Cell：大脑决定你胖不胖

　　

生物通报道：科学家们发现，胰岛素和瘦素会对小鼠下丘脑的特定神经元起作用，促进白色脂肪的棕色化。

储存能量的白色脂肪可以通过棕色化转变为代谢活跃的米色脂肪（beige fat），人们一直在尝试理解这一过程背后的具体机制。胰岛素和瘦素是调控葡萄糖代谢、饱足和饥饿信号的两种激素。Monash大学的研究人员发现，这些激素能激活小鼠下丘脑的“饱足”神经元，促使白色脂肪转变为棕色脂肪。这项研究发表在一月十五日的Cell杂志上。

在下丘脑中抑制食欲的POMC（proopiomelanocortin）神经元，根据血液中的饱足信号控制体内的能量平衡。“这项研究的新发现是，刺激白色脂肪棕色化是POMC神经元促进热量燃烧的一种途径，”耶鲁大学的杨晓勇博士评论道（他并未参与这项研究）。

目前人们还没有明确米色脂肪和棕色脂肪之间的差异，不过米色脂肪通常是指白色脂肪组织中代谢活跃的脂肪。米色脂肪和棕色脂肪都能燃烧热量，因此理解白色脂肪的棕色化机制是非常关键的。研究显示，胰岛素和瘦素能通过大脑促进白色脂肪棕色化，Monash大学的Tony Tiganis说。

当血糖升高时胰腺就会生产胰岛素，而瘦素是白色脂肪生成的。这两种激素能给大脑发送信号，调控饱足感和体重。为了分析这个控制系统与脂肪组织的关联，Tiganis实验室的Garron Dodd等人在小鼠POMC神经元中敲除了特定的磷酸酶。这两种磷酸酶在下丘脑起作用，分别通过调节瘦素或胰岛素信号影响葡萄糖代谢和体重。研究人员发现，同时敲除两个磷酸酶的小鼠中，白色脂肪组织更少，胰岛素和瘦素的信号水平更高。

“POMC神经元的这些磷酸酶，控制着瘦素和胰岛素受体的敏感性，”Dodd说。同时敲除两种酶会增加小鼠的米色脂肪和棕色脂肪，这些小鼠在食用高脂饮食时不会增重。这说明，瘦素和胰岛素信号对于控制体重和脂肪代谢是非常重要的。

研究人员将瘦素和胰岛素直接注入野生型小鼠的下丘脑，成功促进了白色脂肪的棕色化。不过，如果在注入激素时切断大脑和白色脂肪之间的神经连接，棕色化就不会发生，只有与大脑保持联系的脂肪才能棕色化。“由此可见，大脑的直接神经支配是棕色化的必要条件，两种激素共同起作用对能量消耗进行调节，”Tiganis说。

下丘脑还存在着另一种神经元，“饥饿”神经元或AgRP神经元。这些神经元由饥饿信号激活，会促进能量的储存。杨晓勇博士之前曾发现，禁食能激活AgRP神经元，抑制白色脂肪的棕色化。“这两项研究是互补的，共同揭示了一个完整的体系：饥饿和饱足神经元依据机体的能量状态控制脂肪的棕色化，”杨晓勇博士说。（相关报道：杨晓勇博士Cell解析大脑中的“饥饿游戏”）

这些结果是否适用于人类还有待于进一步的研究。目前已知的是，肥胖症患者下丘脑的两种磷酸酶表达水平更高。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

G. Dodd et al., “Leptin and insulin act on POMC neurons to promote the browning of white fat,” Cell, doi:10.1016/j.cell.2014.12.022, 2015.