Воспаление гипоталамуса и ожирение: новое исследование раскрывает механизм метаболических нарушений

В недавно опубликованном исследовании в журнале Nature ученые обнаружили новый механизм, который объясняет, как воспаление гипоталамуса может привести к метаболическим нарушениям и ожирению. Они показали, что воспаление вызывает фиброзное ремоделирование в перинейрональных сетях (PNNs), специализированном внеклеточном матриксе (ECM) в дугообразном ядре гипоталамуса (ARC), что, в свою очередь, нарушает работу инсулина и провоцирует метаболическую дисфункцию.

Влияние воспаления на гипоталамус

Когда уровень сахара в крови повышается, поджелудочная железа начинает активно вырабатывать инсулин, который регулирует метаболические процессы через дугообразное ядро гипоталамуса (ARC). Потеря чувствительности к инсулину приводит к увеличению аппетита и накоплению жировой ткани, что может вызвать ожирение. Важную роль в этом процессе играет внеклеточный матрикс (ECM) — сеть белков и сахаров, окружающая нейроны и регулирующая доступ инсулина к ним.

Ремоделирование матрикса и метаболическая дисфункция

При ожирении и диабете в ECM гипоталамуса накапливаются перинейрональные сети, которые препятствуют активности инсулина. В исследовании ученые кормили мышей высококалорийной диетой с высоким содержанием жиров и сахара, чтобы вызвать у них диабет. Они наблюдали за уровнем глюкозы и анализировали изменения в структуре ECM.

Исследователи обнаружили, что воспаление в гипоталамусе приводит к образованию фиброзных сетей вокруг нейронов, выделяющих Agouti-Related Protein (AgRP). Эти сети нарушают нормальную передачу сигналов инсулина и усиливают возбуждение нейронов, отвечающих за чувство голода. В результате нарушается обмен веществ, повышается аппетит и масса тела.

Генетические и физиологические эксперименты

Чтобы понять, как фиброз влияет на чувствительность к инсулину, исследователи провели серию экспериментов на мышах. Они вводили различные вещества, чтобы искусственно вызвать или подавить воспаление в гипоталамусе. Использование фермента хондроитиназы ABC для разрушения фиброзных сетей привело к восстановлению нормальной функции инсулина и снижению веса у мышей.

Интересно, что, несмотря на наличие фиброзных сетей, активность лептина — другого важного гормона, регулирующего массу тела — оставалась неизменной. Это свидетельствует о том, что нарушение работы инсулина, а не лептина, играет ключевую роль в развитии метаболических нарушений.

Возможные терапевтические подходы

Исследователи также изучили эффект фторзамина, препарата, препятствующего образованию фиброзных сетей в гипоталамусе. Интраназальное введение этого препарата восстанавливало чувствительность к инсулину и нормализовало структуру ECM, что приводило к снижению массы тела и улучшению обмена веществ у мышей.

Заключение

Это исследование подчеркивает важность роли воспаления и внеклеточного матрикса в регуляции метаболических процессов. Лекарства, направленные на снижение воспаления в гипоталамусе и разрушение фиброзных сетей, могут стать эффективными средствами для лечения ожирения и связанных с ним метаболических нарушений, таких как диабет.