Центральная меланокортиновая система

Центральная меланокортиновая система анатомически определяется как совокупность цепей центральной нервной системы , которые включают:
- Нейроны , которые экспрессируют гипоталамический нейропептид Y и белок, родственный гену агути, или проопиомеланокортин и происходят из дугообразного ядра .
- Проопиомеланокортикальные нейроны ствола мозга (нейроны POMC), происходящие из комиссурального ядра одиночного тракта (cNTS).
- Нижестоящие мишени этих проопиомеланокортикальных и родственных агути белковых нейронов, экспрессирующих рецепторы меланокортина-3 и меланокортина-4.
Механизм действия
[ редактировать ]![]() | Этот раздел нуждается в расширении : ПМИД 26863324 . Вы можете помочь, добавив к нему . ( ноябрь 2019 г. ) |
Меланокортиновая система является важнейшим регулятором энергетического баланса как в пищевом поведении, так и в расходе энергии. [1] а также периферические ткани, такие как кожа и волосы. [2] Эта система является основным звеном регуляции массы тела благодаря своей роли в аппетите и расходе энергии посредством лептина , грелина и белка, родственного агути . [3] [4] Он получает сигналы от гормонов , питательных веществ и афферентных нейронов и уникален по составу волокон, которые экспрессируют как агонисты, так и антагонисты рецепторов меланокортина. [4] Многое из того, что известно о контроле мозга над общим энергетическим балансом и накоплением жира, связано с открытиями гипоталамической меланокортиновой системы и лептина. [5]
Исследования средств, подавляющих аппетит, еще раз подчеркнули роль меланокортиновой системы в гомеостазе веса. Эффект подавления аппетита никотином , по-видимому, является результатом стимуляции никотином рецепторов α3β4 nAChR, расположенных в нейронах POMC дугообразного ядра, а затем и системы меланокортина через рецепторы меланокортина-4 на нейронах второго порядка в паравентрикулярном ядре гипоталамуса. [2] [6] Серотонин играет важную роль в обеспечении энергетического баланса. [7] включая подавление аппетита и снижение веса, [8] путем стимуляции рецепторов меланокортина-4, [9] как предполагалось ранее, [10] путем к стволу мозга через гипоталамус, хотя существуют и периферические пути. [11] Сигналы циркадных ритмов также влияют на систему меланокортина, как напрямую, когда мелатонин влияет на экспрессию гена POMC в дугообразных ядрах, так и косвенно через взаимозависимость между циклами серотонина и мелатонина. [12] Селенопротеины косвенно регулируют систему мелатокортина посредством окислительно-восстановительного гомеостаза. [13]
Терапевтическое значение
[ редактировать ]Из-за важной роли меланокортинов в регуляции массы тела и аппетита они являются предпочтительной мишенью для разработки препаратов против ожирения . [14] [15] такие как сетмеланотид и лоркасерин , [16] [17] но и диабет , [18] кахексия и расстройства пищевого поведения, такие как анорексия . [19] Другие препараты воздействуют на серотонинергическую систему , косвенно влияя на систему меланокортина при лечении ожирения. [18] [20] Однако важно отметить, что эта система также оказывает влияние на сердечно-сосудистую и сексуальную функцию. [ нужна ссылка ]
Стимуляция рецептора меланокортина-4 вызывает снижение аппетита и увеличение метаболизма жиров и мышечной массы тела даже в относительно голодном состоянии. [21] И наоборот, было показано, что повреждение этого рецептора приводит к патологическому ожирению и является наиболее распространенной причиной моногенного морбидного ожирения. [22] Мутация аллеля рецептора меланокортина-4 вызывает 2-3% случаев ожирения у детей и взрослых. [4] [23] [24] Дефицит и мутации рецепторов меланокортина-4 были также выявлены в общей популяции, что делает устаревшим различие между редким моногенным ожирением и распространенным полигенным ожирением. [25]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гарфилд, AS; Лам, Д.Д.; Марстон, Огайо; Пшиджиал, MJ; Хейслер, Л.К. (июль 2009 г.). «Роль центральных путей меланокортина в энергетическом гомеостазе». Тенденции эндокринологии и обмена веществ (обзор). 20 (5): 203–15. дои : 10.1016/j.tem.2009.02.002 . ПМИД 19541496 . S2CID 28772158 .
