Гипоталамус – это железа, которая находится в промежуточном мозге. Она регулирует деятельность соматомоторной, эндокринной и вегетативной систем организма. Контролирует гомеостаз и психо – эмоциональное состояние человека.
Болезни гипоталамуса приводят к нарушению процессов водно-электролитного обмена, терморегуляции, пищевым и психическим дисфункциям.
Это проявляется симптомами: резкие скачки температуры тела в течение суток, расстройство аппетита (булимия, анорексия), чрезмерная жажда или наоборот – обезвоживание организма и прочее.
Это совокупность симптомов, которые появляются вследствие нарушения процессов обмена и питания организма, цикла менструации, неправильной работы сердечно – сосудистой и нервной систем. Клинической картиной проявления гипатоламо – гипофизной дисфункции является:
| Стабильно повышенная либо пониженная температура тела. | Иногда показатели могут носить зигзагообразный характер. |
|---|---|
| Изменения в состояниях сна и бодрствования. | Повышенная сонливость, либо отсутствие сна. Изменение биологического ритма организма. Бодрствование – ночью, сон – днём. |
| Нарушения в работе сердца, лёгких, желудочно–кишечного тракта вследствие вегетативной дисфункции нервной системы. | Вегетативные кризы, повышенная потливость. |
| Изменение обмена веществ в организме: | избыточная масса тела, или истощение. |
| Нарушения половых функций: | акселерация, выделение молозива из грудных желез, не обусловленное кормлением. Бесконтрольное сексуальное поведение. |
| Нарушения психо–эмоционального состояния: | ярость, страх, апатия, тревожность, депрессия. |
Вегетативная дисфункция проявляется такими характерными симптомами:
- Изменяется ритм сердца.
- Частые перепады артериального давления.
- Нарушения циркуляции крови по сосудам. Как следствие – бледность, синюшность, либо чрезмерная краснота кожных покровов. Приливы и ощущение жара, либо наоборот, зябкость в теле, холодные конечности.
- Боль в области сердца различного характера, на которые не оказывает влияния физическая нагрузка, и которые не проходят после приёма валидола или нитроглицерина.
- Изменение дыхания: нехватка воздуха, ощущение недостаточности вдоха, остановки дыхания. Эта дисфункция зачастую вызывает головные боли и состояния, предшествующие потере сознания. Часто из – за гипоксии человек ощущает состояние потери реальности происходящего.
- Изменение моторики пищевода, желудка, кишечника. Проявляются болью в этих органах, отрыжкой воздухом, рвотой, тяжестью и вздутием в животе.
- Нарушения потоотделения. Избыточное выделение пота, особенно на внутренних поверхностях конечностей.
- Нарушение сексуальной функции. У мужчин появляются проблемы с эрекцией и эякуляцией, у женщин – вагинизм и аноргазмия.
- Параксизмы вегето – сосудистой системы. Возникают из–за нарушения деятельности вегетативной системы. Могут быть:
- симпатико–адреналический криз . Возникают головная боль, сердцебиение, онемение и ощущение холода в конечностях. Резко повышается артериальное давление, появляется двигательная активность, страх, ажитация.
- вагоинсулярный криз . Ощущение жара в области лица и головы, удушье, боль в желудке, замедление частоты ударов сердца. Головокружение, . Вдох воздуха затруднён. Возможны аллергические проявления в виде крапивницы или отека слизистой горла.
- смешанный криз . Сочетает в себе симптомы двух предыдущих.
Гипоталамические дисфункции носят длительное течение с последующим переходом в хроническую форму расстройства. Для них характерны периоды обострения.
Нарушение пищевого поведения
Гипоталамус принимает участие в регулировании аппетита: вентролатеральное ядро гипоталамуса отвечает за чувство голода человека, вентромедиальное ядро – за чувство насыщения.
При разрушении латерального ядра происходит утрата чувства голода, и полный отказ от пищи. А раздражение этого ядра, напротив – к усиленному потреблению еды.
Разрушение медиального ядра ведет к бесконтрольному потреблению пищи в больших количествах и отсутствию ощущения сытости. Раздражение медиального ядра – к утрате чувства голода.
