Η απόφαση για φαγητό εξαρτάται από τρεις νευρώνες, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Για ομιλία, τραγούδι, βήχα, γέλιο, φωνή, χασμουρητό, μάσηση… χρησιμοποιούμε τα σαγόνια μας για πολλούς σκοπούς. Κάθε δράση απαιτεί έναν πολύπλοκο συντονισμό των μυών των οποίων η δραστηριότητα διαχειρίζεται οι νευρώνες στον εγκέφαλο.
Αλλά αποδεικνύεται ότι το νευρικό κύκλωμα πίσω από την κίνηση της γνάθου που είναι πιο ουσιαστικό για την επιβίωση –το φαγητό– είναι εκπληκτικά απλό, όπως περιέγραψαν πρόσφατα ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ροκφέλερ σε μια νέα εργασία στο Nature . Ο Christin Kosse και άλλοι επιστήμονες από το Laboratory of Molecular Genetics , με επικεφαλής τον Jeffrey M. Friedman , εντόπισαν ένα κύκλωμα τριών νευρώνων που συνδέει μια ορμόνη σηματοδότησης πείνας με τη γνάθο για να διεγείρει τις κινήσεις μάσησης. Το ενδιάμεσο μεταξύ αυτών των δύο είναι ένα σύμπλεγμα νευρώνων σε μια συγκεκριμένη περιοχή του υποθαλάμου που, όταν καταστραφεί, είναι γνωστό ότι προκαλεί παχυσαρκία.
Εντυπωσιακά, η αναστολή αυτών των αποκαλούμενων νευρώνων BDNF όχι μόνο οδηγεί τα ζώα να καταναλώνουν περισσότερη τροφή, αλλά επίσης ενεργοποιεί τη γνάθο να κάνει κινήσεις μάσησης ακόμη και σε απουσία τροφής ή άλλης αισθητηριακής εισροής που θα έδειχνε ότι ήρθε η ώρα να φάνε. Και η διέγερσή τους έχει το αντίθετο αποτέλεσμα, μειώνοντας την πρόσληψη τροφής και σταματώντας τις κινήσεις μάσησης, με αποτέλεσμα έναν αποτελεσματικό περιορισμό κατά της πείνας.
Η απλή αρχιτεκτονική αυτού του κυκλώματος υποδηλώνει ότι η παρόρμηση για φαγητό μπορεί να μοιάζει περισσότερο με ένα αντανακλαστικό – και μπορεί να παρέχει μια νέα ένδειξη για το πώς ελέγχεται η έναρξη της σίτισης.
«Είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι αυτοί οι νευρώνες είναι τόσο σημαντικοί στον κινητικό έλεγχο», λέει ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Christin Kosse, ένας ερευνητικός συνεργάτης στο εργαστήριο. «Δεν περιμέναμε ότι η περιοριστική φυσική κίνηση της γνάθου θα μπορούσε να λειτουργήσει ως ένα είδος κατασταλτικού της όρεξης».
Περισσότερο από ένα συναίσθημα;
Η παρόρμηση για φαγητό δεν οδηγείται μόνο από την πείνα αλλά από πολλούς παράγοντες. Τρώμε επίσης για ευχαρίστηση, για την παρέα, ως μέρος τελετουργίας και συνήθεια. Και η μυρωδιά, η γεύση και τα συναισθήματα μπορούν να επηρεάσουν επίσης τι ένα θα φάμε. Στους ανθρώπους, το φαγητό μπορεί επίσης να ρυθμιστεί από τη συνειδητή επιθυμία να καταναλώσουν περισσότερο ή λιγότερο.
