บทความอายุยืน

โปรตีนสำคัญที่เชื่อมโยงกับการควบคุมความอยากอาหารและการควบคุมน้ำหนัก

โปรตีนสำคัญที่เชื่อมโยงกับการควบคุมความอยากอาหารและการควบคุมน้ำหนัก
  • การสูญเสียโปรตีน xrn1 ซึ่งจำเป็นต่อการย่อยสลาย mrna จากสมองส่วนหน้าในหนู ทำให้เกิดความอยากอาหารอย่างมากและน้ำหนักเพิ่มขึ้น
  • หนูที่ไม่มี xrn1 สามารถต้านทานทั้งเลปติน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ระงับความอยากอาหาร และฮอร์โมนที่ควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด
  • หนูที่ไม่มี xrn1 จะสะสมไขมันในตับและเนื้อเยื่อไขมัน และไม่สามารถใช้ไขมันเป็นแหล่งพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  • การสูญเสีย xrn1 ยังส่งผลให้มีกิจกรรมเพิ่มขึ้นของเซลล์ประสาทชนิดหนึ่งในไฮโปทาลามัส ซึ่งจะปล่อยสารกระตุ้นความอยากอาหารอันทรงพลังที่เรียกว่า agrp

บทความนี้ถูกโพสต์บน EurekAlert.org:

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบัณฑิตวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโอกินาวา (oist) ได้ระบุโปรตีนที่มีบทบาทสำคัญในวิธีที่สมองควบคุมความอยากอาหารและการเผาผลาญ การสูญเสียโปรตีน xrn1 จากสมองส่วนหน้า ส่งผลให้หนูอ้วนมีความอยากอาหารไม่เพียงพอ ตามการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร ไอไซแอนซ์.

“โดยพื้นฐานแล้ว [น้ำหนักที่เพิ่มขึ้น] เกิดจากความไม่สมดุลระหว่างการบริโภคอาหารและการใช้พลังงาน” ดร. อากิโกะ ยานางิยะ นักวิจัยในมหาวิทยาลัยกล่าว หน่วยสัญญาณเซลล์ ที่ OIST นำโดยศาสตราจารย์ทาดาชิ ยามาโมโตะ “แต่เรายังเข้าใจน้อยมากว่าความอยากอาหารหรือการเผาผลาญอาหารถูกควบคุมโดยการสื่อสารระหว่างสมองและส่วนต่างๆ ของร่างกาย เช่น ตับอ่อน ตับ และเนื้อเยื่อไขมันอย่างไร”

ในการศึกษานี้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหนูที่ไม่สามารถผลิตโปรตีน xrn1 ในกลุ่มย่อยของเซลล์ประสาทในสมองส่วนหน้าได้ บริเวณสมองนี้ประกอบด้วยไฮโปทาลามัส ซึ่งเป็นโครงสร้างขนาดอัลมอนด์ที่ปล่อยฮอร์โมนเข้าสู่ร่างกาย ช่วยควบคุมอุณหภูมิร่างกาย การนอนหลับ ความกระหาย และความหิว

เมื่ออายุ 6 สัปดาห์ นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าหนูที่ไม่มี xrn1 ในสมองเริ่มมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเป็นโรคอ้วนเมื่ออายุ 12 สัปดาห์ ไขมันสะสมในร่างกายของหนูรวมทั้งภายในเนื้อเยื่อไขมันและตับ

เมื่อติดตามพฤติกรรมการให้อาหาร ทีมงานพบว่าหนูที่ไม่มี xrn1 กินเกือบสองเท่าในแต่ละวันของหนูควบคุม

“การค้นพบนี้น่าประหลาดใจจริงๆ” ดร. โชเฮ ทาคาโอกะ อดีตนักศึกษาปริญญาเอกจาก OIST Cell Signal Unit กล่าว “เมื่อเราค้นพบ XRN1 ในสมองเป็นครั้งแรก เราไม่รู้แน่ชัดว่าจะพบอะไร แต่ความอยากอาหารที่เพิ่มขึ้นอย่างมากนี้เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงมาก”

เพื่อตรวจสอบสาเหตุที่ทำให้หนูกินมากเกินไป นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจวัดระดับเลปตินในเลือด ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ระงับความหิว เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม ระดับเลปตินในเลือดสูงผิดปกติ ซึ่งปกติแล้วจะทำให้หนูไม่รู้สึกหิว แต่ไม่เหมือนกับหนูควบคุม หนูที่ไม่มี xrn1 ไม่ตอบสนองต่อการมีเลปติน ซึ่งเป็นภาวะที่เรียกว่าการดื้อต่อเลปติน

นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าหนูอายุ 5 สัปดาห์มีความทนทานต่อฮอร์โมนที่ปล่อยออกมาจากเบต้าเซลล์ในตับอ่อน เพื่อตอบสนองต่อระดับน้ำตาลในเลือดที่สูงที่เกิดขึ้นหลังรับประทานอาหาร เมื่อหนูมีอายุมากขึ้น ระดับกลูโคสและฮอร์โมนในเลือดก็เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญควบคู่ไปกับระดับเลปตินที่เพิ่มขึ้น

“เราคิดว่าระดับกลูโคสเพิ่มขึ้นเนื่องจากขาดการตอบสนองต่อเลปติน” ดร. ยานากิยะอธิบาย “การดื้อต่อเลปตินหมายความว่าหนูยังคงกินต่อไป รักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้สูง และทำให้ [ฮอร์โมนนี้] ในเลือดเพิ่มขึ้น”

จากนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบว่าการเพิ่มน้ำหนักนั้นเกิดจากหนูที่ใช้พลังงานน้อยลงหรือไม่ พวกเขาวางเมาส์แต่ละตัวไว้ในกรงพิเศษเพื่อวัดปริมาณออกซิเจนที่หนูใช้ในการคำนวณอัตราการเผาผลาญทางอ้อม

ในหนูอายุ 6 สัปดาห์ นักวิทยาศาสตร์ไม่พบความแตกต่างโดยรวมในการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตาม พวกเขาพบบางสิ่งที่น่าแปลกใจมาก หนูที่ไม่มี xrn1 จะใช้คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งพลังงานเป็นหลัก ในขณะที่หนูควบคุมสามารถสลับระหว่างการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตในเวลากลางคืนซึ่งเป็นช่วงที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุด และใช้ไขมันในระหว่างวันเมื่อมีการเคลื่อนไหวน้อยลง

“ด้วยเหตุผลบางประการ นั่นหมายความว่าหากไม่มี XRN1 หนูก็ไม่สามารถใช้ไขมันเป็นเชื้อเพลิงได้อย่างมีประสิทธิภาพ” ดร. Yanagiya กล่าว “เหตุใดจึงเกิดขึ้น เรายังไม่ทราบ”

เมื่อหนูมีอายุครบ 12 สัปดาห์ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานของพวกมันจะลดลงเมื่อเทียบกับหนูควบคุม แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า นี่เป็นผลของการเป็นโรคอ้วน เนื่องจากหนูออกกำลังกายน้อยลง แทนที่จะเป็นสาเหตุ

“โดยรวมแล้ว เราคิดว่าการกินมากเกินไปเนื่องจากการดื้อต่อเลปตินเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้หนูเหล่านี้กลายเป็นโรคอ้วน” ดร. ยานากิยะกล่าว

เพื่อตรวจสอบเพิ่มเติมว่าการสูญเสีย xrn1 ส่งผลให้เกิดความต้านทานต่อเลปตินและความอยากอาหารเพิ่มขึ้นได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์ได้พิจารณาว่ากิจกรรมของยีนควบคุมความอยากอาหารมีการเปลี่ยนแปลงภายในไฮโปทาลามัสหรือไม่

XRN1 มีบทบาทสำคัญในการทำงานของยีน เนื่องจากเกี่ยวข้องกับขั้นตอนสุดท้ายของการย่อยสลาย Messenger RNA (mRNA) เมื่อยีนทำงาน DNA จะถูกใช้เพื่อสร้างโมเลกุลของ mRNA ซึ่งจากนั้นจะสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างโปรตีนจำเพาะได้ เซลล์มีวิธีควบคุมการทำงานของยีนหลายวิธี หนึ่งในนั้นคือการย่อยสลาย mRNA ให้ช้าลงหรือเร็วขึ้น ซึ่งส่งผลให้มีการสร้างโปรตีนมากขึ้นหรือน้อยลงตามลำดับ

ในไฮโปทาลามัส นักวิทยาศาสตร์พบว่า mrna ที่ใช้สร้างโปรตีนเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับ agouti (agrp) ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวกระตุ้นความอยากอาหารที่มีศักยภาพมากที่สุด ได้รับการเพิ่มขึ้นในหนูที่เป็นโรคอ้วน ส่งผลให้ปริมาณโปรตีน agrp สูงขึ้น

“มันยังเป็นเพียงการคาดเดา แต่เราคิดว่าการเพิ่มขึ้นของโปรตีนนี้และการกระตุ้นที่ผิดปกติของเซลล์ประสาทที่ผลิตโปรตีนนั้น อาจเป็นสาเหตุของการดื้อต่อเลปตินในหนูเหล่านี้” ดร. ยานางิยะ กล่าว “โดยปกติ Leptin จะระงับการทำงานของเซลล์ประสาท AgRP แต่ถ้าการสูญเสีย XRN1 ส่งผลให้เซลล์ประสาทนี้ยังคงมีความกระตือรือร้นสูง มันก็สามารถแทนที่สัญญาณ leptin ได้”

อย่างไรก็ตาม กลไกที่แน่นอนของการที่การสูญเสีย xrn1 นำไปสู่การกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาท agrp เพิ่มขึ้นยังไม่ชัดเจน xrn1 ถูกลบออกเฉพาะในเซลล์ประสาทบางส่วนในสมองส่วนหน้าเท่านั้น และเซลล์ประสาท agrp ไม่ได้อยู่ในกลุ่มนั้น สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าเซลล์ประสาทอื่นที่สูญเสีย xrn1 อาจเกี่ยวข้องและอาจส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาท agrp อย่างไม่ถูกต้องและทำให้พวกมันทำงานอยู่

ก้าวไปข้างหน้า ห้องปฏิบัติการหวังที่จะร่วมมือกับหน่วยวิจัยด้านประสาทวิทยา เพื่อระบุอย่างชัดเจนว่า xrn1 ส่งผลต่อการทำงานของเซลล์ประสาทในไฮโปทาลามัสเพื่อควบคุมความอยากอาหารอย่างไร

“การระบุเซลล์ประสาทและโปรตีนในสมองที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมความอยากอาหาร และการระบุอย่างเต็มที่ว่าความต้านทานต่อเลปตินเกิดขึ้นได้อย่างไร อาจนำไปสู่การรักษาแบบกำหนดเป้าหมายสำหรับ [คนอ้วน] ได้ในที่สุด” ดร. ยานากิยะกล่าว



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า