Identyfikuje połączenie wątroba-mózg jako kluczowy czynnik w zarządzaniu nawykami żywieniowymi i otyłością.

Badanie podkreśla rolę nerwu błędnego wątrobowego w regulacji rytmu przyjmowania pokarmu, co otwiera nowe perspektywy dla potencjalnych metod leczenia otyłości.

Badanie opublikowane w czasopiśmie Science wykazało, że komunikacja między nerwem aferentnym wątrobowym (HVAN) a mózgiem wpływa na dobowe nawyki żywieniowe. U myszy chirurgiczne usunięcie HVAN skorygowało zmienione rytmy jedzenia i zmniejszyło przyrost masy ciała podczas diety wysokotłuszczowej, co sugeruje, że HVAN może być celem w walce z otyłością.

Rytmy dobowe to 24-godzinne cykle, które regulują zmiany fizyczne, psychiczne i behawioralne u zwierząt, zwykle zsynchronizowane z cyklami światła i ciemności. Chociaż rytmy te są zwykle stabilne, mogą zostać zakłócone przez zmiany w zachowaniu lub ekspozycję na światło, jak w przypadku jet lagu lub pracy na nocną zmianę, co prowadzi do desynchronizacji układów narządów.

Jądro nadskrzyżowaniowe (SCN) pełni funkcję głównego zegara dobowego, wykorzystując sygnały świetlne do ustanowienia pętli sprzężenia zwrotnego (TTFL) genów zegara molekularnego. Najnowsze badania sugerują, że niemal wszystkie komórki somatyczne utrzymują również własne TTFL, które pomagają zrównoważyć rytmy dobowe z innymi procesami, takimi jak przyjmowanie pokarmu.

Synchronizacja między SCN a rytmami wątrobowymi napędzanymi przez składniki odżywcze jest ważna dla utrzymania równowagi metabolicznej w obliczu zmian środowiskowych. Badania na gryzoniach i ludziach sugerują, że desynchronizacja tych układów jest szkodliwa dla zdrowia, zwiększając ryzyko i ciężkość chorób metabolicznych, takich jak otyłość i cukrzyca. Jednak dokładne mechanizmy i sygnały regulujące te interakcje pozostają niejasne.

Badanie ma na celu zbadanie mechanizmów komunikacji dobowej pomiędzy wątrobą i mózgiem poprzez usunięcie receptorów jądrowych REV-ERBα/β u myszy.

Te receptory zostały wcześniej zidentyfikowane jako kluczowe elementy homeostazy chronometabolicznej. Ich usunięcie powoduje desynchronizację.

W odróżnieniu od poprzednich badań w tej dziedzinie, naukowcy zastosowali wstrzyknięcia adenowirusów zdolnych do usuwania REV-ERB poprzez żyłę ogonową, co dało badaniu wyjątkową zaletę zaburzenia zegara biologicznego lokalnie (zamiast ogólnoustrojowo).

Dzięki tej metodologii mogliśmy zaobserwować i manipulować asynchronicznością pomiędzy wątrobą i mózgiem, nie zmieniając przy tym innych układów narządów, co znacznie zmniejszyło szum tła i czynniki zakłócające.

Zabiegi chirurgiczne i eksperymentalne przeprowadzono na trzech różnych grupach dorosłych myszy laboratoryjnych.

Badanie skupiło się również na roli nerwu błędnego wątrobowego (HV) w sygnalizacji do mózgu i regulacji wagi. Chociaż wcześniej wiadomo było, że HV przekazuje dane metaboliczne z wątroby do mózgu, jego dokładna rola w komunikacji dobowej i rytmach jedzenia pozostawała spekulatywna.

Badanie podkreśla, że rytmy przyjmowania pokarmów działają jak zeitgeber (zewnętrzny sygnał, który synchronizuje rytmy biologiczne) w modulacji dobowej wątroby, podobnie jak cykle światła i ciemności sterują rytmami SCN w organizmie.

W modelach myszy z wyciszeniem genu usunięcie receptorów REV-ERBα i REV-ERBβ zaburzyło rytm karmienia bez wpływu na cykle zależne od SCN.

Ablacja aktywowała geny Arntl i Per2 odpowiedzialne za równowagę chronometaboliczną, co prowadziło do zmiany rytmu karmienia i zwiększonego karmienia w ciągu dnia, co ostatecznie powodowało znaczny przyrost masy ciała. Co ciekawe, przecięcie nerwu błędnego wątrobowego (HVAN) zniosło te efekty, zmniejszając spożycie pokarmu i prowadząc do utraty masy ciała.

Podkreśla to ważną rolę HV w sygnalizacji rytmu karmienia, przy czym równoległe badania wykazały przeciwne wyniki: aktywacja włókien aferentnych jelitowych u ludzi skutkowała utratą wagi, co podkreśla złożoność interakcji jelit i mózgu w regulacji metabolicznej.

W badaniu wykorzystano modele myszy, aby zidentyfikować mechanizmy leżące u podstaw homeostazy chronometabolicznej i zaburzeń rytmu karmienia.

Wyniki pokazały, że HV działa jako centrum komunikacyjne, przesyłając sygnały do mózgu o zmianach rytmów karmienia wykrytych przez receptory jądrowe REV-ERBα/β. Sygnały te prowadzą do zwiększonego spożycia pokarmu w ciągu dnia i znacznego przyrostu masy ciała.

Usunięcie HV wyeliminowało te efekty, co wskazuje na to, że jest to potencjalny cel przyszłych badań nad utratą wagi.