Signalizace ze střeva do mozku omezuje chuť na bílkoviny po nemoci, zjistili vědci

Když onemocníme, řekněme chřipkou nebo zápalem plic, může nastat období, kdy hlavní příznaky naší nemoci vymizí, ale my se stále necítíme dobře.

„I když je to běžné, neexistuje žádný skutečný způsob, jak kvantifikovat, co se děje,“ říká Nikolai Jaschke, MD, Ph.D., který nedávno absolvoval postdoktorandské stipendium na Yale School of Medicine (YSM) v laboratoři Andrewa Wanga, MD, Ph.D., docenta interního lékařství (revmatologie). „A bohužel nám chybí terapeutické nástroje na podporu lidí v tomto státě.“

Jaschke si toho všiml, když se staral o pacienty zotavující se z akutních onemocnění, a když nastoupil do Wangovy laboratoře, začal studovat, co se děje v těle během zotavování. Prostřednictvím této práce Jaschke, Wang a jejich kolegové odhalili signální dráhu ze střeva do mozku. myši který omezuje chuť k jídlu – konkrétně na bílkoviny – během rekonvalescence. Oni zveřejněno jejich zjištění dne 4. listopadu Buňka.

„Doufáme, že jsme schopni vyvinout terapeutické přístupy na podporu procesu obnovy,“ říká Jaschke, spoluprvní autor studie a nyní hlavní výzkumník a lékař v Hamburg Center for Translational Immunology a University Medical Center Hamburg-Eppendorf v Německu.

Snížená chuť k jídlu na bílkoviny je spojena s amoniakem

Mnoho lidí pociťuje ztrátu chuti k jídlu, když jsou nemocní, a s menším příjmem potravy jejich těla začnou rozkládat molekuly jako bílkoviny na energii. Toto je známé jako katabolický stav a vědci zde začali svou práci.

Nabízeli myším, které byly v katabolickém stavu, jednu ze tří diet, z nichž každá obsahovala stejné množství kalorií a mikroživin, ale různé makroživiny: bílkoviny, sacharidy nebo tuky. Myši dostávaly vysoký obsah sacharidů a diety s vysokým obsahem tuků jedli očekávané množství, ale ti, kteří dostávali stravu bohatou na bílkoviny, jedli mnohem méně než myši, které nebyly v katabolickém stavu.

Prostřednictvím různých experimentálních přístupů Jaschke a kolegové zjistili, že myši zotavující se z katabolických stavů vykazovaly výjimečně silnou averzi k potravinám bohatým na bílkoviny.

Proteiny jsou tvořeny aminokyselinytakže vědci testovali 20 různých aminokyselin, aby zjistili, zda některá (nebo všechny) povede ke stejnému snížení příjmu potravy. Zjistili pouze tři: glutamin, lysin a threonin. Když dostali potravu bez těchto tří aminokyselin, katabolické myši jedly v pohodě.

To způsobilo, že vědci přemýšleli, co je na těchto třech aminokyselinách zvláštní, a bylo to v této době, kdy Jaschke objevil něco, co pomohlo odpovědět na tuto otázku.

„Dával jsem myším dietu s vysokým obsahem bílkovin delší dobu, abych zjistil, jestli se jejich chutě na ni časem změní, a ony to udělaly. Myši pomalu zvyšovaly, kolik jí snědly,“ říká Jaschke. „Ale pak jsem si všiml, že jejich podestýlka v kleci byla velmi mokrá, a zjistila jsem, že jim prosakují lahve s vodou. Ukázalo se, že to byla moč a myši močily více než 10krát více než obvykle.“

Při rozkladu bílkovin, ať už uložených ve tkáni nebo konzumovaných ve stravě, vzniká amoniak, který musí být detoxikován játry a vylučován ledvinami. Tento proces vyžaduje vodu, a proto zvyšuje močení. Společně tato pozorování vedla k myšlence, že myši upravovaly příjem aminokyselin na základě jejich schopnosti detoxikovat amoniak.

Vědci poté zkoumali, zda glutamin, lysin a threonin produkují více amoniaku než jiné aminokyseliny. Amoniak je toxický, takže pokud ho tyto tři aminokyseliny produkují více, mohlo by to vysvětlit, proč se jim myši vyhýbají.

