Amerykańscy naukowcy poinformowali o odkryciu nowej populacji neuronów docelowych dla hormonu tkanki tłuszczowej leptyny. Okazały się one neuronami jądra łukowatego podwzgórza, wyrażającymi bazonuklinę 2. Pod wpływem leptyny neurony te bezpośrednio hamują neurony AgRP i tym samym tłumią apetyt u myszy. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature.
Leptyna produkowana przez tkankę tłuszczową wspomaga homeostatyczną kontrolę masy tkanki tłuszczowej poprzez regulację spożycia pokarmu i bilansu energetycznego. Dzieje się tak z powodu hamowania neuronów AgRP i neuronów wyrażających neuropeptyd 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 pobieranie pokarmu za pośrednictwem leptyny. Jednak efekty funkcjonalne i dynamika procesów tych neuronów różnią się pod kilkoma ważnymi względami, a szereg danych wskazuje na istnienie innych populacji neuronów wrażliwych na leptynę, co może mieć kluczowe znaczenie dla kontrolowanej przez leptynę kontroli pobierania pokarmu i masy ciała.
Naukowcy pod przewodnictwem Jeffreya Friedmana (Jeffrey Friedman) z Rockefeller University przeprowadzili systematyczne profilowanie transkryptomów neuronów jądra łukowatego podwzgórza myszy, stosując sekwencjonowanie pojedynczego jądra RNA. Okazało się, że w jednym z klastrów znajdują się wcześniej nieopisane neurony, które ekspresują receptor leptyny. Okazały się one neuronami ekspresującymi bazonuklinę 2 (BNC2-neurony), białko z rodziny bazonuklin-palec cynkowy, które bierze udział w regulacji splicingu, przetwarzania i transkrypcji mRNA i odgrywa ważną rolę we wczesnym rozwoju embrionalnym.
Aby dalej badać dynamikę i funkcjonowanie neuronów BNC2, naukowcy wyhodowali linię myszy z wyłączonym genem BNC2. Eksperymenty wykazały, że neurony BNC2 reagują na sygnały sensoryczne związane z jedzeniem, w zależności od doświadczenia, a spożycie jedzenia aktywuje te neurony jeszcze bardziej. W eksperymencie myszy, które były głodzone przez noc, otrzymywały jedzenie przez dwie lub dziesięć minut. Po usunięciu jedzenia aktywność neuronów BNC2 gwałtownie spadła, a wręcz przeciwnie, pozostała wysoka przy stałym dostępie do jedzenia.
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. One 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 po wybiciu genów receptorów leptyny w neuronach AgRP. Warto zauważyć, że naukowcy zaobserwowali również poprawę tolerancji glukozy i wzrost wrażliwości na insulinę u myszy po aktywacji neuronów BNC2.
Naukowcy doszli zatem do wniosku, że populacja neuronów BNC2 w jądrze łukowatym podwzgórza bezpośrednio i szybko reguluje odżywianie i równowagę energetyczną. Wyniki te dodają nowy ważny komponent 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 odchudzaniu.
Wcześniej wspomnieliśmy, że smak i zapach jedzenia powodują fragmentację mitochondriów w wątrobie na skutek aktywacji neuronów POMC.