss, åt djuren mindre. Forskarna föreslog att denna neuronala krets förhindrar möss från att äta för mycket.
Under tiden fortsätter Stuber och hans kollegor sina utredningar om LHA, där de planerar att titta på andra neuronala undertyper.
När det gäller hur tillämpliga Stubers resultat är på människor förklarade han: "Vi tror att våra [...] data kommer att avslöja nya genetiska och terapeutiska mål som en dag skulle kunna översättas till människor."
