Σε έναν αγώνα που ακούγεται οικείος σε όσους κάνουν δίαιτα, όσο λιγότερο τρώει ένα σκουλήκι Caenorhabditis elegans (C. elegans), τόσο πιο αργά χάνει λίπος.
Τώρα, οι επιστήμονες της Scripps Research ανακάλυψαν το γιατί: ένα μικρό μόριο που παράγεται από τα έντερα των σκουληκιών κατά τη διάρκεια της νηστείας ταξιδεύει στον εγκέφαλο για να μπλοκάρει ένα σήμα καύσης του λίπους κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.
Αν και το ακριβές μόριο που εντόπισαν στα σκουλήκια δεν έχει ακόμη μελετηθεί σε ανθρώπους, η νέα εργασία βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τη σύνθετη διασταύρωση μεταξύ του εντέρου και του εγκεφάλου. Μπορεί επίσης να ρίξει φως στο γιατί η νηστεία -το να μην τρώει κανείς για καθορισμένες χρονικές περιόδους- έχει οφέλη που είναι ανεξάρτητα από τον αριθμό των θερμίδων που καταναλώνει ένα άτομο.
Η μελέτη, «Ένας ομοιοστατικός ανταγωνιστής ινσουλίνης από έντερο σε εγκέφαλο περιορίζει την νευρωνικά διεγερμένη απώλεια λίπους», δημοσιεύτηκε στο Nature Communications στις 11 Αυγούστου 2024.
«Διαπιστώσαμε για πρώτη φορά ότι η νηστεία μεταφέρει πληροφορίες στον εγκέφαλο πέρα από την απλή απόσυρση θερμίδων», λέει η Supriya Srinivasan, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. Αυτά τα ευρήματα με κάνουν να αναρωτιέμαι αν υπάρχουν μόρια που παράγονται στα έντερα άλλων ζώων, συμπεριλαμβανομένων των θηλαστικών, που εξηγούν ορισμένα από τα αποτελέσματα στην υγεία που σχετίζονται με τη νηστεία».
Οι επιστήμονες της Scripps Research ανακάλυψαν ότι τα εξειδικευμένα κύτταρα του εντέρου (με πράσινο χρώμα) στο σκουλήκι του C. elegans (γκρι) παράγουν μια πεπτιδική ορμόνη που ταξιδεύει στον εγκέφαλο για να ελέγξει τον μεταβολισμό του λίπους.
Οι ερευνητές γνώριζαν από καιρό ότι ο εγκέφαλος ελέγχει την παραγωγή και τη διάσπαση των λιπών στον άνθρωπο, σε άλλα θηλαστικά και σε οργανισμούς-μοντέλα όπως το C. elegans. Το 2017, η ομάδα του Srinivasan αναγνώρισε την FLP-7, μια ορμόνη του εγκεφάλου που πυροδοτεί την καύση λίπους στο έντερο του στρογγυλού σκουληκιού. Ωστόσο, το C. elegans δεν έχει αισθητήρια νεύρα στα έντερά τους, έτσι οι επιστήμονες προσπάθησαν να εντοπίσουν την αντίστροφη οδό επικοινωνίας: Πώς σηματοδοτεί το έντερο στον εγκέφαλο;
«Γνωρίζαμε ότι η αλλαγή της μεταβολικής κατάστασης του εντέρου θα μπορούσε να αλλάξει τις ιδιότητες των νευρώνων στον εγκέφαλο, αλλά ήταν πολύ μυστηριώδες το πώς συνέβη αυτό στην πραγματικότητα», λέει η Srinivasan.
Στη νέα εργασία, η Srinivasan και οι συνεργάτες της αφαίρεσαν περισσότερα από 100 μόρια σηματοδότησης από τα έντερα του C. elegans, ένα κάθε φορά, και μέτρησαν την επίδρασή τους στην παραγωγή της FLP-7 από τον εγκέφαλο. Βρήκαν ένα μόριο που είχε μεγάλη επίδραση στην ορμόνη FLP-7: μια μορφή ινσουλίνης γνωστή ως INS-7.
