Dietetyk zmagający się z apetytem na tłuste potrawy może mieć pokusę, by obwiniać swój język: pyszny smak masła lub lodów jest trudny do oparcia się. Jednak nowe badania nad źródłem naszych apetytów odkryły zupełnie nowe połączenie między jelitami a mózgiem, które napędza nasze pragnienie tłuszczu.
W Columbia’s Zuckerman Institute naukowcy badający myszy odkryli, że tłuszcz wchodzący do jelit wyzwala sygnał. Przeprowadzany wzdłuż nerwów do mózgu sygnał ten napędza pragnienie tłustych potraw. Opublikowane 7 września 2022 r. w Nature nowe badanie wskazuje na możliwość ingerencji w to połączenie jelitowo-mózgowe, aby pomóc zapobiegać niezdrowym wyborom i zaradzić rosnącemu światowemu kryzysowi zdrowotnemu spowodowanemu przejadaniem się.
„Żyjemy w bezprecedensowych czasach, w których nadmierna konsumpcja tłuszczów i cukrów powoduje epidemię otyłości i zaburzeń metabolicznych” – powiedział pierwszy autor, dr Mengtong Li, doktorant w laboratorium Instytutu Zuckermana, dr Charles Zuker, poparł przez Instytut Medyczny Howarda Hughesa. „Jeśli chcemy kontrolować nasze nienasycone pragnienie tłuszczu, nauka pokazuje nam, że kluczowym kanałem napędzającym te pragnienia jest połączenie między jelitami a mózgiem”.
To nowe spojrzenie na wybory żywieniowe i zdrowie zaczęło się od wcześniejszych prac laboratorium Zukera nad cukrem. Naukowcy odkryli, że glukoza aktywuje specyficzny obwód jelitowo-mózgowy, który komunikuje się z mózgiem w obecności cukru jelitowego. Natomiast sztuczne słodziki bez kalorii nie mają tego efektu, co prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego napoje dietetyczne mogą powodować niezadowolenie.
„Nasze badania pokazują, że język mówi naszemu mózgowi, co lubimy, na przykład rzeczy o słodkim, słonym lub tłustym smaku” – powiedział dr Zuker, który jest również profesorem biochemii i biofizyki molekularnej oraz neurologii w Columbii Vagelos College of Lekarze i chirurdzy. „Jelito jednak mówi naszemu mózgowi, czego chcemy, czego potrzebujemy”.
Dr Li chciał zbadać, w jaki sposób myszy reagują na tłuszcze w diecie: lipidy i kwasy tłuszczowe, które każde zwierzę musi spożywać, aby zapewnić budulec życia. Zaoferowała myszom butelki wody z rozpuszczonymi tłuszczami, w tym składnik oleju sojowego, oraz butelki wody zawierającej słodkie substancje, o których wiadomo, że nie wpływają na jelita, ale które początkowo są atrakcyjne. W ciągu kilku dni gryzonie zaczęły preferować wodę z tłuszczem. Sformułowali tę preferencję nawet wtedy, gdy naukowcy zmodyfikowali genetycznie myszy, aby uniemożliwić zwierzętom smakowanie tłuszczu za pomocą języka.
„Nawet jeśli zwierzęta nie mogły posmakować tłuszczu, mimo to były zmuszane do jego spożywania” – powiedział dr Zuker.
Naukowcy doszli do wniosku, że tłuszcz musi aktywować określone obwody mózgowe kierujące behawioralną reakcją zwierząt na tłuszcz. Aby znaleźć ten obwód, dr Li zmierzył aktywność mózgu myszy, jednocześnie podając zwierzętom tłuszcz. Neurony w jednym konkretnym regionie pnia mózgu, jądrze ogonowym przewodu samotnego (cNST), ożywiły się. Było to intrygujące, ponieważ cNST był również powiązany z wcześniejszym odkryciem przez laboratorium neuronalnej podstawy preferencji cukru.
Dr Li znalazł następnie linie komunikacyjne, które przekazywały wiadomość do cNST. Neurony w nerwie błędnym, który łączy jelita z mózgiem, również ćwierkały z aktywnością, gdy myszy miały tłuszcz w jelitach.
Po zidentyfikowaniu maszynerii biologicznej leżącej u podstaw preferencji myszy do tłuszczu, dr Li przyjrzał się bliżej samemu jelitu: w szczególności komórkom śródbłonka wyścielającym jelita. Odkryła dwie grupy komórek, które wysyłały sygnały do neuronów nerwu błędnego w odpowiedzi na tłuszcz.
„Jedna grupa komórek działa 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 jelitach”.
Dr Li poszedł o krok dalej, blokując aktywność tych komórek za pomocą leku. Wyłączenie sygnalizacji z którejkolwiek grupy komórek uniemożliwiło neuronom błędnym reagowanie na tłuszcz w jelitach. Następnie użyła technik genetycznych do dezaktywacji samych neuronów nerwu błędnego lub neuronów w cNST. W obu przypadkach mysz straciła apetyt na tłuszcz.
„Te interwencje potwierdziły, że każdy z tych biologicznych etapów od jelit do mózgu ma kluczowe znaczenie dla reakcji zwierzęcia na tłuszcz” – powiedział dr Li. „Eksperymenty te dostarczają również nowych strategii zmiany reakcji mózgu na tłuszcz i prawdopodobnie zachowania w stosunku do jedzenia”.
Stawka jest wysoka. Wskaźniki otyłości niemal podwoiły się na całym świecie od 1980 roku. Obecnie prawie pół miliarda ludzi cierpi na cukrzycę.
„Nadmierna konsumpcja taniej, wysoko przetworzonej żywności bogatej w cukier i tłuszcz ma niszczący wpływ na zdrowie człowieka, zwłaszcza wśród osób o niskich dochodach i społeczności kolorowych” – powiedział dr Zuker. „Im lepiej zrozumiemy, w jaki sposób ta żywność przejmuje kontrolę nad biologiczną maszynerią leżącą u podstaw smaku i osi jelito-mózg, tym więcej będziemy mieli okazji do interwencji”.
Dr Scott Sternson, profesor neuronauki na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego, który nie był zaangażowany w nowe badania, podkreślił ich potencjał w zakresie poprawy zdrowia ludzkiego.
„To ekscytujące badanie oferuje wgląd w molekuły i komórki, które zmuszają zwierzęta do pożądania tłuszczu” – powiedział dr Sternson, którego praca koncentruje się na tym, jak mózg kontroluje apetyt. „Zdolność naukowców do kontrolowania tego pragnienia może ostatecznie doprowadzić do opracowania terapii, które mogą pomóc w walce z otyłością poprzez zmniejszenie spożycia wysokokalorycznych tłustych potraw”.
Artykuł zatytułowany „Obwody jelitowo-mózgowe dla preferencji tłuszczu” został opublikowany 7 września 2022 r. w Nature. Jego 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 Fundacji Russell Berrie w neurobiologii otyłości. Charles Zuker jest badaczem Instytutu Medycznego Howarda Hughesa.
Konkurencyjne zainteresowania: Charles Zuker jest również współzałożycielem naukowym i doradcą Kallyope, firmy biotechnologicznej rozwijającej platformę terapeutyczną opartą na naszym wszechstronnym zrozumieniu biologii jelita i mózgu.