Identifiserer forbindelsen mellom lever og hjerne som en nøkkelfaktor i håndteringen av døgnrytme og fedme

Studien fremhever rollen til den hepatiske vagusnerven i reguleringen av matinntaksrytmer, og tilbyr nye perspektiver for potensielle behandlinger for fedme.

En studie publisert i tidsskriftet Science fant at kommunikasjonen mellom den hepatiske afferente nerven (HVAN) og hjernen påvirker døgnrytmen i spisevanene. Hos mus korrigerte kirurgisk fjerning av HVAN endrede spiserytmer og reduserte vektøkning under et fettrikt kosthold, noe som tyder på at HVAN kan være et mål for å bekjempe fedme.

Døgnrytmer er 24-timers sykluser som regulerer fysiske, mentale og atferdsmessige endringer hos dyr, vanligvis synkronisert med sykluser av lys og mørke. Selv om disse rytmene vanligvis er stabile, kan de forstyrres av endringer i atferd eller eksponering for lys, som i tilfelle jetlag eller nattarbeid, noe som fører til desynkronisering av organsystemer.

Den suprakiasmatiske kjernen (SCN) fungerer som den overordnede døgnrytmen, og bruker lyssignaler til å etablere tilbakekoblingsløkker (TTFL-er) for molekylære klokkegener. Nyere forskning tyder på at nesten alle somatiske celler også opprettholder sine egne TTFL-er, som bidrar til å balansere døgnrytmer med andre prosesser som matinntak.

Synkronisering mellom SCN og næringsdrevne leverrytmer er viktig for å opprettholde metabolsk balanse i møte med miljøendringer. Studier på gnagere og mennesker tyder på at desynkronisering av disse systemene er skadelig for helsen, og øker risikoen og alvorlighetsgraden av metabolske sykdommer som fedme og diabetes. Imidlertid er de nøyaktige mekanismene og signalene som styrer disse interaksjonene fortsatt uklare.

Studien undersøker mekanismene for døgnkommunikasjon mellom leveren og hjernen ved å slette de nukleære reseptorene REV-ERBα/β hos mus.

Disse reseptorene har tidligere blitt identifisert som nøkkelelementer i kronometabolsk homeostase. Fjerning av dem forårsaker desynkronisering.

I motsetning til tidligere studier på dette området, brukte forskerne injeksjoner av adenovirus som er i stand til å fjerne REV-ERB via halevenen, noe som gir studien den unike fordelen at den biologiske klokken forstyrres lokalt (i stedet for systemisk).

Metoden tillot oss å observere og manipulere asynkronitet mellom lever og hjerne, samtidig som vi forble uendret i andre organsystemer, noe som reduserte bakgrunnsstøy og forstyrrende faktorer betydelig.

Kirurgiske og eksperimentelle inngrep ble utført på tre forskjellige grupper av voksne laboratoriemus.

Studien fokuserte også på rollen til den hepatiske vagusnerven (HV) i signalering til hjernen og vektregulering. Selv om det tidligere var kjent at HV overfører metabolske data fra leveren til hjernen, forble dens nøyaktige rolle i døgnkommunikasjon og spiserytmer spekulativ.

Studien fremhever at matinntaksrytmer fungerer som en zeitgeber (et eksternt signal som synkroniserer biologiske rytmer) for døgnmodulering i leveren, på samme måte som lys- og mørkesykluser driver SCN-rytmer i kroppen.

I gensilencing-musemodeller forstyrret sletting av REV-ERBα- og REV-ERBβ-reseptorer fôringsrytmene uten å påvirke SCN-drevne sykluser.

Ablasjonen aktiverte Arntl- og Per2-genene som er ansvarlige for den kronometriske balansen, noe som førte til endrede spiserytmer og økt dagslysspising, noe som til slutt forårsaket betydelig vektøkning. Interessant nok opphevet transeksjon av den hepatiske vagus afferente nerven (HVAN) disse effektene, noe som reduserte matinntaket og førte til vekttap.

Dette fremhever den viktige rollen HV spiller i signalisering av næringsrytmer, med parallelle studier som viser motsatte resultater: aktivering av intestinale afferenter hos mennesker resulterte i vekttap, noe som fremhever kompleksiteten i tarm-hjerne-interaksjoner i metabolsk regulering.

Studien brukte musemodeller for å identifisere mekanismene som ligger til grunn for kronometabolsk homeostase og forstyrrelser i spiserytmer.

Resultatene viste at HV fungerer som et kommunikasjonssenter, og overfører signaler til hjernen om endringer i spiserytmer, oppdaget gjennom kjernereseptorene REV-ERBα/β. Disse signalene fører til økt matinntak i dagslys og betydelig vektøkning.

Fjerning av HV eliminerte disse effektene, noe som indikerer at det er et potensielt mål for fremtidige vekttapstudier.