tuvastab maksa ja aju vahelise seose kui võtmeteguri tsirkadiaanse toitumisharjumuse ja rasvumise juhtimisel

Uuring toob esile maksa vagusnärvi rolli toidutarbimise rütmide reguleerimisel, pakkudes uusi perspektiive rasvumise võimalike ravimeetodite jaoks.

Ajakirjas Science avaldatud uuring näitas, et maksa aferentse närvi (HVAN) ja aju vaheline kommunikatsioon mõjutab ööpäevaseid toitumisharjumusi. Hiirtel korrigeeris HVAN-i kirurgiline eemaldamine muutunud söömisrütme ja vähendas kaalutõusu kõrge rasvasisaldusega dieedi ajal, mis viitab sellele, et HVAN võib olla sihtmärk võitluses rasvumise vastu.

Ööpäevarütmid on 24-tunnised tsüklid, mis reguleerivad loomade füüsilisi, vaimseid ja käitumuslikke muutusi, tavaliselt sünkroniseeritud valguse ja pimeduse tsüklitega. Kuigi need rütmid on tavaliselt stabiilsed, võivad neid häirida käitumise muutused või valguse käes viibimine, näiteks ajavööndivahetuse või öise vahetuse töö puhul, mis viib organsüsteemide desünkroniseerumiseni.

Suprakiasmaatiline tuum (SCN) toimib ööpäevarütmi peamise kellana, kasutades valgussignaale molekulaarse kella geenide tagasisideahelate (TTFL) loomiseks. Hiljutised uuringud näitavad, et peaaegu kõigil somaatilistel rakkudel on ka oma TTFL-id, mis aitavad tasakaalustada ööpäevarütmi teiste protsessidega, näiteks toidu tarbimisega.

SCN-i ja toitainete poolt juhitavate maksarütmide sünkroniseerimine on oluline metaboolse tasakaalu säilitamiseks keskkonnamuutuste korral. Näriliste ja inimestega läbi viidud uuringud näitavad, et nende süsteemide desünkroniseerimine on kahjulik tervisele, suurendades selliste metaboolsete haiguste nagu rasvumine ja diabeet riski ja raskusastet. Siiski on nende interaktsioonide täpsed mehhanismid ja signaalid ebaselged.

Uuringus uuritakse maksa ja aju vahelise ööpäevase kommunikatsiooni mehhanisme, kustutades hiirtel tuumaretseptorid REV-ERBα/β.

Need retseptorid on varem identifitseeritud kui kronometaboolse homöostaasi võtmeelemendid. Nende eemaldamine põhjustab desünkroniseerumist.

Erinevalt varasematest uuringutest selles valdkonnas kasutasid teadlased adenoviiruste süstimist, mis on võimelised REV-ERB-d sabaveeni kaudu eemaldama, andes uuringule ainulaadse eelise bioloogilise kella lokaalsel (mitte süsteemsel) häirimisel.

See metoodika võimaldas meil jälgida ja manipuleerida maksa ja aju asünkrooniaga, jättes samal ajal teised organsüsteemid muutmata, vähendades oluliselt taustamüra ja segavaid tegureid.

Kirurgilisi ja eksperimentaalseid sekkumisi viidi läbi kolmel erineval täiskasvanud laborihiirte rühmal.

Uuring keskendus ka maksa vagusnärvi (HV) rollile aju signaalide edastamisel ja kaalu reguleerimisel. Kuigi varem oli teada, et HV edastab ainevahetusandmeid maksast ajju, jäi selle täpne roll ööpäevases suhtluses ja toitumisrütmides spekulatiivseks.

Uuring toob esile, et toidutarbimise rütmid toimivad maksa ööpäevase modulatsiooni zeitgeberina (välise signaalina, mis sünkroniseerib bioloogilisi rütme), sarnaselt sellele, kuidas valguse ja pimeduse tsüklid mõjutavad kehas SCN-rütme.

Geeni vaigistavates hiiremudelites häiris REV-ERBα ja REV-ERBβ retseptorite deletsioon toitumisrütmi, mõjutamata SCN-i poolt juhitavaid tsükleid.

Ablatsioon aktiveeris kronometaboolse tasakaalu eest vastutavad geenid Arntl ja Per2, mis viis muutunud toitumisrütmini ja suurenenud päevasel ajal söömiseni, mis lõppkokkuvõttes põhjustas märkimisväärse kaalutõusu. Huvitaval kombel kõrvaldas maksa vaguse aferentse närvi (HVAN) läbilõikamine need mõjud, vähendades toidutarbimist ja viies kaalulanguseni.

See rõhutab HV olulist rolli toitumisrütmide signaalimisel, kusjuures paralleelsed uuringud näitavad vastupidiseid tulemusi: soolestiku aferentsete närvirakkude aktiveerimine inimestel põhjustas kaalulangust, mis rõhutab soolestiku ja aju interaktsioonide keerukust ainevahetuse regulatsioonis.

Uuringus kasutati hiiremudeleid, et tuvastada kronometaboolse homöostaasi ja toitumisrütmi häirete aluseks olevaid mehhanisme.

Tulemused näitasid, et HV toimib kommunikatsioonikeskusena, edastades ajule signaale toitumisrütmi muutuste kohta, mis on tuvastatud tuumaretseptorite REV-ERBα/β kaudu. Need signaalid põhjustavad suurenenud toidutarbimist päevasel ajal ja märkimisväärset kaalutõusu.

HV eemaldamine kõrvaldas need mõjud, mis näitab seda potentsiaalse sihtmärgina tulevastes kaalulangusuuringutes.