Виявлено зв'язок між печінкою та мозком як ключовий фактор управління циркадними харчовими звичками та ожирінням

Дослідження підкреслює роль печінкового блукаючого нерва в регуляції ритмів споживання їжі, пропонуючи нові перспективи для потенційних методів лікування ожиріння.

Дослідження, опубліковане в журналі Science, показало, що зв'язок між печінковим аферентним нервом (ПВАН) і мозком впливає на циркадні харчові звички. У мишей хірургічне видалення ПВАН скоригувало змінені ритми харчування та зменшило збільшення ваги під час дієти з високим вмістом жирів, що свідчить про те, що ПВАН може бути мішенню для боротьби з ожирінням.

Циркадні ритми – це 24-годинні цикли, що регулюють фізичні, психічні та поведінкові зміни у тварин, зазвичай синхронізовані з циклами світла та темряви. Хоча ці ритми зазвичай стабільні, вони можуть бути порушені змінами в поведінці або впливом світла, як-от у випадку зміни часових поясів або роботи в нічну зміну, що призводить до десинхронізації систем органів.

Супрахіазматичне ядро (SCN) служить головним циркадним годинником, використовуючи світлові сигнали для встановлення петель зворотного зв'язку (TTFL) генів молекулярного годинника. Недавні дослідження показують, що майже всі соматичні клітини також підтримують власні TTFL, які допомагають збалансувати циркадні ритми з іншими процесами, такими як споживання їжі.

Синхронізація між SCN та ритмами печінки, зумовленими поживними речовинами, важлива для підтримки метаболічного балансу в умовах змін навколишнього середовища. Дослідження на гризунах та людях показують, що десинхронізація цих систем шкідлива для здоров'я, збільшуючи ризик та тяжкість метаболічних захворювань, таких як ожиріння та діабет. Однак точні механізми та сигнали, що регулюють ці взаємодії, залишаються незрозумілими.

Дослідження досліджує механізми циркадного зв'язку між печінкою та мозком шляхом видалення ядерних рецепторів REV-ERBα/β у мишей.

Ці рецептори раніше були ідентифіковані як ключові елементи хронометаболічного гомеостазу. Їх видалення призводить до десинхронізації.

На відміну від попередніх досліджень у цій галузі, вчені використовували ін'єкції аденовірусів, здатних видаляти REV-ERB через хвостову вену, що дало дослідженню унікальну перевагу порушення біологічного годинника локально (замість системного).

Методологія дозволила нам спостерігати та маніпулювати асинхронністю між печінкою та мозком, залишаючи інші системи органів незмінними, значно зменшуючи фоновий шум та фактори, що впливають на результат.

Хірургічні та експериментальні втручання були проведені на трьох різних групах дорослих лабораторних мишей.

Дослідження також зосередилося на ролі печінкового блукаючого нерва (ПБН) у передачі сигналів до мозку та регуляції ваги. Хоча раніше було відомо, що ПБН передає метаболічні дані з печінки до мозку, його точна роль у циркадній комунікації та ритмах харчування залишалася невідомою.

Дослідження підкреслює, що ритми споживання їжі діють як zeitgeber (зовнішній сигнал, який синхронізує біологічні ритми) для циркадної модуляції в печінці, подібно до того, як цикли світла і темряви керують ритмами SCN в організмі.

У моделях мишей з пригніченням генів делеція рецепторів REV-ERBα та REV-ERBβ порушувала ритми годування, не впливаючи на цикли, керовані SCN.

Абляція активувала гени Arntl та Per2, відповідальні за хронометаболічний баланс, що призвело до зміни ритмів харчування та збільшення споживання їжі вдень, що зрештою спричинило значне збільшення ваги. Цікаво, що перерізання печінкового блукаючого аферентного нерва (HVAN) усунуло ці ефекти, зменшивши споживання їжі та призвівши до втрати ваги.

Це підкреслює важливу роль HV у сигналізації для ритмів годування, при цьому паралельні дослідження показують протилежні результати: активація кишкових аферентів у людей призводила до втрати ваги, що підкреслює складність взаємодії кишечника та мозку в метаболічній регуляції.

У дослідженні використовувалися моделі мишей для виявлення механізмів, що лежать в основі хронометаболічного гомеостазу та порушень ритмів годування.

Результати показали, що HV служить комунікаційним центром, передаючи сигнали до мозку про зміни в ритмах харчування, що виявляються через ядерні рецептори REV-ERBα/β. Ці сигнали призводять до збільшення споживання їжі протягом світлового дня та значного збільшення ваги.

Видалення HV усунуло ці ефекти, що вказує на його потенційну мішень для майбутніх досліджень втрати ваги.