За регуляцию пищевого поведения у млекопитающих отвечает гипоталамус. Расположенные в нем центр насыщения и центр голода иннервируются нейронами вышестоящей структуры — дугообразного ядра — через продукт расщепления проопиомеланокортина и нейропептид Y соответственно. При этом сигналы о достаточном уровне энергии поступают в гипоталамус от жировой ткани и пищеварительной системы, в том числе посредством гормона лептина.
Синтез лептина клетками жировой ткани определяет общий контроль аппетита. В свою очередь, истощение жировых запасов приводит к прекращению синтеза гормона и инициации пищевого поведения. Связываясь с нейронами дугообразного ядра, лептин ингибирует выработку нейропептида Y и стимулирует синтез проопиомеланокортина, подавляя аппетит. Тем не менее, у некоторых людей с избыточным весом дефицит лептина не наблюдается. Поэтому ученые предполагают, что жировая ткань может регулировать свое пополнение иными способами.
В новой работе исследователи из Корейского института науки и технологий изучили механизм регуляции пищевого поведения у дрозофилы (Drosophila melanogaster). Этот модельный организм был выбран в связи с его доступностью и простотой генетических манипуляций. Чтобы проследить обратную связь между мозгом и жировой тканью, авторы провели поиск молекулярных мишеней, «отключение» которых вызвало бы изменения механизма. Согласно анализу, подавление генов, кодирующих ферменты синтеза тетрагидробиоптерина (BH4) в жировой ткани, привело к тому, что животные начали потреблять больше подслащенной воды и активнее запасать жир. К аналогичным результатам привело подавление синтеза BH4 в мозге, при этом «выключение» рецепторов пептида F (ортолог нейропептида Y) нормализовало аппетит мух.
Схема регуляции аппетита через ингибирование нейропептида F тетрагидробиоптерином / Do-Hyoung Kim et al., PLoS Biology, 2017
Дальнейшие эксперименты показали, что BH4 регулирует аппетит с помощью ингибирования выброса нейропептида F, тогда как его синтез осуществляется за счет жировой ткани. Механизм последнего остается неясным, однако ученые выяснили, что снижение калорийности пищи увеличивает объем ее потребления и подавляет экспрессию ферментов синтеза BH4. Иными словами, в этом случае система находится в равновесии и лучше реагирует на поступающую энергию.
Между тем у людей нарушения синтеза BH4 могут вызывать тяжелые заболевания, в частности умственную отсталость и фенилкетонурию. Облегчить соответствующую симптоматику способны препараты на основе тетрагидробиоптерина. Пока никто из исследователей не оценивал связь BH4 с ожирением у человека.
Статья опубликована в журнале PLoS Biology.
Обнаружить группу нейронов, ответственных за распознавание лептина, удалось весной 2016 года. Тогда канадские специалисты пришли к выводу, что функцию детектирования гормона выполняют NG2-глиальные клетки срединного возвышения гипоталамуса. Подавление этих клеток приводило к повышению аппетита и симптомам ожирения у мышей.
