Identifikuje spojenie medzi pečeňou a mozgom ako kľúčový faktor pri riadení cirkadiánnych stravovacích návykov a obezity

Štúdia zdôrazňuje úlohu pečeňového nervu vagus v regulácii rytmov príjmu potravy a ponúka nové perspektívy pre potenciálnu liečbu obezity.

Štúdia publikovaná v časopise Science zistila, že komunikácia medzi pečeňovým aferentným nervom (HVAN) a mozgom ovplyvňuje cirkadiánne stravovacie návyky. U myší chirurgické odstránenie HVAN korigovalo zmenené rytmy stravovania a znížilo priberanie na váhe počas stravy s vysokým obsahom tukov, čo naznačuje, že HVAN môže byť cieľom boja proti obezite.

Cirkadiánne rytmy sú 24-hodinové cykly, ktoré regulujú fyzické, psychické a behaviorálne zmeny u zvierat, zvyčajne synchronizované s cyklami svetla a tmy. Hoci sú tieto rytmy zvyčajne stabilné, môžu byť narušené zmenami v správaní alebo vystavením svetlu, ako je to v prípade jet lagu alebo práce na nočné zmeny, čo vedie k desynchronizácii orgánových systémov.

Suprachiasmatické jadro (SCN) slúži ako hlavné cirkadiánne hodiny a pomocou svetelných signálov vytvára spätnoväzobné slučky (TTFL) génov molekulárnych hodín. Nedávny výskum naznačuje, že takmer všetky somatické bunky si tiež udržiavajú vlastné TTFL, ktoré pomáhajú vyvažovať cirkadiánne rytmy s inými procesmi, ako je príjem potravy.

Synchronizácia medzi SCN a pečeňovými rytmami riadenými živinami je dôležitá pre udržanie metabolickej rovnováhy v podmienkach zmeny prostredia. Štúdie na hlodavcoch a ľuďoch naznačujú, že desynchronizácia týchto systémov je škodlivá pre zdravie a zvyšuje riziko a závažnosť metabolických ochorení, ako je obezita a cukrovka. Presné mechanizmy a signály, ktoré riadia tieto interakcie, však zostávajú nejasné.

Štúdia skúma mechanizmy cirkadiánnej komunikácie medzi pečeňou a mozgom deléciou jadrových receptorov REV-ERBα/β u myší.

Tieto receptory boli predtým identifikované ako kľúčové prvky chronometabolickej homeostázy. Ich odstránenie spôsobuje desynchronizáciu.

Na rozdiel od predchádzajúcich štúdií v tejto oblasti vedci použili injekcie adenovírusov schopných odstrániť REV-ERB cez chvostovú žilu, čo štúdii poskytlo jedinečnú výhodu v podobe lokálneho narušenia biologických hodín (namiesto systémového).

Metodika nám umožnila pozorovať a manipulovať s asynchrónnosťou medzi pečeňou a mozgom, pričom ostatné orgánové systémy zostali nezmenené, čím sa výrazne znížil šum v pozadí a mätúce faktory.

Chirurgické a experimentálne zákroky boli vykonané na troch rôznych skupinách dospelých laboratórnych myší.

Štúdia sa zamerala aj na úlohu pečeňového vagusového nervu (HV) v signalizácii do mozgu a regulácii hmotnosti. Hoci bolo predtým známe, že HV prenáša metabolické údaje z pečene do mozgu, jeho presná úloha v cirkadiánnej komunikácii a rytmoch jedenia zostala predmetom špekulácií.

Štúdia zdôrazňuje, že rytmy príjmu potravy pôsobia ako zeitgeber (externý signál, ktorý synchronizuje biologické rytmy) pre cirkadiánnu moduláciu v pečeni, podobne ako cykly svetla a tmy riadia rytmy SCN v tele.

V modeloch myší s umlčaním génov delécia receptorov REV-ERBα a REV-ERBβ narušila rytmy kŕmenia bez ovplyvnenia cyklov riadených SCN.

Ablácia aktivovala gény Arntl a Per2 zodpovedné za chronometabolickú rovnováhu, čo viedlo k zmeneným rytmom kŕmenia a zvýšenému príjmu potravy počas denného svetla, čo v konečnom dôsledku spôsobilo významný nárast hmotnosti. Je zaujímavé, že transekcia pečeňového vagusového aferentného nervu (HVAN) tieto účinky zrušila, znížila príjem potravy a viedla k úbytku hmotnosti.

Toto zdôrazňuje dôležitú úlohu HV v signalizácii rytmov kŕmenia, pričom paralelné štúdie ukazujú opačné výsledky: aktivácia črevných aferentov u ľudí viedla k úbytku hmotnosti, čo zdôrazňuje komplexnosť interakcií medzi črevom a mozgom v metabolickej regulácii.

Štúdia použila myšie modely na identifikáciu mechanizmov, ktoré sú základom chronometabolickej homeostázy a porúch rytmov kŕmenia.

Výsledky ukázali, že HV slúži ako komunikačný uzol, ktorý prenáša signály do mozgu o zmenách v rytmoch kŕmenia, ktoré sú detekované prostredníctvom jadrových receptorov REV-ERBα/β. Tieto signály vedú k zvýšenému príjmu potravy počas denného svetla a výraznému nárastu hmotnosti.

Odstránenie HV tieto účinky eliminovalo, čo naznačuje, že je potenciálnym cieľom pre budúce štúdie zamerané na chudnutie.