That little voice inside your head that tells you to keep eating is, in fact, simply a cluster of around 10,000 brain cells. Now scientists believe they have found tiny triggers inside those cells that give rise to this 'voice' and ruin a dieter's good intentions. The new research, done on fish and mice, could someday lead to pills that will be able to quieten that voice or increase its volume. The research focused on POMC neurons, which are a structure called the hypothalamus, that send and receive signals to regulate appetite. On the left, images of normal hypothalamus POMC cells from a developing mouse. On the right: when the gene for the transcription factor is deleted, the cells no longer make it . The research focused on POMC neurons, which are a structure called the hypothalamus, that send and receive signals to regulate appetite. When POMC neurons are absent, or not working properly, animals and humans grow dangerously obese. The new findings show in animals that the same thing happens when certain genetic triggers inside the POMC cells aren't working. The team, led by the University of Michigan, looked at how a protein called a transcription factor, and two small stretches of DNA called enhancers, act as triggers for the Pomc gene. All three regulate how often and when the POMC cells use the gene to create the signal molecules that then go out to the body. That little voice inside your head that tells you to keep eating is, in fact, simply a cluster of around 10,000 brain cells. Now scientists believe they have found tiny triggers inside those cells that give rise to this 'voice' 'The POMC region is a central node of the brain's means for regulating body weight, in response to influences from the hormone leptin,' said Malcom Low, a professor in the Department of Molecular and Integrative Physiology. Like signal lights that show pilots the path to an airport runway, enhancers guide proteins toward the gene so it can be read. Located deep inside the brain, in a structure called the hypothalamus, the cluster of POMC neurons act as a control center for feelings of fullness or hunger. They take in signals from the body, and send out chemical signals to regulate appetite and eating. When POMC neurons are absent, or not working correctly, animals and humans grow dangerously obese. The latest research show in animals that the same thing happens when certain genetic triggers inside the POMC cells aren't working. The researchers found that the two enhancers act in ways that complement one another, both encouraging the expression of the Pomc gene at key times. Mice born without both of them became obese – as if their Pomc gene had been deactivated. The protein that latches on to the enhancer, called a transcription factor, is also vital. In the new PNAS paper, the researchers report that the transcription factor Islet 1, encoded by the Isl1 gene, plays this important role for POMC. When the researchers blocked cells of the hypothalamus from making Islet 1 halfway through pregnancy, the fetal mice failed to develop any POMC cells. 'Taken together, this work represents the first example of a neuron-specific gene in vertebrates where we have found both the enhancers and a shared transcription factor that control gene expression in the developing brain and then throughout the life span of the adult,' says Low. Looking to see if the same factors do the same thing in humans will be more complex – and there may be other enhancers and transcription factors involved. But in theory, it could be possible to find drugs to increase the production of Pomc gene products, or to help silence it. 'For humans, Pomc regulation may be part of the equation of weight control,' says Low. 'We don't know, but we think it likely, that it may be similar to the mouse model, where its role is like a dial, with a linear relationship between the amount of Pomc expression and the degree of obesity.'
The research looked at POMC neurons that work toregulate appetite .
When POMC neurons are absent, animals and humans grow obese .
This also happens when genes inside the POMC cells aren't working .
