Голодный мозг. Как перехитрить инстинкты, которые заставляют нас переедать

Чтобы проверить свою теорию, Веллозу и его помощники заблокировали основные пути распространения воспалительных процессов в мозге у крыс с ожирением.[120] Они посчитали возможным, что воспаление гипоталамуса может приводить к ожирению. Таким образом, блокировка воспалительного процесса должна привести к уменьшению объемов потребляемой пищи и снижению веса. Все получилось так, как и предполагали исследователи. После открытия Веллозу несколько ученых провели свои исследования и подтвердили, что воспаление в гипоталамусе блокирует сигналы лептина, из-за чего развивается резистентность к лептину и чрезмерная полнота.[121]

Но воспаление – это не единственная неприятность, которая происходит в мозге ожиревших грызунов. В 2012 году я и мои коллеги Джош Талер и Майк Шварц опубликовали исследование, в рамках которого подробно изучили клеточные изменения в гипоталамусе в период развития ожирения.[122] Большая часть нашей работы была посвящена клеткам двух типов: астроцитам и микроглии. Нейроны – это клетки, которые занимаются обработкой и передачей информации, а астроциты и микроглия оказывают поддержку хрупким нейронам и следят за их комфортом. Они защищают их от угроз, помогают восстанавливаться, дают энергию и наводят чистоту.[123] При повреждениях мозга эти клетки начинают работать с утроенной силой. Они увеличиваются в размере и численности, чтобы побороть противника и способствовать процессу восстановления. «Любые повреждения мозга, в том числе травмы, инсульты, нейродегенеративные заболевания и даже инфекции вызывают активность этих клеток», – объясняет Талер.

В здоровом мозге клетки астроцитов не обладают большими размерами. От них в разные стороны отходят тонкие как паутина волокна, с помощью которых астроциты наблюдают за состоянием ближайших к ним клеток. При этом волокна разных астроцитов не пересекаются друг с другом. При повреждениях мозга клетки астроцитов размножаются и сильно разрастаются. Тонкие чувствительные волокна сплетаются с волокнами соседних астроцитов (см. рис. 36). В микроглии протекают схожие процессы. Возбужденное состояние астроцитов и микроглии указывает на повреждения мозга. Активность клеток хорошо видна в микроскоп. Поэтому мы решили поискать их в гипоталамусе крыс и мышей, страдающих ожирением.

Рис. 36. Астроциты и микроглия в спокойном (слева) и возбужденном (справа) состояниях.

И мы их нашли. В гипоталамусе толстых крыс и мышей астроциты достигали крупных размеров, их нитевидные отростки были спутаны в плотную массу. Клетки микроглии также были увеличены в размерах, кроме того, их число превышало норму. Описанные изменения обнаружились рядом с нейронами NPY- и ПОМК-нейронами (дугообразное ядро). Больше подобной активности клеток нигде не наблюдалось. Исходя из результатов исследования, мы заключили, что грызуны с ожирением страдали от слабого повреждения мозга в области центра регуляции пищевого поведения и адипозности. Кроме того, когда грызунов перевели на высококалорийную диету, ответная реакция на повреждение мозга и воспалительный процесс возникли прежде, чем развилось ожирение. В этой связи можно предположить, что повреждение мозга повлекло за собой процесс накопления лишнего жира.

С крысами все стало до некоторой степени ясно. Но какое отношение наши открытия имеют к человеческому организму? Чтобы выяснить, поврежден ли гипоталамус у людей, страдающих ожирением, мы обратились за помощью к нашей коллеге Элен Щур – специалисту в области борьбы с ожирением из Вашингтонского университета. Она специализируется на магнитно-резонансной томографии (МРТ). С помощью МРТ исследователи и врачи могут заглянуть в живой мозг без риска нанести ему повреждения. Это своего рода рентген, на котором появляется высокоточное изображение мягких тканей.

Врачи назначают исследование МРТ, чтобы диагностировать повреждения мозга в результате инсультов и травм. В поврежденном мозге астроциты приходят в возбужденное состояние и начинают активно поддерживать процесс восстановления тканей. В результате появляется «шрам», который виден на МРТ-снимке даже спустя много лет после травмы. Аналогичным образом клетки кожи выращивают рубцовую ткань, чтобы закрыть порезы.