Структура клеток мозга может повлиять на риск ожирения.

Структура клеток мозга может повлиять на риск ожирения.

Структура клеток мозга может повлиять на риск ожирения.

Исследовательская работа, опубликованная в журнале Nature Genetics, подчеркнула важную роль, которую антенно-подобные структуры — или первичные реснички — могут играть в сигнализации мозга.

Обычно считалось, что большая часть сигнализации в мозгу происходит через структуры, называемые синапсами.

«Мы выстраиваем единое понимание генетики ожирения человека», — объясняет старший автор Кристиан Вайсс, профессор Центра диабета Калифорнийского университета в Сан-Франциско.

«До недавнего времени, — добавляет он, — многие исследователи ожирения едва слышали о первичном ресничке, но это изменится.»

Роль генетики в ожирении

В Соединенных Штатах от ожирения страдает более трети взрослого населения (или 78,6 миллиона человек).

Ожирение является огромной проблемой общественного здравоохранения, не в последнюю очередь потому, что оно связано с плохим психическим здоровьем и многими другими серьезными медицинскими проблемами. К ним относятся некоторые из основных причин смерти в США и остальном мире, такие как диабет, инсульт, сердечные заболевания и некоторые виды рака.

Основными причинами эпидемии ожирения являются главным образом негенетические факторы, такие как сочетание свободного доступа к неограниченному количеству калорийной пищи и «все более оседлый образ жизни».

Однако не все, кто подвергается воздействию этих условий окружающей среды, страдают ожирением, что наводит на мысль о том, что определенную роль играет и генетика.

Причина большинства заболеваний, в которых генетика играет определенную роль, кроется в различиях в ряде генов. Но иногда причина может быть связана с вариациями в одном гене.

Голодная цепь

В своей статье исследователи объясняют, что большинство причин острого ожирения, вызванного одним геном, связаны с изменениями генов в цепи голода, которая включает лептин — сигнальный белок, или гормон, который выделяется жировыми клетками.

Цепь представляет собой сеть нервных клеток, или нейронов, в области гипоталамуса головного мозга, которая помогает поддерживать стабильный вес, регулируя аппетит и потребление энергии в зависимости от уровня лептина.

Мутации в генах, кодирующих лептин, или в генах, участвующих в мониторинге белка и реагировании на него, могут привести к неспособности обнаружить, когда организм обладает достаточным количеством жира. Это может происходить у мышей и людей, заставляя их есть «как будто они голодают».

В предыдущей работе профессор Вайс и его коллеги обнаружили, что мутации в гене, участвующем в цепи лептинового голодания — ген рецептора меланокортина-4 (MC4R) — составляют 3-5 процентов всех случаев тяжелого ожирения у человека. Тяжелым ожирением считается наличие индекса массы тела (ИМТ), который превышает 40.

Белок MC4R обнаруживает химические сигналы в специальной группе нейронов гипоталамуса, которые, как считается, играют важную роль в снижении аппетита в ответ на высокий уровень лептина.

До нового исследования ученые не знали, как эта подгруппа нейронов гипоталамуса регулирует контроль аппетита.

Первичная ресничка, связанная с ожирением.

Другие члены исследовательской группы также ранее обнаружили, что редкие изменения генов, поражающие первичные реснички, могут привести к заболеваниям, которые почти всегда сопровождаются тяжелым ожирением, таким как синдромы Альстрема и Бардета-Бидля. Тем не менее, не было ясно, как реснички связаны с ожирением.

В новом исследовании исследователи изучили нейроны гипоталамуса, регулирующие аппетит у нормальных мышей, и обнаружили, что белок MC4R концентрируется в их первичных ресничках.

Они также обнаружили, что мыши, созданные для получения гена, связанного с тяжелым ожирением у людей, не содержат белка MC4R в этих ресничках.

Эти результаты заставили команду задаться вопросом, являются ли эти первичные реснички на нейронах гипоталамуса были основным местом для аппетита регулирующей функции лептинового голода контура.

Недавние открытия показали, что другой белок под названием аденилициклаза 3 (ADCY3) также связан с ожирением, и что он также концентрируется в первичных ресничках. Известно, что ADCY3 соединяется с MC4R, когда посылает сигналы.

Ключевые места расположения сигналов, регулирующих аппетит

В ходе дальнейших экспериментов исследователи обнаружили, что после блокировки ADCY3 у мышей животные значительно увеличили потребление пищи и начали страдать ожирением.

Исследователи пришли к выводу, что ADCY3 и MC4R работают вместе в первичных ресничках нейронов, обнаруживающих лептин, чтобы помочь им обнаружить, что уровень жира в организме растет, что, в свою очередь, снижает аппетит.

Генетическое или иное вмешательство в эти жизненно важные компоненты может поэтому привести к тому, что организм не сможет наложить «экстренный тормоз» на контроль аппетита.

Тем не менее, исследователи отмечают, что еще многое предстоит узнать о роли первичных ресничек в регулировании аппетита, и, вероятно, пройдет довольно много времени, прежде чем новые методы лечения, основанные на этих знаниях, станут доступны.

«Восхитительно, как многого удалось добиться в этой области. В 90-х годах мы спрашивали, является ли ожирение генетическим; десять лет назад мы обнаружили, что большинство факторов риска ожирения в первую очередь влияют на лептоновую цепь в мозгу», — говорит профессор Вайсс.

» Сейчас мы находимся на грани понимания того, как дефекты в этой специфической субклеточной структуре конкретной подгруппы гипоталамических нейронов приводят к увеличению веса и ожирению».