Tuesday, 2 April 2024 13:30
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For the first time, researchers have identified a set of nerve cells, located deep in the brain, directly related to the manifestation of compulsive food-seeking behavior. The discovery, published in the scientific journal , was made by a group from the University of California at Los Angeles ( ), in the United States, and the Federal University of ABC ( ), in São Bernardo do Campo (SP).
This is a population of neurons hidden in a region called the periaqueductal gray matter, which is at the base of the brain, in the opposite direction to the prefrontal cortex. Also known as VGAT cells (vesicular GABA transporter), they use the neurotransmitter GABA (gamma-aminobutyric acid), which plays an important role in regulating neuronal activity. They are present in several areas of the brain and spinal cord, contributing to the modulation of mood, sleep, anxiety and the response to stress, among other functions.
“However, the relationship between VGAT cells in the periaqueductal gray region and food was not known”, describes researcher , from the Department of Psychology at the University of UCLA. At the UCLA Neuroscience Laboratory, under the leadership of Dr. Adhikari, studies are carried out to understand how the brain coordinates the constellation of changes related to emotional behaviors, with a focus on fear and anxiety.
The discovery was accidental. “We were investigating neurons in the periaqueductal gray matter with an interest in anxiety and not in food”, reveals the main author of the work, Brazilian neuroscientist , from UCLA. The researchers' initial hypothesis was that the activation of VGAT cells should inhibit fear and panic reactions. “When we activated them in mice, we saw that not only did this not happen, but there was an unrestrained search for food”, said Dr. Reis, who decided to deepen the study by carrying out more tests. The investigation was supported by FAPESP through three projects (16/17329-3, 19/17677-0 and 19/17892-8).
A nova bateria de experimentos trouxe revelações surpreendentes. Mesmo em animais completamente saciados, sem fome alguma, a ativação dessas células deflagrou uma busca frenética por alimentos e os fez comer mais do que seria normal. O contrário também aconteceu. Animais deixados propositalmente com muita fome comeram menos quando os neurônios VGAT foram inibidos.
Durante os testes, os cientistas observaram que os camundongos pareciam gostar da estimulação recebida. “Eles ficavam mais tempo do lado da caixa onde recebiam estímulos para ativar as células VGAT periaquedutais. Acreditamos que a busca descontrolada por comida produz sensações positivas, agradáveis e prazerosas, de recompensa”, observou o Dr. Reis.
Os camundongos também se dispuseram a superar obstáculos para alcançar os alimentos. “Eles subiram uma pequena grade de arame que dava choques de baixa voltagem para alcançar pedaços de nozes. Não é algo desejável, mas o ímpeto de chegar à comida foi maior do que o desconforto”, relatou o Dr. Adhikari.
Estímulos luminosos
O circuito neuronal estimulado pelos pesquisadores corresponde a cerca de 10% a 12% das células nervosas contidas na substância periaquedutal cinza. A tecnologia escolhida para ativá-las seletivamente foi a optogenética. “O problema que a optogenética tenta resolver é como manipular a atividade de um subgrupo de células em uma área específica do cérebro”, explicou o Dr. Adhikari, que fez seu pós-doutorado no laboratório da , nos Estados Unidos, onde essa técnica foi desenvolvida.
A optogenética torna os neurônios sensíveis à luz para que assim possam ser estimulados ou inibidos. Para isso, os pesquisadores injetam nos neurônios-alvo um vírus geneticamente modificado, que carrega uma proteína sensível à luz obtida de uma alga unicelular. “A partir da infecção pelo vírus modificado, a população de neurônios selecionada recebe essa proteína fotossensível e também instruções para começar a fabricá-la”, explicou o pesquisador , da UFABC, um dos cinco brasileiros que fazem parte do time de pesquisadores que descobriu a relação entre esse subgrupo de células VGAT e a comida.
Os camundongos receberam também um implante de fibra óptica para conduzir uma luz azul às células devidamente infectadas. “Captado pelas proteínas fotossensíveis, o estímulo luminoso se converte em atividade elétrica. Desse modo, conseguimos que as células fiquem mais ou menos ativas de acordo com o comprimento de onda da luz emitida”, descreveu a , que foi bolsista de doutorado na UFABC e é coautora do trabalho.
Sob a luz azul, os camundongos mudaram brutalmente de comportamento. “Nós vimos animais bem alimentados e saciados dispararem atrás de um inseto para devorá-lo”, contou o Dr. Adikhari.
O mapeamento das áreas atingidas pelo aumento da liberação do neurotransmissor GABA revelou impacto em regiões profundas do cérebro, como a chamada zona incerta. “Vimos um aumento da atividade neural nessa área quando o animal está se aproximando do alimento”, explicou o pesquisador.
A pergunta mais importante é se as células VGAT periaquedutais em humanos também induzem o consumo de alimentos. Experimentos anteriores indicam que a função da área periaquedutal é similar em humanos e ratos. Em ambas as espécies, injetar corrente elétrica nessa área causa sintomas agudos de medo, pânico e analgesia.
“Nossos achados não podem ser diretamente testados em humanos no momento, mas, eventualmente, estudos futuros poderão mostrar se a ativação dessas células periaquedutais VGAT em macacos induz a busca por comida, o que sugeriria que algo similar acontece em humanos”, pontuou o Dr. Adhikari.
Novos estudos iniciados pelo grupo investigam a predileção dos animais cujos neurônios foram estimulados por alimentos ricos em proteínas e açúcares, entre outros aspectos. “Os camundongos não quiseram legumes. Eles preferiram salsicha, açúcar, queijo e chocolate”, contou o Dr. Adhikari.
Para os pesquisadores, a descoberta de que a estimulação ou inibição dessa área específica do cérebro provoca comportamentos semelhantes aos que são vistos na anorexia ou compulsão alimentar pode levar à exploração de novas abordagens para o controle dos transtornos alimentares.
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Fonte: , Agência FAPESP. Imagem: Freepik com adaptações.
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