Спорт или перекус? Как орексин помогает принять решение

Все знают, что физическая активность полезна для здоровья, но многие люди ведут малоподвижный образ жизни, что повышает риск ожирения и развития сердечно-сосудистых заболеваний. Ранние исследования показали важную роль латерального гипоталамуса для мотивации к движению. Считается, что гипокретиновые/орексиновые нейроны латерального гипоталамуса (HON) регулируют как потребление пищи, так и энергетический баланс. Эти нейроны вырабатывают нейротрансмиттеры орексин/гипокретин, которые активируют специфические рецепторы, связанные с G-белками, и служат мишенью для растущего числа фармацевтических препаратов. Однако роль HON в потреблении пищи до сих пор не ясна. Так, неизвестно, участвуют ли HON в выборе между высококалорийной пищей и физической активностью, когда оба варианта доступны.

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха на мышах изучили роль HON в принятии решения — заняться ли спортом в условиях, когда доступны другие варианты. В норме мыши значительное время проводили за бегом в колесе без внешних вознаграждений и продолжали бегать, даже когда в качестве опции появилась вкусная еда. Оказалось, что предрасположенность к бегу на колесе определяется HON.

Ученые поместили мышей в центр лабиринта, где они могли свободно выбирать между рукавами. В каждом рукаве находился один из объектов: беговое колесо, незнакомый объект, незнакомая мышь, вода, светлая область, темная область и стандартный корм; один рукав был либо пуст, либо содержал высококалорийную пищу (HPF). У мыши было 10 минут на принятие решения и выбор маршрута. Когда в качестве еды использовался только стандартный корм, мыши проводили большую часть времени на беговом колесе и у корма. Когда в качестве альтернативы добавили HPF, мыши существенно сократили время, проведенное у обычного корма. Однако, что особенно примечательно, присутствие HPF не повлияло на использование бегового колеса и общее расстояние, пройденное по лабиринту вне бегового колеса. Эти наблюдения показывают, что мыши добровольно выбирали физическую активность и были устойчивы к искушению HPF. Ученые назвали эту модель поведения «устойчивая к искушению добровольная физическая активность (TRVE)».

Далее авторы проверили, как нарушение сигнального пути орексина влияет на TRVE. Они вводили мышам внутрибрюшинно антагонист рецепторов орексина алморексант (ALMO) и повторяли эксперименты. Под действием ALMO присутствие HPF в лабиринт значительно сократило время, проведенное в рукаве с беговым колесом и за использованием бегового колеса, но не общее расстояние, пройденное вне бегового колеса. То есть при антагонизме рецепторов орексина наличие HPF селективно снижало привлекательность бегового колеса, а не влияло на общую активность. Удаление HON также нарушило TRVE. Таким образом, HON и сигнальный путь рецепторов орексина необходимы для TRVE. Более того, в условиях наличия доступа к беговому колесу и HPF эндогенная активность орексиновых рецепторов обычно способствует бегу в колесе и ограничивает потребление HPF.

Наконец ученые проверили, изменяется ли динамика HON после принятия решения при TRVE. У мышей, находящихся в лабиринте, сигнал HON значительно варьировал в зависимости от расположения мыши. Активность HON постепенно увеличивалась за секунды до перехода из центра лабиринта в рукав с беговым колесом или HPF, а также до перехода из рукава с беговым колесом или HPF в центр. Оптостимуляция HON снижала время, проведенное в рукаве HPF, и общий объем потребленного HPF, но не влияла на время бега. Более того, активность HON, связанная с началом и остановкой бега на колесе, была схожа, независимо от доступности HPF. А активность HON, связанная с началом и остановкой потребления HPF, была схожа, независимо от доступности колеса, несмотря на разные эффекты антагонизма орексина в этих двух сценариях. Предположительно, поведенческий эффект динамики HON зависит от контекста, а колебания активности HON важны для приоритизации упражнений над HPF.

Исследование открывает новые горизонты для изучения биологических основ добровольных упражнений в условиях множества альтернатив. Поскольку HON присутствуют у людей, можно предположить, что эти результаты будут актуальны и для человека.

Упражнения «омолаживают» микроглию в гиппокампе мыши