Gehirnneuronen, die auf Zucker und Fett reagieren

Die Studie zeigt unterschiedliche Hippocampus -Neuronen, die die Nährstoffauswahl, das Gedächtnis und die Aufnahme regulieren und potenzielle Ziele zur Bekämpfung von Fettleibigkeit anbieten.

In einer kürzlich veröffentlichten Studie, die im Naturstoffwechsel veröffentlicht wurde, identifizierten Forscher unterschiedliche neuronale Populationen im Hippocampus (HPC), das auf Zucker oder Fette reagierte.

Hintergrund

Das Überleben hängt von ausreichender Nahrungsmittelakquisition ab, um die Stoffwechselanforderungen zu erfüllen. Die Fähigkeit, eine kognitive Karte zu erstellen und zu einer bekannten Nahrungsquelle zu navigieren, bietet einen Wettbewerbsvorteil.

Die wiederholte Assoziation von kontextuellen oder diskreten Hinweisen mit Lebensmitteln auf eine Weise, die den Lebensmittelkonsum vorhersagt, führt zu einem Motivationszustand, der den Wunsch zu essen erhöht.

Dieses adaptive Verhalten ist in der gegenwärtigen Lebensmittelumgebung überwältigt, die durch die Überschwemmung von Lebensmitteln und fett- und zuckerreichen Lebensmitteln gekennzeichnet ist. Bemerkenswerterweise verbessern assoziative Lernmechanismen, die Lebensmittelhinweise mit dem Konsum von kalorienreichen Lebensmitteln in Verbindung bringen, die Anfälligkeit für Fettleibigkeit.

Daher könnten die Enträtselungsmechanismen, die Gedächtnisbildung zu kontextuellen Hinweisen in Bezug auf Zucker und Fettaufnahme zugrunde liegen, vielversprechend sein, um Fettleibigkeit zu bekämpfen.

Das HPC ist ein neuronales Substrat, das für die Bildung episodischer Erinnerungen und kognitiver Kartierung kritisch ist. Jüngste Studien legen nahe, dass der HPC eine Rolle bei der Regulierung der Lebensmittelaufnahme spielt. Es wurde berichtet, dass die HPC -Läsionen bei Ratten die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht erhöhen.

Die Störung der HPC -Funktionen wurde mit Fettleibigkeit in Verbindung gebracht. Außerdem beeinträchtigt eine fettreiche Diät mit hohem Sugar (HFHS) HPC-abhängiges episodisches Gedächtnis und räumliche Lernaufgaben bei Ratten.

Die Studie und die Ergebnisse

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher, ob Zucker und Fett HPC -Neuronen mit orexigenischer Funktion aktivieren. Erstens untersuchten sie, ob HPC als Reaktion auf einzelne Nährstoffe aktiviert wird, indem sie die FOS -Immunfluoreszenz bei Mäusen als Reaktion auf intragastrische (IG) -Infusionen von Zucker, Fett oder Kochsalzlösung messen.

Die FOS -Spiegel nahmen in unterschiedlichen neuronalen Populationen innerhalb des dorsalen HPC (DHPC) in Fett- oder Zuckerempfängern im Vergleich zu Kochsalzlösungempfängern zu.

Als nächstes quantifizierte das Team die FOS-Expression im DHPC nach IG-Infusionen bei Mäusen mit subdiaphragmatischer Vagotomie oder Scheinoperation. Kontrollmäuse mit IG -Salzinfusion hatten niedrige DHPC -FOS, die als Reaktion auf Fett oder Zucker zunahm.

Im Gegensatz dazu war die nährstoffinduzierte FOS-Expression bei der DHPC bei Mäusen mit Vagotomie signifikant niedriger, was darauf hindeutet, dass der Vagusnerv erforderlich war, um Signale an die DHPC weiterzuleiten.

Ferner wurde eine Frostap -Maus verwendet, um die neuronale Aktivität nach Zucker- und Fettinfusionen in derselben Maus zu vergleichen. Das Team identifizierte zwei Populationen von DHPC -Neuronen, die unterschiedlich auf Zucker und Fette reagierten.

Um diese Neuronen zu charakterisieren, wurden Neurotransmitter-Phänotypen auf Gamma-Aminobuttersäure (GABA) und vesikulärer Glutamattransporter 1 (VGLUT1) untersucht. Die GABA-Expression wurde in <5% der zu Zucker- oder Fett reagierenden DHPC-Neuronen nachgewiesen.

Im Gegensatz dazu ist VGLUT1 im gesamten DHPC ausführlich markiert. Die meisten zucker- und fettresponsiven DHPC-Neuronen, die mit VGLUT1 kolokalisiert wurden. Als nächstes versuchte das Team, die Rolle von nährstoffverträglichen Populationen bei der Kontrolle der Lebensmittelaufnahme zu bewerten.

Zu diesem Zweck wurden die unterschiedlichen Populationen, die durch Zucker oder Fett in Frostrap-Mäusen aktiviert wurden, gentechnisch angegriffen, indem sie selektiv unter Verwendung eines CRE-abhängigen Virus, das Caspase oder ein Kontrollvirus exprimiert, selektiv ablagert hat.

