Нейроны гипоталамуса заставили мышей есть больше жирной пищи

Нейроны дугообразного ядра гипоталамуса, которые экспрессируют нейропептид препроноцицептин, влияют на пищевое поведение при высокожировой диете. Их активация заставляет мышей больше есть, а животные без таких клеток набирают меньше веса при питании жирной пищей. Статья опубликована в журнале Neuron.

Диета с высоким содержанием жиров провоцирует переедание, нарушает выделение гормонов кишечника и чувствительность сенсорных волокон блуждающего нерва. Как именно высокожировая диета влияет на центральную регуляцию питания, ясно не до конца.

За анализ физиологических показателей крови и настройку пищевого поведения отвечает гипоталамус. В частности, нейроны дугообразного ядра гипоталамуса (в том числе, клетки, в которых выделяется проопиомеланокортин) воспринимают энергетический баланс организма благодаря рецепторам к глюкозе и гормонам. Эти клетки генерируют сигналы о голоде или насыщении и запускают соответствующее поведение. Диета с высоким содержанием жиров нарушает чувствительность проопиомеланокортин-экспрессирующих нейронов.

Ученые из Германии, США и Швейцарии под руководством Йенса Брюнинга (Jens Bruning) из Института исследования метаболизма Общества Макса Планка обнаружили субпопуляцию нейронов дугообразного ядра гипоталамуса, активных у мышей, которые три дня ели пищу с высоким содержанием жиров. Анализ РНК этих клеток показал, что в них синтезируется нейропептид препроноцицептин и что они выделяют тормозный медиатор гамма-аминомаслную кислоту.

Активность препроноцицептин-экспрессирующих (ПНОЦ) нейронов регистрировали во время кормления. Животных, которые питались нормально или высокожировой пищей, разово кормили удвоенной порцией и наблюдали за тем, как нервные клетки адаптируются к увеличенному количеству потребленных калорий. 

Чтобы определить, чувствительны ли ПНОЦ нейроны к концентрации глюкозы во внеклеточном пространстве, меняли содержание этого углевода в среде с изолированными клетками. Активность нейронов регистрировали с помощью метода локальной фиксации потенциала.

Нейроны мышей, которые три дня питались нормальной пищей, после повторного кормления были значительно менее активными (p < 0,01). А у животных на высокожировой диете такой адаптации не происходило. В ответ на снижение внеклеточной концентрации глюкозы активность изолированных ПНОЦ нейронов уменьшалась (p < 0,001). А нервные клетки животных, которые потребляли много жиров, не приспосабливались к низкой концентрации глюкозы (p < 0,05).

Также исследователи оценили влияние ПНОЦ нейронов на пищевое поведение мышей. Для этого наблюдали за трансгенными животными без гена препроноцицептина, разрушали ПНОЦ нейроны в мозге мышей с помощью протеолитических ферментов или стимулировали эти клетки оптогенетически.

Трансгенные животные в первые три дня диеты с высоким содержанием жиров ели меньше пищи, чем контрольные мыши (p <0,001), а в первую неделю набирали меньше веса (p < 0,05). В итоге через четыре недели диеты масса жировой ткани мышей без гена препроноцицептина была меньше (p < 0,001). Мыши, ПНОЦ нейроны которых были разрушены, набрали меньше веса после пяти недель высокожировой диеты (p < 0,01) и в среднем ели значительно меньше (p < 0,05). Когда ПНОЦ нейроны стимулировали оптогенетически, животные начинали больше есть и пить, как при обычном питании (p < 0,001), так и на высокожировой диете (p < 0,01).

Ученые обнаружили, что аксоны ПНОЦ нейронов идут к проопиомеланокортин-экспрессирующим клеткам дугообразного ядра. Значит, в результате высокожировой диеты усиливается деактивирующая стимуляция этих клеток. Действительно, у животных без ПНОЦ нейронов активность проопиомеланокортин-экспрессирующих клеткок была выше (p < 0,01).

Высокожировая диета может привести к перееданию и ожирению, зато детеныши мышей, которые едят жирную пищу во время беременности, более сообразительны.

Алиса Бахарева