Исследователи из Школы фундаментальных наук медицины Университета Вандербильта обнаружили первый пример развития нейронных цепей гипоталамуса, зависящего от активности.
Хотя предыдущие исследования показали, что гормон лептин воздействует непосредственно на нейроны голода через рецепторы лептина, способствуя развитию нейронных цепей, результаты, опубликованные в PNAS 25 ноября, указывают на то, что некоторые нейроны, не экспрессирующие рецепторы лептина, тем не менее чувствительны к его активности.
Исследование, проведенное под руководством лаборатории Ричарда Симерли и профессора молекулярной физиологии и биофизики Луизы Б. МакГавок, также подтверждает новую роль лептина в определении развития нейронных цепей, участвующих в автономной регуляции и приеме пищи.
Его лаборатория обнаружила, что подавление активности нейронов голода (называемых нейронами «AgRP») в критический постнатальный период развития нейронных цепей может оказывать долгосрочное воздействие на структуру и функционирование цепей, контролирующих энергетический баланс.
Лептин — это гормон, который у взрослых регулирует голод, обеспечивая ощущение сытости и помогая поддерживать вес тела в долгосрочной перспективе. Однако в течение недель после рождения лептин также помогает направлять формирование цепей, которые контролируют гомеостатические функции.
В своей статье лаборатория Simerly описывает три основных результата:
- Лептин необходим для нормального развития нейронных связей между окситоциновыми нейронами гипоталамуса, которые связывают нейроны AgRP с нейронами ствола мозга, координирующими автономные реакции, связанные с кормлением, хотя окситоциновые нейроны в этом пути не экспрессируют рецепторы лептина.
- Развитие нейронных цепей, связывающих гипоталамус и ствол мозга, зависит от активности чувствительных к лептину нейронов AgRP в течение постнатального, критического периода развития гипоталамуса.
- Нарушение нейронной активности в нейронах гипоталамуса может необратимо изменить функциональную регуляцию областей ствола мозга, которые координируют желудочно-кишечные процессы, связанные с питанием.
Результаты, представленные в данной статье, должны расширить понимание роли гормонов, таких как лептин, в развитии , определяя организацию нейронных цепей, которые контролируют основные функции, связанные с метаболическим здоровьем и проявлением риска заболеваний.
Хотя на протяжении десятилетий мы знали, что нейронная активность влияет на развитие зрительной системы и других сенсорных систем, роль нейронной активности в опосредовании действия гормонов в значительной степени игнорировалась в исследованиях развития гипоталамуса, где основное внимание уделялось рецепторно-опосредованному контролю экспрессии генов.
«Вероятность того, что нейронные цепи, контролирующие нечто столь фундаментальное, как энергетический баланс, чувствительны только к активности в ключевые периоды развития, предполагает, что на развитие гипоталамуса через этот механизм может влиять широкий спектр факторов», — сказал Саймерли.
«Воздействие на развивающийся мозг молекул, изменяющих нейронную активность , может иметь долгосрочные последствия при формировании ключевых нейронных цепей , что может иметь долгосрочные последствия для функционирования мозга в здоровом состоянии и при заболеваниях».
Это исследование открывает возможность использования этого механизма для содействия нормальному развитию и улучшения результатов для групп населения, находящихся в группе риска из-за генетических аномалий или вредного воздействия окружающей среды.
Описанная здесь работа не была бы возможна без таланта и упорства штатного ученого и первого автора Джессики Биддингер. Вклад соавтора Хулио Айалы, доцента молекулярной физиологии и биофизики и директора Центра метаболического фенотипирования мышей Вандербильта, также был неотъемлемой частью работы.
