Cellen die honger beheersen, beïnvloeden de hersenstructuur en -functie

Overzicht: AgRP-neuronen in de hypothalamus spelen een cruciale rol bij het vormgeven van de structuur en functie van de prefrontale cortex bij muizen. De bevindingen werpen licht op hoe de prefrontale cortex verandert bij aandoeningen zoals schizofrenie.

Bron: Yale

Het prefrontale cortexgebied van het menselijk brein is verantwoordelijk voor een reeks complexe functies, van besluitvorming tot bepaalde soorten geheugen.

Als er iets misgaat in dit deel van de hersenen, kan dat zeer nadelig zijn voor de cognitie en het gedrag. In feite is disfunctie in de prefrontale cortex gekoppeld aan verschillende psychiatrische ziekten, waaronder schizofrenie en depressieve stoornis.

Yale-onderzoekers en hun collega’s in Hongarije hebben ontdekt dat cellen in de hypothalamus – een gebied van de hersenen dat functies als honger en lichaamstemperatuur regelt – een belangrijke rol spelen bij het vormgeven van de structuur en functie van de prefrontale cortex bij muizen, een bevinding die zou kunnen bieden aanwijzingen over hoe dit deel van de hersenen verandert bij ziekte en openen nieuwe wegen voor behandeling.

Ze rapporteerden hun bevindingen op 29 juli in het tijdschrift Moleculaire Psychiatrie.

Voor de studie richtten de onderzoekers zich op agouti-gerelateerde peptide (AgRP) neuronen in het hypothalamusgebied van de hersenen. Deze neuronen beheersen de honger en reguleren zowel voedingsgedrag als niet-voedend gedrag, zoals beloning zoeken en binding tussen nakomelingen en ouders.

Toen de onderzoekers AgRP-neuronen bij muizen aantasten, ontdekten ze dat er minder neuronen in de prefrontale cortex waren dan bij gezonde dieren.

“De neuronen die overbleven waren kleiner dan normaal en gedroegen zich anders als reactie op signalen van het lichaam en signalen van omringende cellen”, zegt Tamas Horvath, de Jean en David W. Wallace Professor of Comparative Medicine aan Yale en senior auteur van de studie.

AgRP-neuronen hebben geen sterke directe verbindingen met de cortex. Maar ze projecteren wel naar andere hersengebieden die verbonden zijn met de prefrontale cortex.

Horvath en zijn collega’s ontdekten dat de neuronen in een van deze gebieden – een gebied van de middenhersenen dat bekend staat als het ventrale tegmentale gebied – overactief waren wanneer AgRP-neuronen waren aangetast. Die overactieve neuronen maakten vervolgens meer dopamine, een neurotransmitter, vrij in de prefrontale cortex dan gebruikelijk is bij gezonde muizen, wat op zijn beurt het muisgedrag negatief beïnvloedde.

Ze ontdekten bijvoorbeeld dat de muizen veel meer bewogen en abnormale schrikreacties hadden.

Het is logisch dat deze neuronen die honger en voeding beheersen, de cortex en het gedrag beïnvloeden, zegt Horvath.

“Als je honger hebt, moet je al je gedrag op een rij hebben, zodat je voedsel kunt vinden en opeten”, zei hij. “En als je geen honger meer hebt, moet je je gedrag veranderen om je te concentreren op wat op dat moment belangrijk is.”

Na het blootleggen van de effecten die aangetaste AgRP-cellen hadden op de cortex, probeerden de onderzoekers ze vervolgens af te wenden. Ze ontdekten dat clozapine – een type antipsychoticum dat de werking van dopamine blokkeert en wordt gebruikt om schizofrenie te behandelen – sommige van deze problemen, waaronder verlies van neuronen, kon voorkomen wanneer het op het juiste moment werd gegeven.

Als het gaat om deze corticale veranderingen, zei Horvath, is de timing cruciaal. In de studie begonnen stoornissen op te treden tijdens de puberteit, wanneer de hersenen zich nog ontwikkelen en kwetsbaar zijn. Toen had de toediening van clozapine ook effect.

