Un nou studiu descoperă neuronii creierului care conduc la consumul de grăsimi și zahăr

Studiul publicat în jurnalul Nature Metabolism a fost realizat de o echipă de cercetători în neuroștiințe și investighează rolul specific al unor ansambluri neuronale din hipocampusul dorsal în reglarea memoriei contextuale și a motivației alimentare.
În contextul supraviețuirii, abilitatea de a forma o hartă cognitivă a mediului și de a reaminti locațiile alimentare este esențială. Studiile anterioare au demonstrat că hipocampusul nu doar susține memoria episodică și spațială, ci este și implicat în controlul aportului alimentar, activându-se ca răspuns la semnalele post-ingestive și la indicii senzoriali ai meselor. În mediul actual, caracterizat de expunerea continuă la alimente bogate în grăsimi și zaharuri, aceste mecanisme pot contribui la dezvoltarea obezității, subliniind importanța înțelegerii fine a proceselor de asociere între indicii alimentari și comportamentul de consum.

Detaliile studiului

Pentru a investiga aceste mecanisme, cercetătorii au utilizat un model murin și au administrat infuzii intragastrice (IG) de sucroză (15% wt/vol) și grăsime (microlipid, 6,8% vol/vol) în volume de 500 µl la 100 µl/min, comparativ cu o soluție salină isosmotică (0,9% wt/vol). Activarea neuronală a fost evaluată prin marcarea Fos imunofluorescentă, evidențiind o creștere semnificativă a expresiei Fos în regiunea hipocampusului dorsal (dHPC), în special în zona dentate gyrus.

Metodologia a inclus utilizarea modelului FosTRAP, care permite accesul genetic permanent la neuronii activi prin inducerea Cre recombinazei, astfel încât să se poată manipula selectiv aceste populații. Printre tehnicile folosite se numără:

• Vagotomia subdiafragmatică pentru a demonstra rolul esențial al nervului vag în transmiterea semnalelor post-ingestive către dHPC.
• Stimularea optogenetică a neuronilor sensibili la nutrienți, validând conexiunea funcțională dintre nervul vag și activarea hipocampală.
• Ablarea genetică a neuronilor marcați cu un virus expresor de caspază (Casp3), pentru a evalua impactul asupra preferinței și memoriei alimentare.
• Stimularea chimogenetică cu receptorul hM3Dq activat de clozapina N-oxid (CNO), demonstrând că activarea acestor neuroni sporește consumul de nutrienți într-un mod specific macronutrient.

Aceste abordări au permis identificarea a două populații distincte de neuroni în dHPC – una sensibilă la zahăr și alta la grăsime – majoritatea având fenotip glutamatergic.

Rezultate

Rezultatele experimentale au evidențiat următoarele aspecte esențiale:

• Activarea neuronală specifică: Infuziile IG de sucroză și grăsime au dus la o creștere semnificativă a expresiei Fos în dHPC, în special în girusul dințat. Această activare a fost parțial blocată în urma vagotomiei, indicând rolul critic al nervului vag în transmiterea semnalelor din intestin către creier.
• Disocierea populațiilor neuronale: Utilizând modelul FosTRAP, s-a demonstrat o suprapunere minimă între neuronii activați de sucroză și cei activați de grăsime, subliniind existența unor ansambluri separate care codifică informații post-ingestive specifice.
• Impactul asupra comportamentului alimentară: Ablarea genetică a neuronilor responsivi la sucroză a redus consumul de sucroză cu aproximativ 50% în testele cu două butelii, fără a afecta consumul de grăsime. În mod similar, eliminarea neuronilor responsivi la grăsime a redus consumul de grăsime cu aproximativ 40%. În plus, stimularea chimogenetică a acestor neuroni a dus la creșterea selectivă a consumului, evidențiind rolul lor în determinarea preferinței macronutrient.
• Memoria contextuală și motivația: Testele comportamentale au arătat că neuronii responsivi la sucroză sunt esențiali pentru formarea și reamintirea memoriei spațiale asociate locației hranei, influențând astfel alegerea alimentară. Pe de altă parte, neuronii responsivi la grăsime au fost implicați în creșterea motivației de a obține recompensa alimentară, fiind esențiali pentru efortul depus în obținerea grăsimilor.
• Prevenția obezității: Ablarea acestor neuroni a determinat o scădere a frecvenței meselor și a protejat împotriva creșterii în greutate și a acumulării de masă adiposă, ceea ce sugerează o legătură directă între activitatea acestor rețele neuronale și riscul de obezitate.

Concluzie

Sstudiul dezvăluie că hipocampusul dorsal găzduiește două populații orexigenice distincte, responsabile pentru codificarea memoriei spațiale a alimentelor bogate în zahăr și pentru creșterea motivației legate de grăsimi. Aceste descoperiri oferă o perspectivă nouă asupra modului în care creierul integrează semnalele post-ingestive pentru a regla comportamentul alimentar și deschid noi direcții pentru dezvoltarea terapiilor în combaterea obezității.