То, что наш желудочно-кишечный тракт связан с мозгом, известно достаточно давно. Кишечник и мозг взаимодействуют друг с другом, чтобы адаптировать уровень сытости и сахара в крови во время потребления пищи. Известно, что блуждающий нерв является важным связующим звеном между этими двумя органами. Исследователи из Института метаболизма Макса Планка в Кельне, Кластера передовых исследований старения CECAD Кельнского университета и Университетской больницы Кельна более внимательно присмотрелись к различным типам нервных клеток в «центре управления» блуждающим нервом (так называемый сплетениевидный или узловатый, или нижний ганглий блуждающего нерва, nodose ganglion, NG) и обнаружили нечто очень удивительное: хотя эти нервные клетки расположены в одном и том же центре управления, они иннервируют разные области кишечника, а также по-разному контролируют насыщение и уровень сахара в крови. Открытие, которое может сыграть важную роль в разработке будущих терапевтических стратегий против ожирения и диабета, опубликовано в журнале Cell Metabolism.
Когда мы потребляем пищу, информация о проглоченной пище передается из желудочно-кишечного тракта в мозг, чтобы во-первых, дать сигнал о насыщении и прекратить есть, а во-вторых, контролировать уровень глюкозы в крови. Блуждающий нерв, который вьется почти через все тело от головного мозга до желудочно-кишечного тракта (отсюда и название), играет существенную роль в этой коммуникации. В центре контроля блуждающего нерва, так называемого узлового ганглия, расположены различные нервные клетки, некоторые из которых иннервируют желудок, а другие иннервируют кишечник.
Одни нервные клетки ганглия реагируют на механические стимулы в различных органах, такие как растяжение желудка во время его наполнения, в то время как другие отвечают на химические сигналы, такие как питательные вещества из пищи, которую мы потребляем. Однако какую роль играют эти различные нервные клетки в передаче информации от кишечника к мозгу и как их активность влияет на адаптацию пищевого поведения и уровня сахара в крови, оставалось в значительной степени неясным.
«Чтобы исследовать функцию нервных клеток в узловом ганглии, мы разработали хемогенетический подход, который позволил нам визуализировать различные нервные клетки и манипулировать их активностью у мышей. Это позволило нам проанализировать, какие нервные клетки иннервируют какой орган, указывая на то, на какие сигналы они реагируют в кишечнике», — говорит руководитель исследования Хеннинг Фенселау.
В своих исследованиях биологи сосредоточились в первую очередь на двух типах нервных клеток узлового ганглия, размер которого составляет всего один миллиметр.
Один из этих типов клеток отвечал на сигналы механорецепторов в желудке (хотя иннервировал и тонкий кишечник),и экспрессировал рецепторы глюкагон-подобного пептида 1 (GLP1R). Активация этих нервных клеток посылала сигналы в парабрахиальный комплекс в стволе мозга, что заставляет мышей есть значительно меньше. Кроме этого, они снижают уровень сахара в крови.
Вторая же группа клеток, иннервирующая кишечник и экспрессирующая рецептор GPR65, реагирует на химические сигналы от пищи, тоже активирует парабрахиальные нейроны, но совсем другие.
«Однако их активность не является необходимой для регуляции питания. Вместо этого активация этих клеток повышает уровень сахара в крови», — говорит Фенселау.
Таким образом, эти два типа нервных клеток в сплетениевидном ганглии выполняют очень разные функции.
«Реакция нашего мозга во время потребления пищи, вероятно, является взаимодействием этих двух типов нервных клеток — объясняет Фенселау. — Пища большого объема растягивает наш желудок и активизирует типы нервных клеток, иннервирующих этот орган. В определенный момент их активация способствует насыщению и, следовательно, прекращает дальнейшее потребление пищи, и в то же время координирует адаптацию уровня сахара в крови. Пища с высокой плотностью питательных веществ, как правило, активизирует нервные клетки в кишечнике. Их активация повышает уровень глюкозы в крови, координируя высвобождение собственной глюкозы в организме, но они не останавливают дальнейшее потребление пищи».
Открытие различных функций этих двух типов нервных клеток может сыграть решающую роль в разработке новых терапевтических стратегий против ожирения и диабета.
Текст: Алексей Паевский
“Gut-brain communication by distinct sensory neurons differently controls feeding and glucose metabolism” by Henning Fenselau et al. Cell Metabolism. 2021.
