Mengenal pasti sambungan hati-otak sebagai faktor utama dalam pengurusan tabiat pemakanan sirkadian dan obesiti

Kajian itu menyerlahkan peranan saraf vagus hepatik dalam mengawal irama pengambilan makanan, menawarkan perspektif baharu untuk rawatan berpotensi untuk obesiti.

Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science mendapati bahawa komunikasi antara saraf aferen hepatik (HVAN) dan otak mempengaruhi tabiat pemakanan sirkadian. Pada tikus, penyingkiran HVAN secara pembedahan membetulkan irama pemakanan yang diubah dan mengurangkan penambahan berat badan semasa diet tinggi lemak, menunjukkan bahawa HVAN mungkin menjadi sasaran untuk memerangi obesiti.

Irama sirkadian ialah kitaran 24 jam yang mengawal perubahan fizikal, mental dan tingkah laku haiwan, biasanya disegerakkan dengan kitaran cahaya dan kegelapan. Walaupun irama ini biasanya stabil, ia boleh terganggu oleh perubahan tingkah laku atau pendedahan kepada cahaya, seperti dalam kes jet lag atau kerja syif malam, yang membawa kepada penyahsegerakan sistem organ.

Nukleus suprachiasmatic (SCN) berfungsi sebagai jam sirkadian induk, menggunakan isyarat cahaya untuk mewujudkan gelung maklum balas (TTFL) gen jam molekul. Penyelidikan terkini mencadangkan bahawa hampir semua sel somatik juga mengekalkan TTFL mereka sendiri, yang membantu mengimbangi irama sirkadian dengan proses lain seperti pengambilan makanan.

Penyegerakan antara SCN dan irama hati yang dipacu nutrien adalah penting untuk mengekalkan keseimbangan metabolik dalam menghadapi perubahan persekitaran. Kajian terhadap tikus dan manusia menunjukkan bahawa penyahsegerakan sistem ini memudaratkan kesihatan, meningkatkan risiko dan keterukan penyakit metabolik seperti obesiti dan diabetes. Walau bagaimanapun, mekanisme dan isyarat tepat yang mengawal interaksi ini masih tidak jelas.

Kajian itu menyiasat mekanisme komunikasi sirkadian antara hati dan otak dengan memadamkan reseptor nuklear REV-ERBα/β pada tikus.

Reseptor ini sebelum ini telah dikenal pasti sebagai elemen utama homeostasis kronometabolik. Penyingkiran mereka menyebabkan penyahsegerakan.

Tidak seperti kajian terdahulu dalam bidang ini, saintis menggunakan suntikan adenovirus yang mampu mengeluarkan REV-ERB melalui urat ekor, memberikan kajian kelebihan unik untuk mengganggu jam biologi secara tempatan (bukan secara sistemik).

Metodologi ini membolehkan kami memerhati dan memanipulasi asynchrony antara hati dan otak sambil membiarkan sistem organ lain tidak berubah, dengan ketara mengurangkan bunyi latar belakang dan faktor yang mengelirukan.

Intervensi pembedahan dan eksperimen dilakukan pada tiga kumpulan tikus makmal dewasa yang berbeza.

Kajian itu juga memberi tumpuan kepada peranan saraf vagus hepatik (HV) dalam memberi isyarat kepada otak dan peraturan berat badan. Walaupun sebelum ini diketahui bahawa HV menghantar data metabolik dari hati ke otak, peranan tepatnya dalam komunikasi sirkadian dan irama makan kekal spekulatif.

Kajian itu menyerlahkan bahawa irama pengambilan makanan bertindak sebagai zeitgeber (isyarat luaran yang menyegerakkan irama biologi) untuk modulasi sirkadian dalam hati, sama seperti bagaimana kitaran cahaya dan gelap memacu irama SCN dalam badan.

Dalam model tetikus yang menyenyapkan gen, pemadaman reseptor REV-ERBα dan REV-ERBβ mengganggu irama pemakanan tanpa menjejaskan kitaran yang dipacu SCN.

Ablasi mengaktifkan gen Arntl dan Per2 yang bertanggungjawab untuk keseimbangan kronometabolik, membawa kepada irama pemakanan yang diubah dan peningkatan pemakanan siang hari, akhirnya menyebabkan penambahan berat badan yang ketara. Menariknya, pemindahan saraf vagus aferen hepatik (HVAN) menghapuskan kesan ini, mengurangkan pengambilan makanan dan membawa kepada penurunan berat badan.

Ini menyerlahkan peranan penting HV dalam memberi isyarat untuk irama pemakanan, dengan kajian selari menunjukkan hasil yang bertentangan: pengaktifan aferen usus pada manusia mengakibatkan penurunan berat badan, menonjolkan kerumitan interaksi usus-otak dalam peraturan metabolik.

Kajian itu menggunakan model tetikus untuk mengenal pasti mekanisme yang mendasari homeostasis kronometabolik dan gangguan dalam irama pemakanan.

Keputusan menunjukkan bahawa HV berfungsi sebagai hab komunikasi, menghantar isyarat kepada otak tentang perubahan dalam irama pemakanan yang dikesan melalui reseptor nuklear REV-ERBα/β. Isyarat ini membawa kepada peningkatan pengambilan makanan pada waktu siang dan penambahan berat badan yang ketara.

Penyingkiran HV telah menghapuskan kesan ini, menunjukkan ia sebagai sasaran yang berpotensi untuk kajian penurunan berat badan pada masa hadapan.