- ^ Jump up to: а б Ху Т, Ян Цз, Ли, доктор медицинских наук (декабрь 2018 г.). «Фармакологические эффекты и механизмы регулирования воздействия табакокурения на потребление пищи и контроль веса». Журнал нейроиммунной фармакологии (обзор). 13 (4): 453–466. дои : 10.1007/s11481-018-9800-y . ПМИД 30054897 . S2CID 51727199 .
Влияние никотина на вес, по-видимому, является результатом стимуляции препаратом α3β4 никотин-ацетилхолиновых рецепторов (nAChR), которые расположены на нейронах проопиомеланокортина (POMC) в дугообразном ядре (ARC), что приводит к активации меланокортинового контура, который связан с увеличением веса. с массой тела. Кроме того, nAChR, содержащие α7 и α4β2, участвуют в контроле веса с помощью никотина.
- ^ Йо, GS; Хейслер, Л.К. (октябрь 2012 г.). «Разгадка мозговой регуляции аппетита: уроки генетики» . Природная неврология (обзор). 15 (10): 1343–9. дои : 10.1038/nn.3211 . ПМИД 23007189 . S2CID 13927767 .
- ^ Jump up to: а б с Хорват, ТЛ; Диано, С; Чоп, М. (июнь 2004 г.). «Мозговые цепи, регулирующие энергетический гомеостаз» . Нейробиолог (обзор). 10 (3): 235–46. дои : 10.1177/1073858403262151 . ПМК 2605273 . ПМИД 15155062 .
- ^ Саттон, АК; Майерс М.Г., младший; Олсон, ДП (2016). «Роль цепей ПВХ в действии лептина и энергетическом балансе» . Ежегодный обзор физиологии (обзор). 78 : 207–21. doi : 10.1146/annurev-psyol-021115-105347 . ПМК 5087283 . ПМИД 26863324 .
- ^ Пиччотто, MR; Минёр, Ю.С. (январь 2014 г.). «Молекулы и цепи, участвующие в никотиновой зависимости: многоликость курения» . Нейрофармакология (обзор). 76 Часть Б: 545–53. doi : 10.1016/j.neuropharm.2013.04.028 . ПМЦ 3772953 . ПМИД 23632083 .
Исследования на крысах показали, что введение никотина может снизить потребление пищи и массу тела, с более выраженным эффектом у самок животных (Grunberg et al., 1987). Подобный никотиновый режим также снижает массу тела и жировую массу у мышей в результате β4* nAChR-опосредованной активации нейронов POMC и последующей активации рецепторов MC4 на нейронах второго порядка в паравентрикулярном ядре гипоталамуса (Mineur et al., 2011). ).
- ^ Текотт, Л.Х. (ноябрь 2007 г.). «Серотонин и организация энергетического баланса» . Клеточный метаболизм (обзор). 6 (5): 352–61. дои : 10.1016/j.cmet.2007.09.012 . ПМИД 17983581 .
- ^ Лам, Д.Д.; Гарфилд, AS; Марстон, Огайо; Шоу, Дж; Хейслер, Л.К. (ноябрь 2010 г.). «Серотониновая система мозга в координации приема пищи и массы тела». Фармакология, биохимия и поведение (обзор). 97 (1): 84–91. дои : 10.1016/j.pbb.2010.09.003 . ПМИД 20837046 . S2CID 21267163 .
- ^ Магальяйнс, КП; де Фрейтас, МФ; Ногейра, Мичиган; Кампина, Колорадо; Такасэ, LF; де Соуза, SL; де Кастро, РМ (декабрь 2010 г.). «Модулирующая роль серотонина в пищевом поведении». Пищевая неврология (обзор). 13 (6): 246–55. дои : 10.1179/147683010X12611460764723 . ПМИД 21040622 . S2CID 23595293 .
