Vol eten: een gevecht tussen twee hersensignalen
Waarom overheerst het verlangen om te blijven eten het signaal dat zegt dat we vol zijn? Nieuw onderzoek toont aan dat het gaat om een strijd tussen twee naburige groepen hersencellen, waarin ook het opioïde systeem van de hersenen een rol speelt.
Het ontdekte ook dat het medicijn naloxon, door het opioïde systeem te blokkeren, overeten stopte.
De studie, die voorkomt in het Proceedings of the National Academy of Sciences, werd uitgevoerd op muizen, maar de wetenschappers zijn van mening dat de bevindingen ons zullen helpen soortgelijke mechanismen bij mensen beter te begrijpen.
"Ons werk", legt professor Huda Akil, een neurowetenschapper bij de afdeling Psychiatrie aan het Molecular and Behavioral Neuroscience Institute van de Universiteit van Michigan in Ann Arbor, uit, niet krachtig genoeg om de sterke drang om te eten tegen te gaan, die een sterke evolutionaire waarde heeft. "
Overgewicht of obesitas hebben, verhoogt het risico op het ontwikkelen van verschillende langdurige aandoeningen, zoals hart- en vaatziekten en diabetes type 2, evenals kanker.
Te veel gewicht dragen is een wereldwijd probleem voor de volksgezondheid, dat zowel lage- en middeninkomenslanden als hoge-inkomenslanden treft.
Volgens schattingen van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) uit 2016 lijdt 39 procent van de volwassenen wereldwijd aan overgewicht en 13 procent aan obesitas.
Moet hersenmechanismen begrijpen
De druk om de oorzaken van obesitas beter te begrijpen - zoals de rol van de hersenen bij het reguleren van eten - is nog nooit zo groot geweest. Merk op dat de auteurs van het onderzoek er onder andere "de mechanismen zijn die zowel het begin als het stoppen met eten moduleren."
Prof. Akil en haar collega's concentreerden zich op twee kleine groepen aangrenzende zenuwcellen of neuronen in de hypothalamus, een klein hersengebied dat betrokken is bij verschillende functies, zoals de controle van 'gemotiveerd gedrag'.
De twee celgroepen worden pro-opiomelanocortine (POMC) en agouti-gerelateerde peptide (AgRP) cellen genoemd. Ze bevinden zich in een gebied van de hypothalamus dat bekend staat als de boogvormige kern (Arc).
Wetenschappers wisten al dat de twee groepen en de Arc op de een of andere manier betrokken waren bij de 'controle over de voeding'.
In eerder werk had een deel van het team inderdaad al onthuld dat POMC-neuronen bij ontvangst van bepaalde signalen "als een rem werken" op het eten en AgRP-neuronen als het gaspedaal - vooral wanneer er veel tijd is verstreken sinds de laatste voeden.
‘Het gaspedaal en het rempedaal samen toepassen’
Wat echter onduidelijk bleef, was hoe deze twee groepen met elkaar omgingen. Een tool genaamd optogenetica hielp de onderzoekers de signalen van het mechanisme in kaart te brengen door laserlicht te gebruiken om geselecteerde cellen te activeren en te deactiveren bij muizen die te veel aten.
Ze onthulden dat wanneer ze POMC-cellen activeerden, dit ook nabijgelegen AgRP-cellen activeerde. Dit betekende dat het gaspedaal en de rem bij het voeren tegelijkertijd werden ingeschakeld en het resultaat was dat het gaspedaal won.
"Als beide tegelijk worden gestimuleerd, steelt AgRP de show", legt prof. Akil uit.
Met een andere optogenetische methode zagen de wetenschappers dat ze POMC-cellen konden activeren zonder nabijgelegen AgRP-cellen te activeren. Dit leidde tot een snelle en "significante afname" van het eten van de muizen.
Met behulp van een visualisatietool maakten ze ook gedetailleerde kaarten van de betrokken paden. Ze produceerden een 3D-kaart met paden die beginnen in POMC en AgRP. Eenmaal actief, veroorzaken deze signaleringsroutes ofwel het gevoel van volheid of de drang om te eten.
In verdere tests onderzochten de onderzoekers de signalen die "stroomafwaarts" zijn van POMC- en AgRP-celactivering, en onthulden dat hun invloed zich wijd verspreidt in de hersenen, zelfs gebieden in de cortex die de waarneming, het geheugen en de aandacht beheersen.
Het opioïde systeem speelt een rol
In een laatste reeks experimenten onthulde het team dat het activeren van AgRP ook het opioïde systeem van de hersenen inschakelt. Door de knaagdieren de opioïde receptorblokker naloxon te geven, stopte het voedingsgedrag.
"Dit suggereert dat het eigen endogene opioïde systeem van de hersenen een rol kan spelen bij het willen eten dan nodig is", merkt prof. Akil op.
Typisch, studies naar de metabolische drijfveren van eten en overeten hebben de neiging zich te concentreren op hormonen zoals ghreline en leptine.
Deze bevindingen suggereren echter dat hersencircuits, of 'neurale systemen', ook een belangrijke rol lijken te spelen.
Deze kunnen reageren op emotionele, sociale en perceptuele signalen. Prof. Akil dringt aan op verder onderzoek naar dit aspect van overeten.
"Er is een hele branche gebouwd om je te verleiden om te eten, of je het nu nodig hebt of niet, door middel van visuele aanwijzingen, verpakkingen, geuren, emotionele associaties. Mensen krijgen honger als ze er alleen maar naar kijken, en we moeten de neurale signalen bestuderen die betrokken zijn bij die aandachts- en waarnemingsmechanismen die ons ertoe aanzetten om te eten. "
Prof. Huda Akil
