Mengidentifikasi hubungan hati-otak sebagai faktor kunci dalam pengelolaan kebiasaan makan sirkadian dan obesitas

Studi ini menyoroti peran saraf vagus hepatik dalam mengatur ritme asupan makanan, menawarkan perspektif baru untuk pengobatan potensial untuk obesitas.

Sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal Science menemukan bahwa komunikasi antara saraf aferen hepatik (HVAN) dan otak memengaruhi kebiasaan makan sirkadian. Pada tikus, pengangkatan HVAN melalui pembedahan memperbaiki ritme makan yang berubah dan mengurangi penambahan berat badan selama menjalani diet tinggi lemak, yang menunjukkan bahwa HVAN mungkin menjadi target untuk memerangi obesitas.

Ritme sirkadian adalah siklus 24 jam yang mengatur perubahan fisik, mental, dan perilaku pada hewan, biasanya disinkronkan dengan siklus terang dan gelap. Meskipun ritme ini biasanya stabil, ritme ini dapat terganggu oleh perubahan perilaku atau paparan cahaya, seperti dalam kasus jet lag atau kerja shift malam, yang menyebabkan desinkronisasi sistem organ.

Nukleus suprachiasmatik (SCN) berfungsi sebagai jam sirkadian utama, menggunakan sinyal cahaya untuk membentuk siklus umpan balik (TTFL) dari gen jam molekuler. Penelitian terkini menunjukkan bahwa hampir semua sel somatik juga mempertahankan TTFL mereka sendiri, yang membantu menyeimbangkan ritme sirkadian dengan proses lain seperti asupan makanan.

Sinkronisasi antara SCN dan ritme hati yang digerakkan oleh nutrisi penting untuk menjaga keseimbangan metabolisme dalam menghadapi perubahan lingkungan. Studi pada hewan pengerat dan manusia menunjukkan bahwa desinkronisasi sistem ini merugikan kesehatan, meningkatkan risiko dan tingkat keparahan penyakit metabolik seperti obesitas dan diabetes. Namun, mekanisme dan sinyal yang tepat yang mengatur interaksi ini masih belum jelas.

Penelitian ini menyelidiki mekanisme komunikasi sirkadian antara hati dan otak dengan menghapus reseptor nuklir REV-ERBα/β pada tikus.

Reseptor-reseptor ini sebelumnya telah diidentifikasi sebagai elemen kunci homeostasis kronometabolik. Penghapusannya menyebabkan desinkronisasi.

Berbeda dengan penelitian sebelumnya di bidang ini, para ilmuwan menggunakan suntikan adenovirus yang mampu mengeluarkan REV-ERB melalui vena ekor, sehingga memberikan penelitian ini keuntungan unik karena mengganggu jam biologis secara lokal (bukan sistemik).

Metodologi ini memungkinkan kami untuk mengamati dan memanipulasi asinkroni antara hati dan otak sambil membiarkan sistem organ lain tidak berubah, secara signifikan mengurangi kebisingan latar belakang dan faktor perancu.

Intervensi bedah dan eksperimental dilakukan pada tiga kelompok tikus laboratorium dewasa yang berbeda.

Penelitian ini juga berfokus pada peran saraf vagus hepatik (HV) dalam memberi sinyal ke otak dan mengatur berat badan. Meskipun sebelumnya diketahui bahwa HV mengirimkan data metabolisme dari hati ke otak, peran pastinya dalam komunikasi sirkadian dan ritme makan masih bersifat spekulatif.

Studi ini menyoroti bahwa ritme asupan makanan bertindak sebagai zeitgeber (sinyal eksternal yang menyinkronkan ritme biologis) untuk modulasi sirkadian di hati, mirip dengan bagaimana siklus terang dan gelap mendorong ritme SCN dalam tubuh.

Pada model tikus pembungkaman gen, penghapusan reseptor REV-ERBα dan REV-ERBβ mengganggu ritme makan tanpa memengaruhi siklus yang digerakkan SCN.

Ablasi mengaktifkan gen Arntl dan Per2 yang bertanggung jawab atas keseimbangan kronometabolik, yang menyebabkan perubahan ritme makan dan peningkatan asupan makanan di siang hari, yang pada akhirnya menyebabkan kenaikan berat badan yang signifikan. Menariknya, transeksi saraf aferen vagus hepatik (HVAN) menghilangkan efek ini, mengurangi asupan makanan dan menyebabkan penurunan berat badan.

Hal ini menyoroti peran penting HV dalam memberi sinyal untuk ritme makan, dengan studi paralel menunjukkan hasil yang berlawanan: aktivasi aferen usus pada manusia mengakibatkan penurunan berat badan, menyoroti kompleksitas interaksi otak-usus dalam regulasi metabolisme.

Penelitian ini menggunakan model tikus untuk mengidentifikasi mekanisme yang mendasari homeostasis kronometabolik dan gangguan dalam ritme makan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa HV berfungsi sebagai pusat komunikasi, yang mengirimkan sinyal ke otak tentang perubahan ritme makan yang dideteksi melalui reseptor nuklir REV-ERBα/β. Sinyal ini menyebabkan peningkatan asupan makanan pada siang hari dan kenaikan berat badan yang signifikan.

Penghapusan HV menghilangkan efek-efek ini, yang menunjukkannya sebagai target potensial untuk studi penurunan berat badan di masa mendatang.