Выявляна связь между печенью и мозгом как ключевой фактор управления циркадными пищевыми привычками и ожирением

Исследование подчеркивает роль печеночного блуждающего нерва в регуляции ритмов приема пищи, предлагая новые перспективы для потенциальных методов лечения ожирения.

В исследовании, опубликованном в журнале Science, было установлено, что связь между печеночным афферентным нервом (HVAN) и мозгом влияет на циркадные пищевые привычки. У мышей хирургическое удаление HVAN скорректировало измененные ритмы приема пищи и снизило набор веса на фоне диеты с высоким содержанием жиров, что указывает на то, что HVAN может быть мишенью для борьбы с ожирением.

Циркадные ритмы — это 24-часовые циклы, регулирующие физические, умственные и поведенческие изменения у животных, обычно синхронизированные с циклами света и тьмы. Хотя эти ритмы обычно стабильны, они могут нарушаться из-за изменений в поведении или воздействия света, как в случае смены часовых поясов или работы в ночную смену, что приводит к десинхронизации систем органов.

Супрахиазматическое ядро (SCN) служит главным циркадным часами, используя световые сигналы для установления обратных связей (TTFLs) генов молекулярных часов. Недавние исследования показывают, что почти все соматические клетки также поддерживают собственные TTFLs, что помогает сбалансировать циркадные ритмы с другими процессами, такими как прием пищи.

Синхронизация между SCN и ритмами печени, управляемыми питанием, важна для поддержания метаболического баланса в условиях изменения окружающей среды. Исследования на грызунах и людях показывают, что десинхронизация этих систем вредит здоровью, увеличивая риск и тяжесть метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет. Однако точные механизмы и сигналы, управляющие этими взаимодействиями, остаются неясными.

Исследование изучает механизмы циркадной связи между печенью и мозгом путем удаления ядерных рецепторов REV-ERBα/β у мышей.

Эти рецепторы ранее были определены как ключевые элементы хроно-метаболического гомеостаза. Их удаление вызывает десинхронизацию.

В отличие от предыдущих исследований в этой области, ученые использовали инъекции аденовирусов, способных удалять REV-ERB, через хвостовую вену, что дало исследованию уникальное преимущество в виде локальных нарушений биологических часов (вместо системных).

Методология позволила наблюдать и манипулировать асинхронией между печенью и мозгом, оставляя другие системы органов неизменными, что значительно снизило уровень фонового шума и влияния сопутствующих факторов.

Хирургические и экспериментальные вмешательства проводились на трех различных группах взрослых лабораторных мышей.

Исследование также сосредоточилось на роли печеночного блуждающего нерва (HV) в передаче сигналов в мозг и регулировании веса. Хотя ранее было известно, что HV передает метаболические данные печени в мозг, его точная роль в циркадной связи и ритмах приема пищи оставалась гипотетической.

Исследование подчеркивает, что ритмы приема пищи действуют как цейтгебер (внешний сигнал, синхронизирующий биологические ритмы) для циркадной модуляции в печени, аналогично тому, как циклы света и тьмы управляют ритмами SCN в организме.

В моделях мышей с подавлением генов удаление рецепторов REV-ERBα и REV-ERBβ нарушало ритмы приема пищи, не влияя на циклы, управляемые SCN.

Удаление активировало гены Arntl и Per2, ответственные за хроно-метаболический баланс, что привело к изменению ритмов приема пищи и увеличению питания в светлое время суток, что в конечном итоге вызывало значительный набор веса. Интересно, что перерезка печеночного блуждающего афферентного нерва (HVAN) устранила эти эффекты, снижая потребление пищи и приводя к потере веса.

Это подчеркивает важную роль HV в передаче сигналов для пищевых ритмов, с параллельными исследованиями, демонстрирующими противоположные результаты: активация кишечных афферентов у людей привела к снижению веса, подчеркивая сложность взаимодействий кишечника и мозга в метаболической регуляции.

Исследование использовало модели мышей для идентификации механизмов, лежащих в основе хроно-метаболического гомеостаза и нарушений ритмов приема пищи.

Результаты показали, что HV служит центром связи, передавая в мозг сигналы об изменениях ритмов приема пищи, обнаруженных через ядерные рецепторы REV-ERBα/β. Эти сигналы приводят к увеличению приема пищи в светлое время суток и значительному набору веса.

Удаление HV устраняло эти эффекты, что указывает на него как на потенциальную мишень для будущих исследований по снижению веса.