Mirosul de mâncare declanșează senzația de sațietate printr-o cale cerebrală nou descoperită

Un studiu publicat recent în Nature Metabolism de echipa coordonată de Sophie Steculorum de la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Metabolismului a identificat o cale neurală olfactivă care integrează percepția mirosului de alimente și declanșează sațietatea anticipativă, contribuind astfel la reglarea aportului alimentar. Lucrarea reprezintă un progres important în înțelegerea modului în care stimulii senzoriali anterior ingestiei influențează comportamentul alimentar și homeostazia energetică.
Reglarea consumului alimentar implică atât semnale homeostatice postprandiale (de exemplu, hormoni ai foamei și sațietății), cât și răspunsuri anticipative declanșate de percepția alimentelor. Acestea din urmă, cunoscute ca răspunsuri cefalice, pregătesc organismul pentru ingestia iminentă. Deși efectele vizuale și olfactive ale alimentelor asupra secrețiilor digestive sunt bine cunoscute încă din vremea lui Pavlov, rolul lor în modularea directă a centrilor cerebrali ai foamei și sațietății a fost până recent mai puțin înțeles. În mod particular, activitatea neuronilor orexigenici AgRP este suprimată, iar cea a neuronilor anorexigenici POMC și GLP-1R este crescută prin simpla expunere la stimuli alimentari, sugerând un tonus anorexigen anticipativ. Cu toate acestea, mecanismele și circuitele neuronale implicate în aceste răspunsuri senzoriale, precum și relevanța lor comportamentală, rămâneau neclare.

Despre studiu

Studiul a vizat elucidarea modului în care creierul integrează mirosul alimentelor pentru a modula comportamentul alimentar, atât în condiții fiziologice, cât și în contextul obezității.

Cercetătorii au folosit o gamă complexă de metode:

• Imagistică PET cu 18F-FDG pentru cartografierea activității cerebrale în urma expunerii olfactive la hrană în șoareci înfometați.
• Colorări imunohistochimice (FOS, pS6) pentru validarea activării neuronale.
• Inactivare olfactivă chimică cu ZnSO₄, confirmând rolul direct al sistemului olfactiv în activarea regiunii septale mediale (MS).
• Înregistrări in vivo cu fotometrie de calciu în neuroni MSVGLUT2 (neuroni glutamatergici ai regiunii septale mediale).
• Stimulări optogenetice ale proiecțiilor dintre bulbul olfactiv și septul medial, pentru a evalua impactul activării acestui circuit asupra consumului alimentar.
• Trasarea circuitelor sinaptice retrograde cu virusuri rabice modificate pentru a demonstra conexiunea monosinaptică între bulbul olfactiv și MSVGLUT2.

Rezultate

1. Percepția olfactivă a alimentelor activează o rețea cerebrală extinsă

Expunerea la mirosul de hrană a activat nu doar regiunile olfactive clasice (bulb olfactiv, cortex piriform), ci și nuclee hipotalamice implicate în reglarea comportamentului alimentar (arcuat, lateral și ventromedial), dar și regiunea septală medială (MS). Această activare a fost validată prin PET și prin expresia crescută a markerilor de activitate neuronală (FOS, pS6).

2. Activarea selectivă a neuronilor MSVGLUT2 de către mirosul alimentelor

Răspunsul la stimuli olfactivi alimentari a fost limitat la neuronii MSVGLUT2, nu și la alte subpopulații din septul medial (de exemplu, VGAT, calretinină, somatostatină). Acești neuroni au fost activați de mirosul de hrană indiferent de valoarea nutritivă (normală sau dietă bogată în grăsimi), de familiaritate sau de starea metabolică a animalului (post sau alimentat). Răspunsul a fost absent la mirosuri non-alimentare sau cu valență pozitivă (isoamyl acetat, limonen).

3. Activitatea neuronilor MSVGLUT2 este bifazică

Înregistrările in vivo au arătat un vârf brusc de activitate al neuronilor MSVGLUT2 imediat după percepția mirosului alimentar, urmat de o scădere accentuată a activității imediat după prima înghițitură. Acest model bifazic sugerează că neuronii MSVGLUT2 pot contribui la inițierea precoce a procesului de sațietate.

4. Bulbul olfactiv→septul medial este un circuit direct, funcțional și reglator al aportului alimentar

Studiul a demonstrat existența unui circuit monosinaptic între celulele mitrale/tufted (MTC) din bulbul olfactiv și neuronii MSVGLUT2. Activarea optogenetică a acestei căi, înainte de perioada naturală de hrănire, a redus semnificativ aportul alimentar (cu aproximativ 24%). Stimularea în alte momente sau pe termen lung nu a avut același efect, subliniind caracterul anticipativ al mecanismului.

5. Circuitul bulb olfactiv→sept medial este disfuncțional în obezitate

La șoarecii cu obezitate indusă de dietă, percepția olfactivă a alimentelor a fost afectată, iar activarea neuronilor bulbului olfactiv și MSVGLUT2 absentă. Optogenetica nu a reușit să scadă aportul alimentar, sugerând compromiterea acestui circuit în obezitate, ceea ce ar putea contribui la dificultatea autoreglării ingestiei la persoanele cu exces ponderal.

Concluzii

Acest studiu aduce dovezi solide că percepția mirosului de alimente poate activa un circuit neural specific (bulb olfactiv→MSVGLUT2) cu rol anorexigen anticipativ, independent de caloriile reale ingerate sau de starea metabolică. Astfel, creierul pare capabil să inițieze procese de sațietate anticipativă, doar pe baza mirosului alimentelor, un mecanism posibil evolutiv pentru a minimiza riscurile asociate consumului alimentar (ex. expunere la prădători, supraîncărcare metabolică).

Importanța translatională a acestor descoperiri este majoră, întrucât mecanisme similare au fost raportate și la om. De exemplu, senzația de sațietate poate fi indusă chiar și în absența ingerării reale a alimentelor, doar prin percepție senzorială (de exemplu, mestecarea fără înghițire). De asemenea, alterările olfactive din obezitate pot contribui la pierderea acestui control anticipativ, amplificând astfel consumul alimentar și dificultățile în menținerea greutății.

Implicații

• Deschiderea unei noi direcții în neurobiologia nutriției prin integrarea senzorială a alimentelor în mecanismele de sațietate.
• Posibilitatea dezvoltării de strategii comportamentale și terapeutice care să reabiliteze controlul anticipativ al ingestiei, mai ales în obezitate.
• Necesitatea extinderii cercetărilor la populații umane și la sexe diferite, având în vedere că studiul a fost realizat doar pe șoareci masculi.

Aceste rezultate susțin ideea că sațietatea nu este doar o consecință a ingestiei, ci poate fi indusă anticipativ, prin percepția senzorială – o paradigmă ce ar putea schimba fundamental abordarea tulburărilor metabolice și de comportament alimentar.