Vědci zjistili, že tyto tři aminokyseliny skutečně vedly k vyšším hladinám amoniaku než jiné aminokyseliny. Dále, když se zvýšila jejich schopnost detoxikovat amoniak, myši byly schopny jíst více potravy bohaté na bílkoviny.

„Stále není jasné, proč jsou více amoniogenní, ale naše zjištění společně naznačují, že tato generace amoniaku je nezbytná a dostatečná pro proteinovou averzi, kterou jsme pozorovali u katabolických myší,“ říká Jaschke.

Lepší strava pro zotavení

Protože lidé často jedí méně, když jsou nemocní, obvykle dostávají jídla s vysokým obsahem bílkovin, pokud se zotavují v nemocnici, aby pomohli nahradit ztracené bílkoviny. Ale dvě nedávné klinické studie zjistily, že protein navíc během zotavení z kritické nemoci ve skutečnosti nepomohl pacientům, ale spíše situaci zhoršil.

Nová studie byla provedena na myších a vědci poznamenávají, že je třeba provést další výzkum, aby se zjistilo, zda se tato pozorování přenášejí na lidi. Ale výsledky studie se shodují s výsledky této studie, což naznačuje, že další výzkum by mohl identifikovat účinnější regenerační dietu.

Joseph Luchsinger, MD, Ph.D., spoluprvní autor studie a rezident YSM’s Neuroscience Research Training Program, se o tuto práci zajímal kvůli aplikacím, které viděl ve svém oboru.

„Jak a proč se rozhodneme jíst, je opravdu špatně pochopeno,“ říká Luchsinger. „A významně se mění u psychiatrických onemocnění, od deprese a úzkosti po anorexii, ale zatím nevíme, proč tomu tak je.“

Luchsinger se zajímal o to, jak mohou Jaschkeho nálezy souviset s psychiatrickými nemocemi, a zejména s těmi, jako je anorexie, na kterou v současnosti nemáme léky. Společně tým odhalil signální osu střeva do mozku, která reguluje tento nedostatek proteinové chuti po nemoci.

Střeva a mozek komunikují, aby potlačily chuť k jídlu

Nejprve vědci identifikovali, kde byla v těle snímána produkce amoniaku – část tenkého střeva nazývaná dvanáctník – a že byla snímána jedním konkrétním receptorem na jednom typu buňky. Když se u nich vyvinuly myši bez receptoru, zvířata neměla žádnou averzi k potravě bohaté na glutamin, lysin a threonin. Na druhé straně aktivace receptoru silně potlačila příjem potravy.

„Vzhledem k tomu, že se jedná o chování, musí být nějakým způsobem řízeno mozkem, takže jsme začali hledat jaké oblasti mozku může být zapojen,“ říká Luchsinger.

Našli dvě oblasti v mozkovém kmeni, kde byla aktivace v souladu s příjmem bílkovin a produkcí amoniaku – area postrema a nucleus tractus solitarius. I když je známo, že tyto oblasti se podílejí na pocitu sytosti a nevolnosti a jsou již farmakologicky zaměřeny na potlačení chuti k jídlu, jako je semaglutid (Ozempic), zůstává otázkou, jak se detekce amoniaku v tenkém střevě přenáší do mozku.

Neurony, které inervují duodenum, se nacházejí v části bloudivého nervu, svazku senzorických vláken, která dodávají informace z orgánů, včetně střeva, do mozkového kmene.

Když vědci umlčeli neurony inervující duodenum, myši jedly více bílkovin. Zjištění naznačují, že během zotavování z nemoci je tato signalizace ze střeva do mozku schopna detekovat škodlivé látky amoniak než začne kolovat v krvi a potlačovat chuť na bílkoviny.

Podle vědců je stále co odhalovat. Například, když působily proti různým částem tohoto systému, myši nikdy nejedly bílkoviny, což naznačuje, že je třeba identifikovat další vrstvy regulace. Ale zjištění jsou v mnoha ohledech zajímavá.

„Dalším krokem je porovnat různé diety napříč různými fyziologickými a chorobnými stavy, abychom zjistili, zda snížení množství těchto tří aminokyselin může podpořit zotavení z nemoci,“ říká Jaschke. „A to by bylo relevantní pro lidi s poruchami cyklu močoviny, pro potlačení hyperaktivní chuti k jídlu a pro stimulaci chuti k jídlu, když je patologicky potlačena, jako je anorexie nebo rakovinová kachexie.“