Рис. 1. Толстая и тощая мыши — у обеих нарушена регуляция аппетита: у одной он гипертрофирован, у другой подавлен; контроль аппетита в ситуациях, когда есть не следует, осуществляют нейроны внешнего сегмента латеральной части парабрахиального ядра.
Американские ученые определили область мозга, которая регулирует подавление аппетита. Это парабрахиальное ядро, включающее группу нейронов, в которых экспрессируется кокальцигенин — нейропептид, снижающий аппетит. Его экспрессия особенно велика, когда условия не благоприятствуют еде, например при болезни или стрессовых воздействиях. Участие нейронов парабрахиального ядра в регуляции аппетита показано впервые. Теперь понятно, какую область мозга нужно стимулировать, чтобы заставить особь перестать есть (результат прямой стимуляции этой области показан на видео).
Название статьи в Nature “Genetic identification of a neural circuit that suppresses appetite” («Идентификация генетического обслуживания нервного контура, участвующего в подавлении аппетита») напомнило мне давний случай. Как-то мы отправились с детьми на ВДНХ и там зашли посмотреть на свиней-рекордсменов. Долго мы в том павильоне не выдержали — свиньи, как известно, животные не слишком чистоплотные, а те показались нам выдающимися по этой части. Уже на улице, отдышавшись, мы сказали нашим детям: «Будете плохо вести себя за столом, купим булку и заставим съесть в этом свинарнике». Дети восприняли угрозу всерьез и с тех пор за столом не капризничали. Мало кому захочется даже очень вкусную булку жевать в вонючем свинарнике.
В этом примере был отсыл к неким нейронным путям, задача которых подавлять аппетит в зависимости от текущей обстановки. Если обстановка неподходящая или организм не настроен на еду (например, отравлен микробными токсинами), то и аппетит исчезает. В исследовании, опубликованном в Nature Мэтью Картером из Вашингтонского университета и его коллегами, описаны именно эти связи, из-за которых кажется немыслимым позавтракать в свинарнике. Для их расшифровки нейробиологи провели сложные многоступенчатые опыты на мышах, у которых приостановлена работа гипоталамических нейронов, экспрессирующих агутиподобный пептид (AgRP-нейроны, agouti-related peptide AgRP). Этот пептид является одним из ключевых нейрохимических регуляторов аппетита: если его уровень повышается, то есть хочется больше, и наоборот, его уменьшение ведет к потере аппетита (рис. 1). Мыши с дефектными нейронами AgRP погибают от голода даже при изобилии пищи.
Изучение работы AgRP-нейронов и связанных с ними нейропептидов виделось весьма перспективным для борьбы с ожирением. Казалось бы, достаточно снизить уровень активности AgRP-нейронов — и вот уже все бывшие толстяки стали стройными. Но так не получается: многоуровневая регуляция работы AgRP-нейронов очень сложна, а задействованные нейропептиды и связи многофункциональны. В результате исследований выяснилось, что искусственное торможение AgRP-нейронов не всегда приводит к потере аппетита, особенно если речь идет об отростках AgRP-нейронов, идущих к одной из областей варолиева моста — так называемому парабрахиальному ядру. Это означает, что в парабрахиальном ядре сосредоточены дополнительные центры регуляции аппетита. У мышей с подавленными AgRP-нейронами четко выявилась работа такого дополнительного контура.
В неблагоприятных условиях долговременного физиологического стресса, когда мыши отказывались от корма, в парабрахиальном ядре наиболее активно работали нейроны с экспрессией кокальцигенина (CGRP, calcitonin gene-related peptide) — еще одного нейропептида, регулирующего пищевое поведение. Если тем или иным способом подавить работу этих нейронов, то голодающие мыши снова проявят интерес к еде. А если, наоборот, активировать их работу, то интерес к еде мгновенно пропадает. Долговременная их активация вызывает стойкое голодание, но если снять стимуляцию этой области, то мыши быстро набирают вес.
Далее ученые выяснили, что сигнал от кальцигениновых рецепторов в парабрахиальном ядре посылается в центральное ядро миндалины — важнейшей области мозга, где формируются наши реакции и эмоции, в том числе связанные с голодом и сытостью. Если остановить передачу сигнала от кокальцигениновых нейронов парабрахиального ядра к миндалине, то подавление активности нейронов парабрахиального ядра не ведет к серьезной потере аппетита.
В результате своих многоступенчатых экспериментов нейробиологи предложили следующую схему регуляции аппетита у мышей (рис. 2). Активация работы нейронов парабрахиального ядра ведет к снижению потребления корма, торможение — к увеличению аппетита. Но эти закономерности проявляются только в таких условиях, когда обычно мыши не едят. В обычных условиях активация-деактивация нейронов парабрахиального ядра не оказывает никакого влияния на аппетит. Иными словами, если появится насущная необходимость съесть булку в свинарнике, то придется в первую очередь затормозить работу кокальцитонинергических нейронов парабрахиального ядра. Иначе оно отдаст четкую команду: «Прекратить есть!»
Рис. 2. Схема активации-торможения аппетита у мышей. Информация из окружающей среды (черная пунктирная стрелка) и от внутренних органов поступает в ядро одиночного пути в продолговатом мозге. Нейроны из ядра одиночного пути посылают активирующие сигналы в парабрахиальное ядро (PBelo) варолиева моста (красные стрелки). Туда же из аркуатного ядра миндалины (ARC) поступают сигналы от нейронов, экспрессирующих агутиподобный пептид (AgRP) и GABA. Они подавляют работу кокальцитонинергических нейронов парабрахиального ядра. AgRP-нейроны получают свою независмую информацию о состоянии организма и окружающей среды. Парабрахиальное ядро отправляет сигналы нейронам центрального ядра миндалины. Основную роль на этом участке нервного контура играют кокальцитонинергические и глутаматергические нейроны.
Нейроны AgRP, по предположению авторов, тормозят экспрессию кокальцитонина, и в результате аппетит повышается. Если нарушить работу AgRP-нейронов, то кокальцитониновые рецепторы парабрахиального ядра начнут работать бесперебойно, аппетит решительно снизится и мыши умрут от голода. Но AgRP-нейроны не влияют на пищевое поведение в обычных, спокойных, условиях, а включаются во время стресса или других непривычных и неприятных обстоятельствах.
В данной работе доказана вполне четкая схема нейрорегуляции одной из важных функций любого организма — функции питания и насыщения. Особенно актуальным это исследование стало сейчас, когда, с одной стороны, в мире больше миллиарда людей страдает от ожирения, а с другой, в противовес ожирению распространяется анорексия — болезненное голодание. Ясно, что современные условия жизни предлагают человеку такие условия, к которым его организм не успел и не мог успеть приспособиться.
Источник: ЭЛЕМЕНТЫ
