كيف يمكن للدهون في الخلايا أن تشكل إشارات الجوع؟

توصل فريق دولي، يضم علماء من جامعة لايبزيغ، إلى رؤى جديدة هامة حول تنظيم تناول الطعام لدى الثدييات.

تُظهر الدراسة، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، أن التوافر النسبي للأحماض الدهنية المشبعة والأحادية غير المشبعة داخل نظام الغشاء المتفرع للخلية - الشبكة الإندوبلازمية - يلعب دورًا محوريًا في تنظيم تناول الطعام.

كما حدد الباحثون سلفًا جينيًا محتملاً لمجموعة مستقبلات GLP-1R/GIPR. قد يفتح هذا آفاقًا جديدة لتطوير علاجات للسمنة واضطرابات التمثيل الغذائي.

استقصت الدراسة تناول الطعام لدى الدودة الأسطوانية C. elegans، مما قدم رؤى تطورية جديدة حول عملية التنظيم الغذائي. يُستخدم هذا الكائن الحي على نطاق واسع في الأبحاث لدراسة النمو وعلم الوراثة.

والجدير بالذكر أنه، على عكس الثدييات، يفتقر إلى كل من هرمون اللبتين ومستقبلات اللبتين المسؤولة عن تنظيم تناول الطعام.

يتم تنظيم تناول الطعام عبر الشبكة الإندوبلازمية، من خلال تحقيق توازن بين الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة.

تُفعَّل هذه العملية بواسطة مستشعر الإجهاد IRE-1 (الإنزيم 1 المعتمد على الإينوزيتول)، الموجود في غشاء الشبكة الإندوبلازمية، والذي يؤثر على السلوك عبر السيروتونين العصبي وزوج مستقبلات البروتين G المقترنة بالرابط PDF-1/PDFR-1، وهو زوج إشارات يشارك في التواصل الخلوي وتنظيم عمليات فسيولوجية محددة.

تُحفز هذه الآلية إشارات المتعة، المرتبطة بجوانب المتعة في تناول الطعام، وإشارات التوازن الداخلي، التي تعكس احتياجات الجسم الفسيولوجية.

يتفاعل هذان النوعان من الإشارات لتنظيم تناول الطعام. تُظهر الدراسة أن هذا النظام مماثل لأنظمة GLP-1/GIP في الثدييات، والتي تلعب دورًا هامًا في تنظيم مستويات سكر الدم وتناول الطعام.

على الرغم من أن زوج إشارات PDF-1/PDFR-1 له تأثير طفيف، إلا أنه يُساعد، في الفئران على سبيل المثال، على خفض وزن الجسم وتحسين التحكم في سكر الدم، قد يُثبت هذا أنه واعد لعلاجات مستقبلية للسمنة والسكري.

بدأ التعاون بين الباحثين في هذا المجال عام 2024، عندما شارك البروفيسور رونالد كان من كلية الطب بجامعة هارفارد والبروفيسورة أنيت بيك-سيكينجر من جامعة لايبزيغ في الندوة الدولية "آلية السمنة"، التي نظمها مركز الأبحاث التعاونية 1052 في كلية الطب بجامعة لايبزيغ.

قاد المشروع باحثون من مركز جوسلين للسكري في بوسطن وجامعة هارفارد في كامبريدج، ماساتشوستس، والذين تولوا مسؤولية تصميم الدراسة بشكل عام وأجروا التجارب الحيوية الرئيسية على الديدان الأسطوانية والفئران.

وقد حظي المشروع بدعم من عدة جامعات ومعاهد بحثية مرموقة في الولايات المتحدة والصين واليابان.

في لايبزيغ، قامت الباحثة الشابة هانا لينتشات، العاملة ضمن فريق البروفيسورة أنيت بيك-سيكينغر، بتطوير وتصنيع واختبار الببتيدات التي دُرست في هذه الدراسة - وهي جزيئات بروتينية صغيرة تلعب دورًا محوريًا في تنظيم عمليات الأيض.

كما أجرى الفريق تجارب مخبرية أساسية، قدمت رؤى قيّمة حول آلية عمل هذه المواد.

ستُستكمل نتائج هذه الدراسة ضمن مركز لايبزيغ للتميز في مجال الأيض (LeiCeM)، وهو مركز أبحاث رئيسي لأمراض الأيض في جامعة لايبزيغ.

وقد ساهم مركز الأبحاث التعاونية 1423، المعني بالديناميكيات البنيوية لتنشيط مستقبلات البروتين المقترن بالبروتين ج وإشاراتها، في دعم هذا التعاون من حيث الخبرة والبنية التحتية، فضلاً عن توفير موارد أساسية، لا سيما فيما يتعلق بتخليق الببتيدات المعقدة.

"تقدم هذه الدراسة نموذجاً جديداً لفهم تنظيم الشهية استجابةً للإشارات الأيضية. وتشير نتائجنا إلى أن تناول الطعام يخضع لتفاعل معقد بين الإشارات اللذيذة والفسيولوجية"، كما تقول البروفيسورة أنيت بيك-سيكينجر، أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة.

يخطط الباحثون للبناء على هذه النتائج في دراسات لاحقة لتوضيح الآليات الجزيئية الدقيقة وأوجه التشابه التطوري بين الديدان الأسطوانية والثدييات. وقد يُفضي ذلك إلى علاجات جديدة للسمنة واضطرابات التمثيل الغذائي، تعتمد على تنظيم تناول الطعام من خلال الإشارات الأيضية والعصبية.