Патология вентромедиального ядра вызывает гипоталамическое ожирение. Гипоталамус контролирует установочную массу тела.
Его повреждения ведут к её сдвигу, и пока установочная точка не достигнет нового местоположения, масса тела стремительно набирается, это связано с быстрым опустошением желудка и отсутствием чувства насыщения.
По мере установления точки, человек начинает потреблять пищу реже и более малыми порциями.
Нарушение терморегуляции
Нейроны переднего гипоталамуса отвечают за восприятие тепла и холода, изменения температуры тела и окружающей среды. Задний гипоталамус – за функцию теплоотдачи.
Гормон простагландин, контролируемый гипофизом, сдвигает установочную точку температуры тела вверх, что способствует сохранению тепла и увеличению теплопродукции в организме до той поры, пока установочная точка в гипоталамусе не займёт новое положение.
Заболевания гипоталамуса приводят к нарушению температуры, на фоне этого развивается гипоталамический синдром с нарушением терморегуляции.
Он характеризуется продолжительной субфебрильной температурой тела, с периодическими резкими скачками до 40 градусов.
Нарушение терморегуляции влечет за собой вегетативно–сосудистые кризы.
Признаками, свидетельствующими о нарушении теплообмена в организме, служат: постоянный озноб, резкие скачки температуры в течение суток, повышенное потоотделение.
Половое развитие
При поражении гипоталамуса может происходить преждевременное половое развитие вследствие нарушения секреции половых гормонов. Гипоталамус вырабатывает гонадотропин – рилизинг гормон.
Его гиперсекреция влечёт за собой увеличение уровня выработки лютеинизурующего и фолликулостимулирующего гормонов гипофиза.
Они, в свою очередь, стимулируют гиперсекрецию половых гормонов, приводя, таким образом, к преждевременному развитию вторичных половых признаков.
Вегетативная эпилепсия
Характеризуется тяжёлыми приступами эпилепсии, расстройствами поведения и когнитивных функций. Яркими симптомами проявления служат:
- Немотивированный смех или плач. Приступы короткие и ежедневные.
- Нарушение сознания;
- Тонико–клонические приступы (судороги мышц, глазной тик и прочее).
Эмоциональные расстройства
Гипоталамус принимает участие в регуляции эндокринной и вегетативной систем, контролирует процесс формирования эмоций.
При заболеваниях гипоталамуса выработка гормонов этими системами нарушается, что приводит либо к гормональным всплескам, либо к недостатку гормонов в организме. На фоне это могут возникать нервно-психические отклонения, проявляющиеся в форме синдромов.
- Нейротрофический синдром. Кожа становится сухой и истончается. Появляются язвы, пролежни, воспалительные образования, отёки. Значительно снижается масса тела, иногда до дистрофии. Происходят изменения в костной системе – остеопороз, склерозирование. Истончается слизистый слой внутренних органов и систем организма, что приводит к образованию язв и кровотечений.
- Нейроэндокринные нарушения. Проявляется в виде нарушения обменных процессов в организме, дисфункции половых желез, несахарным мочеизнурением. Для него характерны вегетативные кризы.
- Геластические приступы. Это приступы эпилепсии, которые проявляются внезапными эпизодическими эпизодами неконтролируемого смеха, не приносящего чувства радости.
Гипоталамический синдром
Это совокупность эндокринных, вегетативных, обменных и трофических функций организма вследствие повреждения гипоталамуса.
Особенно ярко клиническая картина заболевания проявляется в периоды гормональной перестройки организма: подростковый возраст, климактерические изменения.
Гипоталамический синдром пубертатного периода (подросткового периода) самое часто встречаемое заболевание среди подростков.
Юношеский гипоталамический синдром характеризуется рядом клинических симптомов проявления. Наиболее встречаемые из них:
Нарушение гипофизарно–гипоталамических структур характеризуется триадой клинических проявлений, подтверждающих диагностику заболевания:
- Ожирение с появлением розовых стрий на коже.
- Чрезмерный рост скелета.
- Вегетативные нарушения.
Недостаточность кровообращения и нарушение обмена веществ вследствие нейродистрофического синдрома могут приводить к раздражению (ирритации) коры и глубинных структур головного мозга.
