20010,0,3500,
Основные ресницы отличны от подвижных ресниц, подобные пальцу прогнозы, которые действуют как своего рода клеточная конвейерная лента с функциями, такими как удаление обломков от легких и трахеи. Неподвижные основные ресницы, как когда-то думали, были остаточными, как клеточное приложение, но в прошлое десятилетие, исследование в UCSF и в другом месте показал, что эти структуры играют ключевую роль во многих формах гормональной передачи сигналов в теле.Теперь новое исследование UCSF – изданный 8 января 2018 по своей природе Генетика – показывает, что основные ресницы также играют важную роль в передаче сигналов в мозгу. Нейробиологи приучены к размышлению о мозге, сигнализирующем с точки зрения прямой химической или электрической коммуникации среди нейронов на местах, названных синапсами, но новые результаты показывают, что химическая передача сигналов в основных ресницах может также играть важную, и ранее пропущенную роль.
Кроме того, результаты предлагают потенциально новые терапевтические подходы к растущей глобальной эпидемии ожирения, говорят исследователи.«Мы строим объединенное понимание человеческой генетики ожирения», сказали ведущий автор Кристиан Вэйсс, Мэриленд, доктор философии, преподаватель в Центре Диабета в UCSF и члене Института UCSF Человеческой Генетики. «До недавнего времени многие исследователи ожирения едва услышали об основных ресницах, но это собирается измениться».
Ключевые сигнальные белки в схеме голода мозга встречаются в основных ресницахСовременную эпидемию ожирения стимулируют в основном факторы окружающей среды, включая доступ к чрезвычайно неограниченным источникам готовых калорий, соединенных со все более и более сидячими образами жизни. Но не все подвергнутые тем же самым нездоровым условиям становится грузным. Исследования оценили, что генетика способствует между 40 и 70 процентов к предпочтению людей к нездоровому увеличению веса.
С 1990-х генетики показали, что большинство генетических изменений, которые способствуют тяжелому ожирению в людях, кажется, разрушает сеть нейронов в гипоталамусе мозга. Эта «схема голода» контролирует уровни leptin, гормон, спрятавший жировыми клетками и использованием эта информация, чтобы приспособить аппетит и энергетические расходы, чтобы поддержать стабильный вес. Люди (и мыши) с мутациями в самом leptin гене, или в нервных генах, вовлеченных в обнаружение и ответ к leptin, не могут обнаружить, когда их тело уже получило много жира, и постоянно ест, как будто они голодали.
Система работает как это: жировые клетки всюду по Вашему телу прячут leptin, который едет в Ваш мозг и обнаружен нейронами в части гипоталамуса, названного дугообразным ядром. Эти нейроны тогда передают информацию о leptin уровнях группе нейронов в другой части гипоталамуса, названного паражелудочковым ядром (PVN), которые определяют, слишком высоки ли leptin уровни (указание на избыточную жировую прослойку) или слишком низко (указание на опасно исчерпанные энергетические запасы). Нейроны PVN тогда отсылают инструкции в остальную часть мозга, чтобы приспособить Ваш аппетит и энергетический уровень соответственно.
В последние годы Vaisse и его команда продемонстрировали, что мутации в определенном гене, вовлеченном в схему голода – названный MC4R – являются наиболее распространенным водителем единственного гена ожирения в людях, составляя 3 – 5 процентов всех случаев тяжелого ожирения (определенный как наличие индекса массы тела, больше, чем 40). Команды Вэйсса показали, что белок MC4R – молекула рецептора, которая обнаруживает химические сигналы, произведенные клетками в дугообразном ядре – присутствует в подмножестве клеток PVN и, кажется, очень важна для способности этих нейронов ответить на высокие leptin уровни, уменьшая аппетит. Однако исследователи все еще знали очень мало об этих нейронах или как они работают.
В то же время исследователи ресниц, такие как Джереми Рейтер, Мэриленд, доктор философии, преподаватель и председатель Отдела Биохимии в UCSF, исследовали, как редкие генетические дефекты в основных ресницах вызывают болезни, такие как Bardet-Biedl и синдромы Alstrom, которые почти всегда сопровождаются чрезвычайным ожирением. Взрыв исследования Рейтером и другими за прошлые несколько лет объяснил, как лидерство дефектов ресниц к другим симптомам этих синдромов, таким как дополнительные пальцы или пальцы ног, относящиеся к сетчатке глаза дефекты и болезнь почек, но связь с ожирением осталась неясной.
В новом исследовании команда Вэйсса сотрудничала с Рейтером, а также нейробиологом Марком фон Цаштровом, Мэриленд, доктором философии, преподавателем психиатрии в UCSF, чтобы учиться, могла ли бы быть связь между тем, как мутации MC4R и ресницы дезертируют ожирение двигателя.Они начали, флуоресцентно пометив белок MC4R в мозгах лабораторных мышей. Когда исследователи исследовали недавно видимое MC4R-выражение нейронов, они нашли, что белок MC4R был исключительно сконцентрирован в основных ресницах клеток, предположив, что его ключевая регулирующая аппетит функция может произойти там.
Действительно, когда исследователи заставили мышей выражать видоизмененные версии человеческого гена MC4R, замеченного в пациентах с чрезвычайным ожирением, они нашли, что белок MC4R не достиг ресниц.Эти исследования отображения также исследовали белок, названный циклазой аденила 3 (ADCY3), который, как MC4R, локализует к основным ресницам и был недавно связан с ожирением.
Этот белок, как известно, добивается передачи сигналов через белки как MC4R, так чтобы проверить, взаимодействуют ли эти два белка в основных ресницах MC4R-выражения нейронов в PVN, исследователи заблокировали функцию ADCY3 в этих клетках у мышей и нашли, что животные значительно увеличили свое продовольственное потребление и начали показывать симптомы ожирения.Исследователи приходят к заключению, что ADCY3 и MC4R должны объединиться в основных ресницах нейронов PVN, чтобы позволить этим клеткам обнаруживать сигналы от дугообразного ядра, указывающего на высокие уровни жира в теле и отвечать соответственно, уменьшив аппетит. Это предполагает, что, если генетические мутации препятствуют тому, чтобы MC4R добрался до ресниц, или если другие генетические дефекты повреждают саму основную ресницу, у мозга нет способа надеть аварийный тормоз на увеличение веса.«Захватывающе, сколько успехов эта область сделала», сказал Вэйсс. «В 90-х мы спрашивали, генетическое ли ожирение; десятилетие назад мы обнаруживали, что большинство факторов риска ожирения, прежде всего, влияет на leptin схему в мозгу; и теперь мы находимся на грани понимания, как дефекты в этой определенной подклеточной структуре конкретного подмножества гипоталамических нейронов ведут увеличение веса и ожирение».
Исследование подчеркивает важную роль ресниц в нейронной передаче сигналов в мозгуНовое исследование указывает на возможность развивающегося лечения, которое могло улучшить контроль за аппетитом у людей с ожирением, изменив сигнализирующий в основных ресницах MC4R-выражения нейронов. Однако развитие лечения может все еще быть далеко, Вэйсс предостерег. «Мы все еще знаем так мало об основной реснице, и особенно как она вовлечена в передачу сигналов в этих конкретных нейронах. Мы все же не знаем то, что мы могли бы сделать, чтобы зафиксировать его, когда это сломано».
История также подчеркивает интригующее различие между тем, как гипоталамус управляет аппетитом на коротком против долгих временных рамок. Поскольку Закари Найт UCSF, доктор философии, показал, те же самые гипоталамические нейроны, которые уменьшают аппетит, когда жировые отложения тела в хорошем состоянии, также ответственны за набивание вниз Вашего голода на ужин, когда Вы получаете свою еду.
Появляющаяся картина, Вэйсс говорит, то, что быстро передача сигналов в синапсах между гипоталамическими нейронами ответственна за проверку, что Вы только едите, когда Вы голодны, в то время как медленнее передача сигналов, ощущаемая основными ресницами тех же самых клеток, управляет долгосрочным энергетическим балансом Вашего тела между потреблением калории и расходами.«Я не думаю, что любой думал, что MC4R, этот рецептор нейромедиатора, связанный с насыщением, не мог бы функционировать в синапсах, но в ресницах», сказал Рейтер. «Изучая редкие заболевания, мы обнаружили новый биологический принцип, которым могут общаться нейроны».