Una delle maggiori minacce alla salute umana è l’obesità, ma ora i ricercatori dell’Università di Aberdeen Rowett Institute hanno fatto un’importante scoperta su come il cervello controlla l’assunzione di cibo.
Lo studio è stato pubblicato su Current Biology.
La nuova ricerca sull’obesità
L’obesità e il sovrappeso sono diventati la “nuova normalità” nei tempi moderni e possono portare a una moltitudine di problemi di salute. Sappiamo che l’eccesso di peso è causato principalmente dall’assunzione di più calorie di quelle di cui il corpo ha bisogno; tuttavia, una nuova ricerca ha scoperto un gruppo specifico di cellule nel cervello che controllano il peso corporeo.
Il modo in cui il cervello controlla la fame non è stato completamente definito. I ricercatori hanno scoperto un gruppo di cellule cerebrali che possono essere sfruttate per ridurre l’assunzione di cibo e il peso corporeo. Un modo in cui lo fanno è disattivando le cellule che stimolano la fame.
Il gruppo di cellule scoperto dal team produce una sostanza chimica chiamata GABA, il cui compito principale è bloccare i segnali nel cervello.
Il dottor Pablo Blanco Martínez de Morentin, che ha condotto lo studio presso il Rowett Institute (ed è ora capogruppo presso l’Università di Leeds), ha dichiarato: “Abbiamo trovato una nuova connessione tra un sottoinsieme poco studiato di neuroni nel sistema di rilevamento del tronco encefalico consumo di cibo che disattiva i neuroni primari della fame in un’altra parte del cervello.
Questa connessione utilizza la sostanza chimica GABA. Questa è una notizia entusiasmante poiché apre il potenziale per nuove strategie per la regolazione del peso.”
Per fare questa scoperta, il team, che comprende scienziati dell’Università di Cambridge, ha utilizzato una combinazione di tecniche all’avanguardia che vanno dalla registrazione dell’attività delle singole cellule alla misurazione dei cambiamenti nell’assunzione giornaliera di cibo e nel peso corporeo nei topi.
L’autrice senior, la professoressa Lora Heisler dell’Università di Aberdeen Rowett Institute, ha dichiarato: “Sappiamo che il cervello controlla l’assunzione di cibo, ma il modo in cui lo fa non è stato completamente stabilito. Abbiamo identificato un gruppo di cellule all’interno del cervello che può essere sfruttati per ridurre l’assunzione di cibo e il peso corporeo.
“Un modo in cui lo fanno è smorzando l’attività delle cellule che governano la fame. Ciò è particolarmente importante perché una delle sfide principali nel seguire una dieta e perdere peso è la fame.
“Una caratteristica interessante di queste cellule GABA del tronco cerebrale è che il farmaco per l’obesità ampiamente prescritto , liraglutide, le utilizza per ridurre l’assunzione di cibo. Abbiamo scoperto che l’attivazione di queste cellule GABA riduce l’assunzione di cibo senza causare nausea, che è un effetto collaterale indesiderato comune della liraglutide.”
Andando avanti, gli scienziati affermano che questa ricerca potrebbe aprire la strada allo sviluppo di farmaci più mirati che riducono l’assunzione di cibo e il peso corporeo affrontando la fame , senza causare nausea.
Gestione del diabete e dell’obesità
L’obesità e il diabete di tipo 2 sono due sfide sanitarie strettamente interconnesse e in aumento a livello globale. Recenti scoperte nel trattamento sono state sperimentate dagli scienziati Helmholtz di Monaco e hanno portato allo sviluppo dei cosiddetti co-agonisti GIPR:GLP-1R.
Si tratta di composti progettati per colpire due specifici recettori ormonali nel corpo umano : il recettore del polipeptide insulinotropico glucosio-dipendente (GIPR) e il recettore del peptide-1 simile al glucagone (GLP-1R).
I recettori sono coinvolti nella regolazione del metabolismo del glucosio e della secrezione di insulina e il loro targeting farmacologico favorisce la perdita di peso e la riduzione dell’assunzione di cibo. Tuttavia, i meccanismi esatti e le specifiche popolazioni neuronali attraverso le quali il GIP influenza l’equilibrio energetico e l’assunzione di cibo sono rimasti finora in gran parte sfuggenti.
Il Dr. Timo Müller e il suo team hanno fatto luce sui meccanismi molecolari sottostanti e sul ruolo del GIP. Nel loro nuovo studio, i ricercatori dimostrano che il GIP agisce nel tronco encefalico attraverso specifici neuroni inibitori. Nel dettaglio, il co-agonista GIPR:GLP-1R riduce il peso corporeo e l’assunzione di cibo attraverso la segnalazione GIPR nei neuroni inibitori del cervello, i cosiddetti neuroni GABAergici. Se il GIPR è assente in questi neuroni GABAergici, gli effetti di riduzione del peso del GIP svaniscono.
“Per la prima volta, questi dati dimostrano che il GIP regola il peso corporeo e l’assunzione di cibo nel cervello stimolando i neuroni GABAergici e sottolinea la necessità del GIPR su questi neuroni per questa capacità di diminuire il peso corporeo e l’ assunzione di cibo “, afferma Timo Müller, autore senior dell’articolo.
“I nostri dati offrono preziose informazioni sui meccanismi dei co-agonisti GIPR:GLP-1R, che ora possono essere utilizzati per colpire specificamente il sistema GIP del cervello per i farmaci anti-obesità di prossima generazione”, aggiunge Arek Liskiewicz, primo autore dello studio.
Le cellule cerebrali che controllano la fame possono aprire la strada a nuovi farmaci per l’obesità
La soluzione all’epidemia di obesità è tutta nelle nostre teste? Uno studio condotto da ricercatori della Rockefeller University suggerisce che potrebbe essere così.
“Abbiamo identificato due nuove popolazioni di cellule nel cervello che regolano potentemente l’appetito”, afferma Alexander Nectow, primo autore dell’articolo, pubblicato su Cell il 27 luglio. I due tipi di cellule, situate in una parte del tronco cerebrale chiamata nucleo dorsale del rafe, sono potenziali bersagli per nuovi farmaci per trattare l’obesità controllando i segnali della fame che guidano la ricerca e il consumo di cibo.
Le nuove scoperte sono l’ultima prova che mangiare è un comportamento biologico complesso mediato da più siti nel cervello. Offrono anche una possibile soluzione a un problema che ha perseguitato i precedenti sforzi per affrontare l’obesità a livello neuronale.
Nel 1994, Jeffrey Friedman, professore di Marilyn M. Simpson e capo del Laboratorio di genetica molecolare del Rockefeller, ha lanciato una nuova era nella ricerca sull’obesità scoprendo un ormone chiamato leptina, che agisce sui neuroni nella regione dell’ipotalamo del cervello per sopprimere la fame.
È stato dimostrato che le iniezioni dell’ormone promuovono una notevole perdita di peso nei pazienti con una rara carenza di leptina, tuttavia molte persone obese non rispondono a questa terapia.
“L’obesità è generalmente associata alla resistenza alla leptina”, afferma Friedman, il cui laboratorio ha prodotto il nuovo studio. “E i nostri dati recenti suggeriscono che la modulazione dell’attività di neuroni specifici con farmaci potrebbe bypassare la resistenza alla leptina e fornire un nuovo mezzo per ridurre il peso corporeo.”
Nectow e i suoi colleghi si sono concentrati sul nucleo dorsale del rafe, o DRN, quando l’imaging dell’intero cervello effettuato con iDISCO , una tecnica avanzata sviluppata al Rockefeller, ha rivelato che questa parte del cervello si attiva nei topi affamati.
L’imaging successivo di altri topi che erano stati nutriti con una quantità di cibo superiore alla normale, fino a quando non erano sazi, ha rivelato un modello diverso di attività dei DRN. Questi risultati indicavano abbastanza chiaramente che i neuroni in quella parte del cervello svolgevano un ruolo nel comportamento alimentare.
Il passo successivo, spiega Nectow, ora ricercatore associato presso l’Università di Princeton che ha svolto la ricerca mentre era dottorato di ricerca. studente e visiting fellow nel laboratorio di Friedman, era quello di determinare quali dei diversi tipi di neuroni che compongono il DRN fossero coinvolti.
L’analisi genetica delle cellule attivate nei due gruppi di topi ha mostrato che i neuroni attivati dalla pancia piena rilasciavano glutammato, una sostanza chimica che le cellule nervose utilizzano per segnalarsi a vicenda, mentre i neuroni attivati dalla fame rilasciavano un diverso neurotrasmettitore, noto come GABA.
“Ci sono due possibilità quando vedi qualcosa del genere”, dice Nectow. “Una è che le cellule siano semplicemente in viaggio: vengono attivate dalla fame ma non guidano effettivamente il processo di assunzione del cibo.
L’altra possibilità è che facciano in realtà parte del meccanismo di senso e risposta alla fame… e in questo caso sospettavamo quest’ultimo.”
