Amerykańscy naukowcy poinformowali o odkryciu nowej populacji neuronów docelowych dla leptyny, hormonu tkanki tłuszczowej. Okazały się być neuronami jądra łukowatego podwzgórza, wyrażającymi basuklinę 2. Pod wpływem leptyny neurony te bezpośrednio hamują neurony AgRP i tym samym tłumią apetyt u myszy. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature.
Leptyna wytwarzana przez tkankę tłuszczową wspomaga homeostatyczną kontrolę masy tkanki tłuszczowej poprzez regulację przyjmowania pokarmu i bilansu energetycznego. Dzieje się tak na skutek hamowania neuronów AgRP i neuronów wykazujących ekspresję neuropeptydu Y, a także aktywacji neuronów wyrażających podwzgórzową proopiomelanokortynę (neurony POMC). Wszystkie te neurony znajdują się w jądrze łukowatym podwzgórza.
Ogólnie rzecz biorąc, dwie populacje neuronów – neurony AgRP i neurony POMC – antagonistycznie regulują przyjmowanie pokarmu za pośrednictwem leptyny. Efekty funkcjonalne i dynamika procesów tych neuronów różnią się jednak w kilku istotnych aspektach, a szereg danych wskazuje na istnienie innych populacji neuronów wrażliwych na leptynę, co może mieć kluczowe znaczenie dla kontrolowanej przez leptynę kontroli przyjmowania pokarmu i masy ciała .
Naukowcy pod kierownictwem Jeffreya Friedmana (Jeffrey Friedman) z Uniwersytetu Rockefellera przeprowadzili systematyczne profilowanie transkryptomów neuronów jądra łukowatego podwzgórza myszy za pomocą sekwencjonowania jednojądrowego RNA. Okazało się, że w jednym z klastrów znajdują się nieopisane wcześniej neurony wyrażające receptor leptyny. Okazało się, że są to neurony wykazujące ekspresję basukliny 2 (BNC2-neurony), białka z rodziny palców bazuklino-cynkowych, które bierze udział w regulacji splicingu, przetwarzania i transkrypcji mRNA oraz odgrywa ważną rolę we wczesnym rozwoju embrionalnym.
Aby dokładniej zbadać dynamikę i funkcjonowanie neuronów BNC2, naukowcy wyhodowali linię myszy z nokautem genu BNC2. Eksperymenty wykazały, że neurony BNC2 reagują na sygnały sensoryczne związane z pożywieniem, w zależności od doświadczenia, a spożycie pokarmu jeszcze bardziej aktywuje te neurony. W eksperymencie myszom, które głodzono przez noc, podawano pokarm przez dwie do dziesięciu minut. Po usunięciu pożywienia aktywność neuronów BNC2 gwałtownie spadła, a wręcz przeciwnie, przy stałym dostępie do pożywienia utrzymywała się na wysokim poziomie.
Dalsze badania molekularne wykazały, że część sygnałów sensorycznych, które tłumią neurony AgRP i zmniejszają apetyt po jedzeniu, jest przekazywana przez neurony BNC2. Następnie kilka eksperymentów wykazało, że leptyna zwiększa aktywność neuronów BNC2. Te z kolei bezpośrednio hamują aktywność neuronów AgRP, co prowadzi do tłumienia apetytu.
Usunięcie receptorów leptyny w neuronach BNC2 spowodowało nadmierny wzrost apetytu i doprowadziło do otyłości u myszy. Podobne zmiany zaobserwowano również w przypadku nokautu genów receptora leptyny w neuronach AgRP. Warto zauważyć, że naukowcy zaobserwowali także poprawę tolerancji glukozy i wzrost wrażliwości na insulinę u myszy po aktywacji neuronów BNC2.
Tym samym naukowcy dochodzą do wniosku, że populacja neuronów BNC2 w jądrze łukowatym podwzgórza bezpośrednio i szybko reguluje odżywianie i bilans energetyczny. Wyniki te dodają nowy ważny element do obwodu nerwowego odpowiedzialnego za apetyt i jego zaburzenia, a także poszerzają wiedzę na temat mechanizmów, za pomocą których leptyna reguluje ten układ. Potencjalnie farmakologiczna aktywacja tych neuronów może mieć wartość terapeutyczną w utracie wagi.
Wcześniej powiedzieliśmy, że smak i zapach jedzenia powoduje fragmentację mitochondriów w wątrobie w wyniku aktywacji neuronów POMC.