Η νέα έρευνα ανατρέπει τη θεωρία ότι κάποιοι συγκεκριμένοι νευρώνες ρυθμίζουν το πόσο θα φάμε και ανοίγει το δρόμο για νέες θεραπείες για την παχυσαρκία και τις διατροφικές διαταραχές.
Από ότι φαίνεται έχουμε ακόμα πολλά να μάθουμε για την επίδραση του εγκεφάλου στη διατροφική μας συμπεριφορά. Μέχρι τώρα οι ειδικοί πίστευαν ότι κάποια εγκεφαλικά κύτταρα, ευαίσθητα στα σήματα πείνας, οι AgRP νευρώνες (Agouti-Related-Peptide), έκαναν το τσιμπολόγημα ακατάσχετο. Μάλιστα, σε ένα περιβάλλον αφθονίας τροφών, το να αγνοηθεί το σήμα των AgRP νευρώνων μοιάζει με εμπόδιο. Αν αναλογιστούμε ότι είμαστε προγραμματισμένοι να ανιχνεύουμε και να κυνηγάμε την τροφή μας σ’ ένα αφιλόξενο περιβάλλον, το εν λόγω σήμα λειτουργεί ως ενθάρρυνση για να καλύψουμε τις ανάγκες μας.
Όμως από ότι φαίνεται τα πράγματα αλλάζουν. Η ομάδα ανακάλυψε απροσδόκητα ότι η κατάλυση των νευρώνων AgRP δεν προκάλεσε διαταραχές στη σίτιση ή στο σωματικό βάρος σε ενήλικα ποντίκια, κάτι που αντιτίθεται στον ρόλο των νευρώνων AgRP. Η παρούσα μελέτη αμφισβητεί το μακροχρόνιο δόγμα ότι οι νευρώνες AgRP είναι αυτοί που ρυθμίζουν το σωματικό μας βάρος.
Η παχυσαρκία έχει συνδεθεί με πολλές παθήσεις υγείας, όπως η υπέρταση, η υψηλή χοληστερόλη, ο διαβήτης τύπου 2, οι καρδιακές παθήσεις και τα εγκεφαλικά. Ο εντοπισμός των νευρικών διεργασιών που στηρίζουν την υπερβολική κατανάλωση φαγητού και προάγουν την παχυσαρκία θα μπορούσε να έχει αξιοσημείωτα οφέλη για την παγκόσμια υγεία, καθώς θα αποτελούσε το εφαλτήριο για την εύρεση στοχευμένων θεραπειών που προωθούν την υγιεινή πρόσληψη τροφής.
Ερευνητές στο Κέντρο Επιστημών Υγείας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Χιούστον και στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας (USTC) διεξήγαγαν πρόσφατα μελέτη που διερεύνησε τον ρόλο των νευρώνων AgRP, που βρίσκονται στον υποθάλαμο. Ο υποθάλαμος είναι μία από τις αρχέγονες περιοχές του εγκεφάλου, που ελέγχει λειτουργίες όπως η πείνα και η θερμοκρασία του σώματος. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο Cell Reports, υποδηλώνουν ότι αυτοί οι νευρώνες μπορεί να μην είναι τόσο απαραίτητοι για τη διατήρηση του σωματικού βάρους όσο είχαν υποδείξει προηγούμενες έρευνες.
«Η σίτιση για τα ζώα και τους ανθρώπους είναι ο τρόπος να αποκτήσουν ενέργεια και θρεπτικά συστατικά», είπε ο Δρ Cheng Zhan, ένας από τους ερευνητές που πραγματοποίησαν τη μελέτη, στο Medical Xpress. «Η ποσότητα της τροφής που καταναλώνεται έχει σημαντικό αντίκτυπο στη συνολική υγεία, όπως το σωματικό βάρος, τον μεταβολισμό, τη λειτουργία του ανοσοποιητικού, ακόμη και της διάρκειας ζωής».
Τι έδειξαν προηγούμενες μελέτες
Προηγούμενες έρευνες υπογράμμισαν επανειλημμένα τον βασικό ρόλο που έχει ο εγκέφαλος στη ρύθμιση της διατροφής και του μεταβολισμού, τόσο στον άνθρωπο όσο και σε άλλα ζώα. Πολλές μελέτες επικεντρώθηκαν ειδικά στους νευρώνες AgRP στον υποθάλαμο καθώς διαπιστώθηκε σε ενήλικα ποντίκια ότι αυτοί οι νευρώνες τα ενθαρρύνουν να τρώνε περισσότερο.
Το 2011, ερευνητές στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ χρησιμοποίησαν τεχνικές οπτογενετικής και χημειογενετικής για να ενεργοποιήσουν τους νευρώνες AgRP στον εγκέφαλο των ποντικών, παρατηρώντας στη συνέχεια τη συμπεριφορά τους. Διαπίστωσαν ότι η ενεργοποίηση αυτών των νευρώνων οδήγησε σε συμπεριφορές υπερφαγίας. Ομοίως, μελέτη του 2020 που δημοσιεύτηκε στο Nature Metabolism έδειξε ότι μια παρατεταμένη ενισχυμένη δραστηριότητα των νευρώνων AgRP είχε ως αποτέλεσμα τα ποντίκια να γίνουν εξαιρετικά παχύσαρκα.
