Ожирение вызвано изменениями формы нервных клеток головного мозга – Cell Metabolism

Исследователи из Университета Нагои (Nagoya University) с соавторами из Японии обнаружили, что ожирение в среднем возрасте вызвано возрастными изменениями формы нейронов в гипоталамусе — области мозга, которая контролирует обмен веществ и аппетит.

Белок, называемый рецептором меланокортина-4 (MC4R), обнаруживает переедание и регулирует обмен веществ и аппетит, предотвращая ожирение. Согласно исследованию на крысах, MC4R были сконцентрированы в первичных ресничках (антенноподобных структурах), которые отходят от пары групп нейронов гипоталамуса. Исследование также показало, что первичные реснички с возрастом становятся короче, что соответственно снижает количество MC4R, приводя к увеличению веса.

«Мы считаем, что аналогичный механизм существует и у людей», — комментирует профессор Казухиро Накамура (Kazuhiro Nakamura) из Высшей школы медицины Университета Нагои, ведущий автор исследования. «Мы надеемся, что наше открытие приведет к фундаментальному лечению ожирения».

Результаты исследования ученые опубликовали в научном журнале Cell Metabolism.

С возрастом мы становимся более склонными к ожирению и избыточному весу. Люди с ожирением более подвержены диабету, гиперлипидемии и другим хроническим заболеваниям. Предыдущие исследования предположили, что увеличение веса в среднем возрасте вызвано снижением общего метаболизма из-за старения, но механизм был неясен.

Исследовательская группа Высшей медицинской школы Университета Нагои в сотрудничестве с исследователями из Университета Осаки (Osaka University), Токийского университета (University of Tokyo) и Научно-исследовательского института экологической медицины Университета Нагои провела исследование, посвященное MC4R.

MC4R стимулируют обмен веществ и подавляют потребление пищи в ответ на сигнал меланокортина о переедании. Первоначально исследовательская группа изучила распределение MC4R в мозге крыс, используя антитело, которое они разработали специально для того, чтобы сделать MC4R видимыми. Ученые обнаружили, что MC4R присутствуют исключительно в первичных ресничках определенных групп нейронов гипоталамуса.

Затем команда ученых исследовала длину первичных ресничек, содержащих MC4R (реснички MC4R+), в мозге 9-недельных (молодых) крыс и 6-месячных крыс (среднего возраста). Исследователи обнаружили, что реснички MC4R+ у крыс среднего возраста были значительно короче, чем у молодых. Соответственно, метаболизм и способность сжигать жир у крыс среднего возраста были значительно ниже, чем у молодых крыс.

Затем команда ученых исследовала реснички MC4R+ у крыс при различных диетических условиях. Результаты показали, что реснички MC4R+ у крыс, находящихся на нормальной диете, постепенно укорачиваются с возрастом. С другой стороны, реснички MC4R+ у крыс, получавших диету с высоким содержанием жиров, укорачивались более быстрыми темпами, тогда как реснички у крыс, получавших ограниченную диету, укорачивались более медленными темпами.

Интересно, что команда ученых также обнаружила, что реснички MC4R+, которые когда-то исчезали с возрастом, регенерировали у крыс, выращенных в течение двух месяцев с диетическими ограничениями.

В ходе исследования ученые также использовали генетические технологии, чтобы сделать реснички MC4R+ короче у молодых крыс. У этих крыс наблюдалось повышенное потребление пищи и снижение метаболизма, что привело к увеличению веса.

Команда ученых также ввела гормон лептин в мозг крыс с искусственно укороченными ресничками MC4R+. Считается, что лептин помогает снизить потребление пищи. Удивительно, однако, что их аппетит не снизился, что указывает на то, что лептин не может оказывать влияние на борьбу с ожирением.

«Это явление, называемое резистентностью к лептину, часто наблюдается и у людей, страдающих ожирением. Это является препятствием для лечения ожирения, но причина долгое время неизвестна», — объяснил доктор Манами Оя (Manami Oya), первый автор исследования.

«У пациентов с ожирением жировая ткань секретирует избыточное количество лептина, что запускает хроническое действие меланокортина. Наше исследование предполагает, что это может способствовать возрастному укорочению ресничек MC4R+ и запускать животных в нисходящую спираль, где меланокортин становится неэффективным, увеличивая риск ожирение».

Исследователи пришли к выводу, что возрастное укорочение ресничек MC4R+ вызывает ожирение среднего возраста и резистентность к лептину у крыс. Ученые продемонстрировали, что ограничение в питании является одним из методов предотвращения и лечения избыточного веса и ожирения.

Профессор Накамура заключает: «Умеренные привычки в еде могут поддерживать реснички MC4R+ достаточно долго, чтобы поддерживать систему борьбы с ожирением мозга в хорошей форме даже с возрастом».

Литература:
Manami Oya et al, Age-related ciliopathy: Obesogenic shortening of melanocortin-4 receptor-bearing neuronal primary cilia, Cell Metabolism (2024). DOI: 10.1016/j.cmet.2024.02.010