После 24 часов голодания типичная лабораторная мышь тратит много времени на еду. Удивительно, но это не то, что Jay M. Патель заметил, когда изучал базальные схемы переднего мозга у мышей.
"Когда я присоединился к доктору. В лаборатории Бенджамина Аренкиля они только что обнаружили уникальный набор цепей в базальном переднем мозге, области, отдельной от гипоталамуса, области мозга, которая обычно регулирует, сколько вы едите, в зависимости от того, сколько энергии вы тратите," сказал Патель, студент программы подготовки медицинских ученых-неврологов (M.D./ Ph.D.) в Медицинском колледже Бейлора. "Я хотел исследовать, что на самом деле делают эти цепи, связанные с питающим центром мозга."
Используя передовые технологии, в том числе протоколы микроэндоскопии и визуализации, Патель и его коллеги впервые исследовали, какие типы стимулов активируют электрические цепи. Регистрируя активность нейронов, Патель обнаружил, что запахи пищи сильно активируют подмножество нейронов в базальном переднем мозге, идентифицированное по экспрессии молекулы vGlut2.
"Это было очень интересно, потому что мы знаем, что обоняние может возбуждать аппетит. Например, почувствовав запах десерта, вы можете захотеть его съесть, даже если вы только что плотно поели. Или наоборот, понюхав испорченное блюдо, вы его не съедите, даже если очень голодны," Патель сказал.
Хотя исследователи знали, что восприятие пищевых запахов само по себе может влиять на нейронную активность в гипоталамусе, было неясно, как это восприятие запаха передается на гипоталамус. Они были взволнованы возможностью того, что новые схемы базального переднего мозга vGlut2 + могут дать ответ.
Удивительные результаты
Патель и его коллеги изучали эффект специфической активации нейронов vGlut2 + в базальном переднем мозге и наблюдали резко изменившееся пищевое поведение у мышей.
"Удивительно, но через четыре-пять дней после начала эксперимента мыши начали быстро худеть," Патель сказал.
Исследователи определили, что быстрая потеря веса животных не может быть объяснена метаболической дисфункцией, поскольку они не обнаружили различий между уровнями гормонов гипофиза или щитовидной железы, а также уровнями глюкозы, инсулина или лептина между экспериментальной и контрольной группами. Мыши быстро похудели, потому что перестали есть.
"Они не ели, даже когда были голодны, что нам показалось замечательным, потому что животные вынуждены есть, чтобы выжить," Патель сказал. Интересно, что дальнейшие эксперименты показали, что естественные неприятные запахи сильнее влияют на vGlut2 + базальные нейроны переднего мозга, чем одна еда, вызывая у мышей поведение избегания пищи.
"Казалось, животные боялись еды," Патель сказал. "Несмотря на то, что они были голодны, они избегали мест, где хранилась еда."
"Мы идентифицировали мозговой контур, управляемый нейронами vGlut2 + в базальном переднем мозге, который подавляет аппетит, когда он активен, и стимулирует пищевое поведение, когда он неактивен," Патель сказал. "Мы также определили, что этот контур, который образован всего лишь парой тысяч нейронов, участвующих в восприятии внешнего мира, подключается и отменяет пищевое поведение, регулируемое гипоталамусом."
"Мы думаем, что эта работа имеет потенциальные последствия, выходящие за рамки пищевого поведения и физиологии мышей," сказал Аренкиэль, доцент нейробиологии, молекулярной генетики и генетики человека и научный сотрудник McNair в Baylor. Он также является членом Института неврологических исследований Яна и Дэна Дунканов при детской больнице Техаса. "Эта схема сильно влияет на то, как наш мозг воспринимает внешний мир и передает эту информацию в гипоталамус, таким образом связываясь с аспектами физиологии, такими как кормление, которое связано с расстройствами пищевого поведения, которые связаны со многими психоневрологическими состояниями."