V posledných rokoch výskum súvisiaci s metabolickými poruchami viedol k mnohým objavom spájajúcim metabolickú kontrolu a choroby súvisiace s vekom vrátane kognitívnych nedostatkov. Teraz sa zistilo, že dysregulácia glukózovej homeostázy je rizikovými faktormi pre demenciu, ale aj Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu alebo dokonca poruchy nálady. Nutričné ​​prístupy sa teda ukázali ako úspešné pri zlepšovaní kognitívnych funkcií u ľudí s neurologickými poruchami ( Carneiro a Pellerin ). Celkovo tieto pozorovania naznačujú, že regulácia energetickej homeostázy má veľký význam pre normálnu funkciu mozgu. V dôsledku toho nedávna pozornosť vzrástla s cieľom rozlúštiť mechanizmy ležiace pod súhrou medzi metabolizmom a mozgovou aktivitou. Napríklad stresová reakcia zahŕňa regulačnú slučku z mozgu do periférie, ktorá zahŕňa hypotalamus. Je zaujímavé, že hypotalamus je dobre známy pre svoj príspevok k metabolickým reguláciám, ako je okrem iného telesná hmotnosť alebo hladina glukózy v krvi. Glukóza v krvi je vnútorný parameter opísaný ako ovplyvnený stresovými hormónmi, ako je kortizol. Vývoj nového systému schopného regulovať hladinu energie pri hyperkortizolizme teda predstavuje významný pokrok v manažmente porúch, ako je Cushingova choroba. Pomáha tak zlepšiť mozgovú aktivitu znížením špecifických symptómov, ako je únava a narušený spánok ( Fekri Azgomi et al. ).

V súlade so závislosťou funkcie mozgu od energetického stavu Das a kol. demonštrujú súhru medzi energetickým metabolizmom mozgu a kognitívnou dysfunkciou pri Alzheimerovej chorobe (AD). Vo svojom článku autori vyvinuli vysoko citlivý systém na meranie energetického metabolizmu mozgu v skorých štádiách AD. Takýto nástroj by mohol pomôcť pri včasnej diagnostike ochorenia. Navyše by to mohlo prispieť aj k lepšiemu manažmentu AD. Okrem toho ich práca podporuje kľúčovú úlohu energetického metabolizmu mozgu pri AD, a teda podporuje úlohu energetickej rovnováhy pri neurologických poruchách ( Das et al. ). V tomto ohľade by nebola prekvapujúca kľúčová úloha snímania živín vo funkcii mozgu okrem energetickej homeostázy. V súlade s tým výsledky poskytnuté Garciom a kol. , štúdium bunkových typov podieľajúcich sa na chutnosti potravín je veľmi zaujímavé. Autori skutočne demonštrujú úlohu GABAergických neurónov laterálnej hypotalamickej oblasti na kódovanie chutnosti. V skutočnosti poskytnuté výsledky naznačujú, že tieto GABAergické neuróny vykazujú zmeny aktivity v reakcii na rozdiely v chutnosti. Okrem toho aktivácia týchto neurónov stimuluje príjem potravy s najvyššou chutnosťou ( Garcia et al. ). Výsledky prezentované Garciou a kol. , tiež zdôrazňujú dôležitosť hedonizmu pri prijímaní potravy. Tým táto štúdia podporuje úlohu psychologického aspektu pri riadení metabolizmu mozgu. Táto úloha je ďalej opísaná v inovatívnom pohľade na zážitok z fantómových končatín aplikovaný na ľudí po bariatrickej operácii ( Gautron ). Gautron vo svojom článku opisuje, ako subjekty podstupujúce bypass stále zažívajú nasýtenie, zatiaľ čo operácia je spojená s úplnou denerváciou. Stimulácia mechanoreceptorov žalúdka je skutočne nevyhnutná na vyvolanie nasýtenia. Preto Gautron predstavuje novú hypotézu o zmenách v distribúcii nervov, aby sa zachovala reakcia nasýtenia. Hoci je tento prehľad stále hypotetický, podporuje existenciu komplexnej súhry medzi biologickými, bioenergetickými a psychologickými aspektmi v metabolických reguláciách. Údaje získané z bariatrickej chirurgie v skutočnosti zdôraznili kľúčovú úlohu osi čreva a mozgu vo fyziológii. Črevo je prvým orgánom, ktorý vníma živiny, a teda je prvým orgánom zapojeným do metabolickej kontroly. Rozvoj výskumu osi čreva a mozgu tiež prispel k lepšiemu pochopeniu prepojenia medzi funkciou mozgu a energetickou homeostázou. V skutočnosti okrem nervových spojení medzi črevom a mozgom ( An et al.), teraz sa zistilo, že produkty črevného metabolizmu sú tiež spojené s mozgovou aktivitou. Spomedzi týchto signálov sú najviac študované SCFA a ketolátky. Zapojiť by sa však mohli aj mnohí ďalší.

