Spise når fuld: En kamp mellem to hjernesignaler
Hvorfor overvælder ønsket om at fortsætte med at spise signalet, der siger, at vi er fulde? Ny forskning opdager, at det involverer en kamp mellem to nabogrupper af hjerneceller, hvor hjernens opioide system også har en rolle.
Den fandt også, at lægemidlet naloxon ved at blokere opioidsystemet stoppede overspisning.
Undersøgelsen, som findes i Proceedings of the National Academy of Sciences, blev udført på mus, men forskerne mener, at resultaterne vil hjælpe os med bedre at forstå lignende mekanismer hos mennesker.
"Vores arbejde," forklarer seniorforfatter Prof. Huda Akil, en neurovidenskabsmand ved Institut for Psykiatri ved University of Michigan Molecular and Behavioral Neuroscience Institute i Ann Arbor, "viser at signalerne om mæthed - om at have haft nok mad - er ikke stærk nok til at arbejde imod den stærke drev til at spise, som har stærk evolutionær værdi. ”
At være overvægtig eller overvægtig øger risikoen for at udvikle flere langvarige tilstande, såsom hjerte-kar-sygdomme og type 2-diabetes samt kræft.
At bære for meget er et verdensomspændende folkesundhedsproblem, der påvirker såvel lande med lav indkomst som mellemindkomst og højindkomst.
Verdenssundhedsorganisationens (WHO) skøn fra 2016 antyder, at 39 procent af voksne globalt er overvægtige og 13 procent er overvægtige.
Brug for at forstå hjernemekanismer
Trykket for bedre at forstå drivkræfter for fedme - såsom hjernens rolle i reguleringen af spisning - har aldrig været større. Blandt disse bemærkes forfatterne af undersøgelsen, "de mekanismer, der modulerer både initiering og ophør med fodring."
Prof. Akil og hendes kolleger fokuserede på to små grupper af tilstødende nerveceller eller neuroner i hypothalamus, som er en lille hjerneområde, der er involveret i flere funktioner, såsom kontrol af "motiveret adfærd."
De to cellegrupper kaldes pro-opiomelanocortin (POMC) og agouti-relateret peptid (AgRP) celler. De bor i et område af hypothalamus kendt som den buede kerne (Arc).
Forskere vidste allerede, at de to grupper og buen på en eller anden måde var involveret i "kontrol med fodring."
I tidligere arbejde havde nogle af teamet allerede afsløret, at POMC-neuroner ved modtagelse af visse signaler fungerer "som en bremse" på at spise, og AgRP-neuroner fungerer som gaspedalen - især når der er gået meget tid siden sidste foder.
'Påføring af gas- og bremsepedaler sammen'
Hvad der dog forblev uklart var, hvordan disse to grupper interagerede. Et værktøj kaldet optogenetik hjalp efterforskerne med at kortlægge mekanismens signaler ved hjælp af laserlys til at aktivere og deaktivere valgte celler i mus, der overspiste.
De afslørede, at når de aktiverede POMC-celler, aktiverede dette også AgRP-celler i nærheden. Dette betød, at gaspedalen og bremsen ved fodring blev tilkoblet på samme tid, og resultatet var, at gaspedalen vandt.
"Når begge stimuleres på én gang, stjæler AgRP showet," forklarer prof. Akil.
Med en anden optogenetisk metode så forskerne, at de kunne udløse POMC-celler uden at aktivere nærliggende AgRP-celler. Dette førte til et hurtigt og "signifikant fald" i musens spisning.
Ved hjælp af et visualiseringsværktøj lavede de også detaljerede kort over de involverede veje. De producerede et 3D-kort over stier, der begynder i POMC og AgRP. Når de er aktive, udløser disse signalveje enten følelsen af fylde eller en trang til at spise.
I yderligere tests udforskede efterforskerne signalerne, der er "nedstrøms" for POMC- og AgRP-celleaktivering, og afslørede, at deres indflydelse strækker sig bredt i hjernen og omfatter endda regioner i cortex, der styrer opfattelse, hukommelse og opmærksomhed.
Opioidsystemet har en rolle
I et sidste sæt eksperimenter afslørede holdet, at aktivering af AgRP også tænder for hjernens opioidsystem. At give gnaverne opioidreceptorblokkeren naloxon stoppede fodringsadfærden.
"Dette antyder, at hjernens eget endogene opioide system kan spille en rolle i at ønske at spise ud over, hvad der er nødvendigt," bemærker prof. Akil.
Undersøgelser af metaboliske drivkræfter ved at spise og overspise har typisk tendens til at fokusere på hormoner som ghrelin og leptin.
Disse fund antyder imidlertid, at hjernekredsløb eller "neurale systemer" også ser ud til at spille en vigtig rolle.
Disse kunne reagere på følelsesmæssige, sociale og perceptuelle signaler. Prof. Akil opfordrer til yderligere forskning i dette aspekt af overspisning.
”Der er en hel industri bygget på at lokke dig til at spise, uanset om du har brug for det eller ej, gennem visuelle signaler, emballage, lugt, følelsesmæssige foreninger. Folk bliver sultne bare ved at se på dem, og vi er nødt til at undersøge de neurale signaler, der er involveret i de opmærksomme, perceptionelle mekanismer, der får os til at spise. ”
Prof. Huda Akil
