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Cell:在神经元水平上瘦下来

来源:X-MOL 2017-08-13 16:57

时下,肥胖的人越来越多,毫不夸张地说,肥胖已经成为危害人类健康的一大因素。此种“盛况”下,减肥产品也变得颇有市场,走在街头、打开电视,五花八门的减肥广告扑面而来。但悲惨的是,虽然有这么多的减肥产品,真正健康有效的却是打着灯笼也难找。面对胖子们的困境,以拯救天下苍生为己任的科学家们自然不会坐视不管,他们进行了大量研究,苦苦寻觅能够一掌拍死“顽敌”的大招。近日,美国洛克菲勒大学等机构开展的一项最新研究表明,要想彻底解决人类肥胖这个问题,答案或许就藏在你我的脑子里。他们的研究结果发表在了顶级期刊 Cell 上。

“我们已经在大脑中找到了两种类型的细胞,它们对食欲有潜在的调节作用。”论文第一作者和并列通讯作者 Alexander Nectow 博士表示。事实上,这两种类型的细胞位于脑干的中缝背核(DRN)区,通过控制饥饿信号(触发觅食、进食等行为),有望成为新型药物的潜在靶点,为在细胞水平上应对肥胖问题提供了可能的解决方案。这项研究同时告诉我们,“吃”是大脑不同部分相互协作的一种复杂生物学行为。

在具体讲述本项研究前,我们先来看看一位风云人物、本文通讯作者 Jeffrey Friedman 教授。1994 年,身为洛克菲勒大学分子遗传学实验室负责人的 Jeffrey Friedman 教授在肥胖症研究领域开创了一个新纪元,他发现了一种被称为“瘦素”(leptin)的激素,能够作用于大脑的下丘脑区域,抑制饥饿。对于那些患有瘦素缺陷症的患者而言,给他们注入这种激素可以使其体重大降。不过很可惜,实践中,这种治疗手段对很多胖子并无效果。


Jeffrey Friedman。图片来源:The Rockefeller University

Friedman 教授表示:“肥胖机体往往伴随着瘦素抵抗(leptin resistance),我们的最新研究数据表明,利用药物调节特别神经元的活动,可以避开瘦素抵抗,提供减肥新手段。”

在研究中,Nectow 等人以小鼠为实验对象,并将注意力集中在了中缝背核。他们利用先进的 iDISCO 技术给小鼠做全脑成像,结果显示,对于处于饥饿状态的小鼠而言,大脑的这部分区域处于激活状态。而另一些暴吃的小鼠,其中缝背核则呈现出另一种活化模式。所有这些研究结果清晰地表明,大脑这个特殊区域的神经元在摄食行为中扮演着某种角色。

顺便说一下,在从事本项研究时,Nectow 还只是一名博士生及 Friedman 实验室访问学者,如今他已是普林斯顿大学的 Associate Research Scholar。他介绍说,接下来的一步便是要确定,在构成中缝背核的神经元中,究竟是哪些起到了作用?对两组小鼠激活细胞的遗传分析表明,由“饱腹感”触发的神经元(DRNVGLUT3)会释放出一种名为谷氨酸的物质;由“饥饿感”触发的神经元(DRNVgat)则会释放出另一种名为γ- 氨基丁酸(GABA)的神经递质。

利用两种已被证明为可随意激活目标神经元的方法——一种为光学手段,另一种为化学手段——研究人员能够“打开”肥胖鼠的谷氨酸释放细胞。这会抑制小家伙们的摄食行为,使之体重下降。另一方面,如果在大脑的这个区域触发的是γ- 氨基丁酸释放神经元,那么将会看到截然相反的效应,小鼠会吃下更多的食物。值得注意的是,启动“饥饿感神经元”自动关闭了“饱腹感神经元”,使效应最大化。


DRNVGLUT3 与 DRNVgat 可以控制小鼠摄食。图片来源:Cell

研究人员亦研究了“关闭”肥胖鼠的“饥饿感神经元”会产生怎样的效应。“我们所看到的是,一旦这些神经元受到抑制,小鼠的体重会大跌。”论文共同第一作者 Marc Schneeberger 表示。


神经元与小鼠进食。图片来源:Cell

本研究发现为了解大脑如何控制进食开启了一条全新的通道,预示着如果能够设计出激活(或抑制)中缝背核神经元的药物,或可有效治疗肥胖症,并预防与之相关的各种身体失调,如糖尿病高血压

当然,小鼠的结果能否在人类身上重现,还是个未知数。未来还有很多工作要做。(生物谷 Bioon.com)

原文出处:

Alexander R. Nectow et al.Identification of a Brainstem Circuit Controlling Feeding, cell(2017).DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.06.045
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