apetitul

Când spunem că ne simțim „plini” după ce am mâncat o masă, probabil credem că senzația de sațietate rezultă din faptul că avem stomacul plin. Rezultatele studiilor efectuate de cercetătorii de la Universitatea din California, San Francisco (UCSF), sugerează acum că intestinul întins poate juca un rol mai mare în declanșarea creierului pentru a ne spune că am luat suficientă nutriție și că putem opri consumul. Prin cartografierea și manipularea diferitelor tipuri de neuroni senzoriali care trimit semnale din sistemul gastrointestinal înapoi către creier prin nervul vag, echipa a arătat că mecanoreceptorii săi din intestin, mai mult decât cei din stomac, care opresc efectiv promovarea foametei neuronii din hipotalamusul creierului.

„Acest lucru a fost destul de neașteptat, deoarece dogma în domeniu de zeci de ani a fost că receptorii de întindere a stomacului simt volumul de alimente consumate și receptorii hormonilor intestinali simt conținutul său de energie”, a declarat cercetătorul postdoctoral Ling Bai, dr. autorul lucrării publicate de echipă în Cell, care se intitulează „Identificarea genetică a neuronilor senzoriali vagali care controlează hrănirea”.

În mod natural, corpul este foarte bun în menținerea greutății într-un interval îngust, cel puțin pe termen lung. Face acest lucru monitorizând cât și ce mâncăm și echilibrând aportul cu câtă energie consumăm în fiecare zi. „Mărimea fiecărei mese este strict reglementată de un sistem fiziologic care măsoară cantitatea și calitatea alimentelor ingerate”, au scris autorii.

Nervul vag conține neuronii senzoriali primari care monitorizează semnalele gastro-intestinale. Rețeaua extinsă de terminații nervoase din mucoasa intestinului joacă un rol important în controlul aportului de alimente prin monitorizarea conținutului stomacului și intestinului și apoi trimiterea de semnale înapoi la creier, care apoi crește sau scade apetitul.

Mucoasa sensibila la hormoni intestinali proximali [Knight lab/UCSF] Raționamentul general este că acest feedback implică terminații nervoase sensibile la hormoni din intestin care monitorizează substanțele nutritive ingerate, dar nimeni nu a urmărit încă tipul exact de neuroni care transmit aceste semnale la creier. „Această măsurare are loc în principal în tractul gastrointestinal (GI), dar identitatea celulelor cheie, a semnalelor și căilor rămâne slab definită”, au scris autorii.

„Având în vedere cât de centrală este mâncarea în viața noastră, este remarcabil faptul că încă nu înțelegem cum corpurile noastre știu să nu mai fie foame când mâncăm alimente”, a remarcat cercetătorul principal Zachary Knight, dr., Investigator și asociat al Institutului Medical Howard Hughes profesor în departamentul de fiziologie la UCSF.

Una dintre provocările pentru a răspunde la această întrebare este că mii de nervi senzoriali implicați în colectarea informațiilor senzoriale din stomac și intestin vin în multe tipuri diferite. Toți acești nervi, cunoscuți ca aferenți vagali, transmit mesaje din intestin înapoi la creier prin același pachet de nerv vag, dar nu a fost posibil să se identifice exact care sunt implicați în semnalizarea creierului pentru a nu mai mânca. Oamenii de știință au reușit fie să blocheze, fie să stimuleze activitatea pachetului nervos și să schimbe apetitul animalelor, dar nu și-au dat seama care terminații nervoase vagale au fost responsabile în special de schimbare.

Echipa de laborator Knight, condusă de Bai, a reușit acum să mapeze în mod cuprinzător identitățile moleculare și anatomice ale tipurilor de celule senzoriale vagale și ale neuronilor care inervează stomacul și intestinul. Harta le-a permis cercetătorilor să stimuleze selectiv diferite tipuri de neuroni vagali la șoareci și să demonstreze că senzorii de întindere intestinală sunt capabili în mod unic să oprească chiar și șoarecii înfometați să dorească să mănânce.

Oamenii de știință au clasificat anterior neuronii senzitivi intestinali în trei tipuri diferite pe baza anatomiei terminațiilor lor nervoase. Terminațiile mucoasei au terminale nervoase care acoperă stratul interior al intestinului și detectează hormonii care reflectă absorbția nutrienților. IGLE (terminații laminare intraganglionare) se extind în straturile de mușchi care înconjoară stomacul și intestinul și simt întinderea fizică a intestinului. Funcția celui de-al treilea tip, IMA-urile (matrici intramusculare), nu este încă cunoscută, dar poate simți, de asemenea, întinderea.

„Se consideră că nervul vag este esențial pentru saturație, dar nu a fost testat rolul cauzal al tipurilor specifice de celule vagale în controlul comportamentului alimentar”, au adăugat anchetatorii. „Aferențele vagale sunt eterogene din punct de vedere anatomic, iar axonii lor periferici formează terminații senzoriale caracteristice care sunt specializate pentru detectarea stimulilor chimici (terminații mucoase) sau mecanice (în principal IGLE) ... În cadrul acestor clase largi, studiile electrofiziologice au relevat o diversitate de proprietăți de răspuns, inclusiv celule care răspund la hormoni, nutrienți luminali GI, osmoliți, pH, distensie GI sau mângâieri luminale. ”

Nervul vag este calea neuronala majora care transmite informatii din intestin in creier, dar identitatile si functiile neuronilor specifici care trimit aceste semnale erau inca slab intelese, a spus Bai. Am decis sa folosim tehnici genetice moderne pentru a caracteriza sistematic tipurile de celule care alcatuiesc aceasta cale pentru prima data.

