У аскариды под названием C. elegans, сигналы, полученные из окружающей среды – в частности, восприятие кислорода мозгом – определяют, насколько быстро кишечник сжигает жир. Удивительно, но это общение работало в обоих направлениях, и запасы жира в кишечнике также могли влиять на силу сигнала о сжигании жира от нервной системы.
«Это интересно», – сказала доцент TSRI Суприя Сринивасан, старший автор нового исследования. "Если чувствительные к кислороду нейроны изменяют свою активность в зависимости от количества жира в организме животного, то какие другие нейронные функции могут модулировать жир?"
Полученные данные указывают на возможность наличия аналогичного механизма у людей, который может не регулироваться при таких заболеваниях, как синдром Барде-Бидля, при котором у пациентов с крайним ожирением, по-видимому, нарушается сенсорное восприятие.
Однако кислородные датчики у людей еще не известны.
Исследование было опубликовано 11 февраля 2016 года в журнале Cell Reports.
Метаболическая тайна
Прием пищи известен как важный регулятор обмена веществ.
Например, при низком потреблении пищи организм сжигает жир и восполняет недостающие питательные вещества.
Но появляется все больше свидетельств того, что сжигание жира сложнее, чем считалось ранее. Недавние исследования показали, что цепи нервной системы, участвующие в регулировании метаболизма, отличаются от цепей, регулируемых пищевым поведением.
«Это означает, что наш метаболизм не является простым следствием приема пищи», – сказал Шринивасан.
Но если прием пищи – не единственный игрок, контролирующий метаболизм, то что еще?
В новом исследовании исследователи проверили семейство генов, которые, как известно, играют важную роль в сенсорном восприятии.
Удаляя эти гены по одному в C. elegans, исследователи обнаружили, что два из этих генов связаны с метаболизмом жиров. Интересно, что один из генов экспрессировался только в нескольких нейронах, которые, как ранее было показано, воспринимают уровень кислорода в окружающей среде червя.
«В моей голове загорелась лампочка – может быть связь между ощущением кислорода и сжиганием жира», – сказал Шринивасан.
Используя генетически закодированные флуоресцентные датчики, исследователи обнаружили, что количество жировых запасов может влиять на активность нейронов в ответ на кислород.
«Это интересная, ранее неизвестная роль этих нейронов», – сказала научный сотрудник TSRI Эмили Уитхэм, которая была первым автором нового исследования.
Есть кислород? Сжигать жир
Исследователи считают, что эта связь в C. elegans может существовать как способ определения наличия пищи. Черви поедают бактерии, потребляющие кислород, поэтому немного более низкий уровень кислорода по сравнению с нормальным атмосферным кислородом сигнализирует о том, что поблизости есть еда.
В ходе последующего эксперимента исследователи обнаружили, что при высоком уровне кислорода (что указывает на отсутствие поблизости пищи) черви ускоряют сжигание жира. Как будто эти черви перешли в аварийный режим и вскрыли резервный паек.
Когда уровень кислорода был немного ниже, что указывало на близлежащую еду, черви сжигали жир не так быстро. Черви, казалось, чувствовали приближение еды, поэтому пока не было необходимости переключаться в режим экстренного сжигания жира.
К своему удивлению, исследователи обнаружили, что кишечник также может взаимодействовать с нейронами. Когда запасы жира опускались слишком низко, нейронный сигнал сжигать жир ослабевал.
Это привело к тому, что исследователи предположили, что кишечник сигнализирует нейронам о снижении их активности, когда не хватает жира для сжигания.
«Мы думаем, что это система самосохранения, которая предотвращает вредный сигнал сжигания жира от нейронов в условиях истощенных жировых запасов», – сказал Уитхэм.
Хотя еще слишком рано говорить, применимы ли идеи о сжигании жира к людям, Шринивасан сказал, что результаты открывают новые двери для исследований метаболизма и загадок межтканевой коммуникации. Она сказала, что следующим шагом в этом исследовании будет определение молекулы, которая передает сообщения между кишечником и нейронами, участвующими в этом исследовании.
«Мы думаем, что секретируется гормоноподобный фактор», – сказал Шринивасан. "Мы преследуем этот сигнал."