Armati di due metodi collaudati per attivare a piacimento neuroni mirati – uno ottico e uno chimico – i ricercatori sono stati in grado di attivare le cellule che rilasciano glutammato nei topi obesi . Ciò ha soppresso l’assunzione di cibo da parte degli animali e li ha fatti perdere peso. E ha confermato che i neuroni DRN attivati dalla fame guidano effettivamente l’assunzione di cibo.
Allo stesso modo, l’attivazione dei neuroni che rilasciano GABA nella stessa parte del cervello ha avuto l’effetto opposto e ha aumentato l’assunzione di cibo. In particolare, l’attivazione dei “neuroni della fame” ha automaticamente disattivato i “neuroni della sazietà”, massimizzando l’effetto.
I ricercatori hanno anche studiato l’effetto della disattivazione dei neuroni della fame nei topi obesi. “Eravamo entusiasti di vedere che l’inibizione prolungata di questi neuroni poteva ridurre drasticamente il peso corporeo”, afferma Marc Schneeberger Pane, ricercatore post-dottorato e co-primo autore dell’articolo.
I risultati aprono nuove strade di ricerca su come esattamente il cervello controlla l’alimentazione e suggeriscono che i farmaci progettati per attivare o inibire i neuroni nel DRN potrebbero essere efficaci nel trattamento dell’obesità e nella prevenzione dei disturbi correlati, come il diabete e l’ipertensione.
E offre una nuova speranza a centinaia di milioni di persone obese in tutto il mondo. A quanto pare, il tronco cerebrale, la parte più antica del cervello in termini evolutivi, è la nuova frontiera.
Informazioni sulla lotta all’obesità
L’obesità è diventata una delle sfide più significative per la salute umana. Ma ora gli scienziati dell’Università di Aberdeen Rowett Institute hanno scoperto un piccolo gruppo di cellule cerebrali che potrebbero essere sfruttate per combattere l’obesità, secondo un nuovo studio pubblicato su Cell Metabolism.
La ricerca del team li ha visti svelare il ruolo di queste cellule negli attuali ed emergenti farmaci per l’obesità che imitano la sostanza chimica del nostro cervello chiamata serotonina.
Lo scienziato capo, il professor Heisler, titolare della cattedra di Nutrizione umana presso il Rowett Institute dell’Università di Aberdeen, ha dichiarato: “Abbiamo deciso di scoprire come viene controllato l’appetito e questo ci ha portato a una parte particolare del cervello. Questa parte del cervello è chiamata nucleo del tratto solitario ed è davvero importante nelle funzioni vitali che ci mantengono in vita, inclusa l’integrazione delle informazioni sull’assunzione di cibo dal nostro intestino.
“In quest’area cruciale del cervello, abbiamo trovato un piccolo gruppo di cellule che controllano l’appetito.
“Abbiamo utilizzato nuove tecniche sofisticate che ci hanno permesso di attivare queste cellule con farmaci e, così facendo, siamo stati in grado di ridurre l’assunzione di cibo.
“Abbiamo poi scoperto che il nuovo farmaco per l’obesità Lorcaserin prescritto negli Stati Uniti utilizza queste cellule per ridurre l’assunzione di cibo.
“Ci siamo chiesti: come funziona? Dal momento che queste cellule si trovano in uno dei due punti del cervello che producono importanti ormoni cerebrali chiamati peptidi pro-opiomelanocortina (POMC) che già sappiamo essere essenziali per regolare l’appetito e il peso corporeo , abbiamo pensato, forse è così che funziona e abbiamo continuato a testarlo.
“Disattivando la produzione del peptide POMC solo in quest’area del cervello, abbiamo scoperto che il POMC è fondamentale affinché questi particolari farmaci contro l’obesità funzionino efficacemente nelle prime ore.
“E l’altro gruppo di cellule POMC svolge successivamente un ruolo nell’effetto del farmaco.
“Ciò che fanno questi farmaci è stimolare i neuroni POMC in azione, che montano una trasmissione di segnali attraverso il cervello che ci fanno sapere che abbiamo mangiato abbastanza.”
Il professor Heisler ha continuato: “Oggi, circa il 60% delle persone nel Regno Unito sono in sovrappeso e 1 su 4 è clinicamente obeso. Poiché l’obesità è collegata a gravi malattie come malattie cardiache, cancro e diabete, abbiamo urgentemente bisogno di scoprire nuove strategie per affrontare l’obesità per migliorare la salute di quel gruppo di persone in cui la dieta e l’esercizio fisico da soli non sono stati efficaci.
“La nostra scoperta apre la porta a nuovi farmaci che potrebbero essere sviluppati per controllare l’appetito e migliorare la salute.”