Что произошло
Исследователи из Йельского университета выяснили что белок, известный как аугментор-альфа, регулирует массу тела у мышей. Ученые полагают, что это открытие может лечь в основу нового метода лечения таких заболеваний, как ожирение и анорексия.
- Исследователи изучали влияние белка на возникновение некоторых видов рака, в частности лимфом. Оказалось, что кроме этого он также влияет на массу тела и метаболизм.
- Эксперимент проводился на мышах. У части из них удалили белок из организма, у контрольной группы — оставили. Хотя обе группы получали одинаковое питание, мыши с «отключенным» белком быстро начали худеть. При этом их двигательная активность повышалась.
- По словам исследователей, столкнувшись с нехваткой пищи, мыши обычно экономят энергию и снижают свою физическую активность, чего не наблюдалось у мышей без аугментора-альфа.
Появление чувства голода
Учитывая, что голод — это сигнал для человека о необходимости своевременно насыщать организм энергией, последнему в эволюционном процессе необходимо было выработать действенные средства трансляции этого чувства. За это ответственно содержание в крови глюкозы. При насыщении уровень сахара поднимается, чувство голода притупляется. Но по мере расходования полученной энергии на актуальные нужды он снова опускается
Для людей, которые хотят снизить массу тела, важно употреблять продукты с более низким гликемическим индексом. Они способствуют плавному подъему уровня глюкозы и столь же медленному снижению, что существенно продлевает чувство насыщения
Почему это важно
По данным ВОЗ, в 2016 году во всем мире более 1,9 млрд (39%) людей старше 18 лет имели избыточный вес. Из них свыше 650 млн (13%) страдали ожирением.
- Около 41 млн детей в возрасте до 5 лет имели избыточный вес или ожирение. Среди детей и подростков таких было 340 млн.
- Распространенность избыточного веса и ожирения среди детей и подростков в возрасте от 5 до 19 лет резко возросла с всего лишь 4% в 1975 году до 18% в 2016-м.
- В России по итогам 2019 года количество пациентов с ожирением увеличилось на 15,8% в годовом выражении — до 517 357 человек.
- Ожирение считается одним из основных факторов развития целого ряда заболеваний. Среди них сердечно-сосудистые заболевания, диабет, нарушения опорно-двигательной системы, некоторые онкологические заболевания.
Система вознаграждения мозга и чувство сытости — какая взаимосвязь?
Как утверждают авторы работы, нейронные цепочки и нервные центры, которые отвечают за чувство голода и сытости, существуют двух типов. Одни из них заставляют нас принимать пищу по той причине, что мы испытываем голод, так как в организме снизилось количество запасов энергии. Другие заставляют принимать пищу, чтобы получить удовольствие.
Мозжечок влияет одновременно на чувство голода и получение удовольствия от приема пищи
Желание съесть пищу, чтобы получить удовольствие, основано на дофамине, так называемом гормоне счастья. За желание поесть, чтобы избавиться от чувства голода отвечает гипоталамус, который, контролирует в организме обмен веществ, о чем я не так давно рассказывал. Как выяснилось, мозжечок воздействует сразу на два типа центров. Когда активировались нейроны, отвечающие за чувство сытости, в гипоталамусе подавлялась выработка гормонов голода (AgRP), при этом повышался уровень дофамина в одном из центров, отвечающих за получение удовольствия от еды. В то же время уменьшался выброс дофамина в результате приема пищи. То есть наступало чувство удовлетворения, при этом потребление пищи больше не приносило удовольствие.
Вполне возможно, что это открытие позволит подавлять постоянное чувство голода, и тем самым лечить людей от переедания. Однако необходимо убедиться, что активация нейронов не будет влиять на другие системы, к примеру, подавлять мотивацию к учебе. Дело в том, что система подкрепления с использованием дофамина участвует в разных процессах. Очевидно, что ученым предстоит провести еще много других исследований. Напоследок напомню, что чувство сытости и голода влияют не только на прием пищи, но и на принятие решений, о чем мы рассказывали ранее.
Насыщение жирами
Это еще один существенный фактор, который влияет на возникновение чувства голода. На сей раз речь идет о количестве триглицеридов и жирных кислот в составе крови. Их число (как и в случае с глюкозой) становится больше после приема пищи и последовательно снижается по мере расходования энергетического потенциала. Это, разумеется, не означает, что человеку нужно увлекаться пищей слишком богатой жирами для более длительного насыщения. Важен баланс. Хотя нельзя не признать, что кетодиета, основанная на минимизации углеводов, но повышении количества белков и жиров, в плане ощущения голода одна из самых комфортных.
Как мозг ограничивает потребление пищи и вызывает чувство сытости
Синдрома Прадера–Вилли имеет много проявлений. Наиболее характерное из них, как было сказано выше, — склонность к перееданию. Чтобы выяснить, какой именно участок мозга при вызывает постоянное чувство голода, ученые Пенсильванского университета изучали его активность в аппарате магнитно-резонансной томографии. В исследовании принимали участие две группы добровольцев. Первая группа имела синдрома Прадера–Вилли, а вторая — абсолютно здоровые люди с умеренным аппетитом.
