Neuronii creierului care răspund la zahăr și grăsimi oferă noi perspective asupra controlului obezității

Studiul publicat în jurnalul Nature Metabolism demonstrează că hipocampul (HPC), regiune cerebrală esențială pentru memorie și învățare, joacă un rol surprinzător de complex în reglarea aportului alimentar. Autorii identifică două populații neuronale distincte în hipocampul dorsal (dHPC), fiecare dintre acestea fiind activată selectiv de nutrienți specifici - zahăr sau grăsimi. Aceste subpopulații neurale modulează consumul, preferința și motivația pentru anumite tipuri de alimente dense caloric prin mecanisme diferite: memoria contextuală (pentru zahăr) și motivația (pentru grăsimi).
Într-un mediu contemporan abundent în stimuli și alimente hipercalorice (bogate în grăsimi și zahăr), este crucial de înțeles modul în care creierul reglează preferințele și aportul alimentar. Hipocampul este recunoscut îndeosebi pentru rolul său în formarea memoriilor spațiale și episodice, însă studiile recente sugerează că ar fi implicat și în comportamentul alimentar.

Autorii au investigat modul în care diferite subpopulații de neuroni din dHPC răspund la semnalele ingestive specifice, transmise prin intermediul nervului vag și al altor căi. Ipoteza centrală este că există circuite distincte pentru zahăr și grăsimi, care contribuie la memorarea contextului asociat fiecărui nutrient și la motivația de a obține acele resurse alimentare.

Mecanisme de transmitere a semnalelor alimentare

• Activare prin nutrienți: În experimentele la șoareci, injecțiile intragastrice cu soluții de zahăr (sucroză) sau grăsimi (emulsie de tip microlipid) induc expresia genei Fos în dHPC.  
• Implicarea nervului vag: Vagotomia subdiafragmatică scade semnificativ activarea neuronală în hipocamp după administrarea intragastrică de zahăr sau grăsimi, indicând că nervul vag transmite o parte importantă a semnalelor post-ingestive.  
• Circuit vagal-hipocampal: Prin folosirea șoarecilor FosTRAP, s-a demonstrat că stimularea optogenetică a neuronilor vagali sensibili la zahăr ori la grăsimi activează subpopulații distincte de neuroni în dHPC.

Subpopulații distincte de neuroni pentru zahăr și grăsimi

• Abordarea FosTRAP: Modelele genetice folosesc markerul Fos pentru a eticheta activitatea neuronală selectivă pentru zahăr sau grăsimi, permițând apoi manipularea acestor neuroni prin chemogenetică sau ablație.  
• Glutamatergici, nu GABAergici: Cele două subpopulații sunt majoritar glutamatergice (vGLUT1-pozitive) și localizate în special în girusul dințat (DG) a dHPC.  
• Nesuprapunere între zahăr și grăsimi: Neuronii activați de zahăr și cei activați de grăsimi sunt aproape complet separați, sugerând existența unor circuite funcționale distincte.

Roluri funcționale: aport specific și controlul memoriei

Controlul preferinței și aportului de macronutrienți

Ablația neuronilor FosTRAP (prin caspază)  

• Ștergerea neuronilor „sensibili la zahăr” reduce consumul de zahăr, fără a afecta aportul de grăsimi.  
• Ștergerea neuronilor „sensibili la grăsimi” scade selectiv consumul de grăsimi.  

Activarea chemogenetică (receptor hM3Dq)  

• Stimularea neuronilor „de zahăr” crește consumul de zahăr, dar nu influențează aportul de grăsimi.  
• Stimularea neuronilor „de grăsimi” crește consumul de grăsimi.

Memoria contextului și a locației alimentare

• Învățare și memorie spațială: Ștergerea neuronilor „de zahăr” împiedică reținerea locației asociate zahărului, dar nu afectează memorarea locației grăsimilor, și invers pentru subpopulația „de grăsimi”.  
• Engrama pentru zahăr: Activarea chimică a neuronilor „de zahăr” îmbunătățește performanța în testele de memorie pentru locația zahărului, indicând un engram specific pentru zahăr.  
• Legătura cu aportul alimentar: Măsurătorile comportamentale arată că memoria spațială pentru zahăr influențează direct consumul (de ex., mai puține mese cu zahăr dacă neuronii de zahăr sunt ablați).

Motivația pentru alimente bogate în grăsimi

• Raport progresiv: Ștergerea neuronilor „de grăsimi” reduce motivația de a munci pentru o recompensă de grăsimi, în timp ce stimularea lor crește efortul depus pentru obținerea grăsimilor.
• Separarea de recompensa generală: Aceste efecte nu se extind asupra zahărului, confirmând specificitatea subpopulației pentru grăsimi.

Implicarea în obezitate și consumul de diete hipercalorice

Efecte asupra dietei bogate în grăsimi și zahăr

• Stimularea neuronilor de zahăr sporește consumul dietei HFHS.
• Ablația neuronilor de zahăr menține aportul zilnic total, dar reduce frecvența meselor și previne creșterea în greutate.

Efecte asupra dietei bogate în grăsimi

• Stimularea neuronilor de grăsimi crește consumul dietei HF, iar ablația lor reduce semnificativ aportul și previne îngrășarea.

Concluzii și implicații

• Rețele hipocampale orexigene separate: Două subpopulații importante în hipocampul dorsal - una specifică pentru zahăr și alta pentru grăsimi - au rol distinct în reglarea preferințelor și consumului alimentar.  
• Ipoteza unei hărți cognitive nutriționale: Neuronii sensibili la zahăr gestionează memoria spațială a surselor de zahăr, iar neuronii pentru grăsimi modulează motivația și asocierea recompenselor pentru grăsimi.  
• Relevanța clinică: În mediul alimentar modern, aceste circuite pot duce la consum excesiv de alimente bogate în grăsimi și/sau zahăr. Vizarea terapeutică a subgrupurilor neuronale corespunzătoare ar putea ameliora comportamentele alimentare și riscul de obezitate.

În ansamblu, studiul demonstrează că hipocampul nu are doar funcții de codificare spațială și episodică, ci și un rol specializat în integrarea semnalelor nutriționale pentru reglarea comportamentului alimentar. Rezultatele deschid calea către intervenții care să vizeze selectiv subpopulațiile hipocampale responsabile de controlul greutății și obezității.