Каждый, кто когда-либо пытался сбросить вес, знает, как невесело быть голодным. Это терзающее состояние может кого угодно заставить бросить диету. Но как именно возникают подобные ощущения и куда они деваются, когда «запретный плод» оказывается съеденным?

Ученые из лаборатории при Медицинском центре дьяконицы Бэт Исраэль (США) 20 лет пытались воссоздать работу нейронной сети, отвечающей за чувство голода, насыщение и аппетит. Совместно с учеными из Национального института диабета, желудочно-кишечных и почечных заболеваний (США) они обнаружили давно разыскиваемый компонент этой сети — нейроны, обладающие рецепторами меланокортин-4 (MC4R-нейроны).

Есть человека побуждает небольшая группа клеток — AgRP-нейронов, расположенных в гипоталамусе, которые «включаются», обнаружив дефицит калорий. Чтобы понять, как именно мозг регулирует аппетит, исследователи пытались определить, какие нейроны, принимающие сигналы AgRP-нейронов, отвечают за торможение или активацию чувства голода.

Именно нервные клетки, обладающие большим количеством MC4R, играют важную роль в регуляции пищевого поведения и веса, отмечает руководитель лаборатории Брэдфорд Лоуэлл.

Зная об этом, исследователи провели эксперимент на мышах. Они внедрили грызунам в нужные клетки мозга флуоресцентный белок, что позволило картографировать нейронные связи. Используя специальную технику, ученые избирательно управляли активностью MC4R-нейронов у мышей. «При отключении нейронов «сытости» животные начинали жадно есть, хотя были сыты. В то время как активация MC4R-нейронов приводила к тому, что голодные мыши отказывались от пищи», — рассказывает один из руководителей исследования Алистер Гарфилд.

В ходе дальнейших экспериментов ученые выявили участки мозга, сообщающиеся с MC4R-нейронами. Густо пронизанной этими клетками оказалась задняя часть мозга — боковое парабрахиальное ядро. Его ученые стимулировали с помощью лазера, контролируя потребление пищи мышами.

Чтобы проверить гипотезу о том, что люди и животные едят, чтобы избавиться от неприятного чувства голода, авторы работы организовали сложный эксперимент. Они построили загончик для мышей, разделенный дверью, через которую голодные грызуны могли свободно проходить.

Как только мышь оказывалась в одной из камер, компьютерная программа активировала лазер, стимулирующий MC4R-нейронную сеть, создавая у животного ощущение сытости. Когда оно попадало в другую камеру, лазер отключался, а вместе с тем пропадало и приятное ощущение.

Ученые наблюдали за мышами в течение 25 минут, чтобы определить, какое помещение они предпочтут. Нормальные мыши не отдавали предпочтения какой-либо камере, а генетически модифицированные мыши, реагирующие на стимуляцию лазером, выбирали ту, где у них возникало чувство сытости.

Эксперимент повторили с участием недавно накормленных мышей. В ходе него выяснилось, что камера, где с помощью лазера мыши чувствовали себя сытыми, потеряла для них привлекательность.

«Активация обнаруженной нами нейронной сети имеет тот же эффект, что и диеты, поскольку она позволяет контролировать чувство голода, однако при этом не вызывает неприятных ощущений, связанных с отсутствием пищи. Следовательно, наши разработки помогут не только тем, кто сидит на диете, но и людям, страдающим от ожирения», — отмечают авторы исследования.