Am motivat că, dacă am putea identifica markeri genetici pentru populații distincte funcțional de neuroni vagali și apoi să le manipulăm activitatea în timpul comportamentului, acest lucru ar putea oferi o nouă perspectivă asupra naturii semnalelor gastrointestinale care reglează consumul de alimente, au observat anchetatorii.

Pentru a realiza acest lucru, echipa a efectuat secvențierea cu o singură celulă ghidată de țintă pentru a genera o hartă moleculară a tipurilor de celule senzoriale vagale care inervează tractul GI. „Apoi am folosit apoi instrumente genetice pentru a le caracteriza morfologia, tiparul de inervație și funcția”.

IGLE sensibil la întinderea distală a intestinului [Laboratorul Knight/UCSF] Folosind aceste tehnici genetice Bai și colegii au descoperit multe tipuri diferite de terminații ale mucoasei, dintre care patru au studiat mai detaliat. Unele au fost găsite în principal în stomac, iar altele localizate în principal în diferite părți ale intestinelor, dar fiecare tip a fost specializat pentru a simți o anumită combinație de hormoni legați de nutrienți. Rezultatele au sugerat că IGLE-urile sensibile la întindere au apărut, de asemenea, în cel puțin două tipuri diferite, unul în principal în stomac și celălalt în primul rând în intestin.

Pentru a afla cum aceste diferite tipuri de nervi din intestin ar putea controla apetitul, Bai și colegii săi au folosit o tehnică numită optogenetică pentru a activa și opri tipurile individuale de neuroni. Tehnica implică ingineria genetică a grupurilor specifice de neuroni, astfel încât să poată fi apoi stimulați selectiv de lumină. Acest lucru a permis echipei să testeze capacitatea diferitelor tipuri de neuroni de a opri șoarecii flămânzi să mănânce.

Așa cum era de așteptat, cercetătorii au descoperit că stimularea neuronilor IGLE care simt întinderea stomacului la șoareci a oprit efectiv consumul. Dar, de asemenea, și, în mod neașteptat, au descoperit că stimularea diferitelor tipuri de terminații mucoase cu sensibilitate hormonală din intestin - acestea fuseseră ipotezate pentru a controla apetitul - nu au avut absolut niciun impact asupra hrănirii animalelor. Chiar mai surprinzător, experimentele au arătat că stimularea receptorilor de întindere IGLE din intestin a avut un efect și mai profund asupra reducerii poftei de mâncare la animalele înfometate decât stimularea receptorilor de întindere a stomacului. „Am constatat că aportul de alimente a fost cel mai puternic inhibat de aferențele vagale care inervează intestinele și formează IGLE - mecanoreceptorii supuși care simt întinderea intestinală”, au scris oamenii de știință. Stimularea acestor mecanoreceptoare intestinale a fost suficientă pentru a activa căile care promovează sațietatea în trunchiul creierului și pentru a inhiba neuronii AgRP care promovează foamea în hipotalamus.

Rezultatele echipei ridică întrebări importante despre modul în care acești receptori stretch se activează în mod normal în timpul hrănirii și cum ar putea fi manipulați pentru a trata obezitatea. Descoperirile sugerează, de asemenea, o explicație potențială pentru motivul pentru care chirurgia bariatrică, care este utilizată pentru a trata obezitatea extremă, este atât de eficientă în modularea apetitului și reducerea greutății. Operația reduce în mod eficient dimensiunea intestinului, iar cercetătorii au bănuit că un motiv pentru care procedura este atât de eficientă pentru a bloca foamea este că determină trecerea alimentelor foarte rapid din stomac în intestin. „Se crede că acest lucru promovează satietatea prin activarea excesivă a senzorilor de nutrienți intestinali, provocând astfel eliberarea exagerată de peptide intestinale, dar a fost o provocare să confirmăm acest model experimental”, au comentat oamenii de știință. Noile descoperiri sugerează că, mai degrabă decât supraîncărcarea receptorilor de nutrienți, trecerea rapidă a alimentelor întinde intestinul, activând senzorii de întindere vagală și blocând astfel alimentarea. Datele noastre sugerează o explicație alternativă pentru acest fenomen: că distensia mecanică a intestinului poate fi ea însăși semnalul care declanșează reducerea profundă a foametei cauzată de chirurgia bariatrică.

Identificarea mecanismului prin care chirurgia bariatrica cauzeaza pierderea in greutate este una dintre cele mai mari probleme nerezolvate in studiul bolilor metabolice si, prin urmare, este incitant ca munca noastra sa sugereze un mecanism fundamental nou pentru aceasta procedura, a spus Knight. „În prezent, însă, această idee este o ipoteză care trebuie încă testată”.