Obesiti: Bagaimana diet mengubah otak dan mendorong makan berlebihan
Para saintis telah melibatkan neuron tertentu di kawasan hipotalamus lateral, kawasan yang terlibat dalam mekanisme kelangsungan hidup seperti pengambilan makanan, untuk memberi isyarat kepada otak ketika berhenti makan. Mekanisme ini terganggu pada tikus gemuk.
Obesiti adalah masalah di seluruh dunia, dengan Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) menganggarkan bahawa 650 juta orang di seluruh dunia mengalami kegemukan pada tahun 2016.
Banyak pakar menunjukkan kelebihan makan dan gaya hidup yang tidak aktif sebagai punca wabak kegemukan.
Walau bagaimanapun, apa-apa tindakan yang kita lakukan mempunyai akibat pada tahap molekul, dan para pakar mengetahui sedikit perincian mengenai bagaimana otak kita berperilaku ketika pembacaan pada skala perlahan-lahan naik.
Para saintis dari Jabatan Psikiatri di University of North Carolina di Chapel Hill, bersama dengan kolaborator di Amerika Syarikat, Sweden, dan Inggeris, berusaha untuk mengungkap jalan molekul yang bermain di otak tikus dengan obesiti.
Garrett Stuber, seorang profesor neurobiologi yang kini telah berpindah ke Pusat Neurobiologi Ketagihan, Sakit, dan Emosi di University of Washington di Seattle, adalah pengarang kanan hasil pasukan, yang terdapat dalam jurnal Sains.
Mengenal pasti ‘brek semasa memberi makan’
Stuber dan kolaboratornya mengkaji kawasan otak tertentu yang disebut kawasan hipotalamus lateral (LHA).
"LHA telah lama diketahui berperanan dalam mempromosikan tingkah laku makan, tetapi jenis sel yang tepat yang menyumbang untuk memberi makan dalam struktur otak ini tidak dapat ditentukan dengan baik," jelas Stuber mengenai penyelidikannya kepada Berita Perubatan Hari Ini.
Menganalisis ekspresi gen pada sel-sel individu di LHA pada tikus gemuk dan membandingkannya dengan tikus normal, pasukan mendapati perubahan yang ketara pada vesikular glutamat transporter tipe-2 (Vglut2) -mengekspresikan neuron. Sel-sel ini menggunakan glutamat sebagai neurotransmitter yang bertindak pantas.
Walau bagaimanapun, perubahan ekspresi gen tidak semestinya sama dengan perubahan fungsi.
Stuber digali lebih dalam dan menggunakan kombinasi teknik untuk memvisualisasikan neuron LHAVglut2 individu ketika pasukan memberi sukrosa tikus, gula biasa yang terdiri daripada glukosa dan fruktosa.
Para penyelidik mendapati bahawa pengambilan sukrosa mengakibatkan pengaktifan sel. Namun, sambutannya bernuansa. Tikus yang tidak terlalu lapar menunjukkan pengaktifan kuat terhadap neuron LHAVglut2 mereka, sedangkan tikus yang berpuasa selama 24 jam mempunyai tindak balas yang lemah.
Oleh itu, Stuber dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa neuron LHAVglut2 berperanan dalam penekanan pemberian makanan dengan memberitahu otak kita kapan harus berhenti makan. Mereka menyebutnya "brek makan."
"Kami membuat hipotesis bahawa isyarat LHAVglut2 yang menggembirakan mewakili pengaktifan brek semasa makan untuk menekan pengambilan makanan selanjutnya," tulis mereka.
Seterusnya, pasukan menyiasat bagaimana obesiti mempengaruhi aktiviti sel-sel ini pada tikus yang makan makanan tinggi lemak selama 12 minggu untuk mendorong kegemukan.
"Manakala neuron LHAVglut2 dari tikus kawalan mengekalkan responsiviti mereka terhadap pengambilan sukrosa, neuron LHAVglut2 dari [diet tinggi lemak] tikus menjadi semakin kurang responsif terhadap penggunaan sukrosa dan kurang aktif pada waktu rehat," tim menulis dalam makalah kajian.
Dengan kata lain, neuron tidak mengirimkan isyarat "berhenti makan" yang kuat ke otak ketika tikus memakan gula atau ketika tikus sedang berehat. Sebaliknya, haiwan berlebihan dan mengalami kegemukan.
Obesiti 'merosakkan pengambilan makanan'
Bila MNT bertanya sama ada dia terkejut melihat tindak balas yang tersekat-sekat oleh sel, Stuber menjelaskan, "Ya, hasil pengimejan, yang menunjukkan bahawa sel-sel glutamat LHA diatur oleh pendedahan diet lemak tinggi (model eksperimen obesiti kami) mengejutkan kami. "
"Apabila neuron ini diaktifkan, tikus menghentikan pemukulan sukrosa dan mengelakkan lokasi dipasangkan dengan rangsangan LHAVglut2. Oleh itu, pengaktifan neuron LHAVglut2 dapat berfungsi sebagai pemakanan, ”komen Stephanie Borgland, seorang profesor di Hotchkiss Brain Institute di University of Calgary di Kanada, dalam artikel Perspektif yang menyertainya dalam Sains.
"Memandangkan pengaktifan neuron ini juga membawa kepada tingkah laku pelarian dan penghindaran, neuron ini mungkin terlibat dalam peralihan dari mencari makan ke melarikan diri untuk mempromosikan kelangsungan hidup, yang selaras dengan fungsi homeostatik lain dari hipotalamus."
Stephanie Borgland
"Walaupun kerja kami telah berfokus pada LHA, sangat penting untuk diperhatikan bahawa banyak kawasan otak dan sel sel yang saling berkaitan juga mungkin dimodulasi oleh kegemukan," kata Stuber. MNT. "Ini termasuk jenis sel di hipotalamus arcuate dan periventricular, serta kawasan otak lain."
Memang pada awal tahun ini, MNT melaporkan bahawa ketika saintis dari The Rockefeller University di New York City, NY, merangsang neuron reseptor dopamin 2 (hD2R) di hippocampus tikus, haiwan tersebut makan lebih sedikit. Para penyelidik mencadangkan bahawa rangkaian neuron ini mencegah tikus makan berlebihan.
Sementara itu, Stuber dan rakan-rakannya meneruskan siasatan mereka terhadap LHA, di mana mereka merancang untuk melihat subtipe neuron lain.
Mengenai bagaimana penemuan Stuber berlaku untuk manusia, dia menjelaskan, "Kami berpendapat bahawa data [...] kami akan mengungkapkan sasaran genetik dan terapi baru yang suatu hari nanti dapat diterjemahkan kepada manusia."
