Ученые обнаружили в мозге белок, ответственный за аппетит и ожирение

22.10.2021

У мышей в возрасте шести недель ученые не обнаружили изменений расхода энергии, однако выяснилось нечто удивительное. Мыши без XRN1 в качестве источника энергии в основном использовали углеводы, в то время как контрольные мыши могли переключаться между сжиганием углеводов ночью, когда они наиболее активны, и жира в течение дня, когда они менее активны.

«По какой-то причине это означает, что без белка XRN1 мыши не могут эффективно использовать жир в качестве топлива», - сказал д-р Янагия. «Почему это происходит, мы пока не знаем».

Когда мыши достигли возраста 12 недель, их расход энергии снизился по сравнению с контрольными мышами, но по мнению ученых это было не причиной, а следствием ожирения, так как мыши были менее активны.

«В целом мы думаем, что переедание из-за резистентности к лептину было основной причиной ожирения этих мышей», - сказал д-р Янагия.

Чтобы дополнительно изучить, как исчезновение XRN1 приводит к устойчивости к лептину и усилению аппетита, ученые посмотрели, изменилась ли в гипоталамусе активность регулирующих аппетит генов.

Белок XRN1 играет решающую роль в генной активности, поскольку вовлечен в последний этап деградации РНК мессенджеров (мРНК). Когда какой-нибудь ген активен, ДНК используется для создания молекулы мРНК, которую затем можно использовать для создания определенного белка. Клетки могут регулировать активность генов множеством способов, один из которых - замедление или ускорение расщепления мРНК, что приводит к образованию большего или меньшего количества белка, соответственно.

Ученые обнаружили, что в гипоталамусе уровень мРНК, используемых для производства белка AgRP, одного из самых мощных стимуляторов аппетита, у мышей с ожирением был повышенным, что привело к увеличению количества белка AgRP.

«Это все еще предположение, но мы думаем, что увеличение количества этого белка и аномальная активация нейрона, который его производит, могут быть причиной развития резистентности к лептину у этих мышей», - сказал д-р Янагия. «Лептин обычно подавляет активность нейрона AgRP, но если отсутствие XRN1 приводит к тому, что этот нейрон остается высокоактивным, он может перекрыть сигнал лептина».

Однако точный механизм того, как отсутствие XRN1 приводит к усилению активации нейронов AgRP, остается неясным. XRN1 был удален только в определенном подмножестве нейронов промежуточного мозга, и нейронов AgRP там не было. Это позволяет предположить, что другой нейрон, который тоже потерял XRN1, мог быть вовлечен в процесс и неправильно передавал сигналы нейронам AgRP, поддерживая их активность.

В дальнейшем лаборатория надеется сотрудничать с нейробиологами, чтобы точно определить, как XRN1 влияет на активность нейронов в гипоталамусе, регулируя аппетит.

«Определение того, какие нейроны и белки в головном мозге участвуют в регуляции аппетита, и выяснение причин развития устойчивости к лептину может привести к выработке метода целевого лечения ожирения», - сказал д-р Янагия.

Исследование: Shohei Takaoka, Akiko Yanagiya, Haytham Mohamed Aly Mohamed, Rei Higa, Takaya Abe, Ken-ichi Inoue, Akinori Takahashi, Patrick Stoney, Tadashi Yamamoto. Neuronal XRN1 is required for maintenance of whole-body metabolic homeostasis. iScience, 2021; 24 (10): 103151 DOI: 10.1016/j.isci.2021.103151