Je zaujímavé, že tento úzky vzťah medzi mozgovou funkciou a energetickou homeostázou čiastočne zodpovedá za zvýšené riziko neurologických porúch u diabetických ľudí. Na druhej strane, Niu a spol. prezentujú údaje ukazujúce behaviorálne vedľajšie účinky používania oxytocínu na riadenie telesnej hmotnosti. Preto sa zdá dôležité pokračovať vo výskume, aby sme lepšie pochopili mechanizmy zapojené do vzťahu medzi kogníciou a metabolizmom. Lepšie poznanie tohto vzťahu by bolo dôležité na riešenie vedľajších účinkov v súčasných používaných terapiách. V skutočnosti by tento duálny účinok oxytocínu pri regulácii hmotnosti a prosociálnom správaní mohol predstavovať sľubnú výskumnú cestu pre metabolické aj kognitívne výskumné oblasti.

Spojenie medzi mozgovou funkciou a regulačnými obvodmi energetickej homeostázy v mozgu je hodnotené v štúdii Li a kol. Autori vo svojej štúdii popisujú súvislosť medzi záchvatovým prejedaním a stresovou reakciou. V skutočnosti autori ukázali, že systém odmeňovania u potkanov BEPs prekonal homeostázu a systémy reakcie na stres. Táto práca podporuje súhru medzi stresom, odmenou a reguláciou energetickej homeostázy. Navyše sa zdá, že tieto systémy sú schopné vzájomne sa regulovať ( Li et al. ). V súlade s tým práca Perissinottiho a kol. ukazujúce zapojenie TRPC kanála do depolarizácie neurónov exprimujúcich POMC podporuje potrebu hlbšie sa zaoberať nervovou kontrolou metabolizmu. Táto štúdia najskôr demonštruje, že samotný TRPC môže indukovať excitabilitu neurónov exprimujúcich POMC. Okrem toho tiež uvádzajú úlohu kanálov typu t v takejto excitabilite neurónov POMC. Celkovo ich práca prináša údajne nový proteín zapojený do vývoja obezity vrátane kanálov typu t a KLHL1. Oba proteíny sa podieľajú na citlivosti neurónov exprimujúcich POMC na leptín. Hoci teda neuróny POMC boli identifikované pred desiatkami rokov, štúdie Perissinotti et al., štúdie naznačujú, že úplné pochopenie funkcie týchto neurónov nie je ani zďaleka úplne objasnené ( Perissinotti, Martínez-Hernández a Piedras-Rentería ; Perissinotti, Martínez- Hernández, He, a kol . Okrem toho by štúdium včasnej vývojovej organizácie nervových okruhov malo tiež pomôcť pochopiť komplexnú súhru medzi rôznymi oblasťami mozgu a funkciami mozgu. Lanzillo a kol. poskytujú zaujímavé údaje popisujúce ontogenézu BNST projekcií do hypotalamu. Takáto práca poukazuje na skoré spojenie medzi systémami reakcie na stres a systémami kontroly metabolizmu. Pretože BNST je dobre známy pre mechanizmy narušené pri psychiatrických poruchách, naznačuje to domnelé skoré spojenie medzi metabolizmom a poruchami mozgu ( Lanzillo a kol. ).

Celkovo tieto nedávne výskumy poukazujú na početné medzery, ktoré stále existujú v chápaní nervovej kontroly energetickej homeostázy. Preto je potrebný ďalší výskum na úplné rozlúštenie mechanizmov, ktoré sú v hre. V tomto aspekte by štúdie na modeloch, ako sú ryby, mohli pomôcť identifikovať nové mechanizmy zapojené do metabolickej kontroly a funkcie mozgu ( Soengas ). Nakoniec by sa dalo očakávať, že lepšie pochopíme spojenie medzi metabolizmom a neurologickými funkciami.

Celkovo možno povedať, že publikácie prezentované v tejto výskumnej téme podporujú prepojenie medzi kontrolou energetickej homeostázy mozgu a mozgovou aktivitou. Ukazuje tiež, že napriek rozsiahlej práci vykonanej v posledných rokoch je ešte potrebné objaviť niekoľko mechanizmov. Predovšetkým mechanizmy spájajúce energetickú homeostázu a funkciu mozgu nie sú ani zďaleka jasne identifikované. V skutočnosti veľké množstvo štúdií naznačuje jasný vzťah medzi poruchami neurónov a metabolizmom. Preto sú stále potrebné metabolické štúdie zamerané na riešenie vplyvu na poruchy mozgu, ako aj štúdie zamerané na vplyv porúch mozgu na metabolickú kontrolu. Napokon, takéto výskumy by mohli pomôcť lepšie liečiť metabolické aj neurónové poruchy.

Autorské príspevky

Všetci uvedení autori významne, priamo a intelektuálne prispeli k dielu a schválili ho na publikovanie.

Konflikt záujmov

Autori vyhlasujú, že výskum bol vykonaný bez akýchkoľvek obchodných alebo finančných vzťahov, ktoré by mohli byť chápané ako potenciálny konflikt záujmov.

Poznámka vydavateľa

Všetky tvrdenia vyjadrené v tomto článku sú výlučne tvrdeniami autorov a nemusia nevyhnutne predstavovať tvrdenia ich pridružených organizácií alebo tvrdenia vydavateľa, redaktorov a recenzentov. Žiadny produkt, ktorý môže byť hodnotený v tomto článku, alebo tvrdenie, ktoré môže uviesť jeho výrobca, nie je zaručené ani schválené vydavateľom.

Poďakovanie

Sme vďační všetkým autorom článkov publikovaných v tejto výskumnej téme za ich príspevky a recenzentom za ich dôsledné hodnotenia. Ďakujeme aj redakčnej rade Frontiers Journals za podporu.