Молекулярная диетология

У христиан обжорство считается одним из смертных грехов.
Фото Reuters

Обжорство издревле считалось одним из смертных грехов. Испанские конкистадоры узнали от индейцев гуарани про рыжевато-серых грызунов, которых местные жители охотно употребляли в пищу. Называли юрких животных агути, то есть «рыжими». Мы тоже «зимних» зайцев зовем беляками, а хозяев тайги, медведей, – «бурыми». Неожиданно видовое название этих юрких грызунов пригодилось в современных нейронауках. И вот каким образом┘

В глубинах нашего мозга есть красное ядро (N. Rubrum) и черная субстанция (S. nigra), так что нашлось место и нейронам аgouti, вырабатывающим агути-родственный пептид (АgRP). Пептиды представляют собой «осколки» белков. Те из них, что проявляют активность в мозге, получили название «нейропептиды». Большой интерес молекулярных «диетологов» помимо агути вызывает также РОМС, или про-опио-меланокортин.

Меланоциты, как это следует из их названия, представляют собой темно окрашенные нервные клетки. Их очень много в упомянутой черной субстанции, клетки которой синтезируют допамин, дефицит которого ведет к болезни Паркинсона, а также дрожанию рук у запойных алкоголиков. Помимо тонкой регуляции мышечных сокращений выделение допамина порождает у нас чувство удовольствия – вознаграждения, например, от еды и «принятия на грудь», от действия никотина и секса, вообще – от приятного во всех отношениях события. Cильные воздействия на мозг, заставляющие клетки черной субстанции выбрасывать излишние количества нейромодулятора, мы ощущаем обычно наутро в виде похмелья или ломки, угрызений совести и огромного желания начать новую жизнь с понедельника. Поэтому нет ничего удивительного в том, что в названии РОМС нашлось место и для «опио», поскольку опиум действует на нейроны сходным образом.

Многие помнят по школе, что наш мозг разделен на два полушария, соединенных миллионами нервных отростков в виде мозолистого тела. Под ним залегают зрительные бугры, или таламусы (Тhalamos), являющиеся самыми настоящими «движками» коры. Под ними залегает гипоталамус, считающийся центром нашего «автономного» хода, обеспечивающим наши самые сокровенные основные инстинкты, один из которых – желание поесть, когда мы голодны.

Нервные клетки с АgRP и «оппозиционные» им РОМС лежат в гипоталамусе, являясь основными «игроками» пищевого поведения. Если первые порождают чувство голода и стимулируют набор веса и сезонное накопление жира перед той же спячкой у медведей, то вторые призваны все это гасить, порождая чувство насыщения, и поддерживать постоянный вес.

Сотрудники Гарвардского университета опубликовали в журнале Neuron результаты своих опытов по манипулированию активностью нервных клеток, синтезирующих пептид голода. С этой целью они «сконструировали» нервные клетки двух указанных типов, на поверхности которых не было стимулирующих белковых рецепторов, активирующихся при действии глютаминовой аминокислоты. У генетически модифицированных мышей при отсутствии этих рецепторов на поверхности клеток АgRP наблюдался явный недобор веса в результате «вмененной» анорексии, то есть снижения аппетита.

Жертва допамина. Фото Reuters

При искусственном «включении» нервных клеток с пептидом агути мыши начинают буквально пожирать пищу в четыре раза больше, чем контрольные. К тому же такие «обжоры» готовы работать в пять раз больше последних, чтобы получить «добавку». Ничего подобного не наблюдалось у животных с выключенным геном рецептора в нейронах РОМС.

Здесь требуется небольшое отступление. Дело в том, что нейроны агути имеют очень пластичные синапсы, то есть точки контактов нервных клеток. На отростках нейронов, дендритах, постоянно – иногда в течение секунд – образуются и исчезают так называемые шипики (spines). Буквально за несколько дней до появления статьи в Neuron пришло сообщение из Геттингена (ФРГ), где сконструировали принципиально новый микроскоп с разрешением менее 70 нанометров. С помощью нового «наноскопа» удалось заснять самое настоящее кино продолжительностью более 1000 секунд, «героем» которого стал всего лишь один шипик живой нервной клетки, динамично менявший свою форму.

В Гарварде подчеркивают, что глютаминовая кислота действует на очень пластичные синапсы и что ее рецепторы запускают процесс «спиногенеза», то есть образования многочисленных «контактных» шипиков. Голодание в течение суток увеличивало число шипиков на поверхности дендритов АgRР-нейронов на две трети (67%). Дендриты РОМС-нейронов шипиков не имеют, а если и имеют, то очень мало и долго не живут.

Новые достижения уникальны сами по себе, демонстрируя эстетическую изящность экспериментального подхода и возможность манипулирования отдельными живыми нейронами мозга. Ничего подобного не было еще даже в конце прошлого года.