Las neuronas en el cerebro que controlan el hambre están reguladas por AMPK, una proteína activada durante el ayuno, informan investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts, el Centro Médico Beth Israel Deaconess y la Facultad de Medicina de Harvard neurona el 6 de julio de 2016.
Los altos niveles de actividad de AMPK aumentan significativamente la activación de las neuronas de "hambre" conocidas como neuronas AgRP, lo que lleva a una mayor ingesta de alimentos, peso corporal y masa grasa en modelos de ratones. El bloqueo de la actividad de AMPK en ratones condujo a una disminución del hambre y la activación de neuronas AgRP, inclusodespués del ayuno. El equipo de investigación descubrió que AMPK altera la capacidad de las neuronas AgRP para formar sinapsis, o nuevas conexiones de otras neuronas. El estudio arroja luz sobre los mecanismos biológicos que regulan el comportamiento de alimentación, y sirve como un modelo potencial para el estudio amplio deformación de sinapsis.
"Sabemos que AgRP es un grupo maestro de neuronas que controla el hambre, y es fundamental que comprendamos cómo se regulan estas neuronas, ya que la disfunción puede conducir a la obesidad o la anorexia", dijo el autor del estudio Dong Kong, PhD, profesor asistente de neurocienciaen la Facultad de Medicina de la Universidad de Tufts.
Ubicadas en el hipotálamo, las neuronas que expresan AgRP péptido relacionado con agouti juegan un papel importante en el comportamiento de alimentación. Los experimentos han demostrado que la sobreactivación de estas neuronas de "hambre" puede hacer que los ratones continúen comiendo incluso cuando están llenos.la actividad de las neuronas está bloqueada, los ratones dejan de comer. Si bien se sabe que las neuronas AgRP se activan por el ayuno y la hormona grelina producida por el estómago vacío, e inhibida por la hormona leptina producida por las células grasas, se sabe menos sobre su subyacentemecanismos biológicos.
Para investigar, Kong y sus colegas se centraron en AMPK, una proteína sensor metabólica involucrada en la regulación de energía que se puede encontrar en la mayoría de las células. La actividad de AMPK se ha desencadenado por el ayuno y la grelina, reflejando los patrones de activación de las neuronas AgRP. Pero suEl papel en las neuronas no estaba claro. Los investigadores comenzaron desarrollando un conjunto de herramientas genéticas que les permitía evaluar la actividad de AMPK en ratones y manipular su señalización solo en neuronas AgRP, dejando inalterados otros tipos de células.
Necesario y suficiente
El equipo descubrió que la actividad de AMPK en las neuronas AgRP era más del doble en los animales en ayunas en comparación con los animales en estado de saciedad. Luego diseñaron ratones con proteína AMPK activada continuamente. Esto provocó un aumento de la activación de las neuronas AgRP y una mayor ingesta de alimentos, peso corporal ymasa grasa tanto en ratones en ayunas como en ratones que tenían acceso ilimitado a los alimentos. El bloqueo de la actividad de AMPK produjo el efecto contrario y disminuyó la actividad de las neuronas AgRP.
Además de alterar la frecuencia y la tasa de activación de las neuronas AgRP, AMPK también afectó la formación de espinas dendríticas, estructuras en las neuronas involucradas en la neurotransmisión, que reciben entradas sinápticas de otras neuronas. En un estudio anterior, Kong y sus colegasdescubrió que la densidad de la columna dendrítica se correlacionaba directamente con el efecto de las neuronas AgRP sobre el hambre. En el estudio actual, el equipo confirmó que los altos niveles de actividad de AMPK causaron una alta densidad de columna dendrítica de AgRP, mientras que el bloqueo de la activación de AMPK detuvo la formación de la columna vertebral.
"Descubrimos anteriormente que el ayuno puede conducir el comportamiento de alimentación con una mayor formación de sinapsis y actividad de disparo en las neuronas AgRP, y ahora hemos demostrado que AMPK es necesario y suficiente para que esto ocurra", dijo Kong, quien se desempeña como facultad en elProgramas de Neurociencia y Biología Celular, Molecular y del Desarrollo en la Escuela Sackler de Ciencias Biomédicas de Graduados en Tufts. "Incluso en un estado alimentado, los ratones con AMPK continuamente activa tienen una mayor actividad de AgRP, comen más y desarrollan obesidad más rápido".
Kong y sus colegas examinaron más a fondo cómo AMPK afectó la formación de la columna dendrítica al estudiar las PAK, un grupo de proteínas involucradas en la plasticidad sináptica en la que se sabe que actúa la AMPK. El equipo descubrió que el bloqueo específico de las PAK inhibía la actividad de las neuronas AgRP y la formación de la columna dendrítica enratones en ayunas, incluso en ratones con AMPK continuamente activada. Sus hallazgos sugieren que los PAK son necesarios para la activación de AMPK de las neuronas AgRP y juegan un papel importante en la plasticidad sináptica mediada por AMPK.
Kong advierte que AMPK y PAK no son actualmente objetivos terapéuticos ideales, debido a su presencia generalizada en las células de todo el cuerpo. Sin embargo, aclarar los mecanismos biológicos por los cuales funcionan las neuronas AgRP es necesario para futuros esfuerzos de investigación para identificar objetivos más adecuados, éldice Kong y su laboratorio en Tufts ahora están explorando más a fondo los mecanismos por los cuales las neuronas AMPK, PAKs y AgRP interactúan entre sí, y con otros factores de señalización importantes para la alimentación, como leptina, grelina, insulina y glucosa.
"Dada la amplia expresión de las proteínas AMPK y PAK, así como otras moléculas involucradas, nuestros hallazgos podrían tener efectos potencialmente más amplios en el estudio de la formación de sinapsis", dijo Kong. "Si bien no proporcionamos un objetivo definitivo para el desarrollo de fármacoscontra la obesidad o los trastornos alimentarios, creemos que estos hallazgos aclaran nuestra comprensión de esta importante vía de regulación de la energía y permiten nuevos enfoques para futuras investigaciones y estudios terapéuticos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tufts, Campus de Ciencias de la Salud . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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