Dietetyk zmagający się z zachciankami na tłuste potrawy może mieć ochotę zrzucić winę na język: trudno oprzeć się pysznemu smakowi masła czy lodów. Jednak nowe badania nad źródłem naszego apetytu odkryły zupełnie nowe połączenie między jelitami a mózgiem, które napędza nasze pragnienie tłuszczu.
W Columbia’s Zuckerman Institute, naukowcy badający myszy odkryli, że tłuszcz dostający się do jelit wyzwala sygnał. Przewodzony wzdłuż nerwów do mózgu, sygnał ten napędza pragnienie tłustych potraw. Opublikowane 7 września 2022 roku w Nature, nowe badanie podnosi możliwość ingerencji w to połączenie jelit z mózgiem, aby pomóc w zapobieganiu niezdrowym wyborom i zająć się rosnącym globalnym kryzysem zdrowotnym spowodowanym przez przejadanie się.
„Żyjemy w bezprecedensowych czasach, w których nadmierna konsumpcja tłuszczów i cukrów powoduje epidemię otyłości i zaburzeń metabolicznych” – powiedział pierwszy autor Mengtong Li, PhD, badacz podoktorski w laboratorium Charlesa Zukera z Instytutu Zuckermana, PhD, wspierany przez Howard Hughes Medical Institute. „Jeśli chcemy kontrolować nasze nienasycone pragnienie tłuszczu, nauka pokazuje nam, że kluczowym przewodnikiem napędzającym te zachcianki jest połączenie między jelitami a mózgiem”.
To nowe spojrzenie na wybory żywieniowe i zdrowie zaczęło się od wcześniejszej pracy z laboratorium Zukera nad cukrem. Badacze odkryli, że glukoza aktywuje specyficzny obwód jelitowo-mózgowy, który komunikuje się z mózgiem w obecności cukru jelitowego. Bezkaloryczne sztuczne słodziki, w przeciwieństwie do nich, nie mają tego efektu, prawdopodobnie wyjaśniając, dlaczego dietetyczne napoje gazowane mogą pozostawić nas z uczuciem niedosytu.
„Nasze badania pokazują, że język mówi naszemu mózgowi, co lubimy, np. rzeczy, które smakują słodko, słono lub tłusto” – powiedział dr Zuker, który jest również profesorem biochemii i biofizyki molekularnej oraz neuronauki w Columbia’s Vagelos College of Physicians and Surgeons. „Jelita jednak mówią naszemu mózgowi, czego chcemy, czego potrzebujemy”.
Dr Li chciała zbadać, jak myszy reagują na tłuszcze dietetyczne: lipidy i kwasy tłuszczowe, które każde zwierzę musi spożywać, by zapewnić sobie budulec życia. Oferowała myszom butelki z wodą z rozpuszczonymi tłuszczami, w tym składnikiem oleju sojowego, oraz butelki z wodą zawierającą słodkie substancje, o których wiadomo, że nie wpływają na jelita, ale które są początkowo atrakcyjne. Gryzonie wykształciły silną preferencję, w ciągu kilku dni, dla wody z tłuszczami. Uformowały tę preferencję nawet wtedy, gdy naukowcy zmodyfikowali genetycznie myszy, aby usunąć zdolność zwierząt do smakowania tłuszczu za pomocą języka.
„Nawet jeśli zwierzęta nie mogły smakować tłuszczu, to i tak były napędzane do jego spożywania” – powiedział dr Zuker.
Naukowcy doszli do wniosku, że tłuszcz musi aktywować określone obwody w mózgu, które powodują behawioralną reakcję zwierząt na tłuszcz. Aby znaleźć ten obwód, dr Li zmierzył aktywność mózgu u myszy podczas podawania zwierzętom tłuszczu. Neurony w jednym szczególnym regionie pnia mózgu, jądrze ogoniastym drogi samotnej (cNST), podniosły się. Było to intrygujące, ponieważ cNST było również zaangażowane w poprzednie odkrycie przez laboratorium neuronalnych podstaw preferencji cukrowych.
