Оптогенетика помогла разобраться в работе нейронов аппетита
«Еда»
Фото: goldvoice.club
0 102

Оптогенетика помогла разобраться в работе нейронов аппетита

Методы оптогенетики часто используют в экспериментах с модельными организмами.

Американские ученые провели эксперимент с использованием методов оптогенетики на мышах: им удалось выяснить, как именно активность нейронов дугообразного ядра гиппокампа регулирует пищевое поведение. В статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщается, что аппетит животных снижается при активации нейронов, экспрессирующих анорексигенные пептиды, но повышается при совместной активации клеток, отвечающих за экспрессию и подавляющих, и понижающих аппетит пептидов.

За регуляцию пищевого поведения отвечает работа двух видов пептидергических (использующих в качестве основного медиаторы пептиды, которые синтезируются в соме) нейронов дугообразного ядра гипоталамуса. Первый вид нейронов экспрессирует полипептид проопиомеланокортин и обладает анорексигенными свойствами (подавляет аппетит), а за работу второго вида нейронов, орексигенных (то есть возбуждающих аппетит), отвечает экспрессия нейропептидов AgPR и Y.

О том, как именно два типа таких нейронов взаимодействуют в рамках влияния на аппетит, известно мало. Изучить этот вопрос подробнее решили ученые из Мичиганского университета под руководством Цяна Вэя (Qiang Wei). Для этого они провели эксперимент на мышах с использованием методов оптогенетики — внедрения в мембрану нервных клеток светочувствительных рецепторов опсинов. В этом эксперименте ученые использовали каналродопсин-2 (ChR2) — возбуждающий опсин, который активируется под воздействием света с длиной волны 470 нанометра (примерно соответствует синему). Его внедрили в мембрану анорексигенных нейронов дугообразного ядра, экспрессирующих проопиомеланокортин (POMC-нейроны), а также в AgPR-нейроны.

Ученые проверили, как активация POMC-нейронов воздействует на аппетит мышей. Для этого они не кормили их в течение четырех часов до начала эксперимента, а затем предоставляли доступ к еде, активируя внедренные в мембраны опсины лазером. Исследователи выяснили, что активация POMC-нейронов значительно снижает аппетит мышей: с активированными анорексигенными нейронами они съели примерно на 0,25 грамма на 100 граммов веса еды меньше при среднем аппетите в 0,8 грамма на 100 граммов веса. Также ученые решили измерить концентрацию бета-эндорфина — нейропептида из группы эндорфинов, известные своими анальгезирующими свойствами, который синтезируется во многом благодаря работе POMC-нейронов. Для этого они провели поведенческий болевой тест с использованием горячей пластины, к которой прижимали лапки мышей. В качестве основного показателя уровня боли ученые измеряли частоту зализывания лап: при активации POMC-нейронов она снижалась в два раза.

Затем ученые активировали одновременно POMC- и AgPR-нейроны, то есть и анорексигенные и орексигенные клетки. Такая активация привела к сильному повышению аппетита: мыши стали есть на 1,5 грамма на 100 граммов веса корма больше (то есть масса поглощаемой пищи увеличилась почти втрое). Частота зализывания лап в тесте с горячей пластиной также повышалась, что говорит о том, что POMC-нейроны были активны. Интересно, что у этих мышей тягу к еде удалось снизить благодаря использованию налоксона — антагониста опиоидных рецепторов. 

Ученые пришли к выводу, что снизить аппетит мышей можно с помощью активации анорексигенных нейронов, а повысить — селективной активацией и анорексигенных, и орексигенных нейронов, причем в этом случае активность вторых будет играть бóльшую роль. Снижение аппетита за счет использования налоксона говорит о том, что опиоидная система также играет важную роль в контроле аппетита. Кроме того, ученые отметили, что результаты проведенной ими работы говорят о том, что для эффективного контроля аппетита на клеточном уровне необходимо использовать не ингибирование орексигенных нейронов, а, наоборот, — активацию нейронов анорексигенных. 

Методы оптогенетики часто используют в экспериментах с модельными организмами. Например, недавно с помощью него американские и израильские ученые выяснили, что самцам плодовой мушки дрозофилы фруктовой доставляет удовольствие процесс эякуляции, причем даже при отсутствии самки.

Последние новости
Решение завершает реформу, длившуюся несколько десятков лет.…
За доказательство невозможности существования этой модификации в 1954 году была присуждена Нобелевская премия…
Что академики обсуждали на Общем собрании РАН.…