นักวิทยาศาสตร์แอบฟังการสื่อสารระหว่างไขมันกับสมอง

อ้วนพูดอะไรกับสมอง? เป็นเวลาหลายปี สันนิษฐานว่าฮอร์โมนที่ลอยอยู่ในกระแสเลือดเป็นวิธีที่ไขมันของบุคคลที่เรียกว่าเนื้อเยื่อไขมันสามารถส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับความเครียดและเมแทบอลิซึมไปยังสมองได้ ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ของ Scripps Research รายงานใน ลักษณะ N ว่าเซลล์ ประสาท รับความรู้สึกที่เพิ่งถูกระบุได้ส่งกระแสข้อความจากเนื้อเยื่อไขมันไปยังสมอง

Li Ye, PhD , the Abide-Vividion Chair in Chemistry and Chemistry and Chemical Biology กล่าวว่า การค้นพบเซลล์ประสาทเหล่านี้เป็นครั้งแรกที่สมองของคุณกำลังสำรวจไขมันของคุณ และรองศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาที่ Scripps Research “ความหมายของการค้นพบนี้ลึกซึ้ง”

“นี่เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของความสำคัญของเซลล์ประสาทที่มีต่อสุขภาพและโรคในร่างกายมนุษย์” ผู้เขียนร่วมและศาสตราจารย์ Ardem Patapoutian, PhDซึ่งเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลและผู้ตรวจสอบ Howard Hughes Medical Institute กล่าว

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เนื้อเยื่อไขมันจะกักเก็บพลังงานไว้ในรูปของเซลล์ไขมัน และเมื่อร่างกายต้องการพลังงาน ก็จะปล่อยพลังงานเหล่านั้นออกมา นอกจากนี้ยังควบคุมโฮสต์ของฮอร์โมนและโมเลกุลส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับความหิวและการเผาผลาญ ในโรคต่างๆ เช่น โรคเบาหวาน โรคไขมันพอกตับ โรคหลอดเลือดแข็ง และโรคอ้วน การเก็บพลังงานและการส่งสัญญาณมักจะผิดพลาด

นักวิจัยทราบมานานแล้วว่าเส้นประสาทขยายไปสู่เนื้อเยื่อไขมัน แต่สงสัยว่าไม่ใช่เซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่ส่งข้อมูลไปยังสมอง ในทางกลับกัน ส่วนใหญ่ตั้งสมมติฐานว่าเส้นประสาทในไขมันส่วนใหญ่เป็นของระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจ ซึ่งเป็นเครือข่ายที่รับผิดชอบในการตอบสนองการต่อสู้หรือหนี ซึ่งจะเปิดเส้นทางการเผาผลาญไขมันในช่วงเวลาของความเครียดและการออกกำลังกาย ความพยายามที่จะชี้แจงประเภทและหน้าที่ของเซลล์ประสาทเหล่านี้เป็นเรื่องยาก วิธีการที่ใช้ในการศึกษาเซลล์ประสาทใกล้กับพื้นผิวของร่างกายหรือในสมองทำงานได้ไม่ดีในเนื้อเยื่อไขมันลึก ซึ่งเส้นประสาทมองเห็นหรือกระตุ้นได้ยาก

Ye และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาวิธีการใหม่สองวิธีที่ช่วยให้พวกเขาสามารถเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ได้ ขั้นแรก วิธีการถ่ายภาพที่เรียกว่า HYBRiD ทำให้เนื้อเยื่อของเมาส์โปร่งใส และช่วยให้ทีมติดตามเส้นทางของเซลล์ประสาทได้ดีขึ้นในขณะที่พวกมันเข้าไปในเนื้อเยื่อไขมัน นักวิจัยพบว่าเกือบครึ่งหนึ่งของเซลล์ประสาทเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมต่อกับระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจ แต่แทนที่จะเป็นปมประสาทรากหลัง ซึ่งเป็นพื้นที่ของสมองที่มีเซลล์ประสาทรับความรู้สึกทั้งหมดเกิดขึ้น

