Obesitas: Bagaimana diet mengubah otak dan mempromosikan makan berlebih

Para ilmuwan telah melibatkan neuron spesifik di daerah hipotalamus lateral, wilayah yang terlibat dalam mekanisme bertahan hidup seperti asupan makanan, dalam memberi sinyal ke otak kapan harus berhenti makan. Mekanisme ini terganggu pada tikus obesitas.

Obesitas adalah masalah dunia, dengan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) memperkirakan bahwa 650 juta orang di seluruh dunia mengalami obesitas pada tahun 2016.

Banyak ahli menunjuk jari pada makan berlebihan dan gaya hidup yang tidak menentu sebagai akar penyebab epidemi obesitas.

Namun, setiap tindakan yang kita ambil memiliki konsekuensi pada tingkat molekuler, dan para ahli tahu sedikit detail tentang bagaimana otak kita berperilaku ketika bacaan pada skala perlahan naik.

Para ilmuwan dari Departemen Psikiatri di University of North Carolina di Chapel Hill, bersama dengan kolaborator di Amerika Serikat, Swedia, dan Inggris, berusaha mengurai jalur molekuler yang dimainkan di otak tikus dengan obesitas.

Garrett Stuber, seorang profesor neurobiologi yang kini telah pindah ke Pusat Neurobiologi Kecanduan, Nyeri, dan Emosi di University of Washington di Seattle, adalah penulis senior hasil tim, yang dimuat dalam jurnal Science.

Mengidentifikasi ‘rem saat makan’
Stuber dan rekan-rekannya mempelajari area spesifik otak yang disebut lateral hypothalamic area (LHA).

“LHA telah lama diketahui memainkan peran dalam mempromosikan perilaku makan, tetapi jenis sel yang berkontribusi pada pemberian makan dalam struktur otak ini tidak terdefinisi dengan baik,” jelas Stuber tentang penelitiannya kepada Medical News Today.

Menganalisis ekspresi gen dalam sel-sel individual di LHA pada tikus obesitas dan membandingkannya dengan tikus normal, tim menemukan perubahan menonjol pada transporter glutamat tipe-2 (Vglut2) yang mengekspresikan neuron. Sel-sel ini menggunakan glutamat sebagai neurotransmitter yang bekerja cepat.

Namun, perubahan ekspresi gen tidak harus sama dengan perubahan fungsi.

Stuber menggali lebih dalam dan menggunakan kombinasi teknik untuk memvisualisasikan masing-masing neuron LHAVglut2 ketika tim memberikan sukrosa tikus, gula umum yang terdiri dari glukosa dan fruktosa.

Para peneliti menemukan bahwa konsumsi sukrosa menghasilkan aktivasi sel. Namun, responnya pun bernuansa. Tikus yang tidak terlalu lapar menunjukkan aktivasi yang kuat dari neuron LHAVglut2 mereka, sedangkan tikus yang berpuasa selama 24 jam memiliki respon yang dilemahkan.

Stuber dan rekan-rekannya, oleh karena itu, menyarankan bahwa neuron LHAVglut2 berperan dalam penekanan makan dengan memberi tahu otak kita kapan harus berhenti makan. Mereka menyebut ini “rem saat makan.”

“Kami berhipotesis bahwa sinyal LHAVglut2 rangsang mewakili aktivasi rem pada pemberian makan untuk menekan asupan makanan lebih lanjut,” catat mereka.

Selanjutnya, tim menyelidiki bagaimana obesitas mempengaruhi aktivitas sel-sel ini pada tikus yang makan makanan tinggi lemak selama 12 minggu untuk memicu obesitas.

“Sementara neuron LHAVglut2 dari tikus kontrol mempertahankan responsivitas mereka terhadap konsumsi sukrosa, neuron LHAVglut2 dari tikus [diet tinggi lemak] menjadi semakin kurang responsif terhadap konsumsi sukrosa dan kurang aktif saat istirahat,” tulis tim dalam makalah penelitian.

Dengan kata lain, neuron tidak mengirimkan sinyal “berhenti makan” yang kuat ke otak ketika tikus mengonsumsi gula atau ketika tikus beristirahat. Sebaliknya, hewan-hewan makan berlebihan dan mengalami obesitas.

Obesitas merusak asupan makanan
Ketika MNT bertanya apakah dia terkejut melihat respon terhambat oleh sel-sel itu, Stuber menjelaskan, “Ya, hasil pencitraan, yang menunjukkan bahwa sel LHA glutamat diregulasi oleh paparan diet tinggi lemak (model eksperimental obesitas kita) mengejutkan untuk kami.”

“Ketika neuron ini diaktifkan, tikus menghentikan sukrosa menjilati dan menghindari lokasi yang dipasangkan dengan stimulasi LHAVglut2. Dengan demikian, aktivasi neuron LHAVglut2 dapat berfungsi sebagai rem pada pemberian makan,” komentar Stephanie Borgland, seorang profesor di Institut Otak Hotchkiss di University of Calgary. di Kanada, dalam artikel Perspektif yang menyertainya dalam Sains.

“Mengingat bahwa aktivasi neuron-neuron ini juga mengarah pada pelarian dan perilaku menghindar, neuron-neuron ini mungkin terlibat dalam peralihan dari mencari makan ke melarikan diri untuk meningkatkan kelangsungan hidup, yang konsisten dengan fungsi homeostatik lain dari hipotalamus.”

Stephanie Borgland
“Sementara pekerjaan kami berfokus pada LHA, penting untuk dicatat bahwa banyak daerah otak yang saling berhubungan dan tipe sel juga kemungkinan dimodulasi oleh obesitas,” kata Stuber kepada MNT. “Ini termasuk jenis sel dalam hipotalamus arkuata dan periventrikular, serta daerah otak lainnya.”

Memang, awal tahun ini, MNT melaporkan bahwa ketika para ilmuwan dari The Rockefeller University di New York City, NY, menstimulasi neuron reseptor dopamin 2 (hD2R) dalam hippocampus tikus, hewan-hewan makan lebih sedikit. Para peneliti menyarankan bahwa sirkuit saraf ini mencegah tikus makan berlebihan.

Sementara itu, Stuber dan rekan-rekannya melanjutkan penyelidikan mereka ke LHA, di mana mereka berencana untuk melihat subtipe neuronal lainnya.

Adapun bagaimana temuan Stuber berlaku untuk manusia, ia menjelaskan, “Kami pikir bahwa data kami […] akan mengungkapkan target genetik dan terapi baru yang, pada suatu hari, dapat diterjemahkan ke manusia.”