Xác định mối liên hệ giữa gan và não là yếu tố chính trong việc quản lý thói quen ăn uống theo nhịp sinh học và béo phì

Nghiên cứu này nhấn mạnh vai trò của dây thần kinh phế vị gan trong việc điều chỉnh nhịp độ ăn uống, mở ra triển vọng mới cho phương pháp điều trị béo phì.

Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science phát hiện ra rằng sự giao tiếp giữa dây thần kinh hướng tâm gan (HVAN) và não ảnh hưởng đến thói quen ăn uống theo nhịp sinh học. Ở chuột, việc phẫu thuật cắt bỏ HVAN đã điều chỉnh nhịp ăn uống thay đổi và giảm tăng cân trong chế độ ăn nhiều chất béo, cho thấy HVAN có thể là mục tiêu để chống lại bệnh béo phì.

Nhịp sinh học là chu kỳ 24 giờ điều chỉnh các thay đổi về thể chất, tinh thần và hành vi ở động vật, thường đồng bộ với chu kỳ sáng và tối. Mặc dù các nhịp này thường ổn định, nhưng chúng có thể bị phá vỡ do thay đổi hành vi hoặc tiếp xúc với ánh sáng, như trong trường hợp lệch múi giờ hoặc làm việc ca đêm, dẫn đến mất đồng bộ các hệ thống cơ quan.

Nhân suprachiasmatic (SCN) đóng vai trò là đồng hồ sinh học chính, sử dụng tín hiệu ánh sáng để thiết lập vòng phản hồi (TTFL) của gen đồng hồ phân tử. Nghiên cứu gần đây cho thấy hầu như tất cả các tế bào soma cũng duy trì TTFL của riêng chúng, giúp cân bằng nhịp sinh học với các quá trình khác như lượng thức ăn nạp vào.

Sự đồng bộ giữa SCN và nhịp điệu gan do chất dinh dưỡng thúc đẩy là rất quan trọng để duy trì sự cân bằng chuyển hóa khi đối mặt với sự thay đổi của môi trường. Các nghiên cứu trên động vật gặm nhấm và con người cho thấy rằng sự mất đồng bộ của các hệ thống này có hại cho sức khỏe, làm tăng nguy cơ và mức độ nghiêm trọng của các bệnh chuyển hóa như béo phì và tiểu đường. Tuy nhiên, các cơ chế và tín hiệu chính xác chi phối những tương tác này vẫn chưa rõ ràng.

Nghiên cứu này tìm hiểu cơ chế giao tiếp theo nhịp sinh học giữa gan và não bằng cách xóa các thụ thể hạt nhân REV-ERBα/β ở chuột.

Các thụ thể này trước đây đã được xác định là các yếu tố chính của cân bằng chuyển hóa thời gian. Việc loại bỏ chúng gây ra sự mất đồng bộ.

Không giống như các nghiên cứu trước đây trong lĩnh vực này, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp tiêm adenovirus có khả năng loại bỏ REV-ERB qua tĩnh mạch đuôi, mang lại cho nghiên cứu lợi thế độc đáo là phá vỡ đồng hồ sinh học tại chỗ (thay vì toàn thân).

Phương pháp này cho phép chúng tôi quan sát và điều chỉnh sự không đồng bộ giữa gan và não trong khi vẫn giữ nguyên các hệ thống cơ quan khác, giúp giảm đáng kể tiếng ồn nền và các yếu tố gây nhiễu.

Các can thiệp phẫu thuật và thử nghiệm đã được thực hiện trên ba nhóm chuột thí nghiệm trưởng thành khác nhau.

Nghiên cứu cũng tập trung vào vai trò của dây thần kinh phế vị gan (HV) trong việc truyền tín hiệu đến não và điều chỉnh cân nặng. Mặc dù trước đây người ta đã biết rằng HV truyền dữ liệu trao đổi chất từ gan đến não, nhưng vai trò chính xác của nó trong giao tiếp theo nhịp sinh học và nhịp ăn uống vẫn còn là suy đoán.

Nghiên cứu nhấn mạnh rằng nhịp độ tiêu thụ thức ăn đóng vai trò như tín hiệu thời gian (tín hiệu bên ngoài đồng bộ hóa nhịp sinh học) để điều chỉnh nhịp sinh học ở gan, tương tự như cách chu kỳ sáng và tối điều khiển nhịp SCN trong cơ thể.

Trong các mô hình chuột bị im lặng gen, việc xóa các thụ thể REV-ERBα và REV-ERBβ làm gián đoạn nhịp ăn mà không ảnh hưởng đến các chu kỳ do SCN điều khiển.

Việc cắt bỏ kích hoạt các gen Arntl và Per2 chịu trách nhiệm cho sự cân bằng chronometabolic, dẫn đến thay đổi nhịp ăn và tăng lượng thức ăn vào ban ngày, cuối cùng gây tăng cân đáng kể. Điều thú vị là việc cắt ngang dây thần kinh phế vị hướng tâm gan (HVAN) đã xóa bỏ những tác động này, làm giảm lượng thức ăn nạp vào và dẫn đến giảm cân.

Điều này làm nổi bật vai trò quan trọng của HV trong việc truyền tín hiệu cho nhịp ăn, với các nghiên cứu song song cho thấy kết quả ngược lại: kích hoạt các dây thần kinh ruột ở người dẫn đến giảm cân, làm nổi bật sự phức tạp của tương tác ruột-não trong điều hòa trao đổi chất.

Nghiên cứu sử dụng mô hình chuột để xác định cơ chế cơ bản của sự cân bằng chuyển hóa thời gian và rối loạn nhịp ăn uống.

Kết quả cho thấy HV đóng vai trò là trung tâm giao tiếp, truyền tín hiệu đến não về những thay đổi trong nhịp ăn được phát hiện thông qua các thụ thể hạt nhân REV-ERBα/β. Những tín hiệu này dẫn đến lượng thức ăn nạp vào tăng lên vào ban ngày và tăng cân đáng kể.

Việc loại bỏ HV sẽ loại bỏ những tác động này, cho thấy đây có thể là mục tiêu tiềm năng cho các nghiên cứu giảm cân trong tương lai.