Zespół kierowany przez naukowców z Georgia State University zidentyfikował nową grupę neuronów kontrolujących oś mózg-serce-jelito, które można aktywować w celu wywołania stanu hipometabolicznego przypominającego hibernację. Odkrycie może mieć daleko idący wpływ na dziedziny nauki, od otyłości po zdrowie kardiometaboliczne, a nawet podróże kosmiczne.
Wyniki nowego badania opublikowano w czasopiśmie Nature Metabolism.
Główny autor Eric Krause jest profesorem neurologii, wybitnym badaczem Georgia Research Alliance (GRA) na Georgia State University i głównym członkiem Centrum Neurozapalenia i Chorób Kardiometabolicznych (CNCD). Krause współpracował z badaczami z Uniwersytetu Florydy i Monell Chemical Senses Center w Filadelfii.
„Zidentyfikowaliśmy populację neuronów zlokalizowanych w pobliżu podstawy czaszki, które przekazują do mózgu wrażenie mechanicznego rozciągania jelit i serca. Kiedy te neurony są aktywowane, wydają się odtwarzać uczucie sytości lub zwiększonego stężenia krwi presja” – powiedział Krause. „Odkryliśmy, że aktywacja tych neuronów hamuje jedzenie i obniża ciśnienie krwi, tętno i metabolizm całego ciała”.
Podczas badań zespół odkrył, że jednoczesne, powtarzające się pobudzanie tych neuronów u myszy powoduje stan przypominający odrętwienie, podobny do stanu u zwierząt w stanie hibernacji, charakteryzujący się zmniejszeniem rzutu serca, temperatury ciała i wydatku energetycznego.
„Odkryliśmy, że powtarzające się pobudzenie neuronów zmniejsza masę ciała i powoduje stan hipometaboliczny, bez wywoływania zachowań przypominających lęk, które często obserwuje się w przypadku przewlekłego stresu” – powiedział Krause. „Zmienia to naszą wiedzę o komunikacji między ciałem a mózgiem oraz jej głęboki wpływ na fizjologię i zachowanie”.
Naukowcom udało się aktywować populację neuronów w procesie znanym jako wzbudzenie chemogenetyczne. Wykorzystując modele zwierzęce do manipulowania sygnalizacją oksytocyny w neuronach czuciowych nerwu błędnego, zespół był w stanie ocenić wpływ tej substancji na różne funkcje sensoryczne.
Oksytocyna jest powszechnie znana jako hormon miłości i reguluje sposób, w jaki reagujemy na innych ludzi. Krause stwierdził, że odkrycia wskazują, że oksytocyna może oddziaływać na te neurony, decydując również o tym, co o sobie myślimy, podobnie jak to, co nazywamy „przeczuciami” lub „bólem serca”.
Krause stwierdził, że aktywację tych neuronów można wykorzystać terapeutycznie, aby osiągnąć utratę wagi bez długotrwałego hipometabolizmu i skutków ubocznych stresu.
Naukowcy uważają również, że to odkrycie może stanowić krok w kierunku opracowania metod leczenia chorób kardiometabolicznych i wydłużenia życia. Bada się także torpor pod kątem zastosowań, od terapii biomedycznych po spowolnienie tempa metabolizmu astronautów, aby umożliwić długotrwałe podróże kosmiczne.
Guillaume de Lartigue jest współautorem badania i pracownikiem naukowym w Monell Chemical Senses Center. Nazwał to odkrycie ekscytującym krokiem w kierunku odblokowania potencjału terapeutycznego nerwu błędnego.
„Wykorzystaliśmy zestaw narzędzi organizmu do oszczędzania energii. Aktywując te neurony, możemy uruchomić starożytny mechanizm przetrwania obecny u ssaków” – powiedział de Lartigue. „Jeśli uda nam się kontrolować włącznik/wyłącznik zużycia energii przez organizm, konsekwencje dla zdrowia ludzkiego będą niezwykłe”.
Annette de Kloet, profesor neurologii i część zespołu badawczego stanu Georgia, stwierdziła, że badanie podkreśla nowatorskie podejście do zmniejszania spożycia pokarmu, masy ciała i ciśnienia krwi bez negatywnych konsekwencji przeciwlękowych.
„To odkrycie może prowadzić do nowatorskich podejść, które wykorzystują komunikację ciało-mózg do łagodzenia chorób kardiometabolicznych wywołanych stresem, takich jak otyłość i nadciśnienie” – powiedział de Kloet.
Zespół badawczy otrzymał niedawno od Narodowego Instytutu Zdrowia dodatkowy grant w wysokości 3,4 miliona dolarów na kontynuację prac.
„Nasi wybitni badacze GRA są doceniani za wyjątkową wizję i wiedzę specjalistyczną” – powiedział Donald Hamelberg, tymczasowy wiceprezes ds. badań i rozwoju gospodarczego w stanie Georgia. „Ten najnowszy przełom podkreśla doskonałość badawczą, jaką ci uczeni wnoszą na rzecz naszego uniwersytetu i społeczeństwa”.