07.08.2024 — Dopamina i serotonina, odkryte na początku i w połowie XX wieku, były intensywnie badane pod kątem ich wpływu na układ nagrody w organizmie. Jednak szwajcarscy naukowcy z Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) w Zurychu odkryli, że chemiczny przekaźnik mózgu oreksyna i neurony oreksyny pośredniczą w podejmowaniu decyzji o przekąsce lub ćwiczeniach.

Naukowcy zakładają, że odkrycia te można odnieść do ludzi i że zapoczątkują one nową erę badań nad otyłością oraz strategii promujących aktywność fizyczną.

Role przekaźników chemicznych serotoniny i dopaminy zostały już w dużej mierze rozszyfrowane. Oreksyna została odkryta 25 lat temu, a naukowcy dopiero teraz zaczynają krok po kroku wyjaśniać jej funkcje. Rozmawiamy z głównym autorem badania, Denisem Burdakovem, profesorem neurologii w ETH Zürich, który poświęcił swoje wysiłki na badanie oreksyny.

„System oreksyny rozgałęzia się od skupiska neuronów w podwzgórzu, które jest jedynym źródłem peptydu oreksyny w mózgu. Blokowanie tego systemu ma szerokie skutki, ale generalnie skutkuje zmniejszeniem wydatku energetycznego i motywacji” – mówi Burdakov Wgląd w odżywianie.

„Efekty blokowania oreksyny są zazwyczaj badane tylko w jednej modalności fizjologicznej na raz. Tylko ułamek badań, w tym nasze, zaczął badać, w jaki sposób blokowanie układu oreksyny może wpływać na interakcje między wieloma modalnościami fizjologicznymi, takimi jak ćwiczenia i przekąski”.

Żonglowanie koktajlem mlecznym i mielonką
Naukowcy twierdzą, że podstawy neurobiologii uzyskane w eksperymentach badawczych są istotne, ponieważ wiele osób nie ćwiczy wystarczająco dużo. Dodatkowa tendencja do częstego pomijania ćwiczeń na rzecz przekąsek została przypisana zablokowanemu układowi oreksyny.

„Zrozumienie, w jaki sposób mózg priorytetyzuje jedzenie nad ćwiczeniami, byłoby korzystne dla wysiłków zwalczających otyłość i choroby układu krążenia. Należy jednak zauważyć, że odwrotna sytuacja jest również niebezpieczna: priorytetowe traktowanie ćwiczeń nad jedzeniem może prowadzić do takich schorzeń, jak anoreksja związana z aktywnością”, wyjaśnia Burdakov.

„Mózg musi ostrożnie wybierać między jedzeniem a ćwiczeniami, ponieważ nieodpowiednie decyzje mogą prowadzić do wielu wyniszczających zaburzeń”.

Aktualne wyniki badań na myszach opublikowano w Neurobiologia natury. Wskazuje, co dzieje się w mózgu, gdy pośredniczy on między przekąskami a ćwiczeniami. Naukowcy opracowali wyrafinowany eksperyment behawioralny dla myszy, w którym mogły swobodnie wybierać spośród ośmiu różnych opcji w dziesięciominutowych próbach.

Obejmowały one koło, na którym można było biegać, oraz „bar z koktajlami mlecznymi”, gdzie można było delektować się standardowym koktajlem o smaku truskawkowym. „Myszy lubią koktajle mleczne z tego samego powodu, dla którego lubią je ludzie. Zawierają dużo cukru i tłuszczu i dobrze smakują” — mówi Burdakov.

Naukowcy porównali myszy z normalnie funkcjonującym układem oreksyny i jedną z zablokowanym układem, albo z powodu leku, albo modyfikacji genetycznej ich komórek. Istoty z zablokowanym układem oreksyny częściej wybierały koktajle mleczne, a rzadziej ćwiczenia.

„Układ oreksyny, podobnie jak dopamina, oddziałuje na wszystkie części mózgu. Obejmuje to interakcje z innymi proponowanymi neuronowymi czynnikami napędowymi dobrowolnych ćwiczeń, takimi jak układy endokannabinoidowe i czynnikami napędowymi podjadania, takimi jak inne neurony głodu w podwzgórzu” – wyjaśnia Burdakov.

„Co więcej, należy zauważyć, że oreksyna ma bezpośrednie interakcje z układem dopaminowym. Przyszłe badania będą musiały selektywnie blokować lub wzmacniać wpływ oreksyny na takie układy. Spodziewam się, że wkrótce zobaczymy znacznie więcej obwodowych dekodowań wpływu oreksyny na szeroki zakres zachowań — w tym ćwiczenia i podjadanie”.

W swoich eksperymentach na myszach naukowcy wykazali, że oreksyna odgrywa kluczową rolę wśród ponad stu substancji przekaźnikowych aktywnych w mózgu.

