naukowcy z Uniwersytetu w São Paulo (USP) w Brazylii odkryli, że hormon wzrostu (GH), który stymuluje dojrzewanie szkieletu i liniowy wzrost kości, a także pomaga utrzymać tkanki i narządy przez całe życie, działa również bezpośrednio na mózg, aby oszczędzać energię, gdy organizm traci na wadze.
artykuł o odkryciu został właśnie opublikowany w czasopiśmie Nature Communications. „Hormon wzrostu jest znany od dziesięcioleci, ale nasze odkrycie pokazuje, że robi o wiele więcej, niż sądzono”, powiedział José Donato Junior (https://bv.fapesp.br/en/pesquisador/64998/jose-donato-junior), profesor Instytutu Nauk Biomedycznych Uniwersytetu w São Paulo (ICB-USP) i jeden z autorów artykułu.
„receptory GH znajdują się w dużych ilościach w mięśniach i tkankach, w wątrobie i narządach bezpośrednio zaangażowanych w metabolizm wzrostu, ale odkryliśmy, że mózg jest również pełen receptorów GH. To jest zupełnie nowe” – powiedział Donato.
„odkryliśmy również, że mózg GH jest nie tylko zaangażowany w metabolizm wzrostu, ale przede wszystkim wpływa na reakcje metaboliczne, które oszczędzają energię, gdy jesteśmy głodni lub na diecie. To odkrycie, które jest również nowe w nauce, ma ważne implikacje w zakresie zrozumienia, dlaczego tak trudno jest schudnąć.”
badanie było częścią projektu tematycznego” the role of growth hormone in the brain: relevance for neural functions and in disease”, wspieranego przez São Paulo Research Foundation – FAPESP. Oprócz naukowców związanych z ICB-USP, grupa obejmowała również naukowców ze Szkoły Medycznej Ribeirão Preto Uniwersytetu São Paulo (FMRP-USP), argentyńskiego Uniwersytetu Narodowego La Plata (UNLP) i Uniwersytetu Ohio w Stanach Zjednoczonych.
„od dziesięcioleci naukowcy próbują zrozumieć, dlaczego tak trudno jest utrzymać wagę osiągniętą po wyrzeczeniach z udanej diety i dlaczego tak łatwo odzyskać utraconą wagę. Leptyna była dotychczas uważana za główny hormon, który działa w celu oszczędzania energii, gdy jesteśmy głodni ” – powiedział Donato.
wiadomo, że poziom leptyny we krwi spada w odpowiedzi na utratę wagi, wyjaśnia, ale ta wiedza nigdy nie doprowadziła do stworzenia skutecznej diety lub terapii leptyną, która mogłaby umożliwić osobom schudnąć i nie odzyskać jej wkrótce potem.
„proces odchudzania obejmuje oprócz leptyny kilka procesów metabolicznych i kilka hormonów. Tu pojawia się GH. Odkryliśmy, że w odpowiedzi na utratę wagi, GH działa na mózg w podobny sposób jak leptyna. Jednak podczas gdy poziom leptyny spada, dzieje się odwrotnie do GH. Utrata masy ciała powoduje wzrost poziomu GH we krwi, ” Donato powiedział.
„w niedawno opublikowanym artykule pokazujemy, że centralne sygnalizacja hormonu wzrostu promuje również adaptacje neuroendokrynne podczas niedostatku pokarmu.”
receptory GH w mózgu znajdują się w podwzgórzu, najwyższym centrum autonomicznego układu nerwowego. Impulsy z podwzgórza wpływają na komórki układu nerwowego i regulują tkankę mięśni gładkich w jelitach i naczyniach krwionośnych, mięśniu sercowym, wszystkich gruczołach i nerkach, między innymi.
naukowcy odkryli, że receptory GH w podwzgórzu specjalnie aktywują małą populację neuronów zwaną AgRP, która jest skrótem od białka związanego z agouti. Neurony AgRP z kolei zwiększają produkcję AgRP, co zwiększa apetyt i zmniejsza metabolizm energetyczny i wydatki.
„AgRP jest jednym z najpotężniejszych stymulantów apetytu. To ciekawe, jak niewielka liczba neuronów AgRP, zaledwie kilka tysięcy z miliardów neuronów w podwzgórzu, może odgrywać tak ważną rolę”, powiedział Donato.
oszczędność energii
aby przeprowadzić szczegółowe badanie wpływu sygnalizacji GH na neurony AgRP, naukowcy z USP i współpracownicy wyhodowali genetycznie zmodyfikowane myszy z ablacją receptora GH specyficzną dla AgRP (zwaną myszami znokautującymi AGR GHR). W swoich eksperymentach wykorzystano również grupę kontrolną obejmującą myszy typu dzikiego, które nie zostały zmodyfikowane genetycznie.
w różnych eksperymentach naukowcy zmierzyli wydatek energetyczny całego ciała w dwóch grupach myszy poddanych diecie z 60% ograniczeniem pokarmowym. Ich celem było ustalenie, czy brak reakcji adaptacyjnej na wynikający z tego deficyt energii będzie miał znaczący wpływ na bilans energetyczny.
odkryli, że myszy kontrolne zmniejszyły wydatek energii podczas restrykcji pokarmowych, co jest zgodne z reakcjami adaptacyjnymi, które oszczędzają energię w tej sytuacji.
wydatki na energię przez myszy AgRP GHR KO podczas ograniczenia żywieniowego zmniejszyły się znacznie mniej, co sugeruje, że nie oszczędzały energii tak skutecznie, jak myszy kontrolne.
w rezultacie myszy AgRP GHR KO wykazywały wyższy wskaźnik utraty wagi, głównie ze względu na zmniejszoną masę tłuszczu (rezerwy energii), ale także na utratę masy mięśniowej (ważne organy, kości, mięśnie, więzadła, ścięgna i płyny ustrojowe).
” innymi słowy, odkryliśmy, że utrata masy ciała powoduje wzrost poziomu GH podwzgórza, który aktywuje neurony AgRP, utrudniając utratę wagi i nasilając poczucie głodu. To dokładnie ta sama funkcja, którą pełni leptyna ” – powiedział Donato.
oszczędzanie energii jest tak ważne dla organizmu, dodał, że ewolucja obdarzyła ludzi dwoma mechanizmami oszczędzania energii, jednym aktywowanym przez leptynę, a drugim przez GH.
„jeden działa jako kopia zapasowa dla drugiego. Dlatego zabiegi odchudzające oparte wyłącznie na leptynie nie działają. Mechanizm GH musi być rozpatrywany w tym samym czasie ” – powiedział Donato.