צוות בינלאומי של חוקרים גילה מרכיב חדש במערכת העצבים ההיקפית הפועל על ידי הגברת חילוף החומרים האנרגטי בגוף. הממצא סולל את הדרך לפיתוח תרופות פשוטות וזולות יותר לשליטה בהשמנה ועלייה במשקל, ללא קשר לכמות המזון הנבלעת.
במאמר שפורסם בכתב העת טֶבַעחוקרים מאוניברסיטת אוקספורד בבריטניה ומהמרכז לחקר השמנת יתר ומחלות נלוות (OCRC) – במימון FAPESP ומבוסס באוניברסיטת קמפינאס (UNICAMP) בברזיל – מתארים היכן וכיצד מרכיב זה של מערכת העצבים ההיקפית פועל באמצעות נוירופפטיד Y (NPY) על הוצאת אנרגיה וקלוריות.
מוליך עצבי זה, שאחראי על העברת מידע בין נוירון אחד למשנהו במוח, נחקר רבות על ידי מדענים ביחס למערכת העצבים המרכזית, אך פעולתו בעצבים היקפיים (מחוץ למוח וחוט השדרה) ויכולתו לבצע לפעול בתאי שומן (אדיפוציטים) כדי להגן על הגוף מפני השמנת יתר מעולם לא נחקר.
מכיוון שמרכיב חדש זה אינו פועל על המוח, אלא על הפריפריה (מערכת עצבים היקפית) של האורגניזם, הוא פותח פרספקטיבה חדשה לפיתוח תרופות שיכולות לטפל בהשמנת יתר בקלות רבה יותר, יעילה יותר ואף זולה יותר. הסיבה לכך היא שבניגוד לתרופות האחרונות נגד השמנת יתר הפועלות על המוח, הגישה הטיפולית החדשה לא תצטרך להיות מולקולה גדולה (תרופה ביולוגית), והרבה פחות להיות מסוגל לחצות את (דם-מוח) מחסום שמגן על המוח, מפשט מאוד את סוגיות הגישה והפיתוח של תרופה חדשה."
Licio Velloso, החוקר הראשי של OCRC ואחד ממחברי המאמר
יש להסביר שמערכת העצבים ההיקפית מחולקת לשתי קבוצות עיקריות: הסומטית והאוטונומית. בעוד שמערכת העצבים הסומטית מווסתת תנועות ותחושות רצוניות בעור (מגע, קור, חום), האחרת אחראית על תנועות כמו פעימות לב ולחץ דם, שמתפקדות ללא תלות ברצון הפרט.
מערכת העצבים האוטונומית מחולקת גם היא לשני חלקים. הענף הסימפטי אחראי על הכנת הגוף למצבים של עירנות, התמודדות או בריחה מאיום. לכן זה כרוך בשינויים כמו פעימות לב מואצות והוצאה אנרגטית מוגברת. מערכת העצבים הפאראסימפתטית, לעומת זאת, מנרמלת את תפקוד האיברים הפנימיים לאחר שהאיום חלף.
"ספרי לימוד נוירואנטומיה, למשל, מתארים את מערכת העצבים הסימפתטית כפועלת על ידי שחרור נוראדרנלין במסופי העצבים. במחקר, לעומת זאת, נמצא כי בנוסף לנוראדרנלין, העצבים הללו מבטאים גם נוירופפטיד Y, דבר שלא היה ידוע בעבר בחלק זה. של מערכת העצבים כאשר NPY פעיל בהיפותלמוס, הפרט מרגיש רעב במערכת העצבים ההיקפית, לעומת זאת, NPY היה נמצאה השפעה הפוכה, האצת חילוף החומרים, וכתוצאה מכך, הוצאת אנרגיה", מסביר ולוסו.
חילוף חומרים מואץ
בנוסף להוכחת קיומו של הרכיב החדש, חוקרי אוקספורד הראו כי NPY פועל על שליש מהעצבים הסימפתטיים המפוזרים בכל הגוף, ומעודדים ייצור של תאי שומן חדשים המעורבים בתרמוגנזה (שריפת אנרגיה והפקת חום).
בניגוד לרקמת השומן הלבנה, האוגרת עודף קלוריות שנצרכו, לשומן חומה ובז' יש תפקיד מועיל מבחינה מטבולית על ידי שימוש בשומן מאוחסן לשחרור חום.