Στους ανθρώπους, η ινσουλίνη είναι πιο γνωστή ως ορμόνη που παράγεται από το πάγκρεας και ελέγχει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Αλλά αυτό το μόριο ινσουλίνης κατασκευαζόταν από τα κύτταρα του εντέρου και επηρέαζε επίσης το μεταβολισμό του λίπους μέσω του εγκεφάλου.
«Όταν ανακαλύψαμε για πρώτη φορά ότι αυτή ήταν μια ινσουλίνη, σκεφτήκαμε ότι ήταν παράδοξο», θυμάται η Srinivasan. «Η ινσουλίνη είναι τόσο καλά μελετημένη στα θηλαστικά και δεν υπήρχε προηγούμενο για ένα μόριο ινσουλίνης να έχει αυτόν τον ρόλο».
Ωστόσο, όταν η ομάδα διερεύνησε πώς το INS-7 επηρέαζε τα εγκεφαλικά κύτταρα που παράγουν την FLP-7, διαπίστωσε ότι δεν ενεργοποιούσε τους υποδοχείς ινσουλίνης -όπως κάνουν όλα τα μόρια ινσουλίνης που είχαν ανακαλυφθεί προηγουμένως- αλλά μπλοκάροντας τον υποδοχέα ινσουλίνης. Με τη σειρά του, αυτός ο αποκλεισμός πυροδότησε έναν καταρράκτη άλλων μοριακών γεγονότων που τελικά έκαναν τα εγκεφαλικά κύτταρα να σταματήσουν να παράγουν FLP-7.
«Το INS-7 είναι βασικά ένα σήμα που προέρχεται από τα έντερα και λέει στον εγκέφαλο να μην καίει άλλα αποθέματα λίπους αυτή τη στιγμή επειδή δεν μπαίνει τροφή», εξηγεί η Srinivasan.
Μελέτες έχουν δείξει στο παρελθόν ότι οι περίοδοι νηστείας μπορούν να επηρεάσουν το σώμα με διάφορους τρόπους, αλλά οι μηχανισμοί αυτών των αλλαγών ήταν ασαφείς. Η νέα μελέτη επισημαίνει έναν τρόπο με τον οποίο ένα άδειο έντερο μπορεί να δώσει σήμα στον εγκέφαλο, κάτι που θα μπορούσε ενδεχομένως να οδηγήσει σε μια ποικιλία επιπτώσεων στην υγεία πέρα από το λίπος.
Τα νέα αποτελέσματα, λέει η Srinivasan, βοηθούν να εξηγηθεί πώς ο εγκέφαλος και το πεπτικό σύστημα επικοινωνούν και προς τις δύο κατευθύνσεις για τον έλεγχο του μεταβολισμού με βάση τη διαθεσιμότητα της τροφής. Απαιτείται περισσότερη έρευνα για να αποκαλυφθούν ποια συγκεκριμένα μονοπάτια εμπλέκονται σε νέα σήματα από το έντερο προς εγκέφαλο στα θηλαστικά.
Ενώσεις που μιμούνται τις ορμόνες του εντέρου -όπως η σεμαγλουτίδη, κοινώς γνωστές με εμπορικές ονομασίες όπως Ozempic, Wegovy και Rybelus- έχουν πρόσφατα εμφανιστεί ως δημοφιλείς τρόποι ελέγχου της παχυσαρκίας και του διαβήτη, επομένως νέα πεπτίδια του εντέρου θα μπορούσαν να προστεθούν σε αυτήν την κατηγορία φαρμάκων.
Η Srinivasan σχεδιάζει πειράματα για να διερευνήσει πώς τα εντερικά κύτταρα του C. elegans ενεργοποιούνται για να παράγουν INS-7 κατά τη διάρκεια της νηστείας και ποιοι τύποι εγκεφαλικών κυττάρων επηρεάζονται από το μόριο.