Neuronen in de hypothalamus (B) projecteren naar het ventrale tegmentale gebied (C), waar cellen verbindingen naar de prefrontale cortex (A) sturen. Via deze route beïnvloeden AgRP-cellen in de hypothalamus de corticale structuur en functie. Krediet: Yale University

“En dit vertelt ons dat als je in die specifieke periode met homeostatische functies speelt, bijvoorbeeld door een dieet te volgen of te veel te eten, je langdurige effecten op je corticale functies kunt hebben,” zei hij.

Het belang van deze periode van ontwikkeling kan licht werpen op psychiatrische ziekten, die vaak in de late adolescentie kunnen ontstaan, en waarom middelengebruik gedurende die tijd langdurige effecten kan hebben op gedrag, fysiologie en ziekte.

Deze bevindingen kunnen ook een nieuw doelwit voor de behandeling vormen. AgRP-cellen in de hypothalamus bevinden zich buiten de bloed-hersenbarrière, een kenmerk van de hersenen dat het beschermt tegen schadelijke stoffen en voorkomt dat veel medicijnen hersenweefsel bereiken.

“Dit betekent dat deze cellen direct beschikbaar zijn voor interventie”, zei Horvath. “Misschien kunnen ze worden uitgebuit om aandoeningen van hogere hersengebieden te veranderen.”

De studie draagt ​​ook bij aan een groeiend aantal bewijzen dat de functie van de cortex wordt beïnvloed door meer primitieve hersengebieden en door andere delen van het lichaam. Horvath liet onlangs zien hoe AgRP-cellen ook de cortex kunnen beïnvloeden via bemiddeling van de lever.

“De fundamentele boodschap hier is dat er in de hersenen zeer diffuse communicatie is via verschillende paden”, zei Horvath.

Zie ook

Dit toont het oog van een man

“Primitieve gebieden zoals de hypothalamus beïnvloeden hogere corticale gebieden door ontelbare communicaties, waaronder hersenprocessen, maar ook perifere weefsels.

“We zijn terug bij het debat tussen Camillo Golgi en Ramón y Cajal, die in 1906 de Nobelprijs deelde, maar het niet eens was over de principes van hoe de hersenen werken. Onze resultaten lijken in het voordeel van vergeten argumenten van Camillo Golgi.”

Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksnieuws

Auteur: Mallory Locklear
Bron: Yale
Contact: Mallory Locklear – Yale
Afbeelding: De afbeelding wordt toegeschreven aan Yale

Originele onderzoek: Vrije toegang.
“AgRP-neuronen regelen de structuur en functie van de mediale prefrontale cortex” door Bernardo Stutz et al. Moleculaire Psychiatrie


Abstract

AgRP-neuronen regelen de structuur en functie van de mediale prefrontale cortex

Hypothalamische agouti-gerelateerde peptide- en neuropeptide Y-expressie (AgRP) neuronen spelen een cruciale rol in zowel voedings- als niet-voedingsgedrag van pasgeboren, adolescente en volwassen muizen, wat suggereert dat ze een brede modulerende invloed hebben op hersenfuncties.

Hier laten we zien dat constitutieve verslechtering van AgRP-neuronen of hun peripuberale chemogenetische remming resulteerde in zowel een numerieke als functionele vermindering van neuronen in de mediale prefrontale cortex (mPFC) van muizen.

Deze veranderingen gingen gepaard met een verandering van de oscillerende netwerkactiviteit in mPFC, verminderde sensomotorische poorten en veranderd ambulant gedrag dat ongedaan kon worden gemaakt door de toediening van clozapine, een niet-selectieve dopaminereceptorantagonist. De waargenomen AgRP-effecten worden gedeeltelijk getransduceerd naar mPFC via dopaminerge neuronen in het ventrale tegmentale gebied en kunnen ook worden overgebracht door mediale thalamische neuronen.

Onze resultaten onthulden een voorheen onvermoede rol voor hypothalamische AgRP-neuronen in de controle van neuronale paden die hersenfuncties van hogere orde reguleren tijdens de ontwikkeling en op volwassen leeftijd.

Leave a Comment