Идентифицира връзката между черния дроб и мозъка като ключов фактор в управлението на циркадните хранителни навици и затлъстяването

Проучването подчертава ролята на чернодробния блуждаещ нерв в регулирането на ритъма на прием на храна, предлагайки нови перспективи за потенциални лечения на затлъстяването.

Проучване, публикувано в списание Science, установи, че комуникацията между чернодробния аферентен нерв (HVAN) и мозъка влияе върху циркадните хранителни навици. При мишки, хирургичното отстраняване на HVAN коригира променените хранителни ритми и намали наддаването на тегло по време на диета с високо съдържание на мазнини, което предполага, че HVAN може да е цел за борба със затлъстяването.

Циркадните ритми са 24-часови цикли, които регулират физическите, психическите и поведенческите промени при животните, обикновено синхронизирани с циклите на светлина и тъмнина. Въпреки че тези ритми обикновено са стабилни, те могат да бъдат нарушени от промени в поведението или излагане на светлина, както е в случая с часовата разлика или работата на нощни смени, което води до десинхронизация на органите и системите.

Супрахиазматичното ядро (SCN) служи като главен циркаден часовник, използвайки светлинни сигнали, за да установи обратна връзка (TTFL) на гените на молекулярния часовник. Последните изследвания показват, че почти всички соматични клетки също поддържат свои собствени TTFL, които помагат за балансиране на циркадните ритми с други процеси, като например прием на храна.

Синхронизацията между SCN и чернодробните ритми, обусловени от хранителни вещества, е важна за поддържане на метаболитния баланс в условията на промени в околната среда. Проучвания върху гризачи и хора показват, че десинхронизацията на тези системи е вредна за здравето, увеличавайки риска и тежестта на метаболитни заболявания като затлъстяване и диабет. Точните механизми и сигнали, управляващи тези взаимодействия, обаче остават неясни.

Проучването изследва механизмите на циркадната комуникация между черния дроб и мозъка чрез делеция на ядрените рецептори REV-ERBα/β при мишки.

Тези рецептори са били идентифицирани преди това като ключови елементи на хромометаболитната хомеостаза. Тяхното отстраняване води до десинхронизация.

За разлика от предишни изследвания в тази област, учените са използвали инжекции с аденовируси, способни да отстраняват REV-ERB през опашната вена, което дава на изследването уникалното предимство да нарушава биологичния часовник локално (вместо системно).

Методологията ни позволи да наблюдаваме и манипулираме асинхронността между черния дроб и мозъка, като същевременно оставяме другите органни системи непроменени, значително намалявайки фоновия шум и объркващите фактори.

Хирургични и експериментални интервенции бяха извършени върху три различни групи възрастни лабораторни мишки.

Проучването се фокусира и върху ролята на чернодробния блуждаещ нерв (ЧВ) в сигнализирането към мозъка и регулирането на теглото. Въпреки че преди това беше известно, че ЧВ предава метаболитни данни от черния дроб към мозъка, точната му роля в циркадната комуникация и хранителните ритми оставаше спекулативна.

Проучването подчертава, че ритмите на прием на храна действат като zeitgeber (външен сигнал, който синхронизира биологичните ритми) за циркадна модулация в черния дроб, подобно на начина, по който светлинните и тъмните цикли задвижват ритмите на SCN в тялото.

В модели на мишки с генно заглушаване, делецията на REV-ERBα и REV-ERBβ рецепторите нарушава ритмите на хранене, без да засяга циклите, задвижвани от SCN.

Аблацията активира гените Arntl и Per2, отговорни за хронометаболитния баланс, което води до променени ритми на хранене и увеличено хранене през деня, което в крайна сметка причинява значително наддаване на тегло. Интересното е, че трансекцията на чернодробния вагусен аферентен нерв (HVAN) премахва тези ефекти, намалявайки приема на храна и водещи до загуба на тегло.

Това подчертава важната роля на HV в сигнализирането за хранителни ритми, като паралелни проучвания показват противоположни резултати: активирането на чревните аференти при хора води до загуба на тегло, което подчертава сложността на чревно-мозъчните взаимодействия в метаболитната регулация.

В проучването са използвани миши модели, за да се идентифицират механизмите, лежащи в основата на хронометаболитната хомеостаза и нарушенията в хранителните ритми.

Резултатите показват, че HV служи като комуникационен център, предавайки сигнали към мозъка за промени в ритъма на хранене, открити чрез ядрените рецептори REV-ERBα/β. Тези сигнали водят до повишен прием на храна през дневните часове и значително наддаване на тегло.

Премахването на HV елиминира тези ефекти, което го показва като потенциална цел за бъдещи проучвания за отслабване.