Účinky inzulínu v mozgu môžu viesť k obezite Max-Planck-Gesellschaft
Vedci dešifrujú dôležitý mechanizmus, ktorým inzulín riadi energetickú rovnováhu v hypotalame
Mastné jedlá vás zbavia tuku. Toto jednoduché spojenie v sebe skrýva zložité signálne dráhy, ktorými látky posla v mozgu riadia energetickú rovnováhu. Vedci z Max Planckovho inštitútu pre neurologický výskum v Kolíne a Cluster of Excellence CECAD na univerzite v Kolíne nad Rýnom teraz objasnili dôležitý krok v tejto zložitej regulačnej slučke. Dokázali ukázať, ako funguje hormón inzulín v takzvanom ventromediálnom hypotalame mozgu. Inzulín sa uvoľňuje vo väčšej miere v dôsledku diéty s vysokým obsahom tukov. V špeciálnych nervových bunkách - neurónoch SF-1 - uvádza do pohybu signálnu kaskádu, v strede ktorej je enzým PI3-kináza. V niekoľkých medzikrokoch inzulín inhibuje prenos nervových impulzov, takže je potlačený pocit sýtosti a znížená spotreba energie. To podporuje nadváhu a obezitu.
Vizualizácia účinkov inzulínu v neurónoch SF-1 hypotalamu. Po stimulácii inzulínom tvoria bunky SF-1 (červené) signálnu molekulu PiP3 (zelené). (Modrá: bunkové jadro)
Hypotalamus hrá dôležitú úlohu pri regulácii energetickej rovnováhy. Špeciálne nervové bunky v tejto oblasti, takzvané POMC bunky, reagujú na látky posla a tým riadia stravovacie správanie a spotrebu energie. Hormón inzulín je dôležitá látka, ktorá sa prenáša. V tele účinkuje inzulín tak, že sa cukor absorbovaný jedlom transportuje do cieľových buniek (napr. Svalov) a je im k dispozícii ako zdroj energie. Ak je v strave vysoký obsah tukov, vytvára sa čoraz viac v pankrease, takže sa zvyšuje aj jeho koncentrácia v mozgu. Interakcia medzi inzulínom a cieľovými bunkami v mozgu má tiež zásadný význam pre kontrolu a reguláciu energetickej rovnováhy. Stále však nie je známe, ktoré molekulárne mechanizmy sú základom kontroly inzulínom.
Výskumná skupina vedená Jensom Brüningom, riaditeľom Inštitútu Maxa Plancka pre neurologický výskum a vedúcim zoskupenia excelentnosti CECAD („Odpovede na bunkové stresy pri chorobách spojených so starnutím“) na Kolínskej univerzite, teraz objasnila dôležitý krok v tomto komplexnom súbore pravidiel. Ako vedci preukázali, inzulín spúšťa signálnu kaskádu v neurónoch SF-1 - ďalšej skupine nervových buniek v hypotalame. Je zaujímavé, že sa však zdá, že tieto bunky sú regulované inzulínom iba pri diéte s vysokým obsahom tukov a nadmernej hmotnosti. Enzým PI3-kináza hrá ústrednú úlohu v tejto kaskáde nosných látok. Enzým aktivuje iónové kanály prostrednými krokmi, a tým brzdí prenos nervových impulzov. Vedci majú podozrenie, že takto bunky SF-1 komunikujú s bunkami POMC.
Kinázy sú enzýmy, ktoré aktivujú ďalšie molekuly fosforyláciou - pripojením fosfátových skupín. „Ak sa inzulín viaže na svoj receptor na povrchu buniek SF-1, aktivuje kinázu PI3,“ vysvetľuje Tim Klöckener, prvý autor štúdie. „PI3 kináza zase riadi tvorbu PIP3, ďalšej signálnej molekuly, prostredníctvom fosforylácie. Vďaka PIP3 sú príslušné kanály v bunkovej stene priepustné pre draselné ióny. “Ich príliv spôsobuje, že nervová bunka„ vystrelí “pomalšie - prenos elektrických impulzov je potlačený.
„Prostredníctvom medzistanice neurónov SF-1 preto inzulín pravdepodobne nepriamo inhibuje neuróny POMC, ktoré sú zodpovedné za pocit sýtosti,“ predpokladá vedec. „Súčasne potom rastie spotreba potravy.“ Priame dôkazy o tom, že tieto dva typy nervových buniek navzájom priamo komunikujú týmto spôsobom, však stále nie sú k dispozícii.
Kolínski vedci porovnali myši, ktoré postrádali inzulínový receptor na neurónoch SF-1, s cieľom zistiť, ako funguje inzulín v mozgu, s myšami, ktorých inzulínový receptor bol intaktný. Pri bežnej strave vedci nezistili žiadny rozdiel medzi týmito dvoma skupinami. To naznačuje, že inzulín nemá rozhodujúci vplyv na aktivitu týchto buniek u chudých jedincov. Ak boli naopak hlodavce kŕmené stravou s vysokým obsahom tukov, zostali štíhle jedince s chybným inzulínovým receptorom štíhle, zatiaľ čo hlodavce s funkčným receptorom rýchlo pribrali. Zvýšenie chuti do jedla a znížená spotreba kalórií boli zodpovedné za prírastok hmotnosti. Tento účinok inzulínu by mohol predstavovať evolučnú adaptáciu tela na nepravidelný prísun potravy s dlhým obdobím hladu: Ak dôjde k krátkodobému nadmernému prísunu obzvlášť tukových jedál, telo si môže pôsobením inzulínu vytvárať zvlášť efektívne energetické zásoby.
Či výsledky štúdie môžu pomôcť zasiahnuť do energetického rozpočtu jedného dňa, sa zatiaľ nedá odhadnúť. „Od praktického uplatnenia máme v súčasnosti ešte ďaleko,“ hovorí Jens Brüning. „Naším cieľom je zistiť, ako vzniká hlad a pocity sýtosti. Len keď pochopíme celý systém, môžeme začať vyvíjať terapie. ““