Запах пищи активирует в мозге мышей нейроны, снижающие аппетит

Запах пищи запускает физиологические реакции, подготавливающие организм к усвоению питательных веществ. Он не только стимулирует слюноотделение и секрецию желудочного сока, как показал еще в прошлом столетии физиолог Иван Павлов, но и, согласно недавним исследованиям, влияет на функцию печени, продукцию тепла бурой жировой тканью и расщепление липидов. Однако роль обоняния в регуляции пищевого поведения, в том числе аппетита, остается слабо изученной.

Исследователи из Германии и Великобритании занялись поисками нервного контура, коnорый интегрирует сигналы об одорантах пищи — веществах, придающих ей запах. Они анализировали активность мозга самцов мышей, которых не кормили в течение ночи. Запах корма вызвал у них ответ в областях головного мозга, связанных с обонянием (пириформной коре, обонятельном бугорке, энторинальной коре) и потребностью в питании (например, ядрах гипоталамуса).

Сигнал в медиальном септуме (MS) привлек особое внимание ученых, поскольку было мало известно об участии этой области в восприятии пищевых запахов. Исследователи обнаружили группу глутаматергических нейронов (MS^VGLUT2), активность которых резко возрастала при появлении в клетке гранул корма и тормозилась, когда животные приступали к еде. Более подробный анализ показал, что активация нейронов была связана именно с восприятием пищевых одорантов — они не реагировали на предъявление несъедобных предметов, нейтральных (минеральные масла), приятных (лимонен) или вызывающих отвращение (гераниол) пахучих веществ. Возбуждение MS^VGLUT2 не зависело от калорийности пищи, степени голода мышей или содержания в их организме гормонов голода (грелина) и насыщения (глюкагоноподобного пептида-1, GLP-1). Авторы убедились также, что активность нейронов не была артефактом от движения грызунов или заботы о потомстве.

Сигналы от обонятельных рецепторов слизистой носа поступали в обонятельную луковицу, а из нее — напрямую в медиальный септум, благодаря чему реакция MS^VGLUT2 на запах корма была быстрой. Интересно, что 10-минутная оптогенетическая стимуляция MS^VGLUT2 , в отличие от трехчасовой, заметно снижала потребление пищи у мышей, если она предшествовала темновой фазе 24-часового цикла, в которую грызуны активно ели. При этом длительная (трехчасовая) стимуляция или стимуляция во время темновой фазы никак не повлияла на аппетит грызунов. Эти наблюдения согласовывались с гипотезой, согласно которой ожидание еды и получения калорий может способствовать формированию чувства сытости — а это ожидание связано в том числе с ощущением запаха пищи. Ученые предположили, что механизм, сокращающий продолжительность питания, способствовал выживанию животных и поэтому закрепился в ходе эволюции. Известно, что в природе долгое кормление повышает риск нападения хищников, и быстрая регуляция аппетита через обоняние повышает шанс избежать угрозы.

Однако полученные результаты распространялись только на мышей с нормальным весом. Обонятельная луковица и медиальный септум животных с ожирением, вызванным диетой, не отвечали на запах пищи. Авторы предполагают, что при ожирении нарушался механизм, контролирующий чувство насыщения через обонятельные сигналы: животные с лишним весом продолжали активно есть и после стимуляции MS^VGLUT2.

Исследователи отметили, что в головном мозге людей имеются сходные структуры — воздействие на них может лечь в основу методов борьбы с ожирением, основанных на обонянии. Однако они подчеркивают, что для полноценной разработки рекомендаций необходимы исследования с участием добровольцев.

В переедании вкусной пищи «виноват» дофаминовый контур, начинающийся в голубом пятне