В переедании вкусной пищи «виноват» дофаминовый контур, начинающийся в голубом пятне

Даже после плотного обеда многие не могут отказаться от десерта или чипсов. Это явление, известное как гедонистическое переедание, связано не с потребностью в энергии, а с удовольствием от еды. Способность запасать энергию в виде жира играла важную роль в эволюции, позволяя животным переживать периоды нехватки пищи. Однако в условиях жизни современных людей, при доступности высококалорийной еды, эта эволюционная стратегия становится вредной, способствуя развитию ожирения и сопутствующих ему заболеваний.

Исследователи из США проанализировали нейронные пути, управляющие гедонистическим перееданием у мышей. Для этого животным давали неограниченный доступ к сладкой жидкой пище и наблюдали за их поведением, а также отслеживали активацию нейронов в тех или иных областях мозга.

Одними из основных кандидатов на роль клеток, ответственных за гедонистическое переедание, были дофаминовые нейроны вентральной области покрышки (VTA). Этот участок мозга уже давно изучается в контексте пищевого поведения. Его нейроны реагируют не только на внешние стимулы, связанные с пищей, такие как ее вид или вкус, но и на внутренние сигналы организма. Когда питательные вещества, особенно жиры и углеводы, поступают в кишечник, энтероэндокринные клетки выделяют сигнальные молекулы (например, GLP-1), которые через активацию дофаминовых нейронов VTA усиливают удовольствие от приема пищи и мотивацию продолжать есть.

Ученые показали на мышах, что дофаминовые нейроны VTA активировались при потреблении пищи, причем степень активации зависела от вкусовых качеств — когда мышам предлагали разбавленную сладкую жидкость, реакция нейронов была слабее. Голод, напротив, усиливал их активацию во время потребления пищи.

Оптогенетическая стимуляция дофаминовых нейронов VTA действовала на мышей так же, как повышение вкусовых качеств потребляемого корма — даже менее привлекательную пищу животные потребляли охотнее. При ингибировании этих нейронов эффект был противоположным. Интересно, что подобная закономерность наблюдалась только тогда, когда на нейроны воздействовали непосредственно во время кормления мыши. В любое другое время их стимуляция не заставляла мышей искать пищу.

Чтобы проследить связи между отделами мозга, исследователи применили метод антероградной нейротрассировки. В нейроны исследуемой области вводили химерный белок, содержащий два ключевых компонента — белок WGA (агглютинин зародышей пшеницы), помогающий перемещаться вдоль нервных отростков через синапсы, и Cre-рекомбиназу для активации флуоресцентной метки в нейронах-мишенях. Таким способом исследователи определили непрямой путь контроля гедонистического потребления пищи. Они установили, что нейроны вокруг голубого пятна (periLC) также контролируют потребление вкусной еды. Механизм их работы связан с системой двойного торможения — активируя тормозные ГАМКергические нейроны в вентральной области покрышки, они тем самым подавляют работу других тормозных интернейронов. Те, в свою очередь, перестают сдерживать активность дофаминовых нейронов.

Как и в случае с активацией дофаминовых нейронов VTA, оптогенетическое подавление нейронов periLC во время приема пищи заставляло мышей есть даже менее вкусную еду с большим энтузиазмом. Однако если воздействие проводили, когда животные не ели, оно не способствовало поиску пищи.

Особое внимание уделялось изучению эффектов семаглутида, который используется для лечения ожирения. Семаглутид воздействует на рецепторы GLP-1 в мозге, и, в отличие от эндогенного GLP-1, снижает удовольствие от еды, десенситизируя дофаминовые нейроны и делая пищу менее привлекательной, чтобы сократить ее потребление.

Исследователи анализировали, как постепенное увеличение дозы семаглутида влияет на пищевое поведение и активность нейронов. Выяснилось, что он первоначально подавлял активность дофаминовых нейронов в VTA мышей, что снижало потребление пищи. Однако через несколько дней применения препарата активность этих нейронов восстанавливалась, и эффект семаглутида ослабевал, а тяга к вкусной пище и перееданию возвращалась. По предположению исследователей, это может быть связано с компенсаторными механизмами (повышением чувствительности и увеличением количества рецепторов дофамина, а также активацией альтернативных сигнальных путей). При этом искусственное подавление активности VTA с помощью оптогенетики помогало восстановить действие препарата.

Исследование раскрыло ключевой механизм гедонистического переедания и выявило дофаминовый нейронный контур, который контролирует потребление вкусной пищи. Открытие объясняет, почему у некоторых пациентов, принимающих семаглутид, со временем снижается эффективность терапии — временное подавление дофаминовых нейроновVTA компенсируется адаптацией системы вознаграждения. Полученные данные углубляют понимание нейробиологии пищевого поведения и указывают на перспективность комбинированных методов лечения ожирения, направленных одновременно на гормональную регуляцию сытости и модуляцию дофаминовых цепей.

Нейроны миндалины заставляют мышей есть вредную, но вкусную еду