Признаки ирритации:
- Нарушения восприятия и переработки информации;
- Дезориентированность во времени и пространстве;
- Деперсонализация – восприятие собственных действий со стороны.
- и половой систем.
Устранение признаков происходит с устранения заболевания, из – за которого произошло раздражение и прохождением психологических методик для перестройки структур головного мозга.
Повреждение гипоталамуса
Повреждение гипоталамуса связаны либо с нарушением его функции, либо с органическими повреждениями (воспалительные процессы, новообразования, кровоизлиянии, травмы головного мозга).
В случае нарушения гормонально–производимой функции происходить гиперфункция или гипофункция .
Гиперфункция вызывает гипоталамический синдром, дисбаланс половых гормонов, остеопароз и гигантизм.
Гипофункция – несахарный диабет, вторичный гипотиреоз (заболевание щитовидной железы), карликовость.
Одной из причин органического поражения является опухоль гипоталамуса. Она может носить различный характер, но наиболее часто регистрируемая в медицинской практике — гемартома гипоталамуса, доброкачественное образование, условнооперабельное.
Является врожденной патологией и может находиться в головном мозге всю жизнь, при условии отсутствия тенденции к росту.
При отрицательной динамике развития она становится серьёзной причиной .
Рак, увеличиваясь в размере, оказывает давление на нейросекреты гипоталамуса и тот, в свою очередь, не способен отправлять по нервным окончаниям правильные сигналы гипофизу.
В результате этого нарушается функция самого гипофиза и нейрорегуляция сигналов от него – к надпочечникам.
Клинически это проявляется в нарушении водно – солевого обмена в организме, фунционировании сердечно–сосудистой, эндокринной и половой систем.
Наиболее яркие проявления – это судороги, эпилепсия смеха, преждевременное физиологическое и половое развитие. У женщин гемартома приводит к таким симптомам, как: аменорея, ановуляция, у мужчин – к гинекомастии и феминизации.
Болезни гипоталамуса поддаются медикаментозному лечению, исключение составляют только новообразования, которые удаляются хирургическим путём.
Регуляции аппетита была предметом многочисленных исследований в последние десятилетия прошлого века. Сдвиги произошли в 1994 году, когда были открыты свойства гормона лептина, для обеспечения отрицательной обратной связи между вкусом продуктов и желанием их поедать. Более поздние исследования показали, что регуляция аппетита - это чрезвычайно сложный процесс, включающий взаимодействие работы желудочно-кишечного тракта, многих гормонов, а также функций центральной и вегетативной нервной системы.
Уменьшение желания поесть называется анорексия, в то время как polyphagia (или hyperphagia) – результат повышенного аппетита, пристрастия к еде. Нарушения регуляции аппетита способствует нервная анорексия, нервная булимия, кахексия, переедание и обжорство.
Системы, регулирующие аппетит
Гипоталамус - часть мозга, которая является основным регулятивным органом аппетита человека. Существуют нейроны, регулирующие аппетит, они играют жизненно важную роль в этих процессах.
Прогнозы работы этих нейронов способствуют осознанию голода, и соматические процессы организма контролируется гипоталамусом, они включают сигнал вызова (вступает в работу парасимпатическая вегетативная нервная система), происходит стимулирование щитовидной железы (тироксин регулирует скорость обмена веществ), в механизм регуляции аппетита вовлечены также гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая оси и большое количество других механизмов. Процессы аппетита регулируют также опиоидные рецепторы, связанные с ощущениями от поедания тех или иных продуктов.
Датчики аппетита
Гипоталамус отвечает чувствительностью на внешние стимулы, в основном, посредством ряда гормонов, таких как лептин, грелин, PYY 3-36, орексин и холецистокинин. Они производятся пищеварительным трактом и жировой тканью. Существуют системные посредники, таких, как фактор некроза опухоли-Альфа (TNFα), интерлейкины 1 и 6 и кортикотропин-рилизинг гормоны (ЦРБ), негативно влияющие на аппетит. Этот механизм объясняет, почему больные люди часто едят меньше, чем здоровые.
