Къде е истината за здравословното хранене? Уолтър Уилет и Игор Буковски (февруари 2021).

контролират

Използвайки плодови мухи, изследователите на Джон Хопкинс твърдят, че са идентифицирали специфичен и много малък набор от мозъчни клетки, наречени допаминови клинови неврони, които са отговорни за гнезденето на хранителните предпочитания според това, от което се нуждаят, а не от това, което харесват.

Когато изследователите лишават протеините от протеините в диетата си, тези неврони освобождават химичен сигнал (допамин), който изглежда контролира желанието на мухата за основния й източник на протеин - дрожди - и преодолява естествената им склонност да търсят захар.

В обобщение на експериментите, публикувани онлайн в науката на 5 май, изследователите казват, че техните открития могат да подкрепят търсенето на подобни процеси при бозайници (включително хора), което може да доведе до по-добро разбиране на глада, жаждата и в крайна сметка наддаване на тегло и затлъстяване.

Въпреки че експертите са идентифицирали сензори и хормони при плодовите мухи и бозайници, които контролират количеството калории, които консумираме, учените Джон Хопкинс казват, че това е първият път, когато при всяко животно е установен специфичен за протеините механизъм на гладуване.

„Ние показахме, че само няколко неврони, образуващи верига в плодовия мозък, използват процесите, използвани в обучението и паметта, за да контролират постоянното, мотивирано поведение и предпочитанията към храната в този случай“, каза д-р Марк Ву, доктор, сътрудник Професор по неврология в Медицинския факултет на Джон Хопкинс. Миналата година изследователският екип на Ву откри подобен тип верига в мозъка на плода, която контролира сънливостта, колкото по-дълго остава плодната муха.

В търсенето на неврони, които контролират хранителното поведение, изследователите са използвали наскоро сдвоени жени, които са склонни да хранят по-висок източник на протеин, за да се напълнят с хранителни вещества в яйцата си. Те сканираха различни линии на плодови мухи, всяка от които е конструирана с помощта на генетичен инструмент, който спира определени различни групи неврони в мозъка. Те тестваха женските от всяка линия за онези, които вече предпочитаха консумацията на високо протеинови дрожди след чифтосването. За да разберат колко високо лети протеиновата мая, те поставят багрилото в източник на дрожди, след това разлагат мухите и използват инструмент, който открива количеството погълнато багрило.

Първоначално екипът на Ву намери набор от допаминови неврони, които контролират протеиновите предпочитания. Но тъй като те продължиха да анализират невроните, те казват, че могат да присвояват сигнали за предпочитание на храната само към два неврона от всяка страна на мозъка на насекомите в област, наречена клин поради тяхната форма, което ги кара да правят клетките за предпочитане към храната допаминови клинови неврони.

След това изследователите са използвали малки електроди за измерване на електрическото задействащо (сигнално) поведение на тези неврони при плодови мухи, лишени от богата на протеини мая в диетата си. След осем дни на лишаване от протеин, техните неврони с допаминов клин изстрелват четири пъти по-бързо от плодовите мухи, които са били хранени с редовна протеинова диета.

В природата, след лишаването от протеини, мухите са склонни да търсят високо протеинови дрожди като източник на храна вместо плодова захар, която те обикновено предпочитат за бърза енергийна подкрепа и затова изследователите питат дали допаминовите клинови неврони потискат желанието за захар.

Използвайки генно инженерна мъжка мъст със заглушени допаминови клинични неврони, изследователите изчистиха брашното от високо протеинови дрожди и след това измериха колко захар и мая ядат. Тези мухи ядат средно около два пъти повече захар на муха в сравнение с тези, чиито неврони за предпочитание към храната не са заглушени.

Когато учените генетично подготвят невроните на допамин клинд за изпичане, консумацията на захар спада до нормални нива, докато консумацията на протеини се увеличава.

Ву казва, че в плодовите мухи има четири допаминови рецептора и учените смятат, че един от няколкото може да е участвал в контрола на хранителните предпочитания. Те разгледаха хранителните предпочитания (мая срещу захар) във всяка от четирите линии плодни мухи, отглеждани за отсъствието на всеки от тези рецептори.

Когато се дава единственият избор на храна, тези мухи без DopR2 са изяли около половината мая, а тези, които летят без DopR1, са удвоили количеството захар.

Екипът на Ву също търси структурни промени в невроните на допаминовия клин след лишаване от протеин. Те въведоха друг протеин, наречен зелен флуоресцентен протеин, който висеше по краищата на неврона, където изпраща сигнали към други неврони - в синапсите.

При нормално хранените плодови мухи невроните на допаминовия клин влизат в контакт с два клона. Но след като мухите бяха лишени от високо протеинови дрожди, те видяха, че един от тези клонове се увеличи по размер и това увеличаване на размера продължи няколко часа, след като мухите започнаха да консумират протеин.

„Открихме, че всеки от тези неврони, предпочитащи храната, има два клона, които контролират храненето с протеини и другото хранене със захар“, казва Ву.

"Обикновено мухите се нуждаят от захар като бърз източник на калории, за да летят, така че техните неврони заобикалят протеиновата верига", отбелязва Ву. След лишаване от протеини те заобикалят захарната обвивка, което ги кара да търсят протеин. „След като освободите натиска върху протеиновата страна, захранвайки дрождите, брашните могат да консумират захар отново, но те все още имат силно желание за протеин, защото отнема време за попълване на протеина в запасите от протеини и за връщането на нервните му клонове до първоначалното им състояние. "добавя.

Ву казва, че следващите му стъпки ще бъдат да разбере химичните молекули, които участват в запалването на невроните на глада, за да могат да намерят подобни молекули при бозайници като мишки или плъхове.