Οι αιτίες της παχυσαρκίας είναι εξίσου περίπλοκες, αποτέλεσμα μιας δυναμικής αλληλεπίδρασης διατροφής, περιβάλλοντος και γονιδίων. Για παράδειγμα, μεταλλάξεις σε πολλά γονίδια -συμπεριλαμβανομένων εκείνων που κωδικοποιούν την ορμόνη που ελέγχει την πείνα λεπτίνη και τον εγκεφαλικό νευροτροφικό παράγοντα (BDNF)- οδηγούν σε υπερβολική υπερκατανάλωση τροφής, μεταβολικές αλλαγές και ακραία παχυσαρκία, υποδηλώνοντας ότι και οι δύο παράγοντες κανονικά καταστέλλουν την όρεξη.
Όταν η ομάδα του Friedman ξεκίνησε αυτή τη μελέτη, προσπάθησε να εντοπίσει τη θέση των νευρώνων BDNF που περιορίζουν την υπερκατανάλωση τροφής. Αυτό διέφευγε τους επιστήμονες εδώ και χρόνια, επειδή οι νευρώνες BDNF, οι οποίοι είναι επίσης πρωταρχικοί ρυθμιστές της νευρωνικής ανάπτυξης, διαφοροποίησης και επιβίωσης, είναι ευρέως διαδεδομένοι στον εγκέφαλο.
Στην τρέχουσα μελέτη, επικεντρώθηκαν στον κοιλιακό υποθάλαμο (VMH), μια βαθιά περιοχή του εγκεφάλου που συνδέεται με τη ρύθμιση της γλυκόζης και την όρεξη. Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι η βλάβη στο VMH μπορεί να οδηγήσει σε υπερκατανάλωση τροφής και τελικά παχυσαρκία σε ζώα και ανθρώπους, όπως ακριβώς κάνουν οι μεταλλαγμένες πρωτεΐνες BDNF. Ίσως το VMH να έπαιξε ρυθμιστικό ρόλο στη συμπεριφορά σίτισης.
Ήλπιζαν ότι τεκμηριώνοντας τον αντίκτυπο του BDNF στη διατροφική συμπεριφορά, θα μπορούσαν να βρουν το νευρικό κύκλωμα που υποστηρίζει τη διαδικασία μετατροπής των αισθητηριακών σημάτων σε κινήσεις της γνάθου.
Μάσημα χωρίς τροφή
Σε μια σειρά πειραμάτων, οι ερευνητές στη συνέχεια χρησιμοποίησαν οπτογενετική είτε για να διεγείρουν είτε να αναστείλουν τους νευρώνες BDNF στον κοιλιακό υποθάλαμο των ποντικών. Όταν ενεργοποιήθηκαν οι νευρώνες, τα ποντίκια σταμάτησαν εντελώς να τρέφονται, ακόμη και όταν πεινούσαν. Η αναστολή τους τους είχε το αντίθετο αποτέλεσμα: τα ποντίκια άρχισαν να τρώνε – και να τρώνε και να τρώνε και να τρώνε, καταναλώνοντας σχεδόν 1200% περισσότερη τροφή από ό,τι συνήθως σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Αλλά τα μεταγενέστερα πειράματα διέψευσαν αυτή την ιδέα. Ανεξάρτητα από την τροφή που δόθηκε στα ποντίκια – είτε η τυπική τους τροφή είτε τροφή γεμάτη με λίπος και ζάχαρη, όπως το ισοδύναμο του ποντικιού ενός κέικ μους σοκολάτας – διαπίστωσαν ότι η ενεργοποίηση των νευρώνων BDNF κατέστειλε την πρόσληψη τροφής.
Και επειδή η πείνα δεν είναι το μόνο κίνητρο για φαγητό – όπως μπορεί να επιβεβαιώσει όποιος δεν μπορεί να παραλείψει το επιδόρπιο – πρόσφεραν επίσης εύγευστη τροφή σε ποντίκια που είχαν ήδη τραφεί καλά. Τα ζώα έφαγαν μέχρι που οι ερευνητές ανέστειλαν τους νευρώνες BDNF, οπότε σταμάτησαν αμέσως να τρώνε.
