Các nhà khoa học của Scripps Research đã tạo ra một bước đột phá có thể mở đường cho các phương pháp điều trị mới để giảm cân và sức khỏe trao đổi chất. Khi tiếp xúc với nhiệt độ lạnh, động vật có vú theo bản năng sẽ tiêu tốn nhiều năng lượng hơn để duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định. Sự tiêu hao năng lượng tăng vọt này làm tăng cảm giác thèm ăn và lượng thức ăn nạp vào, nhưng cơ chế cụ thể kiểm soát hiện tượng này vẫn chưa được biết rõ.
Các nhà khoa học thần kinh tại Viện Nghiên cứu Scripps hiện đã xác định được mạch não khiến tăng cảm giác thèm ăn khi nhiệt độ lạnh.
Trong nghiên cứu mới được công bố gần đây trên tạp chí Nature, các nhà nghiên cứu đã xác định được một nhóm tế bào thần kinh đóng vai trò là "công tắc" cho hành vi tìm kiếm thức ăn liên quan đến cảm lạnh này ở chuột. Khám phá này có thể dẫn đến các phương pháp điều trị tiềm năng cho sức khỏe trao đổi chất và giảm cân.
"Đây là một cơ chế thích ứng cơ bản ở động vật có vú và các phương pháp điều trị trong tương lai nhắm vào cơ chế này có thể nâng cao lợi ích trao đổi chất của cảm lạnh hoặc các hình thức đốt cháy chất béo khác", Tiến sĩ Li Ye, tác giả chính của nghiên cứu, phó giáo sư và Giáo sư Hóa học và Sinh học Hóa học Abed-Vivid tại Scripps Research cho biết. Tác giả đầu tiên của nghiên cứu là Tiến sĩ Neeraj Lal, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Ye.
Vì tiếp xúc với môi trường lạnh giúp tăng cường tiêu hao năng lượng để giữ ấm, ngâm nước lạnh và các hình thức "liệu pháp lạnh" khác đã được khám phá như những cách để giảm cân và cải thiện sức khỏe trao đổi chất. Một nhược điểm của liệu pháp lạnh là con người không tiến hóa phản ứng với cái lạnh nhằm mục đích giảm cân (một tác động có thể gây tử vong trong thời kỳ tiền hiện đại thường xuyên khan hiếm lương thực). Giống như chế độ ăn kiêng và tập thể dục, cảm lạnh có thể làm tăng cảm giác thèm ăn, cản trở kết quả giảm cân. Trong nghiên cứu này, Ye và nhóm của ông đã tìm cách xác định các mạch não điều khiển sự gia tăng cảm giác thèm ăn do cảm lạnh gây ra.
Một trong những điều đầu tiên họ quan sát thấy là khi nhiệt độ bắt đầu lạnh (từ 73 độ F đến 39 độ F), chuột tăng cường tìm kiếm thức ăn chỉ sau khoảng sáu giờ, cho thấy rằng sự thay đổi hành vi này không chỉ đơn giản là kết quả trực tiếp của cảm giác lạnh.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật kính hiển vi tấm sáng và làm sạch toàn bộ não để so sánh hoạt động của các tế bào thần kinh trên não trong điều kiện lạnh và ấm. Chẳng bao lâu, họ phát hiện ra một hiện tượng quan trọng: Trong khi hầu hết các tế bào thần kinh trong não có hoạt động thấp hơn nhiều trong điều kiện lạnh, thì một số tế bào thần kinh ở vùng gọi là đồi thị lại được kích hoạt nhiều hơn.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào một quần thể tế bào thần kinh cụ thể được gọi là nhân xiphoid đường giữa của đồi thị và chỉ ra rằng, trong điều kiện lạnh, hoạt động của các tế bào thần kinh này tăng đột biến trước khi chuột thoát ra khỏi chế độ ngủ đông do lạnh để tìm kiếm thức ăn. Sự gia tăng hoạt động ở nhân xiphoid lớn hơn khi có ít thức ăn hơn khi bắt đầu điều kiện lạnh - cho thấy rằng những tế bào thần kinh này đang phản ứng với sự thiếu hụt năng lượng do lạnh gây ra chứ không phải do chính cái lạnh gây ra.
Khi các nhà nghiên cứu kích hoạt các tế bào thần kinh này một cách nhân tạo, chuột tăng hoạt động tìm kiếm thức ăn nhưng không tăng các hoạt động khác. Tương tự như vậy, khi nhóm nghiên cứu ức chế hoạt động của các tế bào thần kinh này, hành vi tìm kiếm thức ăn của chuột cũng giảm đi. Những tác động này chỉ xảy ra trong điều kiện lạnh, có nghĩa là nhiệt độ thấp cung cấp một tín hiệu riêng biệt đi kèm với những thay đổi về khẩu vị.
Trong loạt thí nghiệm cuối cùng, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh nhân xiphoid này chiếu tới một vùng não gọi là nhân Akulomb—một khu vực từ lâu đã nổi tiếng với việc tích hợp các tín hiệu khen thưởng và ác cảm để hướng dẫn hành vi, bao gồm cả việc ăn uống.
Ye cho biết, những kết quả này cuối cùng có thể có ý nghĩa lâm sàng vì chúng cho thấy có thể ngăn chặn sự gia tăng cảm giác thèm ăn thường do cảm lạnh gây ra, khiến liệu pháp tiếp xúc với cảm lạnh tương đối đơn giản trở nên hiệu quả hơn trong việc thúc đẩy giảm cân.
"Một trong những mục tiêu chính của chúng tôi hiện nay là tìm ra cách tách sự thèm ăn tăng lên khỏi việc tăng tiêu hao năng lượng. Chúng tôi cũng muốn tìm hiểu xem liệu sự gia tăng thèm ăn do lạnh gây ra này có phải là một phần của cơ chế rộng hơn mà cơ thể sử dụng để bù đắp cho việc tiêu hao thêm năng lượng, chẳng hạn như sau khi tập thể dục hay không," ông nói.