Obesitas: Bagaimana diet mengubah otak dan mendorong makan berlebihan
Para ilmuwan telah mengimplikasikan neuron spesifik di area hipotalamus lateral, wilayah yang terlibat dalam mekanisme bertahan hidup seperti asupan makanan, dalam memberi sinyal ke otak kapan harus berhenti makan. Mekanisme ini terganggu pada tikus gemuk.
Obesitas adalah masalah di seluruh dunia, dengan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) memperkirakan 650 juta orang di seluruh dunia mengalami obesitas pada tahun 2016.
Banyak ahli menuding makan berlebihan dan gaya hidup yang tidak banyak bergerak sebagai akar penyebab epidemi obesitas.
Namun, tindakan apa pun yang kita lakukan memiliki konsekuensi pada tingkat molekuler, dan para ahli tahu sedikit detail tentang bagaimana otak kita berperilaku saat pembacaan pada skala perlahan naik.
Ilmuwan dari Departemen Psikiatri di University of North Carolina di Chapel Hill, bersama dengan kolaborator di Amerika Serikat, Swedia, dan Inggris, berusaha mengungkap jalur molekuler yang berperan dalam otak tikus yang mengalami obesitas.
Garrett Stuber, seorang profesor neurobiologi yang kini telah pindah ke Pusat Neurobiologi Kecanduan, Nyeri, dan Emosi di Universitas Washington di Seattle, adalah penulis senior hasil tim, yang ditampilkan dalam jurnal Ilmu.
Mengidentifikasi 'rem saat memberi makan'
Stuber dan kolaboratornya mempelajari area tertentu di otak yang disebut area hipotalamus lateral (LHA).
"LHA telah lama diketahui memainkan peran [a] dalam mempromosikan perilaku makan, tetapi jenis sel yang tepat yang berkontribusi untuk makan dalam struktur otak ini belum didefinisikan dengan baik," jelas Stuber tentang penelitiannya kepada Berita Medis Hari Ini.
Menganalisis ekspresi gen dalam sel individu di LHA pada tikus gemuk dan membandingkannya dengan tikus normal, tim menemukan perubahan mencolok pada neuron pengekspresian glutamat vesikuler tipe-2 (Vglut2). Sel-sel ini menggunakan glutamat sebagai neurotransmitter yang bekerja cepat.
Namun, perubahan ekspresi gen tidak selalu sama dengan perubahan fungsi.
Stuber menggali lebih dalam dan menggunakan kombinasi teknik untuk memvisualisasikan neuron LHAVglut2 individu ketika tim memberi tikus sukrosa, gula umum yang terdiri dari glukosa dan fruktosa.
Para peneliti menemukan bahwa konsumsi sukrosa mengakibatkan aktivasi sel. Namun, tanggapannya sedikit berbeda. Tikus yang tidak terlalu lapar menunjukkan aktivasi neuron LHAVglut2 yang kuat, sedangkan tikus yang berpuasa selama 24 jam memiliki respons yang dilemahkan.
Oleh karena itu, Stuber dan rekan-rekannya menyarankan bahwa neuron LHAVglut2 berperan dalam menekan makan dengan memberi tahu otak kita kapan harus berhenti makan. Mereka menyebutnya "rem saat memberi makan".
"Kami berhipotesis bahwa sinyal LHAVglut2 rangsang mewakili aktivasi rem saat makan untuk menekan asupan makanan lebih lanjut," tulis mereka.
Selanjutnya, tim menyelidiki bagaimana obesitas memengaruhi aktivitas sel-sel ini pada tikus yang mengonsumsi makanan berlemak tinggi selama 12 minggu untuk memicu obesitas.
“Sementara neuron LHAVglut2 dari tikus kontrol mempertahankan responsivitas mereka terhadap konsumsi sukrosa, neuron LHAVglut2 dari tikus [diet tinggi lemak] menjadi semakin kurang responsif terhadap konsumsi sukrosa dan kurang aktif saat istirahat,” tim menulis dalam makalah penelitian.
Dengan kata lain, neuron tidak mengirimkan sinyal "berhenti makan" yang begitu kuat ke otak saat tikus mengonsumsi gula atau saat tikus sedang istirahat. Sebaliknya, hewan-hewan itu makan berlebihan dan mengembangkan obesitas.
Obesitas 'mengganggu istirahat pada asupan makanan'
Kapan MNT ditanya apakah dia terkejut melihat respons yang terhambat oleh sel, Stuber menjelaskan, “Ya, hasil pencitraan, yang menunjukkan bahwa sel glutamat LHA diturunkan regulasi oleh paparan diet tinggi lemak (model obesitas eksperimental kami) mengejutkan kami. ”
“Ketika neuron ini diaktifkan, tikus menghentikan penjilatan sukrosa dan menghindari lokasi yang dipasangkan dengan stimulasi LHAVglut2. Jadi, aktivasi neuron LHAVglut2 dapat berfungsi sebagai rem untuk makan, ”komentar Stephanie Borgland, seorang profesor di Institut Otak Hotchkiss di Universitas Calgary di Kanada, dalam artikel Perspektif yang menyertai di Ilmu.
"Mengingat bahwa aktivasi neuron ini juga mengarah pada perilaku melarikan diri dan menghindar, neuron ini mungkin terlibat dalam peralihan dari mencari makan menjadi melarikan diri untuk meningkatkan kelangsungan hidup, yang konsisten dengan fungsi homeostatis hipotalamus lainnya."
Stephanie Borgland
“Sementara pekerjaan kami berfokus pada LHA, penting untuk dicatat bahwa banyak daerah otak dan jenis sel yang saling berhubungan juga kemungkinan dimodulasi oleh obesitas,” kata Stuber. MNT. "Ini termasuk jenis sel di hipotalamus arkuata dan periventrikular, serta daerah otak lainnya."
Memang, awal tahun ini, MNT melaporkan bahwa ketika para ilmuwan dari The Rockefeller University di New York City, NY, menstimulasi neuron reseptor dopamin 2 (hD2R) di hipokampus tikus, hewan tersebut makan lebih sedikit. Para peneliti menyarankan bahwa sirkuit saraf ini mencegah tikus makan berlebihan.
Sementara itu, Stuber dan koleganya melanjutkan penyelidikan mereka ke LHA, di mana mereka berencana untuk melihat subtipe neuron lainnya.
Mengenai bagaimana temuan Stuber berlaku untuk manusia, dia menjelaskan, "Kami pikir data [...] kami akan mengungkapkan target genetik dan terapeutik baru yang, suatu hari nanti, dapat diterjemahkan ke manusia."
