מחקר חושף נוירונים בהיפוקמפוס ברורים המווסתים את בחירת החומרים המזינים, הזיכרון והצריכה, ומציעים מטרות פוטנציאליות למלחמה בהשמנה.
לִלמוֹד: הרכבי היפוקמפוס אורגניים נפרדים מעצבים את הבחירה התזונתית על ידי שיפור הזיכרון ההקשרי והמוטיבציה. קרדיט תמונה: beats1/Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Metabolism, חוקרים זיהו אוכלוסיות נוירונאליות שונות בהיפוקמפוס (HPC) המגיבות לסוכרים או שומנים.
רֶקַע
הישרדות תלויה ברכישת מזון מספקת כדי לעמוד בדרישות המטבוליות. ככזה, היכולת לבנות מפה קוגניטיבית ולנווט למקור מזון ידוע מקנה יתרון תחרותי.
שיוך חוזר ונשנה של רמזים הקשריים או דיסקרטיים לאוכל באופן שמנבא צריכת מזון מוביל למצב מוטיבציוני שמעלה את הרצון לאכול.
התנהגות הסתגלותית זו מוצפת בסביבת המזון הנוכחית המאופיינת בהצפה של רמזים הקשורים למזון ומזונות עשירים בשומן ובסוכר. יש לציין כי מנגנוני למידה אסוציאטיביים המקשרים את רמזי המזון לצריכת מזונות עתירי קלוריות מגבירים את הרגישות להשמנה.
לפיכך, מנגנוני פיתרון העומדים בבסיס יצירת זיכרון לגבי רמזים הקשריים הקשורים לצריכת סוכר ושומן עשויים להיות מבטיחים להילחם בהשמנה.
ה-HPC הוא מצע עצבי קריטי ליצירת זיכרונות אפיזודיים ומיפוי קוגניטיבי. מחקרים אחרונים מצביעים על כך של-HPC יש תפקיד בוויסות צריכת המזון. דווח כי נגע HPC בחולדות מעלה את צריכת המזון ומשקל הגוף.
הפרעה בתפקודי HPC נקשרה להשמנה. חוץ מזה, דיאטה עתירת שומן וסוכר (HFHS) פוגעת בזיכרון אפיזודי תלוי HPC ובמשימות למידה מרחביות בחולדות.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, חוקרים חקרו האם סוכר ושומן מפעילים נוירוני HPC עם תפקוד אורקסיגני. ראשית, הם העריכו האם HPC מופעל בתגובה לחומרים מזינים בודדים על ידי מדידת Fos immunofluorescence בעכברים בתגובה לעירוי תוך קברי (IG) של סוכר, שומן או מי מלח.
רמות ה- Fos עלו באוכלוסיות נוירונאליות שונות בתוך HPC הגבי (dHPC) אצל מקבלי שומן או סוכר ביחס למקבלי מלח.
לאחר מכן, הצוות כימת את ביטוי Fos ב-dHPC בעקבות עירוי IG בעכברים עם ואגוטומיה תת-סרעפתית או ניתוח דמה. לעכברי ביקורת עם עירוי מלוחים IG היו בעלי dHPC Fos נמוך שעלו בתגובה לשומן או לסוכר.
לעומת זאת, ביטוי Fos המושרה על ידי תזונה היה נמוך משמעותית ב-dHPC בעכברים עם וגוטומיה, מה שמצביע על כך שעצב הוואגוס היה הכרחי כדי להעביר אותות ל-dHPC.
יתר על כן, פוסמַלכּוֹדֶת עכבר שימש להשוואת פעילות עצבית לאחר עירוי סוכר ושומן באותו עכבר. הצוות זיהה שתי אוכלוסיות של נוירוני dHPC המגיבים באופן דיפרנציאלי לסוכרים ושומנים.
כדי לאפיין נוירונים אלה, נבדקו פנוטיפים של נוירוטרנסמיטר עבור חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA) ו-Vesicular glutamate transporter 1 (vGLUT1). ביטוי GABA זוהה בפחות מ-5% מנירוני dHPC המגיבים לסוכר או לשומן.
לעומת זאת, vGLUT1 מסומן בהרחבה בכל ה-dHPC. רוב הנוירונים מסוג dHPC המגיבים לסוכר ולשומן התאגדו עם vGLUT1. בשלב הבא, הצוות ביקש להעריך את תפקידן של אוכלוסיות המגיבות לתזונה בבקרת צריכת המזון.
לשם כך, האוכלוסיות הנבדלות המופעלות על ידי סוכר או שומן ב- Fosמַלכּוֹדֶת עכברים היו ממוקדים גנטית על ידי ביטול סלקטיבי שלהם באמצעות וירוס תלוי Cre המבטא קספס או וירוס בקרה.
