Az inzulin hatása az agyban elhízáshoz vezethet Max-Planck-Gesellschaft
A kutatók megfejtik egy fontos mechanizmust, amellyel az inzulin szabályozza a hipotalamusz energiaegyensúlyát
A zsíros ételek híznak. Ez az egyszerű kapcsolat olyan összetett jelátviteli utakat rejti el, amelyeken keresztül az agyban lévő hírvivő anyagok irányítják az energiaegyensúlyt. A kölni Max Planck Neurológiai Kutatóintézet és a Kölni Egyetem CECAD Kiválósági Klaszterének tudósai most tisztázták egy fontos lépést ebben a komplex kontrollkörben. Meg tudták mutatni, hogy az inzulin hormon hogyan működik az agy úgynevezett ventromediális hipotalamuszában. A magas zsírtartalmú étrend eredményeként az inzulin nagyobb mértékben szabadul fel. Speciális idegsejtekben - az SF-1 idegsejtekben - mozgatja a jelkaszkádot, amelynek középpontjában a PI3 kináz enzim áll. Több közbenső lépésben az inzulin gátolja az idegi impulzusok továbbadását, így a jóllakottság érzése elnyomódik és az energiafogyasztás csökken. Ez elősegíti a túlsúlyt és az elhízást.
Az inzulin hatásainak vizualizálása a hipotalamusz SF-1 neuronjaiban. Inzulinnal történő stimulálás után az SF-1 sejtek (piros) alkotják a PiP3 jelző molekulát (zöld). (Kék: sejtmag)
A hipotalamusz fontos szerepet játszik az energiaegyensúly szabályozásában. Az ezen a területen található speciális idegsejtek, az úgynevezett POMC sejtek reagálnak a hírvivő anyagokra, és így szabályozzák az étkezési magatartást és az energiafogyasztást. Az inzulin hormon fontos hírvivő anyag. A szervezetben az inzulin hatására az étellel bevitt cukor a célsejtekbe (pl. Az izmokba) szállítódik, és így energiaforrásként elérhető. A magas zsírtartalmú étrend mellett egyre inkább kialakul a hasnyálmirigyben, így koncentrációja az agyban is megnő. Az inzulin és az agy célsejtjei közötti kölcsönhatás szintén döntő fontosságú az energiaegyensúly szabályozása és szabályozása szempontjából. Az inzulin általi szabályozás alapjául szolgáló molekuláris mechanizmusok azonban még mindig nagyrészt ismeretlenek.
Jens Brüning, a Max Planck Neurológiai Kutatóintézet igazgatója és a Kölni Egyetem CECAD („Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases”) vezetője által vezetett kutatócsoport most tisztázta az összetett szabályrendszer fontos lépését. Amint a tudósok kimutatták, az inzulin jelkaszkádot vált ki az SF-1 idegsejtekben - a hipotalamusz másik idegsejtcsoportjában. Érdekes módon azonban úgy tűnik, hogy ezeket a sejteket az inzulin csak magas zsírtartalmú étrendben és túlsúlyban szabályozza. A PI3-kináz enzim központi szerepet játszik ebben a hírvivő anyagok kaszkádjában. Az enzim közbülső lépéseken keresztül aktiválja az ioncsatornákat, és így gátolja az idegi impulzusok továbbadását. A kutatók gyanítják, hogy az SF-1 sejtek így kommunikálnak a POMC sejtekkel.
A kinázok olyan enzimek, amelyek más molekulákat aktiválnak foszforilezéssel - a foszfátcsoportok kapcsolódásával. "Ha az inzulin az SF-1 sejtek felszínén kötődik a receptorához, aktiválja a PI3 kinázt" - magyarázza Tim Klöckener, a tanulmány első szerzője. „A PI3 kináz pedig foszforilezés útján szabályozza a PIP3 képződését, amely egy másik jelátviteli molekula. A PIP3 a sejtfal megfelelő csatornáit átjárhatóvá teszi a káliumionok számára. ”Beáramlásuk miatt az idegsejt lassabban„ lángol ”- az elektromos impulzusok átvitele elnyomva.
"Az SF-1 idegsejtek közbenső állomásán keresztül az inzulin ezért valószínűleg közvetetten gátolja a jóllakottság érzéséért felelős POMC idegsejteket" - gyanítja a tudós. „Ugyanakkor az élelmiszer-fogyasztás tovább növekszik.” Azonban továbbra is függőben vannak azok a közvetlen bizonyítékok, amelyek szerint a két típusú idegsejt közvetlenül így kommunikál egymással.
Annak kiderítésére, hogy az inzulin hogyan működik az agyban, a kölni tudósok összehasonlították azokat az egereket, amelyekből hiányzott az SF-1 idegsejtek inzulinreceptora, az egerekkel, amelyek inzulinreceptorai épek voltak. Normál étrend mellett a kutatók nem találtak különbséget a két csoport között. Ez azt sugallja, hogy az inzulinnak nincs meghatározó befolyása e sejtek aktivitására sovány egyedekben. Ha viszont a rágcsálókat magas zsírtartalmú étrenddel etették, akkor a hibás inzulinreceptorral rendelkezők karcsúak maradtak, míg a működő receptorral rendelkezőek gyorsan híztak. A megnövekedett étvágy és a csökkent kalóriafogyasztás volt felelős a súlygyarapodásért. Ez az inzulinhatás a test evolúciós alkalmazkodását jelentheti a szabálytalan élelmiszerellátáshoz, hosszú éhséggel: Ha különösen magas zsírtartalmú étel van rövid távon túlkínálatban, akkor a test az inzulin hatására különösen hatékonyan hozhat létre energiatartalékokat.
Még nem lehet megbecsülni, hogy a tanulmány eredményei segítenek-e egy napon beavatkozni az energiaháztartásba. "Jelenleg még messze vagyunk a gyakorlati alkalmazástól" - mondja Jens Brüning. „Célunk kideríteni, hogyan alakul ki az éhség és a jóllakottság érzése. Csak akkor, ha megértjük a teljes rendszert, elkezdhetünk terápiákat kifejleszteni. "