Вчені з Scripps Research ідентифікували молекулу, що виділяється кишківником аскариди, яка взаємодіє з мозком, зменшуючи швидкість втрати жиру в періоди дефіциту їжі. За сценарієм, який, ймовірно, знайомий багатьом, хто дотримується дієти, чим менше черв’як Caenorhabditis elegans (C. elegans) їсть, тим повільніше він втрачає жир. Дослідники з Scripps Research з’ясували причину: невелика молекула, що виробляється в кишківнику черв’яка під час голодування, потрапляє до мозку, де блокує сигнал, відповідальний за спалювання жиру в цей період.
Хоча точна молекула, яку вони ідентифікували у черв’яків, ще не вивчалася на людях, нова робота допомагає вченим краще зрозуміти складні перехресні перешкоди між кишківником і мозком. Вона також може пролити світло на те, чому голодування — відмова від їжі протягом певного періоду часу — має переваги, які не залежать від кількості з’їдених калорій. Нове дослідження було опубліковане в журналі Nature Communications 11 серпня 2024 року.
«Ми вперше виявили, що голодування передає мозку інформацію, яка не обмежується лише втратою калорій», — каже професорка неврології Університету Скріппса Супрія Шрінівасан (Supriya Srinivasan), доктор філософії, провідна авторка нового дослідження. «Ці результати змушують мене замислитися над тим, чи існують молекули, що утворюються в кишківнику інших тварин, включаючи ссавців, які пояснюють деякі наслідки для здоров’я, пов’язані з голодуванням».
Зв’язок між мозком і кишечником у метаболізмі жирів
Дослідники давно знають, що мозок контролює вироблення та розщеплення жирів у людей, інших ссавців та модельних організмів, таких як C. elegans. У 2017 році група Шрінівасана ідентифікувала FLP-7, гормон мозку, який запускає спалювання жиру в кишківнику аскариди. Однак C. elegans не мають сенсорних нервів у кишківнику, тому вчені намагалися визначити зворотний шлях комунікації: як кишківник сигналізує мозку?
«Ми знали, що зміна метаболічного стану кишківника може змінити властивості нейронів у мозку, але було дуже загадково, як це насправді відбувається», — каже Шрінівасан.
У новій роботі Шрінівасан та її колеги видалили з кишківника C. elegans понад 100 сигнальних молекул, по одній за раз, і виміряли їхній вплив на вироблення FLP-7 у мозку. Вони виявили одну молекулу, яка мала значний вплив на FLP-7: форму інсуліну, відому як INS-7. У людей інсулін найбільш відомий як гормон, що виробляється підшлунковою залозою і контролює рівень цукру в крові. Але ця молекула інсуліну натомість вироблялася клітинами кишківника і також впливала на жировий обмін через мозок.
«Коли ми вперше виявили, що це був інсулін, ми подумали, що це парадоксально, — згадує Шрінівасан. «Інсулін дуже добре вивчений у ссавців, і не було жодного прецеденту, щоб молекула інсуліну виконувала таку роль».
Відкриття унікальної функції інсуліну
Однак, коли група дослідила, як INS-7 впливає на клітини мозку, що продукують FLP-7, вони виявили, що він не активує рецептори інсуліну — як це роблять усі раніше відкриті молекули інсуліну — а блокує рецептори інсуліну. Своєю чергою, ця блокада запустила каскад інших молекулярних подій, які врешті-решт призвели до того, що клітини мозку перестали виробляти ФЛП-7.
«INS-7 — це, по суті, сигнал, що надходить з кишківника, який говорить мозку не спалювати більше жирові запаси прямо зараз, тому що їжа не надходить», — пояснює Шрінівасан.
Дослідження раніше показали, що періоди голодування можуть впливати на організм різними способами, але механізми цих змін були незрозумілими. Нове дослідження вказує на один зі способів, яким порожній кишківник може подавати сигнал мозку, що потенційно може призвести до різноманітних наслідків для здоров’я, окрім втрати жиру.
Нові результати, за словами Шрінівасана, допомагають пояснити, як мозок і травна система взаємодіють в обох напрямках, щоб контролювати метаболізм на основі наявності їжі. Потрібні подальші дослідження, щоб з’ясувати, які саме шляхи беруть участь у нових сигналах між кишківником і мозком у ссавців.
Сполуки, що імітують гормони кишківника, такі як семаглютид, широко відомі під такими торговими марками, як Ozempic, Wegovy та Rybelus, нещодавно стали популярними засобами контролю ожиріння та діабету, тож нові пептиди кишківника можуть поповнити цей клас препаратів. Шрінівасан також планує експерименти, щоб дослідити, як клітини кишківника C. elegans запускаються для вироблення INS-7 під час голодування і на які типи клітин мозку впливає ця молекула.