לעכברים ניתנה בחירה בין בקבוקים המכילים שומן או סוכר, וצריכתם נמדדה באמצעות ליקמטר. עכברים עם נוירונים מגיבים לסוכר מבוטלים הראו ירידה של 50% בצריכת סוכר ביחס לבקרות, ללא השפעות על צריכת שומן. לעומת זאת, אלו עם נוירונים מגיבים לשומן מופחתים ב-40% צריכת שומן ללא שינויים בצריכת הסוכר.
כאשר הוצגו בקבוקים אחד בכל פעם, אבלציה של נוירונים המגיבים לסוכר לא השפיעה על צריכת השומן או הסוכר, בעוד שאבלציה של נוירונים המגיבים לשומן הפחיתה את צריכת השומן אך לא את צריכת הסוכר.
זה הצביע על כך שנוירונים המגיבים לסוכר השפיעו על הבחירה, בעוד שנוירונים המגיבים לשומן השפיעו הן על הבחירה והן על הצריכה. לאחר מכן, החוקרים בחנו את המנגנונים שבאמצעותם נוירוני dHPC שולטים בצריכה ספציפית של חומרי תזונה.
משימת זיכרון מיקום כוס מזון הותאמה כדי לחקור האם נוירונים שומרים מידע הקשרי על מיקומם של סוכרים ושומנים. עכברים הותאקלמו להקשר חדשני עם שתי צלחות פטרי ריקות; במהלך האימון, מנה אחת הכילה טיפות שומן או סוכר, בעוד שהשנייה הכילה טיפות מים. לאחר האימון, נעשה שימוש בכלים ריקים כדי לבדוק אם עכברים יכולים לזכור את מיקומו של הרביע המזוהה עם חומרים מזינים.
עכברי הבקרה הבחינו ברביע צמד הסוכר בבדיקות שנערכו שעה ו-24 שעות לאחר האימון האחרון. עם זאת, עכברים עם נוירוני dHPC מגיבים לסוכר לא הצליחו להבחין במיקום צלחת הסוכר. בנוסף, בוצעה משימה חדשה של אובייקט בהקשר כדי לוודא אם הזיכרון המרחבי המוכלל מושפע.
החוקרים ציינו שלאבלציה של נוירונים המגיבים לסוכר או לשומן לא הייתה השפעה על זמן חקר האובייקט החדש, בעוד שעכברי הבקרה הקדישו זמן רב יותר לחקר אותו.
זה הצביע על כך שמחיקת נוירונים המגיבים לרכיבים תזונתיים השפיעה על הזיכרון ההקשרי של מיקום התזונה, והנוירונים הללו היו ספציפיים למזון ללא השפעות על הזיכרון ההקשרי עבור עצמים שאינם קשורים למזון.
ניסויים נוספים אישרו שגם תאי עצב dHPC המגיבים לסוכר וגם לשומן היו אורגניים, מה שמקדם צריכת דיאטה השמנה.
עכברים המבטאים קספאז תלוי-Cre בנוירונים המגיבים לסוכר נוצרו כדי להעריך את נחיצותם של נוירוני dHPC בוויסות צריכת האנרגיה. עכברים אלו קיבלו דיאטת HFHS למשך 10 ימים. עכברים שטופלו בקספאז הראו ירידה בצריכת HFHS, מונעת על ידי תדירות ארוחות מופחתת.
יתרה מכך, עכברים שטופלו בקספאז שמרו על מסת שומן ומשקל גוף יציבים, בעוד שבקרות עלו במסת שומן ומשקל. מסת השומן הייתה נמוכה משמעותית בעכברים שטופלו בקספאז לאחר ארבעה שבועות מאשר בביקורת. באופן דומה, אבלציה של קספאז של נוירוני dHPC המגיבים לשומן הפחיתה באופן משמעותי את הצריכה של דיאטה עתירת שומן המונעת על ידי מנות קטנות יותר של ארוחה.
מסקנות
הממצאים ממחישים את התפקיד הקריטי של ה-dHPC בבקרת צריכת המזון. הצוות זיהה אוכלוסיות אוקסיגניות שונות של נוירוני dHPC המגיבות באופן סלקטיבי לסוכר או לשומן. בעוד ששתי האוכלוסיות הנוירונים המגיבות לתזונה הן אורגניות, יש להן שליטה דיפרנציאלית על בחירת מקרו-נוטריינטים, זיכרון ומוטיבציה.
נוירונים המגיבים לשומן משפיעים בעיקר על המוטיבציה, בעוד נוירונים המגיבים לסוכר משפיעים על הזיכרון המרחבי. בסך הכל, המחקר ביסס את ה-dHPC כאזור מוח חיוני עם מספר אוכלוסיות אורגניות, המציע מטרות טיפוליות פוטנציאליות להשמנה.