Недавнее исследование Nature Metabolism выявило отдельные популяции нейронов в дорсальной HPC (dHPC), которые реагируют на определенные питательные вещества и влияют на ожирение.
Люди запрограммированы на получение достаточного количества пищи, необходимого для выживания. Одно из предыдущих исследований продемонстрировало, как животные учатся использовать контекстные сигналы, описывающие пищевую ценность пищи. Впоследствии они формируют эпизодические воспоминания о пространственном расположении сигналов, которые могут вернуть их к источникам пищи.
Контекстуальный сигнал ассоциируется с едой таким образом, что он может вызывать мотивационное состояние, которое усиливает желание есть. Это обусловливание, которое является адаптивным поведением, известным как питание, потенцируемое сигналом, может быть трудноуправляемым, особенно в современной пищевой среде с легкодоступными продуктами, богатыми жирами и сахарами. Более того, ассоциативные механизмы обучения, которые связывают пищевые сигналы с потреблением калорийных диет, могут увеличить риск ожирения у человека.
Реакция мозга на пищевые сигналы может быть важным предиктором индекса массы тела (ИМТ). Таким образом, понимание механизмов, участвующих в формировании памяти относительно контекстных сигналов, связанных с потреблением жиров и сахара, может сыграть важную роль в борьбе с ожирением.
Гиппокамп (HPC) — это область мозга, которая связана с многочисленными процессами, включая развитие эпизодической памяти, связанной с автобиографическим опытом и его контекстуальными подробностями. Недавнее исследование показало роль HPC в контроле потребления пищи, что может быть связано с его функцией в навигационной и контекстуальной памяти при получении пищи.
Предыдущие исследования также сообщали, что HPC активируется после смешанной еды. Кроме того, сенсорные и визуальные сигналы, такие как вкус, запах и текстура, связаны с едой, наряду с гормональным высвобождением в кишечнике в ответ на еду.
Повреждение HPC привело к увеличению потребления пищи и ожирению у крыс. Для сравнения, хемогенетическая индукция глутаматергических нейронов HPC привела к ингибированию потребления пищи на 24 часа. Нарушенная функция HPC также может увеличить риск ожирения.
Хотя роль HPC в стимулировании потребления пищи была подтверждена, остается неясным, участвует ли в этой активности специфическая орексигенная популяция нейронов HPC.
Текущее исследование выдвинуло гипотезу, что жир и сахар могут активировать подмножество нейронов HPC с орексигенной функцией. С этой целью в исследование были включены две группы взрослых мышей мужского и женского пола разных линий, в том числе мыши C57BL/6J дикого типа и мыши Fos Cre tdTomato.
Мыши содержались поодиночке при влажности 40-60%, температуре 22°C, с неограниченным доступом к стандартному корму для грызунов, диете с высоким содержанием сахара (HFHS) с 45% калорий из жира или диете с высоким содержанием жира (HF), содержащей 60% калорий из жира. Все мыши были подвергнуты экспериментальным условиям, включая инъекцию им 4-гидрокситамоксифена (4-OHT) для активации рекомбиназы Cre, которая управляется зависимым от активности промотором Fos.
Текущее исследование оценивало, активируется ли HPC в ответ на отдельные питательные вещества. Иммунофлуоресценция Fos, которая является маркером нейронной активности, оценивалась у мышей дикого типа после внутрижелудочной (IG) инфузии сахара, равнокалорийного жира или изоосмотического физиологического раствора.
Инфузии сахарозы и жира в IG привели к аналогичной плотности маркировки Fos в вентральной HPC (vHPC), которая была обогащена в области CA1 HPC. Это открытие указывает на то, что нейроны HPC реагируют на сигналы питательных веществ из кишечника после приема пищи.
Выражение dHPC Fos, вызванное питательными веществами, было значительно снижено у животных с поддиафрагмальной ваготомией, что предполагает важность блуждающего нерва для передачи сигналов о питательных веществах, полученных из кишечника, в dHPC. Как функциональная связь между кишечником и dHPC, так и вагальные сенсорные нейроны были необходимы для передачи сигналов, специфичных для питательных веществ, в гиппокамп.
dHPC представляет собой уникальные популяции глутаматергических нейронов, которые избирательно кодируют постпищевые сигналы жира и сахара. Это подчеркивает потенциальную нейронную основу для выбора макронутриентов.
Удаление нейронов dHPC Fat привело к снижению потребления жира по сравнению с контрольными мышами. Хотя удаление нейронов dHPC Fat не повлияло на потребление сахара, наблюдалось снижение количества облизываний жира, что позволяет предположить роль этих нейронов в определении как выбора, так и потребления жира.
Кроме того, нейроны dHPC были настроены на определенные макронутриенты для содействия высокоточному решению о питании. Результаты исследования также указывают на то, что нейроны dHPC регулируют пространственную память, специфичную для питательных веществ.
Потеря нейронов dHPC, реагирующих на питательные вещества, которые были связаны с пищей без влияния на контекстную память, повлияла на контекстную память о местоположении питательных веществ. Как жиро-, так и сахаро-реагирующие нейроны dHPC были важны для эпизодической пространственной референтной памяти о местоположении отдельных питательных веществ.
В совокупности эти результаты показывают, что как жировые, так и сахарозависимые нейроны dHPC являются орексигенными и, как следствие, приводят к увеличению потребления диет, способствующих ожирению. Таким образом, будущие исследования могут использовать этот механизм для борьбы с ожирением.
