Głównym centrum mózgu odpowiedzialnym za kontrolę apetytu jest tzw. ośrodek głodu i sytości, który znajduje się w podwzgórzu. Mechanizmy odpowiedzialne za kontrolę pobierania pokarmu opierają się na współpracy różnych grup komórek nerwowych. Ich aktywność modulowana jest przez liczne hormony (np. insulina, leptyna) oraz informacje płynące ze środowiska, które są odbierane i następnie analizowane przez różne ośrodki mózgowe.

„Neurony głodu”

Znaczna część badań mechanizmów związanych z apetytem jest prowadzona dzięki wykorzystaniu myszy laboratoryjnych. U zwierząt stanowiących model do badania neuronalnych mechanizmów związanych z pobieraniem pokarmu zidentyfikowano m.in. neurony w jądrze łukowatym podwzórza (arcuate nucleus, ARC), które określono mianem neuronów AgRP. Nazwano je w ten sposób, ponieważ wytwarzają specyficzne białko - agouti-related protein (AgRP). Są one określane mianem „neuronów głodu”, gdyż ich aktywność specyficzne wzrasta właśnie w okresach jego odczuwania.

U myszy aktywują się one na początku fazy ciemnej (u gryzoni jest fazą aktywną), a więc wtedy kiedy zwierzęta spożywają najwięcej pokarmu. Sztuczna aktywacja tych komórek (np. za pomocą metod optogenetycznych) prowadzi do nasilenia spożycia pokarmu nawet podczas fazy jasnej oraz sprzyja wzrostowi masy ciała. Doświadczenia wykazały jednak, że nawet chroniczna stymulacja tych komórek nie prowadzi do nieustannego i niepohamowanego jedzenia. Ogólna dzienna ilość pożywienia wzrasta jedynie w stopniu umiarkowanym. Zaproponowano więc, że u podstaw takich wyników musi leżeć mechanizm podlegający zasadom ujemnego sprzężenia zwrotnego. Badacze skoncentrowali się więc na poszukiwaniu odrębnej grupy neuronów, które miałyby hamować spożywanie pokarmu i zapobiegać niekontrolowanemu jedzeniu.

Nowo odkryte komórki hamujące apetyt

Fenselau i wsp. (2017) zidentyfikowali grupę komórek nerwowych – także znajdujących się w ARC – które pod wpływem sztucznej aktywacji od razu hamują pobieranie pokarmu. Oczywiście nie jest to jedyna grupa komórek, które pełnią taką funkcje. W aspekcie hamowania przyjmowania pokarmu wyjątkowe znaczenie przypisuje się przede wszystkim tzw. neuronom POMC (wydzielającym peptyd proopiomelanokortynę). Liczne badania wykazały, że zablokowanie funkcji tych właśnie komórek prowadzi do otyłości. Jednocześnie jednak okazało się, że aktywacja neuronów POMC ma niewielki wpływ na szybko następujące zahamowanie pobierania pokarmu. Dlatego też zaproponowano, że neurony POMC odgrywają wyjątkową rolę w utrzymywaniu długotrwałej homeostazy między ilością przyjmowanego jedzenia a masą ciała. Nowo zidentyfikowane komórki w interesujący sposób uzupełniają schemat, na którym opiera się cały złożony mechanizm odpowiedzialny za kontrolę apetytu. Mowa o szybko aktywujących się neuronach, których rolą jest natychmiastowe hamowania spożywania pokarmu. Są to neurony ARC wydzielające glutaminian. W doświadczeniach wykazano, że aktywacja tych komórek skutkowała szybką redukcją ilości pobieranego pokarmu aż o 50%. Z kolei zahamowanie ich aktywności miało przeciwny skutek i prowadziło do wzrostu ilości przyjmowanego jedzenia. Dalsze badania doprowadziły do kolejnych interesujących obserwacji. Wykazano, że na badanych komórkach znajduje się dużo receptorów dla oksytocyny. W kontekście badania mechanizmów apetytu ma to istotne znaczenie, ponieważ jedną z właściwości oksytocyny jest właśnie hamowanie apetytu. Komórki nerwowe z receptorami dla oksytocyny określono mianem neuronów Oxtr. W dalszym toku badań ustalono, że neurony Oxtr wysyłają swoje aksony do jądra okołokomorowego podwzgórza (paraventricular nucleus of hypothalamus, PVN) oraz otrzymują projekcje od neuronów POMC i AgRP. Schemat działania mózgowych ośrodków odpowiedzialnych za kontrolę apetytu staje się tym samym bardziej kompletny.

Na podstawie:

Palmiter, R. D. (2017). Fast-acting neurons that suppress appetite. Nature Neuroscience, 20(1), 2-4.

Fenselau, H., Campbell, J. N., Verstegen, A. M., Madara, J. C., Xu, J., Shah, B. P., Resch, J. M., Yang, Z., Mandelblat-Cerf, Y., Livneh, Y. i Lowell, B. B. (2017). A rapidly acting glutamatergic ARC→ PVH satiety circuit postsynaptically regulated by [alpha]-MSH. Nature Neuroscience, 20(1), 42-51.