Kai susergame, tarkime, gripu ar plaučių uždegimu, gali būti laikotarpis, kai pagrindiniai mūsų ligos simptomai išnyksta, bet mes vis tiek nesijaučiame puikiai.
„Nors tai įprasta, nėra realaus būdo kiekybiškai įvertinti, kas vyksta“, – sako mokslų daktaras Nikolajus Jaschke, neseniai baigęs stažuotės podoktorantūros studijas Jeilio medicinos mokykloje (YSM) vidaus ligų (reumatologijos) docento Andrew Wang, MD, laboratorijoje. „Ir, deja, mums trūksta terapinių priemonių, skirtų palaikyti žmones šioje valstybėje.”
Jaschke'as tai pastebėjo rūpindamasis pacientais, sveikstančiais po ūmių ligų, ir, prisijungęs prie Wango laboratorijos, pradėjo tyrinėti, kas vyksta organizme sveikimo metu. Atlikdami šį darbą, Jaschke, Wang ir jų kolegos atskleidė pelių žarnų ir smegenų signalizacijos kelią, kuris riboja apetitą, ypač baltymų, sveikimo metu. Jie paskelbė savo išvadas lapkričio 4 d Ląstelė.
„Tikimės, kad galiausiai galėsime sukurti terapinius metodus sveikimo procesui palaikyti“, – sako Jaschke, pirmasis tyrimo autorius, dabar Hamburgo Transliacinės imunologijos centro ir Hamburgo-Eppendorfo universiteto medicinos centro Vokietijoje vyriausiasis tyrėjas ir gydytojas.
Sumažėjęs baltymų apetitas yra susijęs su amoniaku
Daugelis žmonių serga apetito praradimu, o vartojant mažiau maisto, jų organizmas pradeda skaidyti tokias molekules kaip baltymai, kad gautų energiją. Tai žinoma kaip katabolinė būsena, todėl mokslininkai pradėjo savo darbą.
Jie pasiūlė pelėms, kurioms buvo katabolinė būsena, vieną iš trijų dietų, kurių kiekvienoje buvo toks pat kalorijų ir mikroelementų kiekis, bet skirtingi makroelementai: baltymai, angliavandeniai arba riebalai. Pelės, kurioms buvo skirta daug angliavandenių ir riebalų turinčios dietos, suvalgė numatytus kiekius, tačiau tos, kurios valgė daug baltymų turinčios dietos, suvalgė daug mažiau nei pelės, kurios nebuvo katabolinės būsenos.
Taikydami įvairius eksperimentinius metodus, Jaschke ir jo kolegos nustatė, kad po katabolinių būsenų atsigaunančios pelės ypač stipriai nemėgsta baltymų turinčio maisto.
Baltymai yra sudaryti iš aminorūgščių, todėl mokslininkai išbandė 20 skirtingų aminorūgščių, kad išsiaiškintų, ar kuri nors (arba visos) sumažins suvartojamo maisto kiekį. Jie nustatė, kad tik trys: glutaminas, lizinas ir treoninas. Gavusios maistą be šių trijų aminorūgščių, katabolinės pelės valgė puikiai.
Dėl to mokslininkai susimąstė, kuo šios trys aminorūgštys ypatingos, ir maždaug tuo metu Jaschke atrado kažką, kas padėjo atsakyti į šį klausimą.
„Pelėms ilgesnį laiką daviau daug baltymų turinčią dietą, kad pamatyčiau, ar jų apetitas laikui bėgant nepasikeis, ir jos pasikeis. Pelės pamažu didino jos suvalgytą kiekį”, – sako Jaschke. „Tačiau tada pastebėjau, kad jų narvelių patalynė buvo labai šlapi, ir supratau, kad vandens buteliai teka. Paaiškėjo, kad tai buvo šlapimas, o pelės šlapinosi daugiau nei 10 kartų daugiau nei įprastai.”
Kai baltymai, laikomi audiniuose ar suvartojami su maistu, suskaidomi, susidaro amoniakas, kurį kepenys turi nukenksminti ir pašalinti per inkstus. Šiam procesui reikia vandens, todėl padažnėja šlapinimasis. Kartu šie stebėjimai paskatino idėją, kad pelės koreguoja savo aminorūgščių suvartojimą pagal savo gebėjimą detoksikuoti amoniaką.
Tada mokslininkai ištyrė, ar glutaminas, lizinas ir treoninas gamina daugiau amoniako nei kitos aminorūgštys. Amoniakas yra toksiškas, todėl jei šios trys aminorūgštys gamina daugiau, tai gali paaiškinti, kodėl pelės jų vengia.
Tyrėjai išsiaiškino, kad iš tiesų dėl trijų aminorūgščių amoniako kiekis buvo didesnis nei kitų aminorūgščių. Be to, padidėjus jų gebėjimui detoksikuoti amoniaką, pelės galėjo valgyti daugiau baltymų turinčio maisto.
