Чревният микробиом действа върху мозъка, за да контролира апетита

Мозъкът е централният информационен център и постоянно следи състоянието на всеки орган, присъстващ в тялото. Предишни изследвания показват, че мозъкът също получава сигнали от чревната микробиота.

В нов Имунитет проучване в списанието, изследователите обсъждат работата на Габани et al. (2022), публикуван в скорошен брой на наукакоето разкрива, че невроните на хипоталамичната гама-аминомаслена киселина (GABAergic) разпознават микробни муропептиди чрез цитозолния рецептор NOD2, който регулира приема на храна и телесната температура.

Проучвания: Когато мозъкът усети бъговете. Кредит на изображението: Inkoly / Shutterstock.com

Мозъкът и чревната микробиома

Предишни изследвания показват, че структурните компоненти на чревните бактерии могат да предизвикат провъзпалителни реакции в тялото и в резултат на това да имат косвен ефект върху мозъка. Това явление възниква чрез периферни неврони или молекули, които се освобождават от имунните клетки след излагане на бактериални клетки, циркулиращи в кръвта.

През 2022г наука проучване, Габани и колеги обсъждат комуникацията между микробиома и мозъка. Тук изследователите съобщават, че някои неврони в мозъка могат директно да идентифицират компонентите на бактериалната клетъчна стена и впоследствие да инициират променено поведение на хранене и регулиране на температурата.

Хипоталамусът е област в мозъка, която свързва централната нервна система (ЦНС) с ендокринната система чрез хипофизната жлеза. Освен това хипоталамусът регулира различни функции като жажда, глад, репродукция, сън, телесна температура и циркадни ритми, като инхибира или стимулира невроните. Към днешна дата има ограничено количество изследвания за това как хипоталамусът разпознава състоянието на стомашно-чревния лумен и възприема микробите, които приютява.

Комменсалните микроорганизми обикновено се разпознават чрез рецептори за разпознаване на модели (PRRs) на вродената имунна система. Например, NOD2 участва в идентифицирането на мурамил дипептид (MDP), който е пептидогликанов фрагмент на бактериалната клетъчна стена.

Предишни проучвания подчертаха функциите на NOD2 извън тези, които са свързани с вродения имунитет. Въпреки това, механизмите, отговорни за връзката между бактериалните пептидогликани и невронните функции на мозъка, остават до голяма степен неизвестни.

Какво се случва, когато микробните компоненти достигнат до мозъка?

Габани и нейният екип се справят с тази празнина в изследванията, като изучават репортерния ген NOD2-GFP при мишки, което им помага да изследват функцията на NOD2 в различни части на ЦНС. Въпреки че е установено, че микроглията и ендотелните клетки експресират NOD2 във всички области на мозъка, експресията на NOD2 в невроните се появява само в специфични региони, като стриатума, таламуса и хипоталамуса.

Изследователите също така наблюдават, че муропептидите са в състояние да преминат чревната бариера и да достигнат до системата на системната циркулация при мишки. Тези пептиди по-късно са открити в мозъчните тъкани на всички мишки. Трябва да се отбележи, че степента на тяхната експресия е по-голяма при женските мишки в сравнение с мъжките.

Изследователите също така генерират нов миши модел, в който липсва NOD2 в инхибитори на GABAergic неврони (VgatDNod2 мишки) и възбуждащи неврони, експресиращи калций/калмодулин-зависима протеин киназа II (CamKIIDNod2 мишки). Възрастните женски VgatDNod2 мишки натрупаха тегло, имаха променена телесна температура и увеличено хранене. Тези фенотипни събития са причинени от MDP, тъй като мишките, лекувани с MDP, показват намаляване на приема на храна в сравнение с мишки, които са получили лечение с MDP изомер, който не може да активира NOD2.

Учените също така идентифицираха областите на мозъка, които са били засегнати от MDP. В този контекст те картографират експресията на маркера за невронна активност Fos в различни области на мозъка както при мъжки, така и при женски мишки от различни възрастови групи и ги третират с MDP или контролния изомер. Дъгообразното ядро ​​на хипоталамуса показва намалена експресия на Fos при по-възрастни женски мишки в сравнение с мъжките.

Проучванията показват, че в дъгообразното ядро ​​GABAergic популацията е отговорна за приема на храна, която се състои от AgRP + NPY + неврони. Тези гени са активни по време на гладуване и заглушават при излагане на храна.

Интересното е, Габани et al. наблюдава, че тези неврони експресират NOD2 и че експозицията на MDP потиска тяхната активност. Намалена активност на GABAergic дъгообразни нуклеусни неврони също е идентифицирана и при двете мишки.

Как експресията на NOD2 регулира приема на храна?

Изследователите също заразиха NOD2fl / fl мишки с Cre-експресиращ вирус в техния хипоталамус, за да се насочат локално към NOD2 + GABAergic неврони. Променените фенотипове, като диференциран прием на храна и наддаване на тегло в двете групи мишки, които включват една група, лекувана с MDP, а другата с контрола, се връщат към нормалното, след като са лекувани с широкоспектърни антибиотици.

Това откритие предполага, че е настъпило намаляване на чревния микробиом след лечение с антибиотици. Това доведе до намаляване на броя на циркулиращите муропептиди, които впоследствие променят невронното усещане чрез активността си върху NOD2.

Заключения

В това проучване Габани и нейният изследователски екип подчертават възможността бактериалните компоненти да регулират директно апетита на хората. Тези открития представят потенциала на PRR биологията в мозъка, който може да бъде използван за борба с нарастващия глобален проблем със затлъстяването.

.

Leave a Comment