Кроме того, биологические часы (которые регулируются гипоталамусом) стимулируют голод. Процессы от других мозговых локусов, как, например, от лимбической системы и коры головного мозга, проектируются на гипоталамус и способны изменить аппетит. Это объясняет, почему в состоянии клинической депрессии и стресса потребление энергии довольно существенно может измениться.
Роль аппетита для заболеваний
Ограниченный или чрезмерный аппетит не всегда патология. Ненормальный аппетит может быть определен как нездоровые привычки в еде, вызывая недоедание и обратные условия, касающиеся таких процессов как ожирение и связанные с ним проблемы.
Как генетические факторы, так и факторы окружающей среды могут регулировать аппетит, и отклонения в обе стороны могут приводить к некорректному аппетиту. Плохой аппетит (анорексия) может иметь множество причин, но может образоваться в результате физического недомогания (инфекционных, аутоиммунных или злокачественных заболеваний) или психологических факторов (стресс, психические расстройства).
Аналогичным образом, hyperphagia (фактор чрезмерного насыщения) может быть следствием гормональных дисбалансов, или вызван психическими расстройствами (например, депрессией) и так далее. Диспепсия, также известная как расстройство желудка, может тоже повлиять на аппетит - один из ее симптомов - чувствовать себя "слишком полным" вскоре после начала приема пищи.
Нарушения регуляции аппетита лежат в основе нервной анорексии, нервной булимии и обжорства. Кроме того, снижение реакции организма на сытость может способствовать развитию ожирения.
Различные наследственные формы ожирения были обнаружены из-за дефектов в гипоталамо-сигнализации (например, рецепторы лептины и MC-4 рецепторы.
Фармакология для регуляции аппетита
Механизмы, контролирующие аппетит, являются потенциальной мишенью препаратов для потери веса. Это анорексигенные препараты, например, такие, как фенфлюрамин. Недавнее дополнение - сибутрамин - способен увеличивать серотонин и норадреналин, руководить работой Центральной нервной системы, но за этими препаратами должне быть установлен врачебный контроль, поскольку они способны вызывать неблагоприятные сердечно-сосудистые риски.
Аналогичным образом, для подавления аппетита должны быть подобраны соответствующие антагонисты рецепторов, когда это связано с ухудшением депрессии и повышенным риском самоубийства. Недавние отчеты о рекомбинантном веществе PYY 3-36 предполагают, что этот агент может способствовать потере веса путем подавления аппетита.
Учитывая масштабы эпидемии ожирения в современном мире, и тот факт, что она быстро растет в некоторых неблагополучных странах, ученые разрабатывают препараты для подавления аппетита, которые могли бы быть не опасными для подавления других функций организма. То есть – не влиять на психику и самочувствие. Диета сама по себе является неэффективным средством в большинстве с ожирением взрослых, и даже с ожирением людей, которые уже смогли успешно похудеть с помощью диеты, поскольку их вес вскоре возвращается.
В отличие от активирующей ретикулярной системы стволовой части мозга, реакции гипоталамуса (от достаточно чётких висцеральных рефлексов до комплексных поведенческих и эмоциональных актов) всегда имеют специфический характер, т.е. возникают как реакции на специфические стимулы. Гипоталамус контролирует множество висцеральных (в том числе эндокринных) и поведенческих функций.
Висцеральные функции гипоталамуса . В реализации многих висцеральных функций принимают участие конкретные структуры гипоталамуса, во многих случаях выступая в качестве главного регулятора или интегрирующего центра. Так, заднее ядро гипоталамуса ответственно за повышение АД и расширение зрачков, вентромедиальное ядро контролирует насыщение, пpедсосцевидные ядpа - голод, сосцевидное тело - пищедобывательные рефлексы, дугообразное ядро осуществляет нейроэндокринный контроль, надперекрестное ядро ответственно за сокращение мочевого пузыря, снижение ЧСС, уменьшение АД, супраоптическое ядро синтезирует вазопрессин. Предзрительное поле ответственно за регуляцию температуры тела, одышку, потоотделение, а также тормозит выделение тиреотропного гормона, паравентрикулярное ядро синтезирует окситоцин и регистрирует задержку воды в организме.
