tunnistaa maksan ja aivojen välisen yhteyden keskeiseksi tekijäksi vuorokausittaisten ruokailutottumusten ja lihavuuden hallinnassa.

Tutkimus korostaa maksan vagushermon roolia ruoanottorytmien säätelyssä ja tarjoaa uusia näkökulmia lihavuuden mahdollisiin hoitoihin.

Science-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että maksan afferenttien hermojen (HVAN) ja aivojen välinen kommunikaatio vaikuttaa vuorokausirytmin ruokailutottumuksiin. Hiirillä HVAN:n kirurginen poisto korjasi muuttuneita syömisrytmejä ja vähensi painonnousua runsasrasvaisen ruokavalion aikana, mikä viittaa siihen, että HVAN saattaa olla kohde lihavuuden torjunnassa.

Vuorokausirytmit ovat 24 tunnin syklejä, jotka säätelevät eläinten fyysisiä, henkisiä ja käyttäytymiseen liittyviä muutoksia, yleensä synkronoituina valon ja pimeyden syklien kanssa. Vaikka nämä rytmit ovat yleensä vakaita, ne voivat häiriintyä käyttäytymisen muutosten tai valolle altistumisen vuoksi, kuten aikaerorasituksesta tai yövuorosta, mikä johtaa elinjärjestelmien epäsynkronointiin.

Suprakiasmaattinen tumake (SCN) toimii vuorokausirytmin pääkellona, joka käyttää valosignaaleja molekyylikellogeenien takaisinkytkentäsilmukoiden (TTFL) muodostamiseen. Viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että lähes kaikki somaattiset solut ylläpitävät myös omia TTFL-silmukoitaan, jotka auttavat tasapainottamaan vuorokausirytmiä muiden prosessien, kuten ravinnonsaannin, kanssa.

SCN:n ja ravintoaineiden ohjaamien maksarytmien välinen synkronointi on tärkeää aineenvaihdunnan tasapainon ylläpitämiseksi ympäristön muutoksissa. Jyrsijöillä ja ihmisillä tehdyt tutkimukset viittaavat siihen, että näiden järjestelmien desynkronointi on haitallista terveydelle ja lisää aineenvaihduntasairauksien, kuten lihavuuden ja diabeteksen, riskiä ja vakavuutta. Näitä vuorovaikutuksia säätelevät tarkat mekanismit ja signaalit ovat kuitenkin edelleen epäselviä.

Tutkimuksessa selvitetään maksan ja aivojen välisen vuorokausirytmin kommunikaatiomekanismeja poistamalla hiiriltä tumareseptorit REV-ERBα/β.

Nämä reseptorit on aiemmin tunnistettu kronometabolisen homeostaasin keskeisiksi tekijöiksi. Niiden poistaminen aiheuttaa desynkronisaatiota.

Toisin kuin aiemmissa tutkimuksissa tällä alalla, tutkijat käyttivät adenovirusinjektioita, jotka pystyvät poistamaan REV-ERB:tä häntälaskimon kautta, mikä antoi tutkimukselle ainutlaatuisen edun biologisen kellon häiritsemisessä paikallisesti (systeemisen sijaan).

Menetelmän avulla pystyimme havaitsemaan ja manipuloimaan maksan ja aivojen välistä asynkroniaa jättäen muut elinjärjestelmät ennalleen, mikä vähensi merkittävästi taustamelua ja sekoittavia tekijöitä.

Kirurgisia ja kokeellisia toimenpiteitä tehtiin kolmelle eri aikuisten laboratoriohiirten ryhmälle.

Tutkimuksessa keskityttiin myös maksan vagushermon (HV) rooliin aivoihin suuntautuvassa viestinnässä ja painonsäätelyssä. Vaikka aiemmin tiedettiin, että HV välittää aineenvaihduntatietoja maksasta aivoihin, sen tarkka rooli vuorokausirytmin mukaisessa viestinnässä ja ruokailurytmeissä oli edelleen spekulatiivinen.

Tutkimuksessa korostetaan, että ruoan saantirytmit toimivat maksassa vuorokausirytmin säätelyyn eräänlaisena zeitgeberinä (ulkoisena signaalina, joka synkronoi biologisia rytmejä), samalla tavalla kuin valo- ja pimeyssyklit ohjaavat kehon vuorokausirytmejä.

Geenejä hiljentävissä hiirimalleissa REV-ERBα- ja REV-ERBβ-reseptorien deleetio häiritsi ruokailurytmejä vaikuttamatta SCN:n ohjaamiin sykleihin.

Ablaatio aktivoi kronometabolisesta tasapainosta vastaavat Arntl- ja Per2-geenit, mikä johti muuttuneisiin ruokailurytmeihin ja lisääntyneeseen päivänvalossa syömiseen ja lopulta merkittävään painonnousuun. Mielenkiintoista kyllä, maksan vagushermon (HVAN) katkaisu poisti nämä vaikutukset, vähensi ruoan saantia ja johti painonpudotukseen.

Tämä korostaa HV:n tärkeää roolia ruokailurytmien signaloinnissa, ja rinnakkaiset tutkimukset osoittavat päinvastaisia tuloksia: suoliston afferenttien aktivoituminen ihmisillä johti painonpudotukseen, mikä korostaa suoliston ja aivojen vuorovaikutusten monimutkaisuutta aineenvaihdunnan säätelyssä.

Tutkimuksessa käytettiin hiirimalleja kronometabolisen homeostaasin ja ruokailurytmien häiriöiden taustalla olevien mekanismien tunnistamiseen.

Tulokset osoittivat, että HV toimii kommunikaatiokeskuksena, joka välittää aivoihin signaaleja REV-ERBα/β-ydinreseptorien kautta havaituista ruokailurytmin muutoksista. Nämä signaalit johtavat lisääntyneeseen ravinnonsaantiin päivänvalossa ja merkittävään painonnousuun.

HV:n poistaminen poisti nämä vaikutukset, mikä osoittaa sen olevan potentiaalinen kohde tuleville painonpudotustutkimuksille.