Активация серотонинергических нейронов приводит к гиперполяризации нейронов NPY/AgRP и деполяризации нейронов POMC/CART. Совместное действие 5-НТ на эти две группы нейронов вызывает гипофагию. Тормозное действие серотонина на нейроны NPY/AgRP опосредовано 5-HT2C-рецепторами, тогда как его стимулирующее действие на POMC/CART-нейроны является результатом специфической стимуляции 5-HT1B-рецепторов. [...] Гипофагия, вызванная системным введением mCPP, блокируется инъекцией на уровне четвертого желудочка агониста рецептора 5-HT2A/2C. Более того, анализ нейрональной активности НТС в фазу питания с использованием экспрессии c-Fos как индикатора клеточной активности показал, что катехоламинергические нейроны этого ядра активируются в ответ на введение мЦФП в четвертый желудочек. В целом эти наблюдения подтверждают идею о том, что анорексическое действие серотонина также является результатом его прямого действия на ствол мозга.
- Тереза Стронг (13 августа 2006 г.). «Понимание того, как работает препарат для похудения: серотонин, связанный с MC4R» . Фонд исследований Прадера-Вилли .
- ^ Чжоу, Л; Уильямс, Т; Лаше, Дж.Л.; Киши, Т; Коули, Массачусетс; Хейслер, Л.К. (октябрь 2005 г.). «Серотонинергические пути сходятся в центральных системах меланокортина, чтобы регулировать энергетический баланс». Пептиды . 26 (10): 1728–32. doi : 10.1016/j.peptides.2004.12.028 . ПМИД 15993514 . S2CID 28219196 .
- ^ Донован, штат Миннесота; Текотт, Л.Х. (2013). «Серотонин и регуляция энергетического баланса млекопитающих» . Границы в неврологии . 7:36 . дои : 10.3389/fnins.2013.00036 . ПМК 3608917 . ПМИД 23543912 .
- ^ Кирш, К; Зиеба, Д.А. (1 ноября 2012 г.). «Обзор влияния фотопериода и мелатонина на взаимодействие грелина и серотонина». Общая и сравнительная эндокринология (обзор). 179 (2): 248–53. дои : 10.1016/j.ygcen.2012.08.025 . ПМИД 22974511 .
Сообщалось, что введение экзогенного мелатонина крысам индуцирует экспрессию гена POMC в ARC. [...] Ритм активности серотониновых нейронов также проявляется в виде циркадных изменений с четкой тенденцией к снижению во время темной фазы и увеличению во время светлой фазы. Изменения выявлены в ядре дорсального шва (ДРЯ), гипоталамусе и полосатом теле; и эти изменения, вероятно, являются результатом взаимодействия мелатонина и серотонина. Анатомическое доказательство существования прямой зависимости между этими двумя гормонами демонстрируется близостью их рецепторов в DRN. Обнаружено ингибирующее влияние экзогенного мелатонина на иммунореактивность серотониновых нейронов ДРН, агентом которого выступал рецептор мелатонина 1-го типа (МТ1).
- ^ Гонг, Т; Торрес, диджей; Берри, MJ; Питтс, Миссури (1 ноября 2018 г.). «Гипоталамический окислительно-восстановительный баланс и передача сигналов лептина - новая роль селенопротеинов» . Свободная радикальная биология и медицина (обзор). 127 : 172–181. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2018.02.038 . ПМК 6123311 . ПМИД 29518483 .
- ^ МакНил, диджей; Ховард, AD; Гуань, X; Фонг, ТМ; Наргунд, РП; Беднарек, Массачусетс; Гуле, Монтана; Вайнберг, Д.Х.; Страк, AM; Марш, диджей; Чен, HY; Шен, CP; Чен, А.С.; Розенблюм, CI; МакНил, Т; Тота, М; Макинтайр, Эд; Ван дер Плог, ЛГ (16 августа 2002 г.). «Роль меланокортинов в регуляции массы тела: возможности лечения ожирения» . Европейский журнал фармакологии (обзор). 450 (1): 93–109. дои : 10.1016/s0014-2999(02)01989-1 . ПМИД 12176114 .
- ^ Сарджент, Би Джей; Мур, Н.А. (декабрь 2009 г.). «Новые центральные цели в лечении ожирения» . Британский журнал клинической фармакологии (обзор). 68 (6): 852–60. дои : 10.1111/j.1365-2125.2009.03550.x . ПМК 2810796 . ПМИД 20002079 .