Die Mäuse erhielten die Wahl zwischen Flaschen mit Fett oder Zucker, und ihre Einnahme wurde unter Verwendung eines Lickometers gemessen. Mäuse mit abgetragenen zu Zucker ansprechenden Neuronen zeigten eine 50% ige Verringerung der Zuckeraufnahme im Vergleich zu Kontrollpersonen ohne Auswirkungen auf den Fettverbrauch. Im Gegensatz dazu hatten diejenigen mit abgewickelten, mit Fett reagierenden Neuronen 40% reduzierte Fettaufnahme ohne Veränderungen der Zuckeraufnahme.

Bei einer Zeit, als Flaschen nacheinander präsentiert wurden, beeinflusste die Ablation von zu Zucker reagierenden Neuronen keine Fett- oder Zuckeraufnahme, während die Ablation von fettreagierenden Neuronen die Fettaufnahme, nicht die Zuckeraufnahme reduzierte.

Dies zeigte, dass zu Zucker ansprechende Neuronen die Auswahl beeinflussten, während die auf Fett reagierenden Neuronen sowohl die Auswahl als auch die Aufnahme beeinflussten. Als nächstes untersuchten die Forscher die Mechanismen, mit denen DHPC-Neuronen die nährstoffspezifische Aufnahme steuern.

Eine Lebensmittelgedächtnis-Speicheraufgabe wurde angepasst, um zu untersuchen, ob Neuronen kontextbezogene Informationen über den Ort von Zucker und Fetten behalten. Die Mäuse wurden an einen neuartigen Kontext mit zwei leeren Petrischalen gewöhnt; Während des Trainings enthielt ein Gericht Fett- oder Zuckertröpfchen, während die andere Wassertröpfchen enthielt. Nach dem Training wurden leere Gerichte verwendet, um zu testen, ob Mäuse die Position des nährstoffgepaarten Quadranten erinnern konnten.

Kontrollmäuse diskriminierten den zuckerhaltigen Quadranten in Tests, die eine Stunde und 24 Stunden nach der endgültigen Trainingseinheit durchgeführt wurden. Mäuse mit abgewickelten zuckerem reagierenden DHPC-Neuronen konnten jedoch die Lage der Zuckerschale nicht unterscheiden. Darüber hinaus wurde eine neuartige Objekt-in-Kontext-Aufgabe durchgeführt, um festzustellen, ob das verallgemeinerte räumliche Gedächtnis betroffen ist.

Die Forscher stellten fest, dass die Ablation von Zucker- oder Fettreaktionsneuronen keinen Einfluss auf die Zeit hatte, um das neue Objekt zu untersuchen, während die Kontrolle von Mäusen mehr Zeit damit verbrachte, es zu untersuchen.

Dies deutete darauf hin, dass die Deletion von nährstoffresponsiven Neuronen das kontextbezogene Gedächtnis der Nährstoff Lage beeinflusste, und diese Neuronen waren futterspezifisch, ohne dass das Kontextgedächtnis für Objekte, die nicht mit Lebensmitteln in Zusammenhang stehen, ausgewirkt haben.

Weitere Experimente bestätigten, dass sowohl Zucker- als auch fettresponsive DHPC-Neuronen orexigenisch waren, was den Konsum einer obesogenen Ernährung förderte.

Es wurden Mäuse erzeugt, die CRE-abhängige Caspase in zu Zucker ansprechenden Neuronen exprimieren, um die Notwendigkeit von DHPC-Neuronen in der Energieaufnahmeregulation zu bewerten. Diese Mäuse wurden 10 Tage lang mit einer HFHS -Diät gefüttert. Caspase-behandelte Mäuse zeigten eine Abnahme der HFHS-Aufnahme, die durch eine reduzierte Mahlzeitfrequenz angetrieben wurde.

Darüber hinaus hielten mit Caspase behandelte Mäuse eine stabile Fettmasse und das Körpergewicht bei, während Kontrollen Fettmasse und Gewicht zugenommen haben. Die Fettmasse war in Caspase-behandelten Mäusen nach vier Wochen signifikant niedriger als bei Kontrollen. Ebenso reduzierte die Caspase-Ablation von fettresponsiven DHPC-Neuronen die Aufnahme einer fettreichen Diät signifikant, die von kleineren Mahlzeiten angetrieben wird.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse veranschaulichen die kritische Rolle des DHPC bei der Kontrolle der Lebensmittelaufnahme. Das Team identifizierte verschiedene orexigenische Populationen von DHPC -Neuronen, die selektiv auf Zucker oder Fett reagieren. Während beide nährstoffresponsiven neuronalen Populationen orexigene sind, haben sie eine unterschiedliche Kontrolle über die Auswahl, das Gedächtnis und die Motivation von Makronährstoffen.

Fettresponsive Neuronen beeinflussen hauptsächlich die Motivation, während zu Zuckerverantwortliche Neuronen das räumliche Gedächtnis beeinflussen. Insgesamt stellte die Studie das DHPC als wichtige Gehirnregion mit mehreren orexigenen Populationen ein und bietet potenzielle therapeutische Ziele für Fettleibigkeit.

Quellen: