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Mangiare quando è pieno: una battaglia tra due segnali cerebrali

Perché il desiderio di continuare a mangiare sopraffare il segnale che dice che siamo pieni? Una nuova ricerca scopre che coinvolge una lotta tra due gruppi vicini di cellule cerebrali in cui anche il sistema oppioide del cervello ha un ruolo.

Ha anche scoperto che il naloxone della droga, bloccando il sistema oppioide, interrompeva l'eccesso di cibo.

Lo studio, che presenta gli Atti della National Academy of Sciences, è stato condotto su topi, ma gli scienziati ritengono che i risultati ci aiuteranno a capire meglio i meccanismi simili negli esseri umani.

"Il nostro lavoro", spiega la prof.ssa Huda Akil, neuroscienziata del Dipartimento di Psichiatria dell'Università del Michigan, Molecular and Behavioural Neuroscience Institute di Ann Arbor, "dimostra che i segnali di sazietà – di avere abbastanza cibo – sono non abbastanza potente per lavorare contro il forte desiderio di mangiare, che ha un forte valore evolutivo. "

Essere sovrappeso o obesi aumenta il rischio di sviluppare diverse condizioni di lunga durata, come le malattie cardiovascolari e il diabete di tipo 2, oltre al cancro.

Portare troppo peso è un problema di salute pubblica a livello mondiale, che colpisce i paesi a basso e medio reddito e quelli a reddito elevato.

Le stime dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) del 2016 suggeriscono che il 39% degli adulti a livello mondiale sono sovrappeso e il 13% è obeso.

Hai bisogno di capire i meccanismi del cervello

La pressione per capire meglio i driver dell'obesità – come il ruolo del cervello nella regolazione del mangiare – non è mai stata così grande. Tra questi, gli autori dello studio, sono "i meccanismi che modulano sia l'iniziazione che la cessazione dell'alimentazione".

Il Prof. Akil ed i suoi colleghi si sono concentrati su due piccoli gruppi di cellule nervose adiacenti, o neuroni, nell'ipotalamo, che è una piccola regione del cervello che è coinvolta in diverse funzioni, come il controllo dei "comportamenti motivati".

I due gruppi cellulari sono chiamati cellule pro-opiomelanocortina (POMC) e peptidi agouti-correlati (AgRP). Risiedono in una regione dell'ipotalamo conosciuta come nucleo arcuato (arco).

Gli scienziati sapevano già che i due gruppi e l'Arco erano in qualche modo coinvolti nel "controllo dell'alimentazione".

Infatti, nel lavoro precedente, alcuni membri della squadra avevano già rivelato che al ricevimento di determinati segnali, i neuroni POMC agiscono "come un freno" sul mangiare e i neuroni AgRP si comportano come il pedale del gas – specialmente quando è trascorso un sacco di tempo dall'ultima alimentazione.

'Applicando i pedali del gas e del freno insieme'

Ciò che restava poco chiaro, tuttavia, era il modo in cui questi due gruppi interagivano. Uno strumento chiamato optogenetica ha aiutato gli investigatori a mappare i segnali del meccanismo usando la luce laser per attivare e disattivare le cellule selezionate nei topi che stavano mangiando troppo.

Hanno rivelato che attivando le celle POMC attivavano anche le cellule AgRP vicine. Ciò significava che il pedale dell'acceleratore e il freno all'alimentazione erano impegnati contemporaneamente, e il risultato fu che il pedale del gas vinse.

"Quando entrambi vengono stimolati contemporaneamente, AgRP ruba lo spettacolo", spiega il Prof. Akil.

Con un diverso metodo optogenetico, gli scienziati hanno visto che potevano innescare le cellule POMC senza attivare le cellule AgRP vicine. Ciò ha portato ad una rapida e "significativa diminuzione" nel mangiare i topi.

Utilizzando uno strumento di visualizzazione, hanno anche realizzato mappe dettagliate dei percorsi coinvolti. Hanno prodotto una mappa 3-D dei percorsi che iniziano in POMC e AgRP. Una volta attive, queste vie di segnalazione innescano la sensazione di pienezza o l'impulso a mangiare.

In ulteriori test, i ricercatori hanno esplorato i segnali che sono "a valle" dell'attivazione delle cellule POMC e AgRP, rivelando che la loro influenza si estende ampiamente nel cervello, comprendendo anche regioni nella corteccia che controllano la percezione, la memoria e l'attenzione.

Il sistema oppioide ha un ruolo

In una serie finale di esperimenti, il team ha rivelato che l'attivazione di AgRP attiva anche il sistema oppioide del cervello. Dando ai roditori il bloccante dei recettori oppioidi il naloxone fermò il comportamento alimentare.

"Questo suggerisce che il sistema oppioide endogeno del cervello potrebbe giocare un ruolo nel voler mangiare oltre ciò che è necessario", osserva il prof. Akil.

In genere, gli studi sui fattori metabolici del consumo e dell'eccesso di cibo tendono a concentrarsi su ormoni come la grelina e la leptina.

Questi risultati, tuttavia, suggeriscono che anche i circuiti cerebrali, o "sistemi neuronali", svolgono un ruolo importante.

Questi potrebbero reagire ai segnali emotivi, sociali e percettivi. Il Prof. Akil sollecita ulteriori ricerche su questo aspetto dell'eccesso di cibo.

"C'è un'intera industria costruita per invogliarti a mangiare, se ne hai bisogno o meno, attraverso suggerimenti visivi, packaging, odori, associazioni emotive, la gente ha fame solo guardandoli, e abbiamo bisogno di studiare i segnali neurali coinvolti in quelle attenzioni , meccanismi percettivi che ci spingono a mangiare ".

Prof. Huda Akil

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