- ^ Патель, ДК; Стэнфорд, ФК (март 2018 г.). «Безопасность и переносимость препаратов нового поколения против ожирения: обзор повествования» . Последипломная медицина (Повествовательный обзор). 130 (2): 173–182. дои : 10.1080/00325481.2018.1435129 . ПМК 6261426 . ПМИД 29388462 .
- ^ Гринуэй, Флорида; Шанахан, В; Фейн, Р; Ма, Т; Рубино, Д. (октябрь 2016 г.). «Обзор безопасности и переносимости лорказерина в клинических исследованиях». Клиническое ожирение (обзор). 6 (5): 285–95. дои : 10.1111/cob.12159 . ПМИД 27627785 . S2CID 38418965 .
- ^ Jump up to: а б Берк, ЛК; Хейслер, ЛК (июнь 2015 г.). «Препараты 5-гидрокситриптамина для лечения ожирения». Журнал нейроэндокринологии (обзор). 27 (6): 389–98. дои : 10.1111/jne.12287 . ПМИД 25925636 . S2CID 3407055 .
- ^ Мольфино, А; Лавиано, А; Росси Фанелли, форвард (декабрь 2010 г.). «Вклад анорексии в атрофию тканей при кахексии». Текущее мнение о поддерживающей и паллиативной помощи (обзор). 4 (4): 249–53. дои : 10.1097/SPC.0b013e32833e4aa5 . ПМИД 20693907 . S2CID 3523740 .
- ^ Хэлфорд, Джейсон К.Г.; Бойленд, Эмма Дж.; Лоутон, Клэр Л.; Бланделл, Джон Э.; Харрольд, Джоан А. (2011). «Серотонинергические средства против ожирения». Наркотики . 71 (17): 2247–2255. дои : 10.2165/11596680-000000000-00000 . ISSN 1179-1950 . ПМИД 22085383 . S2CID 21392044 .
- ^ Маркс, Д.Л.; Линг, Н; Коун, Р.Д. (15 февраля 2001 г.). «Роль центральной меланокортиновой системы в кахексии». Исследования рака . 61 (4): 1432–8. ПМИД 11245447 .
- ^ О'Рахили, С; Фаруки, И.С.; Йо, GS; Чаллис, Б.Г. (сентябрь 2003 г.). «Миниобзор: человеческое ожирение-уроки моногенных нарушений» . Эндокринология . 144 (9): 3757–64. дои : 10.1210/en.2003-0373 . ПМИД 12933645 .
Дефицит MC4R представляет собой наиболее распространенное моногенное заболевание, проявляющееся как патологическое ожирение (53).
- ^ Ювенн, Х; Дюберн, Б; Клеман, К; Пуату, К. (2016). «Редкие генетические формы ожирения: клинический подход и современные методы лечения в 2016 году» . Факты об ожирении (обзор). 9 (3): 158–73. дои : 10.1159/000445061 . ПМЦ 5644891 . ПМИД 27241181 .
- ^ Конус, Р.Д. (март 1999 г.). «Центральная меланокортиновая система и ее роль в энергетическом гомеостазе». Annales d'endocrinologie (обзор) (на французском языке). 60 (1): 3–9. ПМИД 10374010 .
- ^ Фэйрбразер, США; Кидд, Э; Малагамува, Т; Уолли, А. (18 августа 2018 г.). «Генетика тяжелого ожирения» . Текущие отчеты о диабете (обзор). 18 (10): 85. дои : 10.1007/s11892-018-1053-x . ПМК 6105241 . ПМИД 30121879 .
Искусственное различие между редким моногенным ожирением и распространенным полигенным ожирением в настоящее время устарело с выявлением вариантов MC4R с сильным эффектом в общей популяции.
Дополнительная библиография
[ редактировать ]- Конус (2005) Анатомия и регуляция центральной меланокортиновой системы Nature Neuroscience 7: 1048-54
- Дэниел Л. Маркс, Николас Линг и Роджер Д. Коун (2001) Роль центральной меланокортиновой системы в исследовании рака кахексии 61, 1432–1438.
- Джойс Дж. Хва, Лоррейн Гибауди, Джун Гао и Эрик М. Паркер (2001) Центральная меланокортиновая система модулирует потребление и расход энергии у тучных и худых крыс Цукера AJP-Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология, том. 281, Выпуск 2, Р444-Р451