הקול הקטן הזה בתוך הראש שלך שאומר לך להמשיך לאכול הוא, למעשה, פשוט מקבץ של כ-10,000 תאי מוח. כעת מדענים מאמינים שהם מצאו טריגרים זעירים בתוך אותם תאים שמביאים ל"קול" הזה והורסים את הכוונות הטובות של דיאטה. המחקר החדש, שנעשה על דגים ועכברים, עשוי להוביל מתישהו לכדורים שיצליחו להשקיט את הקול הזה או להגביר את עוצמת הקול שלו. המחקר התמקד בנוירוני POMC, שהם מבנה הנקרא ההיפותלמוס, ששולחים ומקבלים אותות לוויסות התיאבון. בצד שמאל, תמונות של תאי POMC נורמליים של ההיפותלמוס מעכבר מתפתח. מימין: כאשר הגן של גורם השעתוק נמחק, התאים כבר לא מייצרים אותו. המחקר התמקד בנוירוני POMC, שהם מבנה הנקרא ההיפותלמוס, ששולחים ומקבלים אותות לוויסות התיאבון. כאשר נוירוני POMC נעדרים, או שאינם פועלים כראוי, בעלי חיים ובני אדם סובלים מהשמנת יתר מסוכנת. הממצאים החדשים מראים בבעלי חיים שאותו דבר קורה כאשר טריגרים גנטיים מסוימים בתוך תאי ה-POMC אינם פועלים. הצוות, בראשות אוניברסיטת מישיגן, בחן כיצד חלבון הנקרא גורם שעתוק, ושתי קטעי DNA קטנים הנקראים משפרים, פועלים כטריגרים לגן Pomc. שלושתם מווסתים באיזו תדירות ומתי תאי POMC משתמשים בגן כדי ליצור את מולקולות האות שיוצאות לגוף. הקול הקטן הזה בתוך הראש שלך שאומר לך להמשיך לאכול הוא, למעשה, פשוט מקבץ של כ-10,000 תאי מוח. כעת מדענים מאמינים שהם מצאו טריגרים זעירים בתוך אותם תאים שמביאים ל"קול" זה "אזור ה-POMC הוא צומת מרכזי של האמצעים של המוח לוויסות משקל הגוף, בתגובה להשפעות מההורמון לפטין", אמר מלקום לואו. פרופסור במחלקה לפיזיולוגיה מולקולרית ואינטגרטיבית. כמו אורות איתות שמראים לטייסים את הדרך למסלול המראה בשדה התעופה, משפרים מנחים חלבונים לעבר הגן כדי שניתן יהיה לקרוא אותו. ממוקם עמוק בתוך המוח, במבנה הנקרא ההיפותלמוס, מקבץ הנוירונים של POMC פועל כמרכז בקרה לתחושות מלאות או רעב. הם קולטים אותות מהגוף, ושולחים אותות כימיים כדי לווסת את התיאבון והאכילה. כאשר נוירוני POMC נעדרים, או שאינם פועלים כראוי, בעלי חיים ובני אדם סובלים מהשמנת יתר מסוכנת. המחקר האחרון מראה בבעלי חיים שאותו דבר קורה כאשר טריגרים גנטיים מסוימים בתוך תאי ה-POMC אינם פועלים. החוקרים גילו ששני המשפרים פועלים בדרכים המשלימות זה את זה, ושניהם מעודדים את הביטוי של הגן Pomc בזמני מפתח. עכברים שנולדו ללא שניהם הפכו להשמנת יתר - כאילו גן ה-Pomc שלהם הושבת. החלבון שנצמד למשפר, הנקרא גורם שעתוק, הוא גם חיוני. במאמר החדש של PNAS, החוקרים מדווחים כי גורם השעתוק Islet 1, המקודד על ידי הגן Isl1, ממלא תפקיד חשוב זה עבור POMC. כאשר החוקרים חסמו תאי ההיפותלמוס מליצור אי 1 באמצע ההריון, העכברים העוברים לא הצליחו לפתח תאי POMC. "יחד, העבודה הזו מייצגת את הדוגמה הראשונה לגן ספציפי לנוירונים בבעלי חוליות, שבו מצאנו גם את המשפרים וגם גורם שעתוק משותף השולטים בביטוי הגנים במוח המתפתח ולאחר מכן לאורך כל אורך החיים של המבוגר", אומר נָמוּך. חיפוש אחר אם אותם גורמים עושים את אותו הדבר בבני אדם יהיה מורכב יותר - וייתכן שיהיו מעורבים אחרים משפרים וגורמי שעתוק. אבל בתיאוריה, יכול להיות שאפשר למצוא תרופות להגברת הייצור של מוצרי גן פומק, או לעזור להשתיק אותו. "עבור בני אדם, ויסות Pomc עשוי להיות חלק מהמשוואה של בקרת משקל", אומר Low. 'אנחנו לא יודעים, אבל אנחנו חושבים שזה סביר, שהוא עשוי להיות דומה למודל העכבר, שבו תפקידו הוא כמו חוגה, עם קשר ליניארי בין כמות הביטוי של פומק למידת ההשמנה.'
המחקר בחן את נוירוני POMC הפועלים לוויסות התיאבון.
כאשר נוירוני POMC נעדרים, בעלי חיים ובני אדם משמינים.
זה קורה גם כאשר גנים בתוך תאי POMC אינם פועלים.