Kovoje, kuri tikriausiai visur skamba gerai besilaikantiems dietos, kuo mažiau Caenorhabditis elegans (C. elegans) kirminas valgo, tuo lėčiau jis netenka riebalų. Dabar „Scripps Research“ mokslininkai išsiaiškino, kodėl: maža molekulė, kurią nevalgius gamina kirminų žarnynas, keliauja į smegenis, kad per tą laiką blokuotų riebalų deginimo signalą.
Nors tiksli molekulė, kurią jie nustatė kirminuose, dar nebuvo ištirta su žmonėmis, naujasis darbas padeda mokslininkams geriau suprasti sudėtingą žarnyno ir smegenų skersinį ryšį. Tai taip pat gali paaiškinti, kodėl pasninkas – nevalgymas tam tikrą laiką – turi naudos, kuri nepriklauso nuo žmogaus suvalgomų kalorijų skaičiaus.
Buvo paskelbtas tyrimas „Homeostatinis žarnų ir smegenų insulino antagonistas stabdo neuronų skatinamą riebalų praradimą“. Gamtos komunikacijos 2024 metų rugpjūčio 11 d.
„Mes pirmą kartą nustatėme, kad badavimas smegenims perduoda informaciją ne tik apie kalorijų pašalinimą“, – sako Scripps neuromokslų profesorė Supriya Srinivasan, naujojo tyrimo vyresnioji autorė.
„Šie atradimai verčia mane susimąstyti, ar kitų gyvūnų, įskaitant žinduolių, žarnyne yra molekulių, kurios paaiškina kai kuriuos su badavimu susijusius sveikatos padarinius.
Mokslininkai jau seniai žinojo, kad žmonių, kitų žinduolių ir pavyzdinių organizmų, tokių kaip C. elegans, riebalų gamybą ir skaidymąsi kontroliuoja smegenys.
2017 metais Srinivasano grupė nustatė FLP-7 – smegenų hormoną, kuris skatina riebalų deginimą apvaliųjų kirmėlių žarnyne. Tačiau C. elegans žarnyne neturi jutimo nervų, todėl mokslininkai stengėsi nustatyti atvirkštinį komunikacijos kelią: kaip žarnynas signalizuoja smegenims?
„Žinojome, kad žarnyno metabolinės būklės pakeitimas gali pakeisti smegenų neuronų savybes, tačiau buvo labai paslaptinga, kaip tai iš tikrųjų atsitiko“, – sako Srinivasanas.
Naujajame darbe Srinivasan ir jos kolegos po vieną pašalino daugiau nei 100 signalinių molekulių iš C. elegans žarnyno ir išmatavo jų poveikį smegenų FLP-7 gamybai. Jie rado vieną molekulę, kuri turėjo didelį poveikį FLP-7: insulino forma, žinoma kaip INS-7.
Žmonėms insulinas yra labiausiai žinomas kaip kasos gaminamas hormonas, reguliuojantis cukraus kiekį kraujyje. Tačiau šią insulino molekulę gamina žarnyno ląstelės ir ji taip pat paveikė riebalų apykaitą per smegenis.
„Kai pirmą kartą nustatėme, kad tai yra insulinas, manėme, kad tai paradoksalu“, – prisimena Srinivasanas. „Insulinas yra taip gerai ištirtas žinduoliams, ir nebuvo precedento, kad insulino molekulė atliktų šį vaidmenį.”
Tačiau, kai grupė ištyrė, kaip INS-7 veikia FLP-7 gaminančias smegenų ląsteles, jie nustatė, kad jis neaktyvina insulino receptorius (kaip daro visos anksčiau atrastos insulino molekulės), bet blokuoja insulino receptorius. Savo ruožtu ši blokada sukėlė kitų molekulinių įvykių pakopą, dėl kurios smegenų ląstelės galiausiai nustojo gaminti FLP-7.
„INS-7 iš esmės yra signalas, gaunamas iš žarnyno, kuris liepia smegenims šiuo metu nebedeginti riebalų atsargų, nes nepatenka maisto“, – aiškina Srinivasanas.
Anksčiau atlikti tyrimai parodė, kad badavimo laikotarpiai gali įvairiai paveikti organizmą, tačiau tų pokyčių mechanizmai buvo neaiškūs. Naujasis tyrimas rodo vieną iš būdų, kaip tuščias žarnynas gali signalizuoti smegenims, o tai gali turėti įtakos sveikatai ne tik riebalams.
Pasak Srinivasano, nauji rezultatai padeda paaiškinti, kaip smegenys ir virškinimo sistema bendrauja abiem kryptimis, kad galėtų kontroliuoti medžiagų apykaitą pagal maisto prieinamumą. Reikia daugiau tyrimų, siekiant išsiaiškinti, kurie specifiniai būdai yra susiję su naujais žinduolių žarnų ir smegenų signalais.
Žarnyno hormonus imituojantys junginiai, tokie kaip semaglutidas, plačiai žinomi su tokiais prekių pavadinimais kaip Ozempic, Wegovy ir Rybelus, neseniai pasirodė kaip populiarūs nutukimo ir diabeto kontrolės būdai, todėl šią vaistų klasę galėtų papildyti nauji žarnyno peptidai.
Srinivasanas taip pat planuoja eksperimentus, siekdamas ištirti, kaip C. elegans žarnų ląstelės nevalgius sukelia INS-7 gamybą ir kokių tipų smegenų ląsteles veikia molekulė.