Bevindingen bieden kans op mogelijk nieuwe therapieën voor obesitas.
Het handhaven van een gezond lichaamsgewicht kan voor veel mensen moeilijk zijn maar het is geruststellend om te weten dat onze hersenen en organen zijn gemaakt om hierin samen te werken. Er bestaat een ??fenomeen dat bekend staat als energiebalans, een strakke afstemming tussen het aantal verbruikte calorieën versus ingenomen calorieën. Deze zorgvuldige balans wordt in stand gehouden door een complexe uitwisseling van neurobiologische signalen binnen de regio’s van de hypothalamus. Wanneer dit “gesprek” mis gaat kan dat leiden tot obesitas of anorexia.
Gezien de ernst van deze aandoeningen is het jammer dat er weinig meer bekend is over deze complexe uitwisseling. Onderzoek aan het Beth Israël Deaconess Medisch Centrum (BIDMC) verschaft nieuwe inzichten omtrent dit fenomeen. Zoals te lezen in de uitgave van 26 oktober van het tijdschrift Cell, tonen de bevindingen aan hoe de GABA neurotransmitter selectief energieverbruik stuurt, en belangrijker nog, helpt te verklaren hoe neurocircuits ten grondslag liggen aan de vet verbrandende eigenschappen van bruin vet.
“Onze groep heeft een onderzoeksprogramma opgezet met de algemene doelstelling om het ‘bedradingsschema’ te ontrafelen waarmee de hersenen de eetlust controleert en calorieën verbrandt”, zegt senior auteur Bradford Lowell, MD, PhD, een professor in de geneeskunde aan de afdeling BIDMC’s Endocrinologie van de Harvard Medische School. “Om ons inzicht te vergroten moeten we de functie van specifieke neuronen kennen en bovendien de uitwisseling van deze neuronen met andere input en output neuronen. Tot voor kort was deze kennis overde hypothalamus grotendeels onbekend”.
Zo piepklein als de hypothalamus is, leidt het een veelheid aan belangrijke functies in het lichaam en is het het controlecentrum voor de energiebalans. Dit evenwicht ontstaat wanneer de hersenen feedback signalen ontvangen van het lichaam dat de status van het brandstofniveau doorgeeft en vervolgens deze integreert met de input van de buitenwereld en iemands emotionele toestand om zo het eetpatroon en energieverbruik aan te passen.
In deze nieuwe studie onderzochten de onderzoekers een uniek gebiedje neuronen die zich aan de basis van de hersenen in de boogvormige kern van de hypothalamus bevindt. “We hebben muizen genetisch gemanipuleerd zodat zij een specifiek defect hebben dat voorkomt dat deze neuronen de remmende neurotransmitter GABA afgeven” zegt Lowell. “Muizen met dit defect ontwikkelen uitgesproken obesitas en zeer opmerkelijk is het feit dat hun zwaarlijvigheid volledig te wijten is aan het defect in het verbranden van calorieën,” legt hij uit, eraan toevoegend dat de voedselinname in geen enkel opzicht was veranderd.
Door vervolgens een andere groep muizen genetisch zo te manipuleren dat deze neuronen selectief kunnen worden ingeschakeld op verschillende tijdstippen, kon het team aantonen dat de boogvormige neuronen aangestuurd worden door een aantal onderliggende neuronen om zo het energieverbruik in bruin vet te regelen. Bruin vet is steeds vaker in het nieuws de laatste tijd, omdat veel recente studies hebben aangetoond dat, in tegenstelling tot het energie opslaande witte vet, bruin vet energie verbrandt om warmte te genereren. Dit proces heet thermogenese.
“Energie verbruik door bruin vetweefsel is van cruciaal belang bij het handhaven van het lichaamsgewicht en voorkomt dieet geïnduceerde obesitas. Het in de hersenen gelegen regulatie mechanisme is echter nog steeds niet goed in kaart gebracht”, zegt eerste auteur Dong Kong, PhD, een geneeskunde docent in Lowell’s laboratorium. “Onze ontdekking van een in de hypothalamus gelegen neurocircuit dat uiteindelijk de thermogenese bepaalt is een belangrijke stap vooruit,” verklaart Lowell. De onderzoekers hebben bovendien gevonden dat wanneer ze deze neuronen inschakelen, het energieverbruik volledig afhankelijk wordt van het vrijkomen van GABA. Deze resultaten laten zien dat het vrijkomen van GABA uit de boogvormige neuronen selectief energieverbruik stuurt.
“Onze bevindingen hebben ons inzicht vergroot in de regulatie van ons energieverbruik en hebben nieuwe inzichten in de pathogenese van obesitas opgeleverd”, zegt Kong.
De unieke eigenschappen van de boogvormige neuronen zijn belangrijk omdat zij een kans bieden om experimenteel de energie verbranding te beïnvloeden. Specifieker gezegd, neuronen die GABA-bemiddelde signalen van de boogvormige neuronen krijgen spelen waarschijnlijk een belangrijke rol bij het reguleren van de energieverbranding, maar niet van de voedselinname.
“Belangrijk is nu om de bovenliggende structuren die deze thermogenese regulerende gebogen neuronen controleren, volledig in kaart te brengen en tevens ook de onderliggende structuren die het ‘circuit’ naar het bruin vetweefsel voltooien” zegt Lowell. Hij en zijn collega’s hebben een aantal specifieke neuronen geïdentificeerd die onder de boogvormige neuronen liggen maar meer onderzoek is nodig om deze??duidelijker in beeld te krijgen. Deze werkzaamheden kunnen nieuwe mogelijkheden leveren voor farmacologische interventies die zouden kunnen leiden tot effectievere behandeling van obesitas en de bijbehorende complicaties, zoals diabetes.
Vertaling Robertus