Science：调节体重关键因子被发现

　　

生物通报道：最近科学家利用小鼠进一步解释了大脑中调节体重的复杂机制。小鼠的胃口控制系统与人类是相似的，来自华盛顿大学HHMI的研究人员在小鼠中发现了一种新型的对进食行为其重要作用的神经元。如果小鼠失去这类神经细胞，成年小鼠就会停止进食，体重就会急速下降。值得注意的是，损坏这类神经细胞似乎仅仅对进食行为有影响。如果在新生的小鼠中损坏这类神经细胞，在大脑发育阶段这类缺陷会被弥补，小鼠长大后仍会正常的进食。文章发表在10月28日的Science。

在大脑中存在一个叫弓状核（arcuate nucleus）的区域，它决定着人不同的体型，有时负责传达饥饿和过饱的信号。胰岛素、瘦素（leptin）、ghrelin（一种生长激素配体）等激素将身体是否有足够的卡路里和营养的信息传达到弓状核，之后，大脑再利用这种信息判断是否需要进食以获得更多的能量。

在弓状核中发现有两种神经细胞识别信号并做出反应的。其中一类是促阿片-黑素细胞皮质素原（pro-opiomelanocortin, POMC），它负责向大脑的其它部位传达信号降低食欲。损坏POMC的小鼠会失去控制的猛吃而变胖。

另一种组成弓状核神经细胞叫做NPY/AgRP神经细胞，这是由细胞产生的两种蛋白命名的，神经肽Y(neuropeptide Y, NPY)和南美豚鼠相关蛋白（agouti-related protein, AgRP）。研究人员过去怀疑NPY/AgRP细胞作为与POMC细胞相反作用的调节因子在起作用，也就是可以刺激食欲，并且尝试利用遗传手段证明NPY/AgRP细胞的作用。但是并没有证明两者之间有任何联系。因此，过去对于进食行为的解释总是集中在关于POMC神经细胞上，NPY的途经的重要性被忽略了。

早在上个世纪80年代初科学家就已经开始对NPY/AgRP细胞的研究了，当时科学家发现这类神经细胞分泌的NPY蛋白在注射入大鼠脑中可以引起大鼠的暴饮暴食。10年后，Richard D. Palmiter实验室就制造了NPY缺陷的小鼠，并预期小鼠的进食会变少，从而变得苗条甚至像难民。可是，小鼠和实验对照鼠一样好胃口。

再过几年，研究人员又发现了南美豚鼠相关蛋白（AgRP），这下可乐坏了Palmiter。AgRP仅在NPY/AgRP神经细胞中存在，它会阻断POMC细胞产生的抑制进食信号，也就是说它有可能有一套不同与NPY的作用方式。Palmiter认为这就是他们寻找的分子了。但是当NPY和AgRP同时缺失的小鼠产生后，它还是和对照鼠一样的好胃口。

这时Palmiter迷茫了，如果一直这样寻找下去，敲除一个又一个基因，什么时候才能证明NPY/AgRP神经细胞的作用。于是，Palmiter灵机一动，与其逐个基因敲除，不如想个办法把这类细胞都除掉。

于是研究人员想到利用白喉毒素，小鼠不用于人类，它不易受这类毒素的影响。这次研究人员制造的遗传改造小鼠大脑的NPY/AgRP神经细胞会产生识别、接受毒素的分子。这样，当研究人员给予白喉毒素的时候NPY/AgRP神经细胞就会被摧毁。

在给予白喉毒素后，小鼠的进食被观测。预期的结果终于发生了。接受了白喉毒素后，小鼠开始吃得越来越少，15天后小鼠完全停止进食。在6-8天内，它们体重减轻20％。

但是，在小鼠出生8天内给予白喉毒素就不会对以后的进食造成太大的影响，这个时候NPY/AgRP神经细胞仍在发展和形成连接阶段。如果在年幼被给予过白喉毒素的小鼠，在长大后再次给予白喉毒素也不会造成厌食的行为。这表明年幼的小鼠对这种损伤有特殊的补偿机制。

科学家普遍认为NPY/AgRP神经细胞和POMC神经细胞在人类中的功能会和在小鼠中的功能是一致的，因为它们具有相同的回路。Palmiter只要找到人类中影响这类神经存活或者是编码负责激素信号反应蛋白的基因，对其进行敲除就可以改变人们的饮食习惯，并对体重进行控制。

目前Palmiter已经证明了NPY/AgRP神经细胞的对进食行为的重要性，下一步要做的就是研究具体是哪些特异的分子使这类细胞变得如此关键（生物通记者 谢菲）。