เพื่อสำรวจบทบาทของเซลล์ประสาทเหล่านี้ในเนื้อเยื่อไขมันได้ดียิ่งขึ้น กลุ่มนี้จึงหันไปใช้เทคนิคใหม่วิธีที่สอง ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อว่า ROOT สำหรับ “เวกเตอร์ถอยหลังเข้าคลองที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการติดตามอวัยวะ” ROOT ให้พวกมันเลือกทำลายเซลล์ประสาทรับความรู้สึกส่วนย่อยในเนื้อเยื่อไขมันโดยใช้ไวรัสเป้าหมาย จากนั้นสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้น

Yu Wang นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากทั้งห้องปฏิบัติการ Ye และ Patapoutian และเป็นผู้เขียนบทความฉบับแรกกล่าวว่า “งานวิจัยชิ้นนี้เกิดขึ้นได้อย่างแท้จริงด้วยวิธีการใหม่เหล่านี้ “เมื่อเราเริ่มโครงการนี้ครั้งแรก ไม่มีเครื่องมือใดที่จะตอบคำถามเหล่านี้ได้”

การทดลองพบว่าเมื่อสมองไม่ได้รับข้อความทางประสาทสัมผัสจากเนื้อเยื่อไขมัน โปรแกรมที่กระตุ้นโดยระบบประสาทขี้สงสาร ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนไขมันขาวเป็นไขมันสีน้ำตาล จะทำงานมากเกินไปในเซลล์ไขมัน ส่งผลให้ไขมันมีขนาดใหญ่กว่าปกติ ที่มีไขมันสีน้ำตาลสูงเป็นพิเศษ ซึ่งจะไปสลายโมเลกุลไขมันและน้ำตาลอื่นๆ เพื่อสร้างความร้อน อันที่จริง สัตว์ที่มีเซลล์ประสาทรับความรู้สึกถูกปิดกั้น—และส่งสัญญาณความเห็นอกเห็นใจในระดับสูง—มีอุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น

ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าเซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจอาจมีหน้าที่สองอย่างซึ่งตรงข้ามกัน โดยเซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจจำเป็นต้องเปิดการเผาผลาญไขมันและการผลิตไขมันสีน้ำตาล และเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่จำเป็นในการปิดโปรแกรมเหล่านี้

“สิ่งนี้บอกเราว่าไม่ใช่แค่คำสั่งเดียวที่สมองส่งเนื้อเยื่อไขมัน” Li กล่าว “มันเหมาะสมยิ่งไปกว่านั้น เซลล์ประสาททั้งสองประเภทนี้ทำหน้าที่เหมือนคันเร่งและเบรกเพื่อเผาผลาญไขมัน”

ทีมงานยังไม่ทราบว่าข้อความใดที่เซลล์ประสาทรับความรู้สึกส่งไปยังสมองจากเนื้อเยื่อไขมัน มีเพียงการเชื่อมต่อและการสื่อสารเท่านั้นที่เป็นกุญแจสำคัญในการรักษาไขมันให้แข็งแรง พวกเขากำลังวางแผนการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับสิ่งที่เซลล์ประสาทสัมผัสได้ และมีเซลล์อื่นที่คล้ายคลึงกันในอวัยวะภายในเพิ่มเติมหรือไม่

ผู้เขียนคนอื่น ๆ ของบทความเรื่อง “บทบาทของการปกคลุมด้วยเส้น somatosensory ของเนื้อเยื่อไขมัน” ได้แก่ Yu Wang, Verina Leung, Yunxiao Zhang, Victoria S. Nudell, Meaghan Loud, M. Rocio Servin-Vences, Dong Yang และ Kristina Wang จาก Scripps Research; และ Maria Dolores Moya-Garzon, Veronica L. Li และ Jonathan Z. Long จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

ทุนสนับสนุนโดย Howard Hughes Medical Institute, the National Institutes of Health (R35 NS105067, NIH Director’s New Innovator Award DP2DK128800, NIDDK K01DK114165), the Whitehall Foundation, the Baxter Foundation, a Helen Dorris Scholars fellowship, a Damon Runyon Cancer Research Foundation การคบหาสมาคมเมอร์ค (DRG-2405-20) และทุนมิตรภาพหลังปริญญาเอก Fundacion Alfonso Martin Escudero

หน้าแรก