Нейрони симпатичної нервової системи безпосередньо наказують жировим клітинам спалювати їх накопичені запаси.
Наш мозок постійно отримує сигнали про те, як відбувається обмін речовин, скільки ми з'їли, і чи не час ліквідувати накопичений жир. Обмін інформацією відбувається за допомогою гормонів, і однією з головних сигнальних молекул тут служить лептин. Він синтезується адіпоцитами, клітинами жирової тканини, і, впливаючи на рецептори гіпоталамусу в мозку, запускає спалювання жиру (нестача лептину, порушення в його синтезі легко може стати причиною ожиріння).
Як технічно відбувається передача гормонального сигналу? Було б природно припустити, що нейрони прямо взаємодіють з адіпоцитами, але досі підтвердження тому були непрямі: у жировій тканині можна знайти відростки нервових клітин, однак що це за нервові клітини, працюють вони саме з адіпоцитами або просто проходять крізь тканину, точно сказати ніхто не міг. Дослідникам з Інституту Гульбенкяна і Університету Рокфеллера вдалося в буквальному сенсі підглянути, як нервова система спілкується з жировою тканиною.
Робота складалася з декількох частин. Спочатку Ана Домінгос (Ana Domingos) і її колеги очистили вилучену з миші жирову тканину від власне жирів, які знаходяться міжклітинній речовині і які приховують місце розташування кровоносних судин і нервів. За допомогою оптичної томографії, коли об'ємне зображення об'єкта виходить на основі аналізу того, як світло проходить через цей об'єкт, вдалося ще раз показати, що в жирову тканину входить багато нейронних аксонів - відростків нервових клітин. Потім вже на живій тварині дослідники застосували двофотонну мікроскопію і побачили, що аксони закінчуються на жирових клітинах - тобто вони не просто проходять крізь жирову тканину, а, очевидно, працюють з нею. Такі контакти були нечисленні: лише близько 8% адіпоцитів були прямо пов'язані з нейронами.
Нарешті, на останньому етапі черга дійшла до оптогенетичних методів: у нейрони, що контактують з жировими клітинами, вводили фоточутливий білок, який активував нервові клітини при опроміненні світлом. Експерименти показали, що одночасно вони виділяли нейромедіатор і гормон норепінефрін (або норадреналін) - як і при стимуляції лептином. «Увімкнені» нейрони запускали руйнування жирів. Навпаки, якщо контакти між нервовими і жировими клітинами руйнували за допомогою генетичної модифікації миші, то ніякої реакції ні на лептин, ні на фотовключення не було. Що до вищезгаданої нечисленності нейронно-жирових контактів, то, ймовірно, нейронний сигнал може множитися в жировій тканині, розходячись по досить великій «аудиторії». Повністю результати роботи описані в статті в Cell.
Отже, виходить такий закільцьований ланцюжок: адіпоцити, накопичуючи жир, виділяють все більше і більше лептину, який через мозок запускає активність симпатичних нервів, які, в свою чергу, за допомогою норепінефріну включають процеси розпаду жирів в самих адіпоцитах. Знову ж таки, давно було відомо, що на жирових клітинах є рецептори для норадреналіну, але навіщо вони тут потрібні і звідки він міг би сюди прийти, залишалося тільки гадати: може, в жирову тканину проникає норепінефрін з надниркових; може, він ніяк з посиленим розщепленням жирів не пов'язаний. Але, як бачимо, прямий зв'язок між нервами і жировою тканиною все ж вдалося підтвердити (правда, для цього знадобився цілий арсенал сучасних молекулярно-клітинних дослідницьких методів). І, якщо у нас нерви дійсно спалюють жир, то чи не можна отримані дані якось використовувати в медичних цілях? Залишилося тільки зрозуміти, чим можна цілеспрямовано стимулювати саме жироспалюючі нейрони.