Поведенческие функции гипоталамуса . Участие гипоталамуса во многих поведенческих функциях установлено экспериментально на подопытных животных, наблюдениями за больными с повреждениями гипоталамических структур, а также в ходе нейрохирургичесих операций (эффекты стимуляции и повреждения).
Эффекты стимуляции гипоталамуса
Латеральный гипоталамус: жажда, аппетит, увеличение активности организма, ярость, агрессия.
Вентромедиальное ядро и окружающие его области: чувство насыщения, снижается аппетит, возникает успокоение.
Перивентрикулярные ядра: страх и боязнь наказания.
Некоторые области переднего и заднего гипоталамуса: усиление поиска полового партнёра.
Эффекты разрушения гипоталамуса противоположны эффектам его стимуляции.
Латеральный гипоталамус: потеря аппетита и жажды, пассивность и малоподвижность.
Вентромедиальная область: неукротимые аппетит и жажда, жестокость и ярость.
Центры поощрения и наказания . Личные оценки могут характеризовать ощущения какприятные илинеприятные (поощрительные илинаказывающие , или как приносящиеудовольствие или вызывающиенеудовольствие ). Электрическая стимуляция некоторых лимбических областей доставляет удовольствие, раздражение других зон - боль, страх, защиту, реакции нападения или избегания. Степень стимуляции этих двух противоположно отвечающих систем существенно влияет на поведение животных.
Центры поощрения . В различные области мозга обезьяны вводили электроды, и обезьяна, нажимая на рычаг, включала контакты стимулятора. Если стимуляция выбранной области мозга приносила животному чувство удовольствия, то оно нажимало на рычаг снова и снова, иногда более тысячи раз в час. Более того, если животному предоставляли на выбор самую вкусную пищу или стимуляцию, то животное всё равно выбирало электрическую стимуляцию.Главные (первичные) центры поощрения располагаются по ходу медиального пучка переднего мозга и особенно в латеральном и медиальном ядрах гипоталамуса. Латеральное ядро наиболее реактивно среди всех центров, так как даже небольшое усиление стимула может вызвать ярость. Это положение справедливо для многих областей мозга, где слабые стимулы вызывали чувство поощрения, а более сильные - чувство наказания. Менее реактивные центры поощрения, которые можно назвать вторичными, локализуются в перегородке, миндалевидном теле, некоторых областях таламуса, базальных ганглиях и покрышке среднего мозга.
Центры наказания и реакции избегания расположены в центральном сером веществе, окружающем сильвиев водопровод, в среднем мозге и в околожелудочковых зонах гипоталамуса и таламуса. Менее реактивные центры наказания находятся в миндалевидном теле и гиппокампе. Раздражение центров наказания часто полностью подавляет активность центров поощрения и удовольствия (т.е. наказание и страх могут превышать удовольствие и поощрение?).
Ярость возникает при активации центров наказания. В этом состоянии даже легкая провокация вызывает нападение.
Противоположная эмоциональная реакция наблюдается при стимуляции центров поощрения в виде безмятежности и смирения.
Роль поощрения и наказания в поведении ,обучении и памяти . Всё или почти все, что делает человек, имеет отношение к поощрению и наказанию. Следовательно, центры поощрения и наказания являются одними из наиболее важных контролёров нашей физической активности, побуждений, антипатий, мотиваций. Центры поощрения и наказания лимбической системы существенно влияют на отбор получаемой информации. Обычно около 99% информации удаляется и для закрепления в памяти остаётся не более 1%.
Привыкание . Новые сенсорные стимулы почти всегда возбуждают значительные области коры больших полушарий. Повторение этих же стимулов приводит к почти полному затуханию корковых ответов (если сенсорное научение не вызывает чувства поощрения).
Закрепление . Если стимулы вызывают поощрение или наказание выше индифферентного уровня, то корковые ответы прогрессивно становятся всё более и более интенсивными во время повторной стимуляции и ответ вновь усиливается. Животное прочно запоминает только то, что поощряется или наказывается, и полностью игнорирует индифферентные сенсорные стимулы.
Гипоталамус служит «центром регуляции» как вегетативной, так и эндокринной системы. Обе они тесно связаны между собой и с лимбической системой головного мозга.