„W neuronauce dopamina jest popularnym wyjaśnieniem, dlaczego wybieramy pewne rzeczy, a unikamy innych” – mówi Burdakov. Ten mózgowy przekaźnik jest kluczowy dla naszej ogólnej motywacji.

„Jednak nasza obecna wiedza na temat dopaminy nie wyjaśnia łatwo, dlaczego decydujemy się na ćwiczenia zamiast jedzenia. Nasz mózg uwalnia dopaminę zarówno podczas jedzenia, jak i ćwiczeń, co nie wyjaśnia, dlaczego wybieramy jedno zamiast drugiego”.

Testowanie dwóch układów oreksynySzwajcarscy naukowcy uważają oreksynę za najbardziej fascynujący chemiczny przekaźnik swojej epoki, który może zainspirować przyszłe badania nad układem nagrody w ludzkim organizmie.
Myszy z nienaruszonym układem oreksyny spędzały dwa razy więcej czasu na bieżni i o połowę mniej czasu przy barze z koktajlami mlecznymi niż te z zablokowanymi układami oreksyny. Jednak zachowanie obu grup nie różniło się w eksperymentach, w których myszom oferowano albo bieżnię, albo koktajl mleczny.

„Oznacza to, że podstawową rolą układu oreksyny nie jest kontrolowanie tego, jak dużo myszy się ruszają lub ile jedzą. Wydaje się raczej, że jest on kluczowy dla podejmowania decyzji między jednym a drugim, gdy dostępne są obie opcje” – mówi Burdakov. Bez oreksyny decyzja była zdecydowanie na korzyść koktajlu mlecznego, a myszy zrezygnowały z ćwiczeń na rzecz jedzenia.

Naukowcy wysuwają hipotezę, że oreksyna może być również odpowiedzialna za tę decyzję u ludzi. Funkcje mózgu zaangażowane w to są praktycznie takie same u obu gatunków. Wyizolowanie ról interakcji oreksyny z innymi obszarami mózgu może poszerzyć zrozumienie regionu docelowego i zasugerować genetycznie zdefiniowany punkt wejścia do terapeutycznej modulacji tych układów i ich powiązanych zachowań.

„Teraz będzie to kwestia weryfikacji naszych wyników na ludziach. Może to obejmować badanie pacjentów, którzy mają ograniczony układ oreksyny z przyczyn genetycznych — tak jest w przypadku około jednej na dwa tysiące osób” — mówi Daria Peleg-Raibstein, liderka grupy w ETH Zurich i współprowadząca badanie.

„Ludzie ci cierpią na narkolepsję (zaburzenie snu). Inną możliwością byłoby obserwowanie osób, które otrzymują lek blokujący oreksynę. Takie leki są dopuszczone dla pacjentów z bezsennością”.

„Jeśli zrozumiemy, w jaki sposób mózg arbitruje między spożyciem żywności a aktywnością fizyczną, możemy opracować skuteczniejsze strategie radzenia sobie z globalną epidemią otyłości i powiązanymi zaburzeniami metabolicznymi” — mówi Peleg-Raibstein. „W szczególności można opracować interwencje, które pomogą pokonać bariery związane z ćwiczeniami u zdrowych osób i osób, których aktywność fizyczna jest ograniczona”.

Jednak Burdakov wskazuje, że byłyby to ważne pytania dla naukowców zajmujących się badaniami klinicznymi na ludziach. Jego zespół badawczy jest oddany podstawowym badaniom neuronaukowym. Następnie Burdakov chce dowiedzieć się, w jaki sposób neurony oreksyny oddziałują z resztą mózgu podczas podejmowania decyzji.

„Ponieważ układ oreksyny występuje również u ludzi, kuszące jest spekulowanie, że nasze odkrycia mogą dotyczyć również ludzi. Dlatego aktywowanie układu oreksyny za pomocą agonisty może pomóc nam utrzymać decyzje dotyczące ćwiczeń, nawet gdy w pobliżu znajduje się bar przekąskowy” – wyjaśnia Burdakov.

„Jednakże, według mojej wiedzy, nie sądzę, aby jakiekolwiek agonisty receptora oreksyny były stosowane w warunkach klinicznych. Istnieją jednak ekscytujące nowe, małe cząsteczki kandydackie. Aby rozpocząć jakiekolwiek badanie kliniczne na ludziach, najpierw będziemy musieli poczekać na gwarantowaną skuteczność i bezpieczeństwo nowo opracowanych leków ukierunkowanych na układ oreksyny”.

Przez Inga de Jong

Aby skontaktować się z naszym zespołem redakcyjnym, wyślij wiadomość e-mail na adres editorial@cnsmedia.com