„Vis dar neaišku, kodėl jie yra labiau amoniogeniški, tačiau mūsų išvados rodo, kad šios kartos amoniakas yra būtinas ir pakankamas, kad būtų išvengta katabolinių pelių nepasitenkinimo baltymais“, – sako Jaschke.
Geresnė dieta atsigauti
Kadangi sergantys žmonės dažnai valgo mažiau, jie paprastai gaus daug baltymų turintį maistą, jei atsigaus ligoninėje, kad padėtų pakeisti prarastus baltymus. Tačiau dviejuose neseniai atliktuose klinikiniuose tyrimuose nustatyta, kad papildomi baltymai atsigaunant kritinei ligai iš tikrųjų nepadėjo paciento rezultatams, o pablogino situaciją.
Naujasis tyrimas buvo atliktas su pelėmis, ir, kaip pažymi mokslininkai, reikia atlikti daugiau tyrimų, siekiant išsiaiškinti, ar šie stebėjimai tinka žmonėms. Tačiau tyrimo išvados sutampa su šio tyrimo išvadomis ir rodo, kad papildomi tyrimai gali nustatyti veiksmingesnę atsigavimo dietą.
Joseph Luchsinger, MD, Ph.D., pirmasis tyrimo autorius ir YSM Neurologijos tyrimų mokymo programos rezidentas, susidomėjo šiuo darbu dėl pritaikymų savo srityje.
„Kaip ir kodėl mes pasirenkame valgyti, tikrai menkai suprantama“, – sako Luchsingeris. „Ir tai labai pasikeitė sergant psichikos ligomis, nuo depresijos ir nerimo iki anoreksijos, bet mes dar nežinome, kodėl taip yra.”
Luchsingeris domėjosi, kaip Jaschke išvados gali būti susijusios su psichikos ligomis, ypač tokiomis kaip anoreksija, kuriai šiuo metu mums trūksta vaistų. Kartu komanda atskleidė žarnyno ir smegenų signalizacijos ašį, kuri reguliuoja šį baltymų apetito trūkumą po ligos.
Žarnynas ir smegenys bendrauja, kad slopintų baltymų apetitą
Pirma, mokslininkai nustatė, kur organizme – plonosios žarnos dalyje, vadinamoje dvylikapiršte žarna – buvo apčiuopiama amoniako gamyba, ir kad jį pajuto vienas konkretus vienos rūšies ląstelės receptorius. Kai jie sukūrė peles be receptoriaus, gyvūnai nebijo maisto, kuriame gausu glutamino, lizino ir treonino. Kita vertus, receptorių aktyvinimas stipriai slopina maisto suvartojimą.
„Kadangi tai yra elgesys, jį tam tikru būdu turi kontroliuoti smegenys, todėl pradėjome ieškoti, kurios smegenų sritys gali būti susijusios“, – sako Luchsinger.
Jie rado du smegenų kamieno regionus, kuriuose aktyvacija buvo suderinta su baltymų suvartojimu ir amoniako gamyba – postrema ir branduolį tractus solitarius. Nors žinoma, kad šios sritys yra susijusios su sotumo jausmu ir pykinimu ir jau yra farmakologiškai nukreiptos į apetitą slopinančius vaistus, tokius kaip semagliutidas (Ozempic), tačiau išliko klausimas, kaip amoniako aptikimas plonojoje žarnoje buvo perduodamas į smegenis.
Dvylikapirštę žarną inervuojantys neuronai yra klajoklio nervo dalyje – jutimo skaidulų pluošte, kuris perduoda informaciją iš organų, įskaitant žarnyną, į smegenų kamieną.
Kai mokslininkai nutildė dvylikapirštę žarną inervuojančius neuronus, pelės valgė daugiau baltymų. Išvados rodo, kad ligos pasveikimo metu šis žarnų ir smegenų signalas gali aptikti kenksmingą amoniaką, kol jis pradeda cirkuliuoti kraujyje ir slopina baltymų apetitą.
Tyrėjai teigia, kad dar yra ką atskleisti. Pavyzdžiui, kai jos priešinosi įvairioms šios sistemos dalims, pelės niekada nevalgė baltymų, o tai rodo, kad reikia nustatyti papildomus reguliavimo sluoksnius. Tačiau išvados yra įdomios įvairiais būdais.
„Kitas žingsnis yra palyginti skirtingas dietas skirtingose fiziologinėse ir ligose, kad sužinotumėte, ar šių trijų aminorūgščių kiekio sumažinimas gali paskatinti ligos pasveikimą”, – sako Jaschke. „Ir tai būtų aktualu žmonėms, turintiems karbamido ciklo sutrikimų, slopinant pernelyg aktyvų apetitą ir skatinant apetitą, kai jis patologiškai slopinamas, pavyzdžiui, sergant anoreksija ar vėžio kacheksija.”