Gli scienziati della Columbia University hanno trovato nel cervello dei topi dei neuroni specializzati che comandano agli animali di smettere di mangiare. Sebbene sia noto che molti circuiti cerebrali di alimentazione svolgono un ruolo nel monitoraggio dell’assunzione di cibo, i neuroni di questi circuiti non prendono la decisione finale di smettere di mangiare. I neuroni identificati dagli scienziati della Columbia, un nuovo elemento di questi circuiti, si trovano nel tronco encefalico, la parte più antica del cervello dei vertebrati. La loro scoperta potrebbe portare a nuovi trattamenti per l’obesità.
Cellule sconosciute del cervello coinvolte nella regolazione dell’appetito
“Questi neuroni sono diversi da qualsiasi altro neurone coinvolto nella regolazione della sazietà”, afferma Alexander Nectow, medico-scienziato presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University, che ha guidato la ricerca insieme a Srikanta Chowdhury, ricercatore associato nel laboratorio di Nectow. “Gli altri neuroni del cervello si limitano normalmente a riconoscere il cibo che mangiamo, il modo in cui il cibo riempie l’intestino o i nutrienti che vengono estratti dal cibo. I neuroni che abbiamo trovato sono speciali in quanto sembrano integrare tutte queste informazioni diverse e altro ancora”.
La decisione di smettere di mangiare è un fenomeno ben noto. “Succede ogni volta che ci sediamo a tavola: A un certo punto del pasto ci sentiamo pieni, poi ci saziamo ancora di più e infine arriviamo a un punto in cui pensiamo: “Ok, basta così””, dicono i ricercatori. Come fa il cervello a sapere quando il corpo è sazio e come reagisce a questa informazione per smettere di mangiare? Altri ricercatori avevano già rintracciato le cellule decisionali nel tronco encefalico, ma le tracce finivano lì.
Nectow e Chowdhury hanno utilizzato nuove tecniche a cellula singola che consentono di esaminare una regione del cervello e di riconoscere diversi tipi di cellule che in precedenza erano difficili da distinguere l’una dall’altra. Secondo i ricercatori, questa tecnica – la profilazione molecolare a risoluzione spaziale – permette di vedere le cellule dove sono situate nel tronco encefalico e la loro composizione molecolare. Eseguendo il profiling di una regione del tronco encefalico nota per l’elaborazione di segnali complessi, i ricercatori hanno scoperto cellule precedentemente sconosciute che avevano proprietà simili a quelle di altri neuroni coinvolti nella regolazione dell’appetito.
Terapie contro l’obesità
Per vedere come i neuroni influenzano il comportamento alimentare, i ricercatori hanno costruito i neuroni in modo che potessero essere accesi e spenti dal ricercatore con la luce. Quando i neuroni venivano attivati dalla luce, i topi mangiavano pasti molto più piccoli. L’intensità dell’attivazione determinava la velocità con cui gli animali smettevano di mangiare. È interessante notare che questi neuroni non solo segnalavano un’interruzione immediata, ma aiutavano anche i topi a rallentare gradualmente la loro alimentazione. Nectow e Chowdhury hanno anche studiato come altri circuiti alimentari e ormoni influenzassero i neuroni.
I ricercatori hanno scoperto che i neuroni venivano silenziati da un ormone che aumenta l’appetito e attivati da un agonista del GLP-1, una classe di farmaci ora popolare per il trattamento dell’obesità e del diabete. Gli esperimenti hanno rivelato che questi input aiutavano i neuroni a seguire ogni boccone di cibo mangiato dai topi. In sostanza, questi neuroni possono sentire l’odore del cibo, vederlo, percepirlo in bocca e nell’intestino e interpretare gli ormoni intestinali rilasciati in risposta al consumo. E alla fine usano tutte queste informazioni per decidere quando è sufficiente.
Sebbene i neuroni specializzati siano stati trovati nei topi, Nectow afferma che la loro posizione nel tronco encefalico, una parte del cervello che è essenzialmente la stessa in tutti i vertebrati, suggerisce che gli esseri umani molto probabilmente hanno gli stessi neuroni. I ricercatori ritengono che si tratti di un nuovo importante punto di partenza per capire cosa significa essere sazi, come ci si arriva e come si può usare per finire un pasto. E sperano che in futuro possa essere utilizzato per le terapie contro l’obesità.
Perché cerchiamo il cibo
La nostra motivazione a mangiare è controllata da una complessa rete di cellule nel cervello che utilizzano i segnali provenienti dal corpo e le informazioni sensoriali sul cibo che abbiamo davanti per determinare il nostro comportamento. Gli scienziati dello Scripps Research hanno identificato un gruppo di neuroni in una piccola e poco studiata regione del cervello – il nucleo parasubtalamico (PSTN) – che controlla quando un animale decide di dare il primo morso al cibo.
In uno studio pubblicato su Molecular Psychiatry , il team di scienziati ha cercato di manipolare selettivamente un gruppo di cellule PSTN che aumentano la loro attività durante i periodi di abbuffata. Altri scienziati hanno osservato che molte cellule PSTN si attivano dopo un pasto abbondante, ma il team si è chiesto come queste cellule potessero influenzare l’appetito. Il team di ricerca ha scoperto che l’insieme delle cellule che rispondono alle abbuffate può cambiare drasticamente il comportamento dei topi.
I risultati della ricerca potrebbero essere rilevanti per i disturbi alimentari
I topi affamati normalmente iniziano a mangiare rapidamente non appena hanno a disposizione del cibo. Ma quando i ricercatori hanno attivato questo gruppo di cellule PSTN, i topi hanno iniziato a mangiare molto più lentamente e, sorprendentemente, a bere acqua molto più rapidamente. Questi risultati dimostrano che questo specifico gruppo di cellule PSTN controlla le prime fasi del processo decisionale guidato dalla fame, prima che si verifichi effettivamente il pasto. Manipolando gruppi di cellule ancora più piccoli all’interno del PSTN, il team è stato in grado di identificare esattamente quali gruppi di cellule erano responsabili del ritardo nel mangiare e dell’accelerazione nel bere.
Hanno anche scoperto che un altro gruppo di cellule del PSTN innesca un effetto diverso, spingendo i topi a mangiare più dolci. Questi risultati della ricerca potrebbero essere rilevanti per i disturbi alimentari in cui le persone hanno un controllo eccessivo o insufficiente sull’inizio dell’assunzione di cibo – la decisione di cedere al primo boccone o di aspettare più a lungo. Oltre al cibo e all’acqua, meccanismi simili potrebbero avere un ruolo nella perdita di controllo sull’uso di sostanze gratificanti come le droghe.