Ученые определили, какие системы межнейронных связей головного мозга заставляют млекопитающих употреблять больше пищи в тех случаях, когда они подвергаются воздействию низких температур. Это открытие может привести к созданию новых методик похудения и лечения нарушений метаболизма.
Известно, что под воздействием холода млекопитающие автоматически сжигают больше энергии для поддержания нормальной температуры тела. Это приводит к повышению аппетита и употреблению большего количества пищи. До недавнего времени механизм этого феномена был неизвестен. В новом исследовании[1] исследовательского института Скрипс Ресерч (Сан-Диего, США) специалисты определили кластер нейронов, которые действуют как «переключатель» пищевого поведения на новый режим, обусловленный холодом. Результаты исследования, проведенного на мышах, могут привести к созданию новых методик похудения и лечения нарушений метаболизма.
Руководитель исследований Ли Е, доктор наук, доцент кафедры химии и химической биологии института Скрипс Ресерч, заявил, что выявление этого фундаментального адаптивного механизма у млекопитающих и разработка новых методов лечения, нацеленных именно на этот механизм, поможет эффективнее использовать преимущества холода и другие методики сжигания жира.
При воздействии холодом в организме млекопитающих увеличивается сжигание энергии для сохранения тепла. Этот эффект применяется для лечебного погружения в холодную воду и других форм холодовой терапии, которые используются для похудения и улучшения метаболизма. Одним из недостатков холодовой терапии является то, что реакция организма человека на холодовое воздействие не рассчитана на снижение веса (такой эффект мог быть фатальным во время частых периодов недостатка пищи в досовременные времена) – холод повышает аппетит, чтобы противодействовать любой потере веса.
В новом исследовании специалисты попытались выявить кластер нейронов, которые отвечают за повышение аппетита при воздействии холодом. Первым важным наблюдением в процессе исследований оказался тот факт, что при воздействии холодных температур мыши увеличивают прием пищи не сразу, а только с задержкой в шесть часов. Это показывает, что такое изменение пищевого поведения является не просто прямым результатом ощущения холода – механизм этой реакции намного сложнее.
Используя современные методы изучения нейронных связей и микроскопию светового листа, исследователи сравнили активность нейронов во всем головном мозге в холодных и теплых условиях. Результаты показали, что если большая часть нейронной активности мозга была значительно ниже в холодном состоянии, то нейроны в области мозга, которая называется таламус, в холодных условиях показали более высокую активацию. Ученые определили особый кластер нейронов, называемый мечевидным ядром срединного таламуса, и выявили, что активность в этих нейронах возрастала в холодных условиях как раз перед тем, как мыши очнулись от своего оцепенения, вызванного холодом, для поиска пищи. Когда в начале холодового воздействия им было доступно меньше пищи, увеличение активности в мечевидном ядре животных было еще больше – это указывает на то, что данные нейроны реагируют на вызванный холодом энергетический дефицит, а не на сам холод. Когда исследователи искусственно активировали эти нейроны, мыши увеличили поиск пищи, но не другие виды деятельности, а при подавлении активности этих нейронов мыши уменьшали поиск пищи. Такие эффекты проявлялись только при холодовом воздействии, а это означает, что холодные температуры подают организму отдельный сигнал, который нужен для изменения аппетита.
В последнем цикле экспериментов ученые выявили, что нейроны мечевидного ядра проецируются в область мозга, называемую центром удовольствия, которая давно известна своей ролью в интеграции сигналов вознаграждения и отвращения для управления поведением, в том числе пищевым.
Доктор Ли Е считает, что полученные результаты могут иметь клиническое значение, потому что они дают возможность блокировать обычное повышение аппетита, вызванного холодом, и использовать относительно простые режимы холодного воздействия для более эффективного снижения веса. Ученый заявил, что теперь специалистам нужно выяснить, как разделить увеличение аппетита от увеличения расхода энергии, а также определить, является ли этот механизм повышения аппетита, вызванный холодом, частью более общего механизма, используемого организмом для компенсации дополнительных энергетических затрат, например, после тренировки.