Neurony, které v nás vyvolávají pocit hněvu

Tento článek se původně objevil v Knowable Magazine.

Možná to začíná nízkoenergetickým pocitem, nebo možná začínáte být trochu výstřední. Můžete mít bolesti hlavy nebo potíže se soustředěním. Váš mozek vám posílá zprávu: Máte hlad. Najít jídlo.

Studie na myších přesně určily shluk buněk zvaných AgRP neurony v blízkosti spodní části mozku, které mohou vyvolat tento nepříjemný hladový, dokonce i „hladový“ pocit. Sedí v blízkosti zásobování mozku krví, což jim umožňuje přístup k hormonům přicházejícím ze žaludku a tukové tkáně, které indikují hladinu energie. Když je energie nízká, působí na řadu dalších oblastí mozku, aby podpořily krmení.

Odposlechem neuronů AgRP u myší vědci začali odhalovat, jak se tyto buňky zapínají a povzbuzují zvířata, aby hledala potravu, když mají málo živin, a jak cítí, že jídlo přistává ve střevě, aby se zase vypnulo. Výzkumníci také zjistili, že aktivita AgRP neuronů jde stranou u myší se symptomy podobnými anorexii, a že aktivace těchto neuronů může pomoci obnovit normální stravovací návyky u těchto zvířat.

Pochopení a manipulace s neurony AgRP může vést k novým způsobům léčby anorexie i přejídání. „Kdybychom dokázali ovládat tento pocit hladu, mohli bychom lépe kontrolovat naše stravování,“ říká Amber Alhadeff, neurovědkyně z Monell Chemical Senses Center ve Philadelphii.

Jíst či nejíst

Neurony AgRP se zdají být klíčovými hráči při chuti k jídlu: jejich deaktivace u dospělých myší způsobí, že zvířata přestanou jíst – mohou dokonce zemřít hlady. A naopak, pokud výzkumníci aktivují neurony, myši skočí do svých misek s jídlem a hltají se.

Experimenty v několika laboratořích v roce 2015 pomohly ilustrovat, co dělají neurony AgRP. Vědci zjistili, že když myši neměly dost jídla, neurony AgRP vystřelovaly častěji. Ale pouhý pohled nebo vůně jídla – zvláště něčeho lahodného, ​​jako je arašídové máslo nebo Hershey’s Kiss – stačily k utlumení této činnosti během několika sekund. Z toho vědci usoudili, že neurony AgRP způsobují, že zvířata hledají potravu. Jakmile se najde potrava, přestanou střílet tak silně.

Jeden výzkumný tým, vedený neurologem Scottem Sternsonem z Janelia Research Campus v Ashburn ve Virginii, také ukázal, že aktivita neuronů AgRP způsobuje, že se myši cítí špatně. Aby to vědci demonstrovali, zkonstruovali myši tak, aby neurony AgRP začaly střílet, když světlo do mozku svítilo optickým vláknem (vlákno stále umožňovalo myším volně se pohybovat). Tyto upravené myši umístili do krabice se dvěma odlišnými oblastmi: jedna zbarvená černě s plastovou mřížkou a druhá bílá s měkkou podlahou z hedvábného papíru. Pokud vědci aktivovali neurony AgRP, kdykoli se myši dostaly do jedné ze dvou oblastí, myši se této oblasti začaly vyhýbat.

Sternson, nyní na Kalifornské univerzitě v San Diegu, dospěl k závěru, že aktivace AgRP byla „mírně nepříjemná“. To dává v přírodě smysl, říká: Kdykoli myš opustí své hnízdo, je ohrožena predátory, ale musí překonat tento strach, aby mohla hledat potravu a jíst. „Tyto neurony AgRP jsou druhem impulsu, že v nebezpečném prostředí půjdete hledat jídlo, abyste zůstali naživu.“

Sternsonova studie z roku 2015 ukázala, že zatímco pohled nebo vůně jídla utišují AgRP neurony, je to pouze dočasné: Aktivita se okamžitě zvýší, pokud myš nemůže následovat a sníst svačinu. Prostřednictvím dalších experimentů Alhadeff a kolegové zjistili, že to, co spolehlivěji vypne neurony AgRP, jsou kalorie přistávající ve střevech.

Nejprve Alhadeffův tým nakrmil myši pochoutkou bez kalorií: gelem s umělým sladidlem. Když myši snědly gel, aktivita AgRP neuronů podle očekávání poklesla – ale pouze dočasně. Jak se myši dozvěděly, že z tohoto občerstvení nelze získat žádné živiny, jejich AgRP neurony reagovaly na každé sousto méně a méně. Když se tedy zvířata dozví, zda je pamlsek skutečně vyživuje, neurony podle toho upraví volič hladu.

Dále tým použil katétr implantovaný přes břicho k dodání kalorií ve formě nutričního nápoje Secure přímo do žaludku. Tím se obešly veškeré smyslové signály, že jídlo přichází. A to mělo za následek delší pokles aktivity AgRP. Jinými slovy, jsou to živiny v potravinách, které po jídle vypnou neurony AgRP na delší dobu, uzavřel Alhadeff.

