Клетки, контролирующие чувство голода, влияют на структуру и функции мозга

Клетки, контролирующие чувство голода, оказывают сильное влияние на высшие отделы коры головного мозга. Полученные результаты могут привести к новым методам лечения психических заболеваний.

Мэллори Локлир
29 июля 2022 г.

Область префронтальной коры головного мозга человека отвечает за ряд сложных функций от принятия решений до определенных типов памяти. Когда что-то идет не так в этой части мозга, это может быть очень вредно для познания и поведения. На самом деле дисфункция префронтальной коры связана с несколькими психическими заболеваниями, включая шизофрению и большое депрессивное расстройство.

Исследователи из Йельского университета и их коллеги из Венгрии обнаружили, что клетки гипоталамуса — области мозга, контролирующей такие функции, как голод и температура тела, — играют важную роль в формировании структуры и функции префронтальной коры у мышей. предложить ключи к разгадке того, как эта область мозга изменяется при заболевании, и открыть новые возможности для лечения.

О своих выводах они сообщили 29 июля в журнале Molecular Psychiatry.

Для исследования исследователи сосредоточились на нейронах, связанных с пептидом агути (AgRP), расположенных в области гипоталамуса мозга. Эти нейроны контролируют голод и регулируют как пищевое, так и непищевое поведение, такое как поиск вознаграждения и связь между потомством и родителями.

Когда исследователи нарушили нейроны AgRP у мышей, они обнаружили, что в префронтальной коре было меньше нейронов, чем у здоровых животных.

«Нейроны, которые остались, были меньше, чем обычно, и вели себя по-разному в ответ на сигналы от тела и сигналы от окружающих клеток», — сказал Тамас Хорват, профессор сравнительной медицины Джин и Дэвида Уоллеса в Йельском университете и старший автор исследования.

Нейроны AgRP не имеют сильных прямых связей с корой.Но они проецируются на другие области мозга, которые связаны с префронтальной корой. Хорват и его коллеги обнаружили, что нейроны в одной из этих областей — области среднего мозга, известной как вентральная область покрышки — были гиперактивны, когда нейроны AgRP были повреждены. Затем эти сверхактивные нейроны высвобождали в префронтальной коре больше дофамина, нейротрансмиттера, чем обычно у здоровых мышей, что, в свою очередь, негативно влияло на поведение мышей. Например, они обнаружили, что мыши двигались гораздо больше и у них были ненормальные реакции испуга.

Логично, что эти нейроны, контролирующие голод и прием пищи, влияют на кору и поведение, говорит Хорват.

«Когда вы голодны, вам нужно выстроить все свои действия так, чтобы вы могли найти еду и съесть ее», — сказал он. «И когда вы больше не голодны, вам нужно изменить свое поведение, чтобы сосредоточиться на том, что важно в данный момент».

Обнаружив влияние поврежденных клеток AgRP на кору, исследователи попытались предотвратить их. Они обнаружили, что клозапин — тип антипсихотика, который блокирует действие дофамина и используется для лечения шизофрении — способен предотвратить некоторые из этих проблем, включая потерю нейронов, если его принимать в нужное время.

По словам Хорвата, когда дело доходит до этих корковых изменений, время имеет решающее значение. В исследовании нарушения начали проявляться в период полового созревания, когда мозг еще развивается и уязвим. Именно тогда введение клозапина оказало влияние. «И это говорит нам о том, что если вы играете с гомеостатическими функциями в этот конкретный период времени, скажем, с помощью диеты или переедания, вы можете иметь долгосрочные последствия для своих корковых функций», — сказал он.

Важность этого периода развития может пролить свет на психические заболевания, которые часто проявляются в позднем подростковом возрасте, и на то, почему употребление психоактивных веществ в этот период может иметь долгосрочные последствия для поведения, физиологии и болезни.

Эти результаты могут также стать новой целью для лечения.Клетки AgRP в гипоталамусе находятся за пределами гематоэнцефалического барьера, функции мозга, которая защищает его от вредных веществ и предотвращает попадание многих лекарств в ткани мозга.

«Это означает, что эти клетки легко доступны для вмешательства», — сказал Хорват. «Возможно, их можно использовать для изменения нарушений в высших отделах мозга».

Исследование также добавляет к растущему количеству доказательств того, что на функцию коры влияют более примитивные области мозга и другие части тела. Хорват недавно показал, как клетки AgRP также могут воздействовать на кору головного мозга через печень.

«Фундаментальное сообщение здесь заключается в том, что в мозгу существует очень разрозненная коммуникация через разные пути», — сказал Хорват. «Примитивные области, такие как гипоталамус, влияют на высшие области коры через бесчисленное количество коммуникаций, которые включают мозговые процессы, а также периферические ткани. Мы возвращаемся к спору между Камилло Гольджи и Рамоном-и-Кахалем, которые разделили Нобелевскую премию в 1906 году, но не согласились с принципами работы мозга. Наши результаты, похоже, подтверждают забытые аргументы Камилло Гольджи».

Другими авторами из Йельского университета являются Бернардо Штуц, Майкл Уотерсон, Матия Шестан-Пеша, Марсело Дитрих, Марио Шкарица, Ненад Сестан, Чжун-Ву Лю, Сяо-Бинг Гао и Милан Стоилькович.