Amerykańscy naukowcy poinformowali o odkryciu nowej populacji neuronów docelowych dla leptyny, hormonu tkanki tłuszczowej. Okazało się, że są to neurony jądra łukowatego podwzgórza, wykazujące ekspresję basukliny 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 głodzonym 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.