Последние два десятилетия стали свидетелями эпидемического распространения болезней, связанных с ожирением, в западных странах. Выяснение биологического механизма, связывающего избыточное питание с ожирением, может иметь решающее значение для снижения уровня ожирения. В выпуске журнала PLoS Biology от 26 июля д-р. Дуншэн Цай и его исследовательская группа из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна описывают путь, который заставляет мозг ощущать динамику глюкозы в организме, и они обнаруживают, что дефект этого процесса восприятия глюкозы способствует развитию ожирения и связанных с ним заболеваний. Важно отметить, что команда также обнаружила, что исправление этого дефекта может нормализовать энергетический баланс всего тела и лечить ожирение.
Гипоталамус в головном мозге играет ключевую роль в контроле баланса энергии и веса тела. Чтобы поддерживать баланс между потреблением энергии и ее расходом, гипоталамус постоянно измеряет уровни энергии всего тела, отбирая пробы циркулирующих гормонов (e.грамм. инсулин и лептин), а также питательные вещества (е.грамм., глюкоза). Хотя мы довольно много знаем о гормональных путях гипоталамической регуляции питания, механизмы гипоталамической чувствительности к питательным веществам гораздо менее ясны. Более того, еще предстоит установить причинно-следственную связь между дефектом восприятия питательных веществ и ожирением. Команда во главе с доктором. Цай обнаружил новую роль белкового комплекса, индуцируемого гипоксией фактора (HIF), в чувствительности гипоталамуса к глюкозе и энергетическом балансе всего тела у мышей.
HIF – это фактор ядерной транскрипции, который вызывает реакцию гипоксии. Когда уровень кислорода в тканях низкий, HIF активируется, чтобы способствовать метаболической адаптации и выживанию клеток. Недавние исследования подтвердили участие HIF в метаболизме опухолевых клеток. "Однако возникает интригующий, но неизученный вопрос: может ли HIF быть важным для регуляции метаболизма всего организма, и если да, то какие ткани и клетки ответственны за это?." – говорит Цай, специалист в области нейроэндокринологии и метаболизма.
Цай и его группа исследовали HIF в гипоталамусе и неожиданно обнаружили, что он может активироваться глюкозой и что эта регуляция связана с контролем аппетита у мышей. При определении клеточной и молекулярной основы команда обнаружила, что в ответ на глюкозу HIF действует в уникальной группе нейронов гипоталамуса, чувствительных к питательным веществам, чтобы индуцировать экспрессию гена POMC – гена, который, как известно, играет ключевую роль в контроле гипоталамуса. кормления и массы тела. Самое интересное, что команда продемонстрировала терапевтический потенциал гипоталамического HIF для борьбы с ожирением. Повышая активность HIF в гипоталамусе за счет доставки генов, мыши становятся устойчивыми к ожирению, несмотря на состояние избытка питания.
"Это было захватывающее открытие," объясняет Кай, "Наше исследование является первым, показывающим, что помимо своей классической функции восприятия кислорода во многих клетках, HIF в нейронах гипоталамуса может ощущать глюкозу, чтобы контролировать баланс потребления и расхода энергии во всем организме, что имеет решающее значение для гомеостаза массы тела." В целом, это исследование показывает решающую роль нейронного HIF в соединении чувствительности мозга к глюкозе с регуляцией мозгом массы тела и метаболической физиологии. Эти результаты также подчеркивают потенциальное значение разработки нейрональных активаторов HIF для лечения и профилактики ожирения и связанных с ним заболеваний.