Dr Li znalazł następnie linie komunikacyjne, które przenosiły wiadomość do cNST. Neurony w nerwie błędnym, który łączy jelita z mózgiem, również wykazywały aktywność, gdy myszy miały tłuszcz w jelitach.
Po zidentyfikowaniu mechanizmów biologicznych leżących u podstaw preferowania tłuszczu przez myszy, dr Li przyjrzała się uważnie samemu jelitu, a konkretnie komórkom śródbłonka wyściełającym jelita. Znalazła dwie grupy komórek, które wysyłały sygnały do neuronów błędnych w odpowiedzi na tłuszcz.
„Jedna grupa komórek funkcjonuje jako ogólny czujnik niezbędnych składników odżywczych, reagując nie tylko na tłuszcz, ale także na cukry i aminokwasy” – powiedział dr Li. „Druga grupa reaguje tylko na tłuszcz, potencjalnie pomagając mózgowi odróżnić tłuszcze od innych substancji w jelicie”.
Dr Li poszedł następnie o jeden ważny krok dalej, blokując aktywność tych komórek za pomocą leku. Wyłączenie sygnalizacji z obu grup komórek uniemożliwiło neuronom błędnym reagowanie na tłuszcz w jelitach. Następnie wykorzystała techniki genetyczne do dezaktywacji samych neuronów błędnych lub neuronów w cNST. W obu przypadkach mysz straciła apetyt na tłuszcz.
„Te interwencje zweryfikowały, że każdy z tych biologicznych etapów od jelit do mózgu jest krytyczny dla odpowiedzi zwierzęcia na tłuszcz” – powiedział dr Li. „Te eksperymenty dostarczają również nowatorskich strategii zmiany odpowiedzi mózgu na tłuszcz i ewentualnie zachowania wobec jedzenia”.
Stawka jest wysoka. Wskaźniki otyłości wzrosły prawie dwukrotnie na całym świecie od 1980 roku. Obecnie prawie pół miliarda ludzi cierpi na cukrzycę.
„Nadmierne spożycie taniej, wysoko przetworzonej żywności bogatej w cukier i tłuszcz ma niszczący wpływ na ludzkie zdrowie, zwłaszcza wśród osób o niskich dochodach i w społecznościach kolorowych” – powiedział dr Zuker. „Im lepiej zrozumiemy, w jaki sposób ta żywność porywa biologiczną maszynerię leżącą u podstaw smaku i osi jelito-mózg, tym większą będziemy mieli możliwość interwencji”.
Scott Sternson, PhD, profesor neuronauki na University of California, San Diego, który nie był zaangażowany w nowe badania podkreślił ich potencjał dla poprawy ludzkiego zdrowia.
„To ekscytujące badanie oferuje wgląd w cząsteczki i komórki, które zmuszają zwierzęta do pożądania tłuszczu” – powiedział dr Sternson, którego praca skupia się na tym, jak mózg kontroluje apetyt. „Zdolność naukowców do kontrolowania tego pragnienia może ostatecznie doprowadzić do zabiegów, które mogą pomóc w walce z otyłością poprzez zmniejszenie spożycia wysokokalorycznych tłustych pokarmów”.
Praca, zatytułowana „Gut-Brain Circuits for Fat Preference”, została opublikowana 7 września 2022 roku w Nature. Jej autorami są Mengtong Li, Hwei-Ee Tan, Zhengyuan Lu, Katherine S. Tsang, Ashley J. Chung i Charles S. Zuker.
Badania te były częściowo wspierane przez program Russell Berrie Foundation w zakresie neurobiologii otyłości. Charles Zuker jest badaczem Howard Hughes Medical Institute.
Konkurencyjne interesy: Charles Zuker jest również współzałożycielem naukowym i doradcą Kallyope, firmy biotechnologicznej rozwijającej platformę terapeutyczną opartą na naszym kompleksowym zrozumieniu biologii jelitowo-mózgowej.
Źródło: Columbia University