Людям в процессе эксперимента показывали картинки с едой. Как выяснилось, главное отличие в работе мозга между людьми первой и второй группы заключалось в активности нейронов в основании мозжечка, где находятся глубинные мозжечковые ядра. Исследование показало, что у здоровых людей при рассматривании продуктов эти нейроны работают более активно.
Нейроны у основания мозжечка вызывают чувство насыщения и тем самым ограничивают потребление пищи
Также ученые провели второе исследование на мышах. Они снабдили выявленные нейроны ядерной зоны мозжечка химическими метками, что позволило активировать их при помощи препаратов. Результаты показали, что при активации меток, мыши начинали меньше есть. Однако при этом не менялся их аппетит и частота приему пищи. Грызуны так же набрасывались на продукты, как и ранее. Единственное что менялось — мыши раньше прекращали потреблять пищу, в результате чего меньше съедали ее на 50-75%.
Как сообщают авторы работы в статье, опубликованной в журнале в Nature, чувство сытости всегда наступало одинаково, независимо от того, насколько мышь была голодна, и насколько вкусной была еда.
Влияние эндогенных каннабиноидов
Усиление чувства голода во многом зависит от эндогенных каннабиноидов. Они могут по-разному воздействовать на ЦНС. Это обусловлено тем, что рецепторы к каннабиноидам есть как в гиппокампе, так и в различных областях лимбической системы и коре головного мозга.
В 2012 году было проведено исследование, которое позволило доказать, что эндогенный каннабиноид 2-арахидоноиглицерол связан с желанием человека не просто утолить чувство голода, а поесть что-нибудь вкусненькое. Исследование продемонстрировало, что если в завтраке нет ничего особо вкусного, чувство голода проходит достаточно быстро. Но если сытый человек продолжит есть, в его организме увеличится уровень гормона грелина и 2-арахидоноилглицерола. Подобный эффект возникает тогда, когда человеку предлагают съесть его любимое блюдо. Если человеку предложить съесть, например, обыкновенный хлеб с маслом, в его организме не произойдет существенных биохимических изменений.
Это исследование позволяет понять, что даже несмотря на сытость, наш организм способен убедить себя в том, что он по-прежнему голоден. Для этого достаточно предложить ему любимое блюдо.
Разница между толстыми и худыми людьми
Ученые из Корнеллского университета организовали масштабное исследование, в рамках которого изучалось поведение посетителей китайских буфетов самообслуживания. Исследование позволило узнать о нескольких интересных закономерностях. Например, люди, страдающие от ожирения, предпочитают использовать более крупные тарелки. Ещё один забавный нюанс — люди с избыточным весом всегда стараются сесть как можно ближе к столу раздачи
Для них также важно занимать места, с которых хорошо виден стол с едой
Еще одно наблюдение — толстые люди чаще направляются к выбранной кастрюле и начинают моментально набирать еду. А вот худые клиенты буфета дольше выбирали понравившееся блюдо и за это время успевали просмотреть все доступные варианты.
Также важно заметить, что худым свойственно дольше пережевывать каждый кусок пищи. К тому же эта категория клиентов буфета чаще оставляла остатки еды на тарелке
Опасность гормональных сигналов
Изучая молекулы, ответственные за сигналы чувства голода и насыщения, можно выяснить немало интересных фактов. Например — ни одно научное исследование так и не обосновало утверждение о том, что нашему мозгу необходимо 20 минут для осознания чувства сытости. И это притом, что информацию о тех самых «20 минутах» можно найти даже на официальном сайте Американской ассоциации терапии ожирения. На самом деле всё индивидуально: у кого-то время осознания сытости больше 20 минут, а у кого-то меньше.
В любом случае, пищевое поведение человека в основном зависит от гормональных сигналов. Если бы мы получали информацию через нервные сигналы, чувство насыщения приходило бы к нам моментально. А вот передача информации с помощью химических веществ занимает куда больше времени. Пока происходит обработка гормональных сигналов, мы можем съесть несколько лишних бургеров и кусков пиццы. После этого мы неожиданно начинаем чувствовать себя объевшимися.
Причина возникновения голода
Чувство голода также возникает в ответ на нехватку целого спектра веществ – заменимых и особенно незаменимых аминокислот. Аминокислоты являются продуктами расщепления протеинов для лучшего их усваивания. Сами по себе для организма они являются слишком сложными соединениями. Дефицит белковой пищи особенно нежелателен потому, что аминокислоты являются строительным материалом для всех тканей тела. При их недостатке замедляется обновление клеток. Таким образом, человеку при падении уровня аминокислот в крови, скорее всего, будет хотеться съесть что-то существенное вроде стейка или хотя бы яичницы.
