美国斯克里普斯研究所的科学家发现，在秀丽隐杆线虫中，禁食期间肠道产生的一种分子会传播到大脑并阻断脂肪燃烧信号。这一发现揭示了肠道和大脑之间的沟通，表明禁食可能带来的益处不仅仅是简单的卡路里限制。这项研究强调了通过模仿肠道激素作用来治疗代谢疾病的新疗法的潜力。
斯克里普斯研究中心的科学家发现了蛔虫肠道分泌的一种分子，它可以与大脑进行交流，从而降低食物匮乏期间的脂肪流失率。
许多节食者可能都经历过这样的情况：秀丽隐杆线虫（C. elegans）吃得越少，它燃烧脂肪的速度就越慢。斯克里普斯研究所的研究人员现在已经发现了其中的原因：在禁食期间，线虫肠道中产生的一种小分子会传播到大脑，在那里它会阻断负责在此期间燃烧脂肪的信号。
尽管他们在线虫中发现的确切分子尚未在人类身上进行研究，但这项新研究有助于科学家更好地了解肠道和大脑之间复杂的相互作用。它还可能解释为什么禁食（在固定的时间内不进食）的好处与一个人摄入的卡路里数量无关。这项新研究于 2024 年 8 月 11 日发表在【 自然通讯】 上。
「我们首次发现，禁食向大脑传递的信息不仅仅是热量的减少，」斯克里普斯研究所神经科学研究教授、新研究的资深作者 Supriya Srinivasan 博士说 ： 「这些发现让我怀疑，其他动物（包括哺乳动物）的肠道中是否存在分子，可以解释与禁食相关的一些健康结果。」
脂肪代谢中的脑肠通讯
研究人员早就知道，大脑控制着人类、其他哺乳动物和秀丽隐杆线虫等模型生物的脂肪生成和分解。2017 年，Srinivasan 团队 发现了 FLP-7，这是一种触发蛔虫肠道脂肪燃烧的大脑激素。然而， 秀丽隐杆 线虫的肠道中没有感觉神经，因此科学家们一直在努力确定反向沟通途径：肠道如何向大脑发出信号？
斯克里普斯研究中心的科学家发现，秀丽隐杆线虫（灰色）中特殊的肠道细胞（绿色）会产生一种肽激素，这种激素会进入大脑控制脂肪代谢。图片来源：斯克里普斯研究中心
「我们知道改变肠道的代谢状态可以改变大脑神经元的特性，但这究竟是如何发生的却非常神秘。」Srinivasan 博士说。
在这项新研究中，Srinivasan 博士和她的同事从秀丽隐杆线虫肠道中逐个移除了 100 多种信号分子 ，并测量了它们对大脑产生 FLP-7 的影响。他们发现一种对 FLP-7 有很大影响的分子：一种被称为 INS-7 的胰岛素。在人类中，胰岛素最广为人知的是胰腺产生的控制血糖水平的激素。但这种胰岛素分子是由肠道细胞产生的，也会通过大脑影响脂肪代谢。
「当我们第一次发现这是一种胰岛素时，我们认为这很矛盾，」Srinivasan 回忆道：「胰岛素在哺乳动物中得到了充分的研究，并且没有先例表明胰岛素分子具有这种作用。」
发现胰岛素的独特功能
然而，当研究小组探究 INS-7 如何影响产生 FLP-7 的脑细胞时，他们发现它并不是像所有之前发现的胰岛素分子那样激活胰岛素受体，而是通过阻断胰岛素受体。反过来，这种阻断引发了一系列其他分子事件，最终导致脑细胞停止产生 FLP-7。
「INS-7 基本上是来自肠道的信号，告诉大脑现在不要再燃烧任何脂肪储存，因为没有食物进入。」Srinivasan 博士解释道。
此前已有研究表明，禁食期会以多种方式影响身体，但这些变化的机制尚不清楚。新研究指出，空腹状态可以向大脑发出信号，这可能会导致脂肪以外的多种健康影响。
Srinivasan 表示，新研究结果有助于解释大脑和消化系统如何双向沟通，根据食物供应情况控制新陈代谢。还需要进行更多研究来揭示哺乳动物肠道与大脑之间新信号涉及哪些特定通路。
模拟肠道激素的化合物（如索马鲁肽，通常以 Ozempic、Wegovy 和 Rybelus 等品牌名称为人所知）最近已成为控制肥胖和糖尿病的流行方法，因此新的肠道肽可能会加入这一药物类别。Srinivasan 还计划进行实验，以探究在禁食期间如何触发秀丽隐杆线虫 肠道细胞产生 INS-7，以及哪些类型的脑细胞会受到该分子的影响。
参考文献：「稳态肠脑胰岛素拮抗剂抑制神经刺激的脂肪减少」，Chung-Chih Liu、Ayub Khan、Nicolas Seban、Nicole Littlejohn、Aayushi Shah 和 Supriya Srinivasan，2024 年 8 月 11 日【 自然通讯】。DOI：10.1038/s41467-024-51077-3
该研究得到了美国国立卫生研究院(R01 DK124706 和 R01 AG056648) 的资助。
来源：斯克里普斯研究所
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