Почему марихуана возбуждает голод?

Каннабиноиды действуют на рецепторы нейронов обонятельного тракта, делая нос чувствительным к пищевым запахам и обостряя чувство голода.

Учёные из Национального института здравоохранения и медицинских исследований Франции (INSERM) выяснили, почему марихуана вызывает аппетит, — и если кому-то кажется, что это важно только для исследователей наркотических эффектов и самих «употребляющих», то мы напомним, что, кроме каннабиноидов, в «косяке» есть ещё и эндоканнабиноиды, которые наш мозг вырабатывает сам для себя. А это значит, что речь тут идёт о некоем общем механизме, регулирующем пищевое поведение.

В 2010 году Джованни Марсикано (Giovanni Marsicano) и его коллеги выяснили, что удаление у мышей каннабиноидного рецептора СВ-1 из корковых нейронов подавляло аппетит у голодных животных. После этого исследователи решили проверить, не связана ли в этом случае работа СВ-1-рецепторов с обонятельными путями. С помощью оптогенетических методов удалось создать мышей, у которых можно было по желанию включать и выключать каннабиноидные рецепторы в нейронах обонятельных путей.

Обонятельный путь человека (иллюстрация Shutterstock).

В результате, как пишут авторы работы в Nature Neuroscience, с помощью СВ-1 получилось связать вместе чувство голода и обонятельные ощущения. Если эти рецепторы выключали, голодные грызуны, несмотря на фактический голод, стремились к еде не больше своих сытых товарищей. Если же каннабиноидные рецепторы СВ-1 активировались (к примеру, с помощью тетрагидроканнабинола), у мышей просыпался аппетит, не соответствующий их действительному голоду. При этом, что важно, после стимуляции каннабионоидных рецепторов животные реагировали на гораздо более слабые пищевые запахи.

Нейроны с рецепторами, подвергавшимися модификации, принадлежали обонятельной луковице, которая принимает информацию от обонятельного эпителия и отправляет её дальше в кору. Получается, что под действием каннабиноидов меняются взаимоотношения воспринимаемых запахов и пищевых центров: нос воспринимает более слабые ароматы пищи, которые подстёгивают чувство голода, — что уж тут говорить про резко выраженные съедобные запахи!

Очевидно, эндоканнабиноиды могут оказывать такой же эффект, и тогда возникает вопрос, не может ли эта система привести нас к ожирению — ведь легко представить, как собственные каннабиноиды мозга без конца стимулируют голодное чувство и заставляют есть всё больше и больше? Однако сами авторы работы подчёркивают, что они экспериментировали именно с голодными мышами, и нужно ещё проверить, будут ли каннабиноиды действовать в том же духе без фонового чувства голода. Кроме того, все эти данные получены опять же на животных, но не на человеке.

С другой стороны, даже если в ближайшее время ни к каким практическим последствиям эти данные не приведут, сведения о действии каннабиноидов на пищевое поведение всё равно можно использовать при дальнейшем исследовании пищевых цепочек в мозге — ведь по большому счёту мы до сих пор не знаем, почему съедобный запах вызывает у нас чувство голода.

Подготовлено по материалам NewScientist. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич

Оптогенетика заиграла новыми красками

Для оптогенетики нашли два новых светочувствительных белка, посредством которых можно одновременно управлять разными нейронами — с помощью красного и синего света.

Львиную долю того, что мы знаем сегодня о нейронах и нейронных цепях, мы знаем благодаря оптогенетическим методам. Последние основаны на введении в мембрану нейронов фоточувствительного белка опсина, который под действием света открывает трансмембранный ионный канал: поток ионов изменяет поляризацию мембраны, нейрон возбуждается и отправляет импульс своим соседям. Или наоборот: поток ионов успокаивает нейрон и сводит на нет всякую активность. Опсин вводится в ДНК нейронов вместе с флюоресцирующим белком, чтобы можно было отличить нейроны с фотосистемой от прочих.

С помощью оптогенетики можно подчинить себе целую группу клеток, активировать и подавлять их по своему усмотрению и наблюдать, что при этом произойдёт в мозге. Однако до сих пор за один раз можно было управлять только одной популяцией нейронов: все они получали одинаковый опсин и тут же реагировали на свет из введённого в мозг электрода.

Оптогенетические нейроны, подчиняющиеся красному или бледно-синему свету (фото Yasunobu Murata / McGovern Institute).

Но что будет, если использовать не один опсин, а два, настроенные на разные световые волны? Тогда удастся независимо оперировать сразу двумя группами нейронов, наблюдать, как они влияют друг на друга, на мозг и т. д. Словом, возможности расширяются многократно.

Именно это попытались сделать Эдуард Бойден (Edward S Boyden) и его коллеги из Массачусетского технологического института (США). Вместе с коллегами из Альбертского университета (Канада) они проанализировали 1 000 транскриптомов (полных наборов РНК, которыми обычно пользуется клетка) растений и водорослей. Опсину подошёл бы не всякий, а только тот, что совместим с нейронами млекопитающих, и таких в итоге нашлось два: один активировался в бледно-синем свете и был назван Chronos, а другой работал в красном диапазоне при длине волны 735 нм и был назван Chrimson.

В журнале Nature Methods авторы сообщают, что «синий» опсин, во-первых, срабатывал чрезвычайно быстро, а во-вторых, ему было достаточно совсем немного света, так что при совместном использовании двух белков можно было не опасаться, что Chrimson возбудится от избытка синего света, предназначенного для Chronos. С помощью двойной системы опсинов можно даже разложить одну нервную цепочку на две части, чтобы узнать, как одни нейроны влияют на другие, притом что и те и те заняты одним делом.

Преимущества двухканальной оптогенетической системы настолько очевидны, что может возникнуть вопрос, почему до сих пор такой метод нельзя было создать генетико-инженерными модификациями уже имеющихся у исследователей белков. Такие попытки, впрочем, предпринимались, но всякий раз учёным приходилось выбирать: либо белок будет работать быстро, но с интенсивным светом, либо медленно, но с более слабым освещением. Сделать так, чтобы белок действовал быстро и не требовал избытка света, никак не получалось, поэтому можно сказать, что исследователям действительно повезло найти естественный белок, удовлетворяющий всем требованиям.

Подготовлено по материалам MIT News. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич