Как нервы сжигают жир

Нейроны симпатической нервной системы напрямую приказывают жировым клеткам сжигать их накопленные запасы.

Клетки жировой ткани (зелёные) и контактирующие с ними нейроны (красные). (Фото Ana Domingos / Instituto Gulbenkian de Ciencia.)

Наш мозг постоянно получает сигналы о том, как происходит обмен веществ, сколько мы съели, и не пора ли ликвидировать накопленный жир. Обмен информацией происходит с помощью гормонов, и одной из главных сигнальных молекул здесь служит лептин. Он синтезируется адипоцитами, клетками жировой ткани, и, воздействуя на рецепторы гипоталамуса в мозге, запускает сжигание жира (недостаток лептина, нарушения в его синтезе легко может стать причиной ожирения).

Как технически происходит передача гормонального сигнала? Было бы естественно предположить, что нейроны прямо взаимодействуют с адипоцитами, но до сих пор подтверждения тому были косвенные: в жировой ткани можно найти отростки нервных клеток, однако что это за нервные клетки, работают ли они именно с адипоцитами или просто проходят сквозь ткань, точно сказать никто не мог. Исследователям из Института Гульбенкяна и Университета Рокфеллера удалось в буквальном смысле подсмотреть, как нервная система общается с жировой тканью. 

Работа состояла из нескольких частей. Сначала Ана Домингос (Ana Domingos) и её коллеги очистили изъятую из мыши жировую ткань от собственно жиров, которые находятся межклеточном веществе и которые скрывают местоположение кровеносных сосудов и нервов. С помощью оптической томографии, когда объёмное изображение объекта получается на основе анализа того, как свет проходит через этот объект, удалось ещё раз показать, что в жировую ткань входит много нейронных аксонов – отростков нервных клеток. Затем уже на живом животном исследователи применили двухфотонную микроскопию и увидели, что аксоны заканчиваются на жировых клетках – то есть они не просто проходят сквозь жировую ткань, а, очевидно, работают с ней. Такие контакты были немногочисленны: лишь около 8% адипоцитов были прямо связаны с нейронами.

Наконец, на последнем этапе очередь дошла до оптогенетических методов: в нейроны, контактирующие с жировыми клетками, вводили фоточувствительный белок, который активировал нервные клетки при облучении светом. Эксперименты показали, что одновременно они выделяли нейромедиатор и гормон норэпинефрин (или норадреналин) – как и при стимуляции лептином. «Включённые» нейроны запускали разрушение жиров. Напротив, если контакты между нервными и жировыми клетками разрушали с помощью генетической модификации мыши, то никакой реакции ни на лептин, ни на фотовключение не было. Что до вышеупомянутой немногочисленности нейронно-жировых контактов, то, вероятно, нейронный сигнал может умножаться в жировой ткани, расходясь по довольно большой «аудитории». Полностью результаты работы описаны в статье в Cell.

Итак, получается такая закольцованная цепочка: адипоциты, накапливая жир, выделяют всё больше и больше лептина, который через мозг запускает активность симпатических нервов, которые, в свою очередь, с помощью норэпинефрина включают процессы распада жиров в самих адипоцитах. Опять же, давно было известно, что на жировых клетках есть рецепторы для норадреналина, но зачем они тут нужны и откуда он мог бы сюда прийти, оставалось только гадать: может, в жировую ткань проникает норэпинефрин из надпочечников; может, он никак с усиленным расщеплением жиров не связан. Но, как видим, прямую связь между нервами и жировой тканью всё же удалось подтвердить (правда, для этого понадобился целый арсенал современнейших молекулярно-клеточных исследовательских методов). И, коль скоро у нас нервы действительно сжигают жир, то нельзя ли полученные данные как-то использовать в медицинских целях? Осталось только понять, чем можно целенаправленно стимулировать именно жиросжигающие нейроны. 

Автор: Кирилл Стасевич