Fettleibigkeit: Wie Ernährung das Gehirn verändert und übermäßiges Essen fördert
Wissenschaftler haben bestimmte Neuronen im lateralen hypothalamischen Bereich, einer Region, die an Überlebensmechanismen wie der Nahrungsaufnahme beteiligt ist, in das Signal an das Gehirn einbezogen, wann sie mit dem Essen aufhören sollen. Dieser Mechanismus ist bei adipösen Mäusen beeinträchtigt.
Fettleibigkeit ist ein weltweites Problem. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass 2016 weltweit 650 Millionen Menschen fettleibig waren.
Viele Experten weisen darauf hin, dass übermäßiges Essen und ein sitzender Lebensstil die Hauptursachen für die Adipositas-Epidemie sind.
Jede Maßnahme, die wir ergreifen, hat jedoch Konsequenzen auf molekularer Ebene, und Experten wissen nur wenig darüber, wie sich unser Gehirn verhält, wenn die Messwerte auf der Skala langsam ansteigen.
Wissenschaftler der Abteilung für Psychiatrie der Universität von North Carolina in Chapel Hill sowie Mitarbeiter in den USA, Schweden und Großbritannien versuchten, die molekularen Pfade im Gehirn von Mäusen mit Adipositas zu entschlüsseln.
Garrett Stuber, Professor für Neurobiologie, der jetzt an das Zentrum für Neurobiologie von Sucht, Schmerz und Emotion an der Universität von Washington in Seattle gewechselt ist, ist der leitende Autor der Ergebnisse des Teams, die in der Zeitschrift veröffentlicht werden Wissenschaft.
Identifizierung der „Bremse beim Füttern“
Stuber und seine Mitarbeiter untersuchen einen bestimmten Bereich des Gehirns, den lateralen hypothalamischen Bereich (LHA).
"Es ist seit langem bekannt, dass die LHA eine Rolle bei der Förderung des Fütterungsverhaltens spielt, aber die genauen Zelltypen, die zur Fütterung innerhalb dieser Gehirnstruktur beitragen, sind nicht genau definiert", erklärte Stuber über seine Forschung Medizinische Nachrichten heute.
Das Team analysierte die Genexpression in einzelnen Zellen der LHA bei adipösen Mäusen und verglich sie mit der bei normalen Mäusen. Dabei stellte es deutliche Veränderungen bei vesikulären Glutamattransporter Typ-2 (Vglut2) -exprimierenden Neuronen fest. Diese Zellen verwenden Glutamat als ihren schnell wirkenden Neurotransmitter.
Änderungen in der Genexpression sind jedoch nicht unbedingt gleichbedeutend mit Änderungen in der Funktion.
Stuber grub tiefer und verwendete eine Kombination von Techniken, um einzelne LHAVglut2-Neuronen zu visualisieren, als das Team Mäusen Saccharose gab, einem gemeinsamen Zucker, der Glucose und Fructose enthielt.
Die Forscher fanden heraus, dass der Saccharoseverbrauch zur Aktivierung der Zellen führte. Die Reaktion war jedoch nuanciert. Mäuse, die nicht sehr hungrig waren, zeigten eine starke Aktivierung ihrer LHAVglut2-Neuronen, während diejenigen, die 24 Stunden lang gefastet hatten, eine abgeschwächte Reaktion zeigten.
Stuber und seine Kollegen schlagen daher vor, dass LHAVglut2-Neuronen eine Rolle bei der Unterdrückung der Nahrungsaufnahme spielen, indem sie unserem Gehirn mitteilen, wann es mit dem Essen aufhören soll. Sie nennen dies die "Bremse beim Füttern".
"Wir nehmen an, dass das exzitatorische LHAVglut2-Signal die Aktivierung einer Bremse beim Füttern darstellt, um die weitere Nahrungsaufnahme zu unterdrücken", schreiben sie.
Als nächstes untersuchte das Team, wie sich Fettleibigkeit auf die Aktivität dieser Zellen bei Mäusen auswirkt, die 12 Wochen lang eine fettreiche Diät aßen, um Fettleibigkeit zu induzieren.
"Während LHAVglut2-Neuronen von Kontrollmäusen ihre Reaktion auf den Saccharoseverbrauch beibehielten, reagierten LHAVglut2-Neuronen von [der fettreichen Diät] -Mäusen zunehmend weniger auf den Saccharoseverbrauch und waren in Ruhe weniger aktiv", schreibt das Team in der Studie.
Mit anderen Worten, die Neuronen sendeten kein so starkes "Stop-Eating" -Signal an das Gehirn, wenn die Mäuse Zucker konsumierten oder wenn die Mäuse ruhten. Stattdessen übertreiben die Tiere und entwickeln Fettleibigkeit.
Fettleibigkeit „beeinträchtigt die Unterbrechung der Nahrungsaufnahme“
Wann MNT Auf die Frage, ob er überrascht sei, eine derart verkümmerte Reaktion der Zellen zu sehen, erklärte Stuber: „Ja, die Bildgebungsergebnisse, die zeigen, dass LHA-Glutamatzellen durch eine Exposition gegenüber fettreicher Ernährung (unser experimentelles Modell für Fettleibigkeit) herunterreguliert werden, waren für uns überraschend. ”
„Wenn diese Neuronen aktiviert sind, stoppen Mäuse das Lecken von Saccharose und vermeiden Orte, die mit der LHAVglut2-Stimulation gepaart sind. Daher kann die Aktivierung von LHAVglut2-Neuronen als Bremse für die Fütterung dienen “, kommentiert Stephanie Borgland, Professorin am Hotchkiss Brain Institute an der Universität von Calgary in Kanada, in einem begleitenden Perspective-Artikel in Wissenschaft.
"Angesichts der Tatsache, dass die Aktivierung dieser Neuronen auch zu Flucht- und Vermeidungsverhalten führt, können diese Neuronen an der Umstellung von Nahrungssuche auf Flucht beteiligt sein, um das Überleben zu fördern, was mit anderen homöostatischen Funktionen des Hypothalamus übereinstimmt."
Stephanie Borgland
"Während sich unsere Arbeit auf die LHA konzentriert hat, ist es wichtig zu beachten, dass viele andere miteinander verbundene Gehirnregionen und Zelltypen wahrscheinlich auch durch Fettleibigkeit moduliert werden", sagte Stuber MNT. "Dies schließt Zelltypen im bogenförmigen und periventrikulären Hypothalamus sowie in anderen Hirnregionen ein."
In der Tat, Anfang dieses Jahres, MNT berichteten, dass die Tiere weniger aßen, als Wissenschaftler der Rockefeller University in New York City, NY, Dopamin-2-Rezeptor-Neuronen (hD2R) im Hippocampus von Mäusen stimulierten. Die Forscher schlugen vor, dass dieser neuronale Kreislauf verhindert, dass Mäuse zu viel essen.
In der Zwischenzeit setzen Stuber und seine Kollegen ihre Untersuchungen zur LHA fort, wo sie andere neuronale Subtypen untersuchen wollen.
In Bezug auf die Anwendbarkeit der Ergebnisse von Stuber auf den Menschen erklärte er: "Wir glauben, dass unsere […] Daten neue genetische und therapeutische Ziele enthüllen werden, die eines Tages auf den Menschen übersetzbar sein könnten."