«Το 2005, οι ερευνητές πέτυχαν επιλεκτική έκφραση του ανθρώπινου υποδοχέα για την τοξίνη διφθερίτιδας (DTR) σε νευρώνες AgRP σε ενήλικα ποντίκια κάνοντας ένεση τοξίνης διφθερίτιδας», εξήγησε ο Δρ Zhan. «Αυτό οδήγησε στο θάνατο των νευρώνων AgRP μέσα σε λίγες μέρες, με αποτέλεσμα τα ποντίκια να σταματήσουν να τρέφονται, να χάσουν γρήγορα βάρος και ακόμη και να πεθάνουν από την πείνα.»
Πώς πραγματοποιήθηκε η μελέτη
Αυτή η πρόσφατη μελέτη πραγματοποιήθηκε σε δύο διαφορετικά εργαστήρια, το ένα στις Ηνωμένες Πολιτείες και το άλλο στην Κίνα. Η πρώτη σειρά πειραμάτων διεξήχθη από το εργαστήριο του Δρ. Tong στο Κέντρο Επιστημών Υγείας του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Χιούστον.
Σε αυτά τα πειράματα, οι ερευνητές εξέφρασαν επιλεκτικά τον υποδοχέα ανθρώπινης τοξίνης διφθερίτιδας σε νευρώνες AgRP στον εγκέφαλο ενηλίκων ποντικών και χορηγήθηκαν χαμηλές δόσεις διφθερίτιδας στις κοιλίες του εγκεφάλου τους. Η διφθερίτιδα είναι μια τοξική ουσία που εκκρίνεται από ορισμένα βακτήρια και αναστέλλει τη σύνθεση πρωτεϊνών και μπορεί να σκοτώσει κύτταρα.
«Η έγχυση διφθερίτιδας ήταν επαρκής για να σκοτώσει τους νευρώνες AgRP, αλλά δεν επηρέασε το βάρος και τα βασικά επίπεδα διατροφής των ποντικών», είπε ο Δρ Zhan. «Ωστόσο, η έγχυση υψηλών δόσεων τοξίνης διφθερίτιδας όχι μόνο προκάλεσε μείωση βάρους και σίτισης σε ποντίκια, αλλά και σε ποντίκια άγριου τύπου, και θα μπορούσε να οδηγήσει ακόμη και σε θάνατο. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η σίτιση και η μείωση βάρους που παρατηρήθηκε σε προηγούμενες μελέτες ότι σκότωσε τους νευρώνες AgRP μπορεί να αποδοθεί στην τοξικότητα της διφθερίτιδας».
Σε ένα ξεχωριστό σύνολο πειραμάτων που διεξήχθη από το εργαστήριο του Δρ. Zhan στο USTC στην Κίνα, οι ερευνητές προσπάθησαν να σκοτώσουν τους νευρώνες AgRP χρησιμοποιώντας μια διαφορετική μέθοδο, για να αξιολογήσουν τον αντίκτυπο αυτού στη διατροφική συμπεριφορά των ποντικών. Συγκεκριμένα, εξέφρασαν επιλεκτικά το γονίδιο Caspase-3, προκαλώντας την απόπτωση (δηλαδή προγραμματισμένο θάνατο) του AgRP.
«Διαπιστώσαμε ότι η θανάτωση των νευρώνων AgRP χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο δεν μείωσε το βάρος και τη διατροφή των ενήλικων ποντικών», είπε ο Δρ Zhan. «Είναι ενδιαφέρον, αν και η θανάτωση των νευρώνων AgRP δεν επηρέασε τη βασική σίτιση και το βάρος, είχε κάποιο αντίκτυπο στην επανασίτιση μετά τη νηστεία, υποδεικνύοντας ότι οι νευρώνες AgRP παίζουν ρόλο στο περιβαλλοντικό στρες. Χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικές μεθόδους για τη θανάτωση των νευρώνων AgRP, η μελέτη μας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι νευρώνες AgRP δεν είναι απαραίτητοι για τη διατροφή και τη διαχείριση του βάρους υπό εργαστηριακές συνθήκες, αλλά μπορεί να είναι πιο σημαντικοί για τη σίτιση και τη ρύθμιση του βάρους υπό συνθήκες έλλειψης τροφής».
Στο μέλλον, αυτή η μελέτη θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για περαιτέρω έρευνα που διερευνά τον ρόλο των νευρώνων AgRP και άλλων νευρώνων στη ρύθμιση της διατροφικής συμπεριφοράς. Αυτό περιλαμβάνει τη διερεύνηση των διασυνδέσεων μεταξύ διαφορετικών ορεξιγονικών νευρώνων και την εξερεύνηση νέων στόχων για τη ρύθμιση της σίτισης.