במעבדתה של החוקרת אנה דומינגוס באוקספורד גילו מדענים ששחרור NPY במערכת העצבים ההיקפית מתרחש בסינפסות שנמצאות במגע עם תאי קיר (הממוקמים סביב כלי הדם החודרים לרקמות). "תכונה חשובה של תאי ציורי קיר היא שהם מבשרים לסוג מסוים של רקמת שומן, רקמת שומן חומה, החיונית לוויסות חילוף החומרים", אמר ולוסו לאגנסיה FAPESP. "בדרך זו, צוות המחקר של אוקספורד מצא שכאשר העצב מתחבר לתא ציור קיר באמצעות סינפסה, הוא משחרר NPY ומפעיל את ההתמיינות של תא הקיר, שהופך למבשר של רקמת שומן חומה, דבר חשוב מאוד לחילוף חומרים גבוה יותר. לִשְׁלוֹט."
החלק האחרון של המחקר בוצע במעבדת UNICAMP. כדי לאפיין את פעולתו של רכיב מערכת העצבים ההיקפית החדשה, החוקרים השתמשו בעכברים שעברו שינוי גנטי כדי שלא לבטא נוירופפטיד Y במערכת העצבים הסימפתטית.
"ראינו שחיות אלה הפכו יותר שמנות והתקשו לשמור על טמפרטורת גוף יציבה כשהן נחשפו לקור (קיבולת תרמוגנית נמוכה). היו להם גם הפרעות מטבוליות, כמו נטייה לפתח סוכרת. מצד שני, החיות עם NPY שאכלו את אותה כמות מזון כמו האחרות הראו הגנה מפני השמנת יתר", היא אומרת.
מרכז מול פריפריה
קוריוז אחד שגילתה הקבוצה היא של-NPY יש השפעות שונות לחלוטין על משקל הגוף כאשר הוא נמצא במערכת העצבים המרכזית וכאשר הוא נמצא במערכת העצבים ההיקפית. בעוד שבמוח NPY מפריע לשובע – מעורר רעב – בפריפריה הקשר שלו הוא עם חילוף החומרים האנרגטי, מקדם את התפשטות התאים השורפים שומן במקום לאגור אותו.
"כבר היה ידוע שאדיפוציטים תרמוגנים יכולים לנבוע מתאי קיר. זה היה ידוע גם שתאי קיר יכולים לזהות NPY כי יש להם קולטן לנוירופפטיד זה (חלבון NPYR1). מה שהצלחנו להראות בפעם הראשונה הוא שללא NPY במערכת ההיקפית, עכברים הופכים להשמנת יתר – לא בגלל שהם אוכלים יותר, אלא בגלל שהם שורפים פחות שומן. מנגנון זה ככל הנראה מכליל לסוגים אחרים של השמנת יתר, מכיוון שהמחקר שלנו הראה שהעצבים המייצרים NPY מתנוונים עם תחילתה של השמנת יתר הנגרמת על ידי דיאטה", מדווח דומינגוס.
לדברי החוקר, התפקיד המגן של NPY מפני השמנת יתר שהתגלה כעת בעכברים מספק מנגנון ביולוגי שניתן לקשר לתכונה גנטית אנושית שהתגלתה לאחרונה על ידי ה-Common Metabolic Diseases Knowledge Portal (CMDKP) – כלי נתונים הממומן על ידי ה-Accelerating Medicines יוזמת שותפות (AMP) של הקרן למכוני הבריאות הלאומיים (FNIH), קונסורציום התומך במעבדה של דומינגוס באוניברסיטה של אוקספורד.
הכלי, המכמת את המעורבות של גנים שונים במחלות, הצביע על כך ש-NPY קשור להשמנה אנושית, אך לא לדפוסי אכילה משתנים.
"זה די מפתיע מכיוון שיש עשרות מחקרים שמראים את הפעולות של NPY בנוירונים במוח המעודדים צריכת מזון – ומכאן ייעודו כמעורר תיאבון (פפטיד אורקסיגני)," היא אומרת.
"איך, אם כן, ייתכן ששינויים ב- NPY קשורים באופן פרדוקסלי לאינדקס מסת גוף גבוה (BMI) בבני אדם, אבל לא עם שינויים בדפוסי האכילה? המחקר שלנו חושף הסבר אפשרי לכך בכך שהוא מציע כי פיזור אנרגיה עשוי למלא תפקיד מכריע יותר מאשר תיאבון בשמירה על משקל הגוף אצל אנשים מסוימים – אם כי לא ברובם", מסכם דומינגוס.
לדברי ולסו, הגילוי והאפיון של המרכיב החדש הזה של מערכת העצבים האוטונומית – המווסת את חילוף החומרים בפריפריה של הגוף – סולל את הדרך לפיתוח של טיפולים תרופתיים חדשים להשמנה.
"הציפייה היא שמולקולה – כנראה ליגנד לקולטן הנוירופפטיד Y – יכולה לפעול על ידי הגברת חילוף החומרים, שריפת קלוריות, וזה בדיוק מה שמצאנו ש-NPY עושה במערכת העצבים ההיקפית", היא אומרת.
