Ăn khi no: một trận chiến giữa hai tín hiệu não

Tại sao mong muốn tiếp tục ăn khi tín hiệu nói rằng chúng ta đã no? Nghiên cứu mới phát hiện ra rằng nó liên quan đến một cuộc đấu tranh giữa hai nhóm tế bào não lân cận trong đó hệ thống opioid của não cũng có vai trò.

Nó cũng phát hiện ra rằng naloxone thuốc, ngăn chặn hệ thống opioid, ngừng ăn quá nhiều.

Nghiên cứu đăng trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, được thực hiện trên chuột, nhưng các nhà khoa học tin rằng những phát hiện này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế tương tự ở người.

"Nghiên cứu của chúng tôi," tác giả nghiên cứu, Giáo sư Huda Akil, một nhà thần kinh học thuộc Khoa Tâm thần học thuộc Viện Khoa học Thần kinh Phân tử và Hành vi của Đại học Michigan ở Ann Arbor, cho thấy các tín hiệu về sự no - có đủ thức ăn - không đủ mạnh để làm việc chống lại mong muốn mạnh mẽ để ăn, có giá trị tiến hóa mạnh mẽ".

Thừa cân hoặc béo phì làm tăng nguy cơ phát triển một số vấn đề lâu dài, chẳng hạn như bệnh tim mạch và bệnh tiểu đường loại 2, cũng như ung thư.

Trọng lượng dư quá nhiều là một vấn đề sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới, ảnh hưởng đến các nước thu nhập thấp và trung bình cũng như các nước có thu nhập cao.

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ước tính từ năm 2016 cho thấy 39 phần trăm người lớn trên toàn cầu đang thừa cân và 13 phần trăm là béo phì.

Cần hiểu cơ chế não bộ

Áp lực để hiểu rõ hơn về những người béo phì - chẳng hạn như vai trò của bộ não trong việc điều tiết ăn uống - chưa bao giờ lớn hơn. Trong số này, lưu ý các tác giả nghiên cứu, là "các cơ chế điều chỉnh cả sự khởi đầu và sự chấm dứt thức ăn".

Giáo sư Akil và các đồng nghiệp tập trung vào hai nhóm tế bào thần kinh liền kề, hoặc các tế bào thần kinh ở vùng dưới đồi, là một vùng não nhỏ có liên quan đến một số chức năng, chẳng hạn như kiểm soát “hành vi có động lực”.

Hai nhóm tế bào được gọi là pro-opiomelanocortin (POMC) và các tế bào peptide liên quan đến agouti (AgRP). Chúng cư trú trong một vùng của vùng dưới đồi được gọi là hạt nhân vòng cung (Arc).

Các nhà khoa học đã biết rằng hai nhóm và Arc đã tham gia vào việc “kiểm soát thức ăn”.

Thật vậy, trong một số nghiên cứu trước đây, một số nhóm đã tiết lộ rằng khi nhận được một số tín hiệu, các tế bào thần kinh POMC hoạt động như "phanh" khi ăn và các tế bào thần kinh AgRP hoạt động giống như bàn đạp ga - đặc biệt là khi thời gian trôi qua.

'Áp dụng khí và bàn đạp phanh với nhau'

Tuy nhiên, điều chưa rõ ràng là hai nhóm này tương tác như thế nào. Một công cụ gọi là optogenetics đã giúp các nhà điều tra lập bản đồ các tín hiệu của cơ chế bằng cách sử dụng ánh sáng laser để kích hoạt và hủy kích hoạt các tế bào được chọn ở chuột bị ăn quá nhiều.

Họ tiết lộ rằng khi họ kích hoạt các tế bào POMC, điều này cũng kích hoạt các tế bào AgRP gần đó. Điều này có nghĩa là bàn đạp ga và phanh khi cho ăn được tham gia cùng một lúc, và kết quả là bàn đạp ga đã thắng.

"Khi cả hai được kích thích cùng một lúc, AgRP đánh cắp chương trình," Giáo sư Akil giải thích.

Với phương pháp quang sinh học khác, các nhà khoa học thấy rằng họ có thể kích hoạt các tế bào POMC mà không cần kích hoạt các tế bào AgRP gần đó. Điều này dẫn đến một sự giảm nhanh chóng và "đáng kể" trong việc ăn của chuột.

Sử dụng công cụ trực quan hóa, họ cũng đã lập bản đồ chi tiết về các con đường liên quan. Họ đã tạo ra một bản đồ 3 chiều về các lộ trình bắt đầu trong POMC và AgRP. Sau khi hoạt động, các tuyến báo hiệu này sẽ kích hoạt cảm giác no hoặc sự thôi thúc để ăn.

Trong các thử nghiệm tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã khám phá các tín hiệu “hạ lưu” POMC và kích hoạt tế bào AgRP, cho thấy ảnh hưởng của chúng mở rộng rộng trong não, bao gồm cả các vùng trong vỏ kiểm soát nhận thức, trí nhớ và sự chú ý.

Hệ thống opioid có vai trò

Trong một bộ thí nghiệm cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tiết lộ rằng việc kích hoạt AgRP cũng chuyển sang hệ thống opioid của não. Cho chuột chất ức chế thụ thể opioid, naloxone ngừng hoạt động ăn.

"Điều này cho thấy hệ thống opioid nội sinh của não có thể đóng một vai trò trong việc muốn ăn ngoài những gì cần thiết", giáo sư Akil cho biết.

Thông thường, các nghiên cứu về các trình điều khiển trao đổi chất ăn uống và ăn quá nhiều có xu hướng tập trung vào các kích thích tố như ghrelin và leptin.

Tuy nhiên, những phát hiện này cho thấy rằng các mạch não, hoặc "hệ thống thần kinh" cũng xuất hiện để đóng một vai trò quan trọng.

Đây có thể là phản ứng với các tín hiệu cảm xúc, xã hội và tri giác. Giáo sư Akil kêu gọi nghiên cứu sâu hơn về khía cạnh này của việc ăn quá nhiều.

"Có cả một ngành công nghiệp được xây dựng dựa trên việc lôi kéo ăn, cho dù có cần hay không, thông qua các tín hiệu thị giác, bao bì, mùi, mối liên hệ cảm xúc. Mọi người đói bụng chỉ nhìn vào, và chúng tôi cần nghiên cứu các tín hiệu thần kinh, cơ chế khiến chúng ta phải ăn".