Två neuron hos flugor spelar en viktig roll för regleringen intaget av olika näringsämnen

2020-03-16

Ny studie identifierar en ny signalväg som hjälper oss att förstå de neuronala kretsar som reglerar en viktig överlevnadsmekanism för födobeteende och metabolism.

Intaget av s.k. makronutrienter, dvs. primära energikällor som kolhydrater, fett och protein, är av central betydelse för förmågan att överleva och föröka sig, hos samtliga djurarter. Förmågan att uppfatta, inte enbart det som är ätbart, utan även föda som kan vara ofördelaktig eller t o m dödlig, är essentiell för överlevnad. Makronutrienter är dock inte enbart energikällor, de har även unika förmågor att påverka hälsotillståndet. Den optimala balansen mellan de olika makronutrienterna och därmed kosten, har därför blivit ett viktigt forskningsfält. Hjärnans signalering är av speciellt intresse, eftersom de signaler som utlöses av olika makronutrienter potentiellt kan vara problematiska och tänkbart bidra till störda kostvanor. Trots detta är kunskapen begränsad, när det gäller hur hjärnan tar emot och översätter dessa signaler eller hur interaktioner mellan olika signaler leder till förändrade ätbeteenden.

Michael Williams, ledande forskare i undersökningen, beskriver hur forskarlaget, med hjälp av bananfluga, har undersökt evolutionärt konserverade neurologiska signalvägar av central betydelse. Dessa signalvägar är viktiga för att välja eller avstå från olika makronutrienter, baserat på interaktioner mellan interna signaler och sådana från den externa miljön. Sådana signalvägar är sannolikt helt nödvändiga för snabb anpassningsförmåga till förändrade omgivningsfaktorer, och kan därför ge generella ledtrådar till strukturen hos de interna nätverk som styr förmågan att känna igen olika näringsämnen.

  • Dessa resultat fördjupar ytterligare förståelsen för hur interaktioner mellan hjärnan och makronutrienter påverkar ätbeteendet för att vidmakthålla en hälsosam metabol status, förklarar Michael Williams vid Uppsala universitet.

Forskargruppen upptäckte vidare att två specifika neuron hos bananfluga är centrala för att reglera födobeteendet och metabolismen, via en peptidhomolog i arginin vasopressin/oxytocin-familjen, känd som Crustacean cardioactive peptide (CCAP). Via sin receptor (CCAP receptor - CCAP-R), blockerar CCAP frisättningen av flugans homolog till Neuropeptid Y, kallad Neuropeptid F (NPF), vilken i sin tur kontrollerar den dopaminerga signalväg som reglerar födobeteendet. Under perioder av svält uppvisar flugan normalt en ökad känslighet för socker, men vid avsaknad av CCAP eller CCAP-R i de två NPF-positiva neuronen, inhiberas flugans förmåga att känna igen kolhydrater som ett näringsämne, detta oavsett om de är mätta eller hungriga. Dessutom har våra genetiska och optogenetiska studier visat att CCAP-signaleringen är nödvändig och tillräcklig för att stimulera ett reflexmässigt ätbeteende.

  • Studien är konceptuellt viktig, understryker Helgi Schiöth, professor i funktionell farmakologi, eftersom den identifierar en ny signalväg som hjälper oss att förstå de neuronala kretsar som reglerar denna viktiga överlevnadsmekanism. Det är tänkbart att den även spelar en viktig roll i dagens obesogena (fettmabefrämjande) samhälle.   

Resultaten publiceras i tidskriften PNAS (klicka i länken för att läsa artikeln)

För mer information, kontakta Michael Williams, forskare vid Institutionen för neurovetenskap, tel: +46 (0)702-374910, e-post: michael.williams@neuro.uu.se  eller Helgi Schiöth, professor vid institutionen för neurovetenskap, tel: +4670-4250535, e-post: helgi.schioth@neuro.uu.se