«Αυτό ήταν αρχικά ένα περίπλοκο εύρημα, επειδή προηγούμενες μελέτες έχουν προτείνει ότι αυτή η «ηδονική» ορμή για φαγητό για ευχαρίστηση είναι αρκετά διαφορετική από την ορμή πείνας, η οποία είναι μια προσπάθεια να καταστείλει το αρνητικό συναίσθημα ή το αρνητικό σθένος, που σχετίζεται με την πείνα με το φαγητό. », σημειώνει ο Kosse. «Δείξαμε ότι η ενεργοποίηση των νευρώνων BDNF μπορεί να καταστείλει και τις δύο μονάδες κίνησης».
Εξίσου εντυπωσιακό ήταν ότι η αναστολή του BDNF έκανε τα ποντίκια να κάνουν μασητικές κινήσεις με το σαγόνι τους, στραμμένες προς οποιοδήποτε αντικείμενο κοντά τους, ακόμη και όταν δεν υπήρχε διαθέσιμη τροφή. Αυτός ο καταναγκασμός για μάσημα και δάγκωμα ήταν τόσο δυνατός που τα ποντίκια ροκάνιζαν οτιδήποτε γύρω τους – το μεταλλικό στόμιο μιας τροφοδοσίας νερού, ένα κομμάτι ξύλου, ακόμη και τα καλώδια που παρακολουθούσαν τη νευρική τους δραστηριότητα.
Το κύκλωμα
Πώς όμως συνδέεται αυτός ο διακόπτης ελέγχου κινητήρα με την ανάγκη ή την επιθυμία του σώματος για φαγητό; Χαρτογραφώντας τις εισόδους και τις εξόδους των νευρώνων BDNF, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νευρώνες BDNF είναι ο σύνδεσμος ενός νευρικού κυκλώματος τριών μερών που συνδέει ορμονικά σήματα που ρυθμίζουν την όρεξη με τις κινήσεις που απαιτούνται για την κατανάλωσή του.
Στο ένα άκρο του κυκλώματος υπάρχουν ειδικοί νευρώνες στην περιοχή του τοξοειδούς πυρήνα (Arc) του υποθαλάμου που λαμβάνουν σήματα πείνας όπως η ορμόνη λεπτίνη, η οποία παράγεται από τα λιποκύτταρα. (Μια υψηλή ποσότητα λεπτίνης σημαίνει ότι η δεξαμενή ενέργειας είναι γεμάτη, ενώ ένα χαμηλό επίπεδο λεπτίνης δείχνει ότι είναι ώρα για φαγητό. Τα ζώα χωρίς λεπτίνη γίνονται παχύσαρκα.) Οι νευρώνες του τόξου προβάλλουν στον κοιλιακό υποθάλαμο, όπου τα σήματα τους λαμβάνονται από το BDNF νευρώνες, οι οποίοι στη συνέχεια προβάλλουν απευθείας στο κέντρο του εγκεφαλικού στελέχους που ονομάζεται Me5 που ελέγχει την κίνηση των μυών της γνάθου.
«Άλλες μελέτες έχουν δείξει ότι όταν σκοτώνεις τους νευρώνες Me5 σε ποντίκια κατά την ανάπτυξη, τα ζώα θα λιμοκτονούν επειδή δεν μπορούν να μασήσουν στερεές τροφές», λέει ο Kosse. «Έτσι είναι λογικό ότι όταν χειριζόμαστε τους νευρώνες BDNF που προβάλλονται εκεί, βλέπουμε κινήσεις της γνάθου».
Εξηγεί επίσης γιατί η βλάβη στο VMH προκαλεί παχυσαρκία, λέει ο Friedman. «Τα στοιχεία που παρουσιάζονται στην εργασία μας δείχνουν ότι η παχυσαρκία που σχετίζεται με αυτές τις βλάβες είναι αποτέλεσμα της απώλειας αυτών των νευρώνων BDNF και τα ευρήματα ενοποιούν τις γνωστές μεταλλάξεις που προκαλούν παχυσαρκία σε ένα σχετικά συνεκτικό κύκλωμα».
Ακολουθήστε το Cibum 
