Comutator ascuns în creier: oamenii de știință au găsit celule care spun „nu mai mâncați”

De unde știe creierul că stomacul este plin și că este timpul să nu mai mănânci? Timp de mulți ani, știința a crezut că răspunsul se afla aproape în întregime în neuroni, celulele de semnalizare principale ale creierului. Dar un nou studiu publicat în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences arată că astrocitele, considerate de mult timp a fi doar celule de sprijin, joacă un rol activ în reglarea apetitului.

Oamenii de știință de la Universitatea Concepción din Chile, împreună cu colegii de la Universitatea din Maryland, au descoperit o cale de semnalizare necunoscută anterior în hipotalamus, o zonă a creierului care controlează foamea și sațietatea. Această descoperire ar putea ajuta la dezvoltarea de noi tratamente pentru obezitate și tulburări de alimentație.

Mediatorul neașteptat

Procesul începe cu celule speciale ale creierului numite tanicite. Aceștia căptușesc o cavitate plină de lichid adânc în interiorul creierului și monitorizează nivelurile de glucoză (zahărul care alimentează organismul) pe măsură ce trece prin lichidul cefalorahidian. După masă, nivelul glucozei crește. Tanicitele răspund procesând zahărul și eliberând lactat, un produs secundar metabolic, în țesutul cerebral din apropiere. Acest lactat interacționează apoi cu astrocitele vecine, declanșând următoarea etapă de comunicare.

„Cercetătorii credeau anterior că lactatul produs de tanicite a vorbit direct cu neuronii care controlează apetitul”, explică Ricardo Araneda, profesor la Departamentul de Biologie de la Universitatea din Maryland și unul dintre autorii studiului. „Dar am descoperit că a existat un intermediar neașteptat în această conversație: astrocitele.”

Cum funcționează semnalul de saturație?

Cercetătorii au descoperit că astrocitele poartă un receptor numit HCAR1 care detectează lactatul. Când lactatul se leagă de acest receptor, astrocitele sunt activate și eliberează mesagerul chimic glutamat. Acest semnal este apoi transmis neuronilor care suprimă apetitul, rezultând o senzație de sațietate.

„Ceea ce ne-a surprins a fost complexitatea procesului”, spune Araneda. „În termeni simpli, am descoperit că tanicitele vorbesc cu astrocitele, iar apoi astrocitele vorbesc cu neuronii.”

Efectul se răspândește în tot creierul

Într-un experiment, oamenii de știință au injectat glucoză într-o singură celulă tanicită în timp ce observau astrocitele învecinate. Chiar și această schimbare locală a provocat activitate în multe astrocite din jur, arătând modul în care semnalele se pot propaga în rețeaua creierului.

„Am observat și un fel de efect dublu”, notează Araneda. „Hipotalamusul conține două populații opuse de neuroni: cei care stimulează foamea și cei care o suprimă.” Am descoperit că lactatul ar putea funcționa cu ambii simultan, prin activarea neuronilor de sațietate prin astrocite, în timp ce pot calma neuronii foametei printr-o cale mai directă.

Ce înseamnă asta pentru tratarea obezității?

Deși studiul a fost realizat pe modele animale, atât tanicitele, cât și astrocitele există la toate mamiferele, inclusiv la oameni. Acest lucru sugerează că același mecanism poate funcționa și la oameni.

Următorul pas pentru echipa de cercetare este să testeze dacă modificarea receptorului HCAR1 din astrocite ar putea influența comportamentul de hrănire. Acest lucru este necesar înainte ca orice tratament potențial să poată fi dezvoltat. În prezent, nu există medicamente care vizează direct această cale. Cu toate acestea, Araneda crede că ar putea fi o nouă cale promițătoare pentru tratarea tulburărilor legate de apetit.

„Acum avem un mecanism diferit prin care am putea viza astrocitele sau în special acest receptor HCAR1”, a adăugat el. „Acesta ar fi o nouă țintă care ar putea completa tratamentele existente și ar putea îmbunătăți viața multor persoane care suferă de obezitate și alte afecțiuni legate de apetit.”

Un deceniu de colaborare

Aceste rezultate culminează aproape un deceniu de colaborare între laboratorul lui Araneda de la Universitatea din Maryland și laboratorul lui Maria de los Angeles García-Robles de la Universitatea Concepción. Autorul principal al studiului Sergio Lopez, un student absolvent supravegheat de ambii cercetători, a efectuat experimentele cheie în timpul unei burse de cercetare de opt luni la Universitatea din Maryland.

Descoperirea acestei căi ascunse – tanicite, astrocite, apoi neuroni – ne schimbă înțelegerea modului în care creierul controlează unul dintre instinctele noastre cele mai fundamentale: foamea. Întrebarea este câte mai multe dintre aceste lanțuri invizibile sunt ascunse în structurile creierului, așteptând în aripi. Și ce alte celule „auxiliare” se vor dovedi a fi personajele principale.