Alhadeff od té doby začal dekódovat zprávy, které žaludek posílá do AgRP neuronů, a zjistil, že to závisí na živině. Tuk ve střevě spouští signál přes bloudivý nerv, který zasahuje z trávicího traktu do mozku. Jednoduchý cukr glukóza signalizuje mozku prostřednictvím nervů v míše.

Její tým nyní zkoumá, proč tyto různé cesty existují. Doufá, že lepším pochopením toho, jak neurony AgRP pohánějí hledání potravy, mohou vědci nakonec přijít na způsoby, jak pomoci lidem zbavit se nezdravých kilogramů. Přestože vědci a dietáři hledají takové způsoby léčby již více než století, je obtížné identifikovat snadné, bezpečné a účinné způsoby léčby. Nejnovější třída léků na hubnutí, jako je Wegovy, působí částečně na neurony AgRP, ale mají nepříjemné vedlejší účinky, jako je nevolnost a průjem.

Terapie zaměřené pouze na AgRP neurony by pravděpodobně nedokázaly plně vyřešit problém s váhou, protože hledání jídla je pouze jednou složkou kontroly chuti k jídlu, říká Sternson, který přezkoumal hlavní regulátory chuti k jídlu. Výroční přehled fyziologie v roce 2017. Další oblasti mozku, které cítí sytost a činí vysoce kalorické jídlo příjemným, hrají také důležitou roli, říká. To je důvod, proč například sníte ten plátek dýňového koláče na konci díkůvzdání, i když už jste plní krůty a bramborové kaše.

Obcházení anorexie

Odvrácenou stranou přejídání je anorexie a tam si vědci také myslí, že zkoumání AgRP neuronů by mohlo vést k novým léčebným strategiím. Lidé s anorexií se vyhýbají jídlu, a to až do nebezpečného hubnutí. „Jíst jídlo je ve skutečnosti averzní,“ říká Ames Sutton Hickey, neurolog z Temple University ve Philadelphii. Neexistuje žádný lék specifický pro anorexii; léčba může zahrnovat psychoterapii, obecné léky, jako jsou antidepresiva a v nejtěžších případech násilné krmení pomocí hadičky provlečené nosem. Lidé s anorexií jsou také často neklidní nebo hyperaktivní a mohou nadměrně cvičit.

Vědci mohou tento stav studovat pomocí myšího modelu onemocnění známého jako anorexie založená na aktivitě nebo ABA. Když vědci omezí potravu, kterou mají myši k dispozici, a poskytnou jim kolečko, na kterém mohou běhat, některé myši se dostanou do stavu podobnému anorexii, jedí méně, než jim nabízí, a běhají na kole i za denního světla, kdy jsou myši normálně neaktivní. . „Je to pozoruhodná návyková věc, která se těmto zvířatům stává,“ říká Tamas Horvath, neurolog z Yale School of Medicine. „V podstatě je nakopne to, že nejedí a necvičí.“

Není to dokonalý model pro anorexii. Myši pravděpodobně nečelí žádnému ze společenských tlaků, aby zůstaly hubené, jako lidé; naopak lidé s anorexií obvykle nemají omezení v přístupu k jídlu. Ale je to jedno z nejlepších napodobenin anorexie, říká Alhadeff: „Myslím, že je to tak dobré, jak jsme schopni.“

Aby Sutton Hickey zjistil, jak mohou být neurony AgRP zapojeny do anorexie, pečlivě sledoval příjem potravy ABA myší. Porovnala je s myšmi, které dostaly omezenou dietu, ale měly zamčené cvičební kolo a nevyvinulo se u nich ABA. Zjistila, že ABA myši jedly méně jídla než ostatní myši. A když jedli, jejich aktivita AgRP se po naplnění břicha nesnížila, jak by měla. Něco nebylo v pořádku s tím, jak neurony reagovaly na hlad a potravu.

Sutton Hickey také zjistila, že by mohla problém vyřešit, když zkonstruovala myši ABA tak, aby neurony AgRP začaly fungovat, když výzkumníci vstříkli určitou chemikálii. Tyto myši, když byly léčeny chemickou látkou, jedly více jídla a přibývaly na váze. „To velmi vypovídá o důležitosti těchto neuronů,“ říká Horvath, který se na práci nepodílel. „Ukazuje to, že tyto neurony jsou dobří, ne špatní.“

Sutton Hickey říká, že dalším krokem je zjistit, proč neurony AgRP reagují abnormálně u myší ABA. Doufá, že by mohla existovat nějaká klíčová molekula, na kterou by se mohla zaměřit pomocí léku, který by pomohl lidem s anorexií.

Celkově vzato, práce na AgRP neuronech poskytuje vědcům mnohem lepší představu o tom, proč jíme, když jíme – stejně jako nové vede možná k lékům, které by lidem mohly pomoci změnit neuspořádané stravování, ať už je to příliš mnoho nebo příliš málo. , do zdravých návyků.

10.1146/knowable-052423-1

Tento článek se původně objevil v Knowable Magazine, nezávislém novinářském počinu z Annual Reviews. Přihlaste se k odběru newsletteru.