Лікарі з’ясували, чому голодування не завжди призводить до втрати жиру

Вче­ні з Scripps Research іден­ти­фі­ку­ва­ли моле­ку­лу, що виді­ля­є­ться кишків­ни­ком аска­ри­ди, яка вза­є­мо­діє з моз­ком, змен­шу­ю­чи швид­кість втра­ти жиру в пері­о­ди дефі­ци­ту їжі. За сце­на­рі­єм, який, ймо­вір­но, зна­йо­мий бага­тьом, хто дотри­му­є­ться діє­ти, чим мен­ше черв’як Caenorhabditis elegans (C. elegans) їсть, тим повіль­ні­ше він втра­чає жир. Дослі­дни­ки з Scripps Research з’ясували при­чи­ну: неве­ли­ка моле­ку­ла, що виро­бля­є­ться в кишків­ни­ку черв’яка під час голо­ду­ва­н­ня, потра­пляє до моз­ку, де бло­кує сигнал, від­по­від­аль­ний за спа­лю­ва­н­ня жиру в цей період.

Хоча точна моле­ку­ла, яку вони іден­ти­фі­ку­ва­ли у черв’яків, ще не вивча­ла­ся на людях, нова робо­та допо­ма­гає вче­ним кра­ще зро­зу­мі­ти скла­дні пере­хре­сні пере­шко­ди між кишків­ни­ком і моз­ком. Вона також може про­ли­ти сві­тло на те, чому голо­ду­ва­н­ня — від­мо­ва від їжі про­тя­гом пев­но­го пері­о­ду часу — має пере­ва­ги, які не зале­жать від кіль­ко­сті з’їдених кало­рій. Нове дослі­дже­н­ня було опу­блі­ко­ва­не в жур­на­лі Nature Communications 11 сер­пня 2024 року.

«Ми впер­ше вияви­ли, що голо­ду­ва­н­ня пере­дає моз­ку інфор­ма­цію, яка не обме­жу­є­ться лише втра­тою кало­рій», — каже про­фе­сор­ка нев­ро­ло­гії Уні­вер­си­те­ту Скріп­пса Супрія Шрі­ні­ва­сан (Supriya Srinivasan), доктор філо­со­фії, про­від­на автор­ка ново­го дослі­дже­н­ня. «Ці резуль­та­ти зму­шу­ють мене зами­сли­ти­ся над тим, чи існу­ють моле­ку­ли, що утво­рю­ю­ться в кишків­ни­ку інших тва­рин, вклю­ча­ю­чи ссав­ців, які поясню­ють деякі наслід­ки для здоров’я, пов’язані з голодуванням».

Зв’язок між моз­ком і кише­чни­ком у мета­бо­лі­змі жирів

Дослі­дни­ки дав­но зна­ють, що мозок кон­тро­лює виро­бле­н­ня та роз­ще­пле­н­ня жирів у людей, інших ссав­ців та модель­них орга­ні­змів, таких як C. elegans. У 2017 році гру­па Шрі­ні­ва­са­на іден­ти­фі­ку­ва­ла FLP‑7, гор­мон моз­ку, який запу­скає спа­лю­ва­н­ня жиру в кишків­ни­ку аска­ри­ди. Однак C. elegans не мають сен­сор­них нер­вів у кишків­ни­ку, тому вче­ні нама­га­ли­ся визна­чи­ти зво­ро­тний шлях кому­ні­ка­ції: як кишків­ник сигна­лі­зує мозку?

Вче­ні Scripps Research вияви­ли, що спе­ці­а­лі­зо­ва­ні кишко­ві клі­ти­ни (пока­за­ні зеле­ним кольо­ром) хро­ба­ка C. elegans (сірий) виро­бля­ють пепти­дний гор­мон, який пере­мі­щу­є­ться в мозок для кон­тро­лю жиро­во­го обміну. 

«Ми зна­ли, що змі­на мета­бо­лі­чно­го ста­ну кишків­ни­ка може змі­ни­ти вла­сти­во­сті ней­ро­нів у моз­ку, але було дуже загад­ко­во, як це насправ­ді від­бу­ва­є­ться», — каже Шрінівасан.

У новій робо­ті Шрі­ні­ва­сан та її коле­ги вида­ли­ли з кишків­ни­ка C. elegans понад 100 сигналь­них моле­кул, по одній за раз, і вимі­ря­ли їхній вплив на виро­бле­н­ня FLP‑7 у моз­ку. Вони вияви­ли одну моле­ку­лу, яка мала зна­чний вплив на FLP‑7: фор­му інсу­лі­ну, відо­му як INS‑7. У людей інсу­лін най­більш відо­мий як гор­мон, що виро­бля­є­ться під­шлун­ко­вою зало­зою і кон­тро­лює рівень цукру в кро­ві. Але ця моле­ку­ла інсу­лі­ну нато­мість виро­бля­ла­ся клі­ти­на­ми кишків­ни­ка і також впли­ва­ла на жиро­вий обмін через мозок.

«Коли ми впер­ше вияви­ли, що це був інсу­лін, ми поду­ма­ли, що це пара­до­ксаль­но, — зга­дує Шрі­ні­ва­сан. «Інсу­лін дуже добре вивче­ний у ссав­ців, і не було жодно­го пре­це­ден­ту, щоб моле­ку­ла інсу­лі­ну вико­ну­ва­ла таку роль».

Від­кри­т­тя уні­каль­ної фун­кції інсуліну

Однак, коли гру­па дослі­ди­ла, як INS‑7 впли­ває на клі­ти­ни моз­ку, що про­ду­ку­ють FLP‑7, вони вияви­ли, що він не акти­вує реце­пто­ри інсу­лі­ну — як це роблять усі рані­ше від­кри­ті моле­ку­ли інсу­лі­ну — а бло­кує реце­пто­ри інсу­лі­ну. Сво­єю чер­гою, ця бло­ка­да запу­сти­ла каскад інших моле­ку­ляр­них подій, які вре­шті-решт при­зве­ли до того, що клі­ти­ни моз­ку пере­ста­ли виро­бля­ти ФЛП‑7.

«INS‑7 — це, по суті, сигнал, що над­хо­дить з кишків­ни­ка, який гово­рить моз­ку не спа­лю­ва­ти біль­ше жиро­ві запа­си пря­мо зараз, тому що їжа не над­хо­дить», — пояснює Шрінівасан.

Дослі­дже­н­ня рані­ше пока­за­ли, що пері­о­ди голо­ду­ва­н­ня можуть впли­ва­ти на орга­нізм різни­ми спосо­ба­ми, але меха­ні­зми цих змін були незро­зумі­ли­ми. Нове дослі­дже­н­ня вка­зує на один зі спосо­бів, яким поро­жній кишків­ник може пода­ва­ти сигнал моз­ку, що потен­цій­но може при­зве­сти до різно­ма­ні­тних наслід­ків для здоров’я, окрім втра­ти жиру.

Нові резуль­та­ти, за сло­ва­ми Шрі­ні­ва­са­на, допо­ма­га­ють поясни­ти, як мозок і трав­на систе­ма вза­є­мо­ді­ють в обох напрям­ках, щоб кон­тро­лю­ва­ти мета­бо­лізм на осно­ві наяв­но­сті їжі. Потрі­бні подаль­ші дослі­дже­н­ня, щоб з’ясувати, які саме шля­хи беруть участь у нових сигна­лах між кишків­ни­ком і моз­ком у ссавців.