Почему бариатрия так эффективна?

Новейшее исследование показало, что операции активируют рецепторы растяжения блуждающего нерва, снижающие аппетит.

Ученые из Калифорнийского университета в г. Сан-Франциско одно время подозревали, что одной из причин особой эффективности бариатрии для блокировки голода, является то, что она позволяет пище очень быстро проходить из желудка в кишечник, но механизм этого оставался неизвестным. Новые открытия предлагают нам следующую разгадку: быстро поступающая в организм пища растягивает кишечник, тем самым активируя рецепторы растяжения блуждающего нерва и блокируя количество поступаемой пищи.

Множество нервных окончаний, выстилающих наш кишечник, играют важную роль в контроле того, сколько мы съедаем, отслеживая содержимое желудка и кишечника, а затем отправляя сигналы, повышающие или понижающие аппетит, обратно в мозг. Большинство ученых полагают, что эта обратная связь включает в кишечнике чувствительные нервные окончания, которые отслеживают поступление в организм питательных веществ и отмечают, когда нам уже достаточно — но пока никто не определил точный тип нейронов, передающих данные сигналы в мозг.

В статье «Генетическая идентификация рецепторов растяжения блуждающего нерва, контролирующих прием пищи», опубликованной в издании «Cell», ученые подробно изучили молекулярные и анатомические особенности нейронов сенсорных клеток блуждающего нерва, возбуждающих желудок и кишечник.

Полученная схема позволила им избирательно стимулировать различные типы клеток блуждающего нерва у мышей, что показало, что рецепторы растяжения кишечника особым образом способны сдерживать чувство голода даже у животных.

«Учитывая основную роль питания в нашей жизни, это просто удивительно, что мы до сих пор не понимаем, каким образом наш организм осознает, что нужно погасить чувство голода во время приема пищи», — отметил доктор Захари Найт, ученый Медицинского института Говарда Хьюза и доцент кафедры Физиологии в Калифорнийском Университете (UCSF).

Одна из сложностей разгадки этого вопроса заключается в том, что тысячи чувствительных нервов, участвующих в сборе сенсорных данных из желудка и кишечника, имеют разный тип, но все они передают сообщения обратно в мозг через один и тот же гигантский пучок, который называется блуждающий нерв. Ученые могут либо блокировать, либо стимулировать активность этого нервного пучка и изменять аппетиты животных, но как же выяснить, какие именно нервные окончания несут ответственность за эти изменения?

Чтобы разгадать эту загадку, команда лаборатории г-на Найта, возглавляемая молодой ученой — доктором Лин Бай – отметила молекулярные и анатомические особенности нейронов сенсорных клеток блуждающего нерва, возбуждающих желудок и кишечник. Прежде ученые разделяли чувствительные нейроны кишечника на три типа на основе анатомии их нервных окончаний: слизистые нервные окончания, которые выравнивают внутренний слой кишки и выявляют гормоны, отражающие всасывание питательных веществ; внутриганглионарные ламинарные массивы (IGLEs), которые имеют нервные окончания в слоях мышц, окружающих желудок и кишечник и ощущающих физическое растяжение кишечника; и внутримышечные массивы (IMA), функция которых до сих пор не известна, но которые также могут ощущать растяжение.

«Блуждающий нерв является основным проводящим путем нервной системы, который передает информацию из кишечника в мозг, но особенности и функции конкретных нейронов, посылающих эти сигналы, все еще плохо изучены», — пояснила г-жа Бай. «Мы впервые решили использовать современные генетические методы, чтобы систематически охарактеризовать типы клеток, составляющих этот путь».

Используя данные методы, г-жа Бай и ее коллеги обнаружили, что слизистые окончания на самом деле бывают разных видов, четыре из которых были подробно изучены. Часть из них была обнаружена в основном, в желудке, а другие — в основном, в разных частях кишечника, причем, каждый тип окончаний специализировался на определении определенной комбинации гормонов, связанных с питанием. Ученые обнаружили, что внутриганглионарные ламинарные массивы, чувствительные к растяжению, также бывают двух разных типов: один, в основном, в желудке, а другой — в кишечнике.

Чтобы узнать, как же различные типы нервных окончаний кишечника контролируют аппетит, г-жа Бай и ее команда использовали технику, называемую оптогенетикой, которая включает в себя генетическую инженерию определенных групп нейронов, построенных таким образом, чтобы избирательно стимулироваться светом — в данном случае с целью проверить их способность заставить голодных мышей перестать есть.

Ученые ожидали, что стимуляция нейронов внутриганглионарных ламинарных массивов, которые ощущают растяжение желудка, заставит животных перестать есть — и именно такой эффект они обнаружили.

Но обратившись к стимуляции различных типов слизистых окончаний в кишечнике, чувствительных к гормонам, которые, как предполагалось, контролировали аппетит, они обнаружили, что ни один из них не смог хоть как-то повлиять на питание животных. Вместо этого, к своему удивлению, ученые обнаружили, что рецепторы растяжения, расположенные в кишечнике оказались гораздо более эффективными для снижения аппетита у голодных мышей, чем рецепторы растяжения, находящиеся в желудке.

«Это оказалось довольно неожиданным, потому что в течение многих лет считалось, что рецепторы растяжения желудка определяют объем потребляемой пищи, а рецепторы кишечника определяют ее энергетическое содержание», — добавила г-жа Бай.

Такие результаты поднимают важные вопросы о том, каким образом эти рецепторы растяжения обычно активируются во время приема пищи и как ими можно манипулировать для лечения ожирения. Полученные данные также наводят на возможное объяснение того, почему бариатрия является столь эффективной для стимулирования аппетита и снижения веса пациентов.

«Выявление механизма, с помощью которого бариатрия вызывает потерю веса, является одной из самых крупных нерешенных проблем в изучении метаболических нарушений, и поэтому наша работа особенно интересна тем, что может предложить принципиально новый подход к ней», — заявил г-н Найт. «Однако в настоящее время эта идея все еще является гипотезой, которую предстоит проверить».

Г-н Найт, член Института Нейробиологии им. Вейля и Института Фундаментальной Нейробиологии им. Кавли в Калифорнийском Университете (UCSF) , исследует, как именно мозг — иногда удивительным образом — воспринимает потребности организма, а затем вырабатывает особое поведение для восстановления физиологического равновесия. Всего за несколько лет его лаборатория перевернула прежние теории учебника о возникновении голода и жажды.

Например, ранее считалось, что нейроны мозга мотивируют принятие пищи и жидкости, реагируя на внутренний баланс питательных веществ и воды в организме. Но команда г-на Найта, точно зафиксировав активность специфических нейронов у мышей, обнаружила, что нейроны голода выключаются, как только животное видит или чувствует запах пищи, по-видимому, ожидая приема пищи.

Точно так же нейроны жажды выключаются при первом ощущении вкуса воды, задолго до какого-либо изменения в водном балансе организма. Команда г-на Найта также определила нейроны, чувствительные к теплу, контролирующие терморегуляцию, включая реакцию животного на тепло. Совсем недавно его лаборатория обратила свое внимание на кишечник, исследуя, каким образом питательные вещества, соль и растяжение желудка и кишечника влияют на нейроны, контролирующие прием пищи и жидкостей.

«Нам нравится использовать непредвзятые подходы, такие как визуализация в естественных условиях для наблюдения за этими системами, когда они работают натуральным образом». Г-н Найт отметил: «Это создает почву для удачных неожиданных открытий и позволяет нам обнаруживать «Неизвестное неизвестное», — то, чего мы еще не знали и что нам следует искать».