Ny signalväg som reglerar bananflugors ätbeteende identifierad

I en nyligen publicerad studie har forskare vid Uppsala universitet identifierat en ny signalväg i hjärnan hos bananflugor, som reglerar deras födobeteende och metabolism. Forskarna konstaterar att två specifika neuron spelar särskilt stor roll för regleringen. Resultaten publiceras i tidskriften PNAS.

Intaget av primära energikällor som kolhydrater, fett och protein är av central betydelse för överlevnad och fortplantning hos alla djurarter. Förmågan att uppfatta, inte enbart det som är ätbart, utan även föda som kan vara ofördelaktig eller till och med dödlig, är mycket viktig för överlevnad.

Näringsämnen i form av kolhydrater, fett och protein som kroppen behöver kallas makronutrienter. De är dock inte enbart energikällor utan har även unika förmågor att påverka hälsotillståndet. Den optimala balansen mellan de olika makronutrienterna och därmed kosten, har därför blivit ett viktigt forskningsfält. Hjärnans signalering är av särskilt intresse, eftersom de signaler som utlöses av olika makronutrienter skulle kunna vara problematiska och därför möjligtvis bidra till störda kostvanor. För närvarande är kunskapen begränsad, angående hur hjärnan tar emot och översätter dessa signaler eller hur interaktioner mellan olika signaler leder till förändrade ätbeteenden.

Forskarlaget bakom den nyligen publicerade studien har med hjälp av bananflugor undersökt evolutionärt konserverade neurologiska signalvägar av central betydelse. Dessa signalvägar är viktiga för att välja eller avstå från olika makronutrienter, baserat på interaktioner mellan interna signaler och sådana från den externa miljön. Sådana signalvägar är sannolikt helt nödvändiga för snabb anpassningsförmåga till förändrade omgivningsfaktorer, och kan därför ge generella ledtrådar till strukturen hos de interna nätverk som styr förmågan att känna igen olika näringsämnen.

– Dessa resultat fördjupar ytterligare förståelsen för hur interaktioner mellan hjärnan och makronutrienter påverkar ätbeteendet för att vidmakthålla en hälsosam metabol status, förklarar Michael Williams forskare vid institutionen för neurovetenskap, Uppsala universitet, som lett studien.

Forskarna upptäckte att två specifika neuron hos bananfluga är centrala för att reglera födobeteendet och metabolismen, pga. sin förmåga att utsöndra CCAP, en nära släkting till mänskliga peptidhormon inom den s.k. vasopressin-/oxytocinfamiljen. Via dess receptor blockerar CCAP frisättningen av Neuropeptid F (NPF), vilket är flugans motsvarighet till vår Neuropeptid Y (NPY), i två specifika neuron. Både flugans NPF och människans NPY är inblandade de signalvägar som styr belöning och motivation, och forskarna upptäckte en ny länk till sockerintag.

Vid svält får bananflugor normalt ett ökat sug efter sockerrik föda. Men vid avsaknad av CCAP eller dess receptor i de två specifika neuronen, försvinner deras förmåga att känna igen socker som ett näringsämne, oavsett om de är mätta eller hungriga. Dessutom upptäckte forskarna att en artificiell stimulering, specifik till dessa två neuron, både var nödvändig och tillräcklig för att utlösa ett reflexmässigt ätbeteende hos flugan.

– Studien är konceptuellt viktig eftersom den identifierar en ny signalväg som hjälper oss att förstå de neuronala kretsar som reglerar denna viktiga överlevnadsmekanism. Det är tänkbart att den även spelar en viktig roll i dagens fetmabefrämjande samhälle, säger Helgi Schiöth, professor i funktionell farmakologi.

För mer information, kontakta Michael Williams, forskare vid Institutionen för neurovetenskap, tel: 0702-374910, e-post: michael.williams@neuro.uu.se eller Helgi Schiöth, professor vid institutionen för neurovetenskap, tel: 070-4250535, e-post: helgi.schioth@neuro.uu.se

CCAP regulates feeding behavior via the NPF pathway in Drosophila adults, PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1914037117