Efectele insulinei în creier pot duce la obezitate Max-Planck-Gesellschaft
Cercetătorii descifrează un mecanism important prin care insulina controlează echilibrul energetic din hipotalamus
Alimentele grase îngrașă. Această conexiune simplă ascunde căi complexe de semnalizare prin care substanțele mesager din creier controlează echilibrul energetic. Oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru cercetări neurologice din Köln și Clusterul de excelență CECAD de la Universitatea din Köln au clarificat acum un pas important în această buclă de control complexă. Au reușit să arate cum funcționează hormonul insulină în așa-numitul hipotalamus ventromedial al creierului. Insulina este eliberată mai des ca urmare a unei diete bogate în grăsimi. În celulele nervoase speciale - neuronii SF-1 - stabilește o cascadă de semnal în mișcare, în centrul căreia se află enzima PI3-kinază. În mai multe etape intermediare, insulina inhibă transmiterea impulsurilor nervoase, astfel încât sentimentul de sațietate este suprimat și consumul de energie este redus. Aceasta promovează supraponderalitatea și obezitatea.
Vizualizarea efectelor insulinei în neuronii SF-1 ai hipotalamusului. După stimularea cu insulină, celulele SF-1 (roșii) formează molecula de semnalizare PiP3 (verde). (Albastru: nucleu celular)
Hipotalamusul joacă un rol important în reglarea echilibrului energetic. Celulele nervoase speciale din această zonă, așa-numitele celule POMC, reacționează la substanțele mesager și astfel controlează comportamentul alimentar și consumul de energie. Hormonul insulină este o substanță mesager importantă. În organism, insulina face ca zahărul ingerat prin alimente să fie transportat către celulele țintă (de exemplu, mușchii) și astfel disponibil ca sursă de energie. Cu o dietă bogată în grăsimi, se formează din ce în ce mai mult în pancreas, astfel încât concentrația sa crește și în creier. Interacțiunea dintre insulină și celulele țintă din creier are, de asemenea, o importanță crucială pentru controlul și reglarea echilibrului energetic. Cu toate acestea, mecanismele moleculare care stau la baza controlului de către insulină sunt încă în mare parte necunoscute.
Un grup de cercetare condus de Jens Brüning, director la Institutul Max Planck de cercetare neurologică și șef al clusterului de excelență CECAD („Răspunsurile la stres celular în îmbătrânirea bolilor asociate”) de la Universitatea din Köln a clarificat acum un pas important în acest set complex de reguli. După cum au arătat oamenii de știință, insulina declanșează o cascadă de semnal în neuronii SF-1 - un alt grup de celule nervoase din hipotalamus. Interesant este însă că aceste celule par a fi reglementate de insulină doar într-o dietă bogată în grăsimi și supraponderală. Enzima PI3-kinază joacă un rol central în această cascadă de substanțe mesager. Enzima activează canalele ionice prin pași intermediari și astfel inhibă transmisia impulsurilor nervoase. Cercetătorii suspectează că astfel comunică celulele SF-1 cu celulele POMC.
Kinazele sunt enzime care activează alte molecule prin fosforilare - atașarea grupărilor fosfat. „Dacă insulina se leagă de receptorul său de pe suprafața celulelor SF-1, aceasta activează kinaza PI3”, explică Tim Klöckener, primul autor al studiului. „Kinaza PI3 controlează la rândul său formarea PIP3, o altă moleculă de semnalizare, prin fosforilare. PIP3 face ca canalele corespunzătoare din peretele celular să fie permeabile pentru ionii de potasiu. ”Afluxul lor determină celula nervoasă să„ tragă ”mai lent - transmisia impulsurilor electrice este suprimată.
„Prin stația intermediară a neuronilor SF-1, insulina, prin urmare, probabil inhibă indirect neuronii POMC, care sunt responsabili pentru sentimentul de sațietate”, suspectează omul de știință. „În același timp, consumul de alimente continuă apoi să crească.” Cu toate acestea, încă există dovezi directe că cele două tipuri de celule nervoase comunică direct între ele în acest mod.
Pentru a afla cum funcționează insulina în creier, oamenii de știință din Köln au comparat șoarecii cărora le lipsea receptorul de insulină de pe neuronii SF-1 cu șoareci al căror receptor de insulină era intact. Cu o dietă normală, cercetătorii nu au găsit nicio diferență între cele două grupuri. Acest lucru sugerează că insulina nu are o influență decisivă asupra activității acestor celule la indivizii slabi. Dacă, pe de altă parte, rozătoarele au fost hrănite cu o dietă bogată în grăsimi, cei cu un receptor de insulină defect au rămas slabi, în timp ce cei cu un receptor funcțional s-au îngrășat rapid. Atât creșterea poftei de mâncare, cât și consumul scăzut de calorii au fost responsabile pentru creșterea în greutate. Acest efect al insulinei ar putea reprezenta o adaptare evolutivă a organismului la alimentarea neregulată cu perioade lungi de foame: dacă există o ofertă excesivă pe termen scurt de alimente cu conținut ridicat de grăsimi, organismul poate crea rezerve de energie în mod eficient prin acțiunea insulinei.
Nu este încă posibil să se estimeze dacă rezultatele studiului vor ajuta într-o zi să intervină în mod specific în bilanțul energetic. „În prezent suntem încă departe de aplicarea practică”, spune Jens Brüning. „Scopul nostru este să aflăm cum apar foamea și sentimentele de sațietate. Doar atunci când înțelegem întregul sistem putem începe să dezvoltăm terapii. "