De structuur van uw hersencel kan het risico op overgewicht beïnvloeden
Onderzoekers die obesitas bestuderen, hebben ontdekt dat antenne-achtige structuren op hersencellen die deel uitmaken van het hongercircuit van het lichaam een sleutelrol lijken te spelen bij het reguleren van de eetlust.
Het studiepapier, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Genetics, benadrukte de belangrijke rol die de antenne-achtige structuren - of primaire cilia - kunnen spelen bij hersensignalering.
Over het algemeen werd aangenomen dat de meeste signalen in de hersenen plaatsvonden via structuren die synapsen worden genoemd.
"We werken aan een uniform begrip van de menselijke genetica van obesitas", legt senior auteur Christian Vaisse uit, een professor in het Diabetes Center van de University of California, San Francisco.
"Tot voor kort", voegt hij eraan toe, "hadden veel obesitasonderzoekers nauwelijks gehoord van primaire trilhaartjes, maar dat gaat veranderen."
De rol van genetica bij obesitas
In de Verenigde Staten treft zwaarlijvigheid meer dan een derde van (of 78,6 miljoen) volwassenen.
Obesitas is een groot probleem voor de volksgezondheid, niet in de laatste plaats omdat het verband houdt met een slechte geestelijke gezondheid en vele andere ernstige medische problemen. Deze omvatten enkele van de belangrijkste doodsoorzaken in de VS en de rest van de wereld, zoals diabetes, beroerte, hartaandoeningen en sommige vormen van kanker.
De belangrijkste oorzaken van de zwaarlijvigheidsepidemie zijn grotendeels niet-genetisch, zoals de combinatie van gemakkelijke toegang tot een onbeperkte voorraad calorierijk voedsel en een 'steeds meer zittende levensstijl'.
Niet iedereen die aan deze omgevingsomstandigheden wordt blootgesteld, wordt echter zwaarlijvig, wat suggereert dat genetica ook een rol speelt.
Bij de meeste ziekten waarbij genetica een rol speelt, wordt de oorzaak veroorzaakt door variaties in een aantal genen. Maar soms kan de oorzaak te wijten zijn aan variaties in een enkel gen.
Hongercircuit
In hun paper leggen de onderzoekers uit dat de meeste enkelvoudige genoorzaken van ernstige obesitas het gevolg zijn van genveranderingen in een hongercircuit waarbij leptine betrokken is - een signaaleiwit of hormoon dat vrijkomt door vetcellen.
Het circuit is een netwerk van zenuwcellen of neuronen in het hypothalamusgebied van de hersenen dat helpt om het gewicht stabiel te houden door de eetlust en het energieverbruik aan te passen aan de leptineniveaus.
Mutaties in het gen dat codeert voor leptine, of in genen die betrokken zijn bij het volgen van en reageren op het eiwit, kunnen ertoe leiden dat niet wordt gedetecteerd wanneer het lichaam voldoende vet heeft. Dit kan gebeuren bij muizen en mensen, waardoor ze blijven eten 'alsof ze verhongeren'.
In eerder werk ontdekten prof. Vaisse en collega's dat mutaties in een gen dat betrokken is bij het leptine-hongercircuit - het melanocortine-4-receptor (MC4R) -gen - 3-5 procent van alle gevallen van ernstige obesitas bij mensen uitmaken. Ernstige obesitas wordt gedefinieerd als een body mass index (BMI) die hoger is dan 40.
Het MC4R-eiwit detecteert chemische signalen in een speciale groep neuronen in de hypothalamus waarvan wordt aangenomen dat ze een belangrijke rol spelen bij het verminderen van de eetlust als reactie op hoge niveaus van leptine.
Tot de nieuwe studie wisten wetenschappers niet hoe deze subset van hypothalamische neuronen de eetlustcontrole reguleert.
Primaire trilharen gekoppeld aan obesitas
Andere leden van het onderzoeksteam hadden eerder ook ontdekt dat zeldzame variaties in genen die primaire trilharen aantasten, ziekten kunnen veroorzaken die bijna altijd gepaard gaan met ernstige obesitas, zoals de Alström- en Bardet-Biedl-syndromen. Het was echter niet duidelijk hoe de trilhaartjes verband houden met obesitas.
In de nieuwe studie bestudeerden de onderzoekers eetlustregulerende hypothalamusneuronen bij normale muizen en ontdekten dat het MC4R-eiwit zich concentreert in hun primaire trilharen.
Ze ontdekten ook dat muizen die waren ontworpen om de versie van het gen te hebben dat verband houdt met ernstige obesitas bij mensen, het MC4R-eiwit niet in die trilhaartjes hadden.
Deze bevindingen deden het team zich afvragen of deze primaire trilhaartjes op de hypothalamische neuronen de belangrijkste locatie waren voor de eetlustregulerende functie van het leptine-hongercircuit.
Recente ontdekkingen hebben aangetoond dat een ander eiwit, adenylylcyclase 3 (ADCY3) genaamd, ook verband houdt met obesitas en dat het zich ook concentreert in primaire trilharen. Het is bekend dat ADCY3 verbinding maakt met MC4R wanneer het signalen verzendt.
Belangrijkste locaties van eetlustregulerende signalen
In een nieuwe reeks experimenten ontdekten de onderzoekers dat na het blokkeren van ADCY3 in de muizen, de dieren hun voedselopname aanzienlijk verhoogden en zwaarlijvig begonnen te worden.
De onderzoekers concludeerden dat ADCY3 en MC4R samenwerken in de primaire trilharen van de leptine-detecterende neuronen om hen te helpen detecteren dat het lichaamsvetgehalte toeneemt, wat op zijn beurt de eetlust vermindert.
Genetische of andere interferentie met deze vitale componenten kan er daarom toe leiden dat het lichaam niet in staat is de "noodrem" op het beheersen van de eetlust te gebruiken.
De onderzoekers wijzen er echter op dat er nog veel te leren valt over de rol van primaire trilhaartjes bij het reguleren van de eetlust, en het zal waarschijnlijk nog geruime tijd duren voordat nieuwe behandelingen op basis van deze kennis beschikbaar komen.
"Het is opwindend hoeveel vooruitgang dit veld heeft geboekt. In de jaren 90 vroegen we ons of obesitas genetisch bepaald is; tien jaar geleden ontdekten we dat de meeste risicofactoren voor obesitas voornamelijk invloed hebben op het leptinecircuit in de hersenen ”, zegt prof. Vaisse.
"[En] nu staan we op het punt te begrijpen hoe defecten in deze specifieke subcellulaire structuur van een bepaalde subset van hypothalamische neuronen leiden tot gewichtstoename en obesitas."
Prof. Christian Vaisse