Ядра гипоталамуса путем синтеза и выделения особых нейротрансмиттерных белков контролируют деятельность секреторных клеток передней доли гипофиза. Кроме того, гормоны, вырабатываемые клетками супраоптического и паравентрикулярного ядер, переносятся в виде гранул в заднюю долю гипофиза, откуда попадают в системный кровоток.
Также имеются ядра гипоталамуса, которые регулируют аппетит, температуру тела и сон.
После открытия окситоцина и вазопрессина, секретируемых передним гипоталамусом и переносимых в заднюю долю гипофиза, были выделены и другие специфические гипофизотропные белки, названные «рилизинг-факторами» и регулирующие гормон роста, тиреотропный гормон, кортикотропный гормон, пролактин и лютеинизирующий гормон, или гонадотропин.
Каждый из них вырабатывается особой группой нейронов и переносится по венулам в передний отдел гипофиза, где активирует определенную группу клеток. Для гормона роста и пролактина также были обнаружены рилизинг-ингибирующие факторы, производимые гипоталамусом; образование пролактина тормозит дофамин.
При определенных заболеваниях может увеличиваться, уменьшаться либо качественно изменяться секреция нейротрансмиттерных белков; также может снижаться или усиливаться функция нейронов, синтезирующих белки, или связанных с ними клеток в гипофизе. В связи с этим при нейроэндокринных симптомах или синдромах нередко сложно определить, что поражается: гипофиз или гипоталамус. Однако часто нарушаются функции, свойственные только гипофизу или гипоталамусу, что позволяет решить эту клиническую проблему.
В гипоталамусе различают три группы парных ядер: передние, содержащие преоптические, супраоптические и паравентрикулярные ядра, которые преимущественно взаимодействуют с нейрогипофизом; промежуточные, включающие серобугорные, дугообразное, вентролатеральное и дорсомедиальные ядра; задние, содержащие сосцевидные тела и заднее гипоталамическое ядро. Анатомические соотношения этих небольших скоплений клеток, находящихся между таламусом и зрительным перекрестом, показаны на рисунке.
Клетки, регулирующие работу передней доли гипофиза, располагаются вокруг медиального возвышения, или воронки гипофиза, и контактируют с портальной веной гипофиза. Воронка переходит в ножку гипофиза, содержащую аксоны клеток передних ядер гипоталамуса, идущие к нейрогипофизу. Богатая сосудами ножка соединяет медибазальные отделы гипоталамуса и гипофиз.
Как уже отмечалось, гипофиз имеет две доли: (1) переднюю долю, или аденогипофиз, развивающийся из эпителия дорсальной стенки ротовой полости зародыша (карман Ратке), и (2) заднюю долю, или нейрогипофиз, формирующийся как выпячивание основания гипоталамуса. В задней доле гипофиза нейронов нет, имеется только каркас из специализированной глии.
Железистые клетки аденогипофиза ранее разделялись на ацидофильные, базофильные и хромофобные на основании их свойств при окрашивании. В настоящее время использование специфических маркеров позволяет классифицировать их по предшественникам гормонов, которые они образуют. Asa и Kovacs выделили семь типов клеток, каждый из которых может стать основой для формирования аденомы. Более детально с гистологией этих структур можно ознакомиться в монографии Martin и Reichlin.
Ниже представлены краткие сведения по заболеваниям нейрогипофиза, аденогипофиза и смешанным гипоталамо-эндокринным и неэндокринным гипоталамическим заболеваниям.
Натюрморт с фруктами и омаром, Ян Давидс де Хем, 2-я четверть XVII в.
Wallace Collection
Корейские
ученые на модели плодовой мушки Drosophila
melanogaster
обнаружили новый
механизм регуляции пищевого поведения
с участием хорошо известной молекулы.
Выяснилось, что кофермент тетрагидробиоптерин
(BH4), который участвует в
метаболизме ароматических аминокислот
и биосинтезе нейромедиаторов дофамина
и серотонина, необходим для предотвращения
переедания. Мушки с нарушенным синтезом
этого вещества ели больше своих здоровых
сородичей и накапливали больше жира, а
добавление в пищу BH4
возвращало их аппетит к нормальному.