Тенденция
Поиск новых методов лечения ожирения остается одной из важных задач для ученых разных стран.
- Специалисты из Центра исследования рака Медицинского центра в Нью-Гемпшире (США) выяснили, что рецептор AHR, присутствующий практически во всех клетках организма и отвечающий за обнаружение широкого спектра токсических веществ, также влияет на обмен веществ. Блокировка этого рецептора способна предотвратить или устранить ожирение.
- Эксперимент проводили на мышах. Грызунам на диете с высоким содержанием жиров добавляли препарат NF, который блокирует AHR. Мыши не стали толще своих собратьев, которые были на контрольной диете с низким содержанием жиров. Добавление препарата в рацион мышей с ожирением также позволило быстро снизить их вес.
- Ученые из России и Франции предложили новый способ борьбы с ожирением с помощью пробиотика на основе кишечных бактерий Hafnia alvei. Такие бактерии есть в кишечнике у всех людей, однако у тех, кто страдает от лишнего веса, их меньше. С помощью пробиотика можно воздействовать на чувство насыщения, что и помогает похудеть.
- В США ожирение начали лечить препаратом Wegovy (семаглутид), который ранее применялся для больных с диабетом второго типа. Лекарство представляет собой инъекцию, которая вводится подкожно один раз в неделю. Препарат имитирует действие гормона GLP-1, который снижает уровень сахара в крови и подавляет аппетит. Его применение не отменяет диету и физические нагрузки. Исследования проводились на людях с диабетом и без. Через 68 недель участники первой группы потеряли примерно 6,2% от своего веса, второй — 12,4%.
Предыстория
Со всеми этими сложностями боролся и Меджитов. Имея доступ к журналам в академической библиотеке, он регулярно просматривал все новые биологические статьи, которые попадались ему.
Поскольку данных, подтверждающих эту гипотезу, на то время не было, статья не вызвала большого резонанса в научном мире. Однако Меджитов заинтересовался статьей. Идеи автора запали в душу Меджитову, и он предпринял все возможное, чтоб попасть в лабораторию Дженуэя и доказать его гипотезу. Для этого он предпринял следующие действия:
Во-первых, он отксерил статью. На это ушла почти вся его стипендия — около $2. Но в статье был электронный адрес, и это было главное;
Второй шаг — с коллективного институтского компьютера Меджитов начинает слать запросы Дженуэю с просьбой принять его на работу.
Поначалу ему никто не отвечал — его CV было слишком слабым, ведь на дворе был 1992 год, и никаким современным методам биологии тогдашним выпускникам обучиться было уже негде. Позже американские коллеги будут вспоминать слова Джейнуэя об электронных письмах, регулярно приходящих на его персональный компьютер:
‘I’ve got this fabulously bright guy from Russia who wants to work in my lab’. («Мне пишет фантастически талантливый парень из России, — хочет на работу ко мне!».) Интонация, с которой произносилась фраза, была более чем скептическая .
Не получив ответа, Меджитов подошел к делу с другого конца, и в 1993 году по кратковременному проекту он попадает на работу в Университете Калифорнии под руководством Р. Дулитла. Однако тут его подстерегла новая проблема: из-за официального распада СССР он, не будучи гражданином России или какого-либо иного государства, не может получить визу для возвращения в Москву. В итоге он так и остался в Калифорнии, зарабатывая на жизнь программистом на ниве биоинформатики.
Все это время Меджитов продолжает писать письма Джейнуэю, а также пропагандировать его идею всем подряд. И в итоге его презентацию по этой теме однажды услышал Ричард Дьюттон (Richard W. Dutton), президент Американской ассоциации иммунологов
Увлеченность русского студента так его впечатлила, что он лично позвонил Джейнуэю и попросил обратить внимание на Меджитова. Так, в 1994 году Руслан Меджитов встретился, наконец, с Джейнуэем, и получил место постдока в престижнейшем Йельском университете
Работа шла как обычно — вначале серия неудач, но в конце концов ученые смогли подобрать верный ключ! В 1997 году Руслан Меджитов и Чарльз Джейнуэй показали, что у людей существует специальный рецептор (названный впоследствии Толл-подобный рецептор — TLR4 — он связывает липополисахариды стенки грамм-негативных бактерий). Результат был опубликован в журнале Nature в 1997 году — гипотеза Джейнуэя была подтверждена!
Это было открытие абсолютно нового типа иммунной защиты, который впоследствии вошел во все учебники иммунологии под названием «врожденный иммунитет». Открытие повлекло за собой лавину других, и в итоге теория иммунитета была значительно дополнена.
Сам Меджитов опубликовал много хороших и сильных работ, и до сих пор считается ведущим мировым иммунологом. В настоящее время Руслан Меджитов — профессор Школы медицины Йельского университета, номинант множества наград и премий, среди которых: звание академика Национальной академии наук США в 2010, Премия Розенстила в 2010 году, Премия Шоу в области медицины в 2011 и другие.