Нейробиологи ответили, почему холод заставляет мозг повышать аппетит

Под воздействием низких температур организм млекопитающих автоматически начинает сжигать больше энергии, чтобы поддержать нормальную температуру тела. Вызванный холодом рост энергозатрат возбуждает аппетит и заставляет потреблять больше пищи. Однако до сих пор ученые не знали, какой конкретный механизм этим управляет.

Это выяснили специалисты из Исследовательского центра Скриппса (США). В работе, результаты которой опубликовал журнал Nature, они установили, что в мозге мышей есть нейрокластер, служащий чем-то вроде «рубильника», включающего режим поиска пищи при наступлении холода.

«Это фундаментальный адаптивный механизм млекопитающих. Целенаправленное воздействие на него в будущем, возможно, позволит эффективнее использовать ускорение метаболизма от холода и другие формы сжигания жира», — пояснил доктор Ли Йе (Li Ye), старший автор исследования.

Поскольку в холоде организм усиленно сжигает энергию в попытке согреться, погружение в холодную воду и другие виды «холодовой терапии» рассматривают как способы снижения веса и улучшения обмена веществ.

Проблема в том, что эволюцией не заложено, чтобы в ответ на холод человеческий организм начинал терять вес. Это было бы фатально для людей в доисторические времена, когда они часто сталкивались с нехваткой пищи. Холод, как диеты и тренировки, повышает аппетит, чтобы компенсировать возможную потерю веса. Исследователи из Центра Скриппса взялись установить, какие структуры мозга запускают реакцию «холодового» повышения аппетита.

В опытах с мышами выяснилось, что при снижении температуры с плюс 23 до плюс четырех градусов Цельсия мыши начинали активнее искать еду с задержкой примерно в шесть часов. То есть реакция не была прямым ответом на чувство холода.

После препарирования мозга подопытных животных авторы исследования изучили его с помощью флуоресцентной микроскопии плоскостного освещения. Сравнив активность нейронов в холоде и тепле, ученые обнаружили, что в целом при сниженной температуре она тоже падала, но в таламусе активность, напротив, повысилась.

В итоге ученые установили, что в холоде происходит всплеск активности нейронов в мечевидном ядре средней линии таламуса (xiphoid nucleus of the midline thalamus). Когда при наступлении холода у мышей было мало еды, активность возрастала еще сильнее. То есть нейроны реагировали на нехватку энергии из-за холода, а не на само снижение температуры. При искусственной стимуляции этих нейронов грызуны энергичнее искали пищу, а когда активность нейронов подавлялась — стремление к еде, наоборот, ослабевало. Такое поведение наблюдалось только в холодных условиях.

Заключительная серия опытов показала, что импульсы от нейронов мечевидного ядра проецируются в так называемое прилежащее ядро. Эта область мозга — часть мезолимбического пути. Он участвует в системе вознаграждений, формировании удовольствия, смеха, зависимости, агрессии, страха и так далее.

По мнению ученых, результаты их исследования имеют клиническое значение. Блокировка повышения аппетита позволит эффективнее снижать вес с помощью «холодовых» методик.