Identifierar sambandet mellan lever och hjärna som en nyckelfaktor i hanteringen av dygnsrytmiska matvanor och fetma

Studien belyser den hepatiska vagusnervens roll i regleringen av födointagsrytmer och erbjuder nya perspektiv för potentiella behandlingar för fetma.

En studie publicerad i tidskriften Science fann att kommunikationen mellan den hepatiska afferenta nerven (HVAN) och hjärnan påverkar dygnsrytmen för matvanor. Hos möss korrigerade kirurgiskt avlägsnande av HVAN förändrade ätrytmer och minskad viktökning under en fettrik kost, vilket tyder på att HVAN kan vara ett mål för att bekämpa fetma.

Dygnsrytmer är 24-timmarscykler som reglerar fysiska, mentala och beteendemässiga förändringar hos djur, vanligtvis synkroniserade med cykler av ljus och mörker. Även om dessa rytmer vanligtvis är stabila kan de störas av beteendeförändringar eller exponering för ljus, som i fallet med jetlag eller nattarbete, vilket leder till desynkronisering av organsystem.

Den suprakiasmatiska kärnan (SCN) fungerar som den huvudsakliga dygnsrytmen och använder ljussignaler för att etablera återkopplingsslingor (TTFL) för molekylära klockgener. Ny forskning tyder på att nästan alla somatiska celler också upprätthåller sina egna TTFL, vilka hjälper till att balansera dygnsrytmen med andra processer som matintag.

Synkronisering mellan SCN och näringsdrivna leverrytmer är viktig för att upprätthålla metabolisk balans inför miljöförändringar. Studier på gnagare och människor tyder på att desynkronisering av dessa system är skadligt för hälsan och ökar risken för och svårighetsgraden av metabola sjukdomar som fetma och diabetes. De exakta mekanismerna och signalerna som styr dessa interaktioner är dock fortfarande oklara.

Studien undersöker mekanismerna för dygnsrytmisk kommunikation mellan levern och hjärnan genom att ta bort de nukleära receptorerna REV-ERBα/β hos möss.

Dessa receptorer har tidigare identifierats som nyckelelement i kronometabolisk homeostas. Deras borttagning orsakar desynkronisering.

Till skillnad från tidigare studier inom detta område använde forskarna injektioner av adenovirus som kan avlägsna REV-ERB via svansvenen, vilket ger studien den unika fördelen att störa den biologiska klockan lokalt (istället för systemiskt).

Metoden gjorde det möjligt för oss att observera och manipulera asynkronitet mellan lever och hjärna samtidigt som vi lämnade andra organsystem oförändrade, vilket avsevärt minskade bakgrundsbrus och störfaktorer.

Kirurgiska och experimentella ingrepp utfördes på tre olika grupper av vuxna laboratoriemöss.

Studien fokuserade också på leverns vagusnervs (HV) roll i signalering till hjärnan och viktreglering. Även om det tidigare var känt att HV överför metabolisk data från levern till hjärnan, förblev dess exakta roll i dygnsrytmkommunikation och ätrytmer spekulativ.

Studien belyser att matintagsrytmer fungerar som en zeitgeber (en extern signal som synkroniserar biologiska rytmer) för dygnsrytmmodulering i levern, liknande hur ljus- och mörkercykler driver SCN-rytmer i kroppen.

I gentystande musmodeller störde deletion av REV-ERBα- och REV-ERBβ-receptorer matningsrytmen utan att påverka SCN-drivna cykler.

Ablationen aktiverade Arntl- och Per2-generna som ansvarar för den kronometaboliska balansen, vilket ledde till förändrade ätrytmer och ökad dagsljuskonsumtion, vilket i slutändan orsakade betydande viktökning. Intressant nog upphävde transektion av den hepatiska vagus afferenta nerven (HVAN) dessa effekter, vilket minskade födointaget och ledde till viktminskning.

Detta belyser HV:s viktiga roll i signaleringen av matningsrytmer, med parallella studier som visar motsatta resultat: aktivering av intestinala afferenter hos människor resulterade i viktminskning, vilket belyser komplexiteten i tarm-hjärna-interaktioner i metabolisk reglering.

Studien använde musmodeller för att identifiera mekanismer bakom kronometabolisk homeostas och störningar i ätrytmer.

Resultaten visade att HV fungerar som ett kommunikationsnav och överför signaler till hjärnan om förändringar i födointagsrytmer som detekteras via de nukleära receptorerna REV-ERBα/β. Dessa signaler leder till ökat födointag under dagsljus och betydande viktökning.

Borttagning av HV eliminerade dessa effekter, vilket indikerar att det är ett potentiellt mål för framtida viktminskningsstudier.