BH4 оказался задействован
в контроле аппетита на уровне центральной
нервной системы, блокируя выброс
нейронами регуляторных молекул. Статья
опубликована в журнале PLOS
Biology
.
У млекопитающих центр контроля аппетита расположен в гипоталамусе. Вышестоящий центр - дугообразное ядро - содержит две группы нейронов, выделяющих факторы, которые действуют на нижележащие центр голода и центр насыщения. Нейропептид Y подавляет центр насыщения и вызывает чувство голода, а другой ключевой пептид, продукт расщепления проопиомеланокортина, наоборот, подавляет центр голода и стимулирует центр насыщения. Сигналы о достаточном количестве энергии в гипоталамус приходят «снизу», от пищеварительной системы и жировой ткани. Ключевым регулятором энергетического баланса в организме является небольшой белковый гормон лептин . Этот гормон вырабатывается клетками жировой ткани, когда запасы жира достигают определенного критического значения. Синтез лептина определяет долговременный контроль аппетита (в отличие от кратковременных стимулов в течение дня, которые определяются другими гормонами). Когда жировые запасы иссякают, лептин перестает синтезироваться, и стимулируется пищевое поведение, направленное на их пополнение. Обе группы нейронов дугообразного ядра гипоталамуса имеют рецепторы лептина. Связываясь с ними, лептин ингибирует синтез нейропептида Y и стимулирует синтез проопиомеланокортина, таким образом, подавляя аппетит непосредственно через центральную нервную систему. Однако далеко не всегда у людей с избыточным весом встречается недостаток лептина, и скорее всего, это не единственный механизм, по которому жировая ткань может регулировать собственное пополнение.
Система контроля аппетита довольно консервативна, и аналоги лептиновой системы и ключевых нейропептидов есть даже у дрозофилы. В поисках обратной связи между жировой тканью и мозгом, исследователи из Института науки и технологии в Южной Корее выбрали плодовую мушку в качестве объекта исследований, - с ней можно легко и быстро проводить различные генетические манипуляции, не спрашивая при этом разрешения у этического комитета.
На первом этапе исследования ученые провели широкомасштабный поиск молекулярных мишеней, «выключение» которых с помощью регуляторных РНК вызывало бы изменения в пищевом поведении. Они обнаружили, что снижение активности генов, кодирующих ферменты синтеза тетрагидробиоптерина (BH4) в жировой ткани у мушек, привело к тому, что мушки стали потреблять больше сладкой воды и запасать больше жира. Добавление BH4 привело к возвращению аппетита в норму. Подавление активности фермента, участвующего в биосинтезе BH4 в мозге, также приводило к повышению потребления сладкой воды, однако выключение рецепторов пептида F, аналогичного человеческому нейропептиду Y возвращало мухам нормальный аппетит.
Ферменты, отвечающие за синтез BH4 обозначаются Pr - Purple и Pu - Punch. Они выполняют и другие функции, например Pr участвует в синтезе пигмента в глазу дрозофилы. Из-за этого авторам пришлось подтвердить, что именно недостаток BH4 приводит к повышению аппетита. Для этого мухам в корм добавили BH4, предварительно убедившись, что само по себе это вещество не является токсичным (или просто невкусным), что могло бы вызвать снижение потребления пищи с его содержанием. Несмотря на то, что Purple и Punch участвуют в синтезе BH4 в жировой ткани, финальный этап его синтеза оказался локализован в мозге дрозофилы, в нейронах, выделяющих нейропептид F. Также как и у нас с вами, эта молекула стимулирует чувство голода.
Проведя еще несколько контрольных экспериментов, ученые сделали вывод, что BH4 контролирует тягу к еде путем блокирования выброса нейропептида F соответствующими нейронами в мозге дрозофилы. Проще говоря, BH4 не дает мозгу подать сигнал о том, что ему хочется есть, а синтез BH4 обеспечивается жировой тканью. Как именно контролируется последний, авторы работы не выяснили, однако они показали, что снижение калорийности пищи приводит к повышению ее потребления и снижению экспрессии ферментов биосинтеза BH4 в жировой ткани, т.е. система сбалансирована и чутко реагирует на поступление энергии.