De darm en de hersenen communiceren met elkaar om de verzadiging en de bloedsuikerspiegel tijdens voedselconsumptie aan te passen. De nervus vagus is een belangrijke communicator tussen deze twee organen. Onderzoekers van het Max Planck Institute for Metabolism Research in Keulen, het Cluster of Excellence for Aging Research CECAD aan de Universiteit van Keulen en het Universitair Ziekenhuis Keulen hebben nu de functies van de verschillende zenuwcellen in het controlecentrum van de vagus onder de loep genomen zenuw, en ontdekte iets heel verrassends: hoewel de zenuwcellen zich in hetzelfde controlecentrum bevinden, innerveren ze verschillende delen van de darm en regelen ze ook op verschillende manieren verzadiging en bloedsuikerspiegels. Deze ontdekking zou een belangrijke rol kunnen spelen bij de ontwikkeling van toekomstige therapeutische strategieën tegen obesitas en diabetes.
Wanneer we voedsel consumeren, wordt informatie over het ingenomen voedsel overgedragen van het maagdarmkanaal naar de hersenen om gevoelens van honger en verzadiging aan te passen. Op basis van deze informatie beslissen de hersenen bijvoorbeeld of we doorgaan of stoppen met eten. Daarnaast wordt onze bloedsuikerspiegel aangepast door de hersenen. De nervus vagus, die zich uitstrekt van de hersenen tot aan het maag-darmkanaal, speelt een essentiële rol in deze communicatie. In het controlecentrum van de nervus vagus, het zogenaamde nodose ganglion, bevinden zich verschillende zenuwcellen, waarvan sommige de maag innerveren, terwijl andere de darm innerveren. Sommige van deze zenuwcellen detecteren mechanische prikkels in de verschillende organen, zoals het strekken van de maag tijdens het voeden, terwijl andere chemische signalen detecteren, zoals voedingsstoffen uit het voedsel dat we consumeren. Maar welke rol deze verschillende zenuwcellen spelen bij het overbrengen van informatie van de darm naar de hersenen, en hoe hun activiteit bijdraagt aan aanpassingen van voedingsgedrag en bloedsuikerspiegels, was grotendeels onduidelijk gebleven.
“Om de functie van de zenuwcellen in het nodose ganglion te onderzoeken, hebben we een genetische benadering ontwikkeld waarmee we de verschillende zenuwcellen kunnen visualiseren en hun activiteit bij muizen kunnen manipuleren. Hierdoor konden we analyseren welke zenuwcellen welk orgaan innerveren, wat wijst op wat soort signalen die ze in de darmen detecteren”, zegt onderzoeksleider Henning Fenselau. “Het stelde ons ook in staat om de verschillende soorten zenuwcellen specifiek in en uit te schakelen om hun precieze functie te analyseren.”
Ander voedsel activeert verschillende zenuwcellen
In hun onderzoek richtten de onderzoekers zich vooral op twee soorten zenuwcellen van het knooppunt ganglion, dat slechts één millimeter groot is. “Een van deze celtypes detecteert maagrek en activering van deze zenuwcellen zorgt ervoor dat muizen aanzienlijk minder eten”, legt Fenselau uit. “We hebben vastgesteld dat de activiteit van deze zenuwcellen de sleutel is voor het overbrengen van eetlustremmende signalen naar de hersenen en ook voor het verlagen van de bloedsuikerspiegel.” De tweede groep zenuwcellen innerveert voornamelijk de darm. “Deze groep zenuwcellen neemt chemische signalen van ons voedsel waar, maar hun activiteit is niet nodig voor de voedingsregulatie. In plaats daarvan verhoogt activering van deze cellen onze bloedsuikerspiegel”, zegt Fenselau. Deze twee soorten zenuwcellen in het controlecentrum van de nervus vagus vervullen dus heel verschillende functies.
“De reactie van onze hersenen tijdens voedselconsumptie is waarschijnlijk een samenspel van deze twee zenuwceltypes”, legt Fenselau uit. “Voedsel met veel volume rekt onze maag en activeert de zenuwceltypes die dit orgaan innerveren. Op een bepaald moment bevordert hun activering de verzadiging en stopt daarmee de verdere voedselinname, en coördineert tegelijkertijd de aanpassingen van de bloedsuikerspiegel. Voedsel met een hoge nutriëntendichtheid heeft de neiging om de zenuwcellen in de darm te activeren. Hun activering verhoogt de bloedglucosespiegels door de afgifte van lichaamseigen glucose te coördineren, maar ze stoppen verdere voedselinname niet.” De ontdekking van de verschillende functies van deze twee soorten zenuwcellen zou een cruciale rol kunnen spelen bij de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën tegen obesitas en diabetes.