科学家发现运动抑制食欲的关键分子
贝勒医学院
贝勒医学院、德克萨斯儿童医院珍和丹·邓肯神经学研究所(Duncan NRI)、斯坦福大学医学院及合作机构的研究人员对运动如何帮助减肥提供了新见解。研究人员发现了一种机制,即在运动过程中产生的化合物Lac-Phe如何在小鼠中减少食欲,从而导致体重减轻。研究结果发表在《自然·代谢》期刊上。
"经常运动被认为是一种强有力的减肥方式,并能预防与肥胖相关的疾病,如糖尿病或心脏病,"贝勒医学院儿科神经学助理教授、邓肯神经学研究所研究员、共同通讯作者杨赫博士表示。"运动通过增加身体消耗的能量来帮助减肥;然而,可能还有其他机制也参与其中。"
研究人员此前发现,Lac-Phe是剧烈运动后血液中浓度升幅最大的代谢物——即人体新陈代谢的产物——不仅在小鼠体内,也在人类和赛马体内观察到这一现象。团队先前的研究表明,给肥胖小鼠注射Lac-Phe可减少其进食量,并帮助它们在无不良副作用的情况下减轻体重。但迄今为止,科学家尚未完全理解Lac-Phe抑制食欲的作用机制。
"理解Lac-Phe的作用机制对于将其或类似化合物开发为减肥治疗药物至关重要,"杨赫博士表示。"我们研究了大脑中调节食欲和进食行为的部分。"
研究人员在小鼠体内研究了两种脑细胞。一种是AgRP神经元,它能刺激饥饿感,位于下丘脑弓状核。另一种是下丘脑室旁核的PVH神经元,这类神经元有助于抑制饥饿感。
AgRP和PVH神经元协同工作。正常情况下,AgRP神经元发送抑制PVH神经元的信号,使人产生饥饿感。但当AgRP神经元被抑制时,PVH神经元活性增强,从而降低食欲。
杨赫实验室成员及其同事发现,Lac-Phe直接抑制AgRP神经元,进而激活PVH神经元。这一连锁反应导致小鼠进食量减少。动物行为保持正常,表明Lac-Phe不会引起不适的副作用。
此外,研究团队还调查了Lac-Phe如何抑制AgRP神经元。"我们发现Lac-Phe作用于AgRP神经元上一种名为KATP通道的蛋白质,该蛋白有助于调节细胞活性,"杨赫博士解释道。"当Lac-Phe激活AgRP神经元中的这些通道时,细胞活性降低。当我们使用药物或基因工具阻断KATP通道时,Lac-Phe便不再能抑制食欲。这证实KATP通道对Lac-Phe的效果至关重要。"
这项研究有助于解释运动如何自然减少食欲并改善新陈代谢。"研究结果还暗示了一个令人兴奋的可能性:针对这一新发现的机制进行体重管理,"现任南佛罗里达大学的共同通讯作者徐勇博士表示。
"这一发现非常重要,因为它有助于解释一种天然产生的分子如何通过与调节饥饿和体重的关键脑区相互作用来影响食欲,"斯坦福大学医学院共同通讯作者Jonathan Long博士表示。
尽管本研究以小鼠为对象,但研究结果对人类具有积极意义。未来研究将探索Lac-Phe在不同代谢状态(如肥胖与苗条)下的作用机制、它如何进入大脑,以及能否安全有效地作为治疗药物使用。
本研究的其他贡献者包括刘海兰、Veronica L. Li、刘青卓、刘瑶、苏存金、Hueyxian Wong、尹娜、刘鹤松、方星、Kristine M. McDermott、Hueyzhong Wong、余萌、涂龙龙、Jonathan C. Bean、李永祥、王梦洁、邓悦、施宇涵、Olivia Z. Ginnard、杨玉雪、韩俊英、Megan E. Burt、Sanika V. Jossy、王春梅、杨永杰、Benjamin R. Arenkiel和孔东。作者所属机构包括贝勒医学院、斯坦福大学医学院、德克萨斯儿童医院珍和丹·邓肯神经学研究所、休斯顿德克萨斯大学健康中心、波士顿儿童医院、哈佛医学院和南佛罗里达大学。
本工作获得了美国农业部/CRIS(51000-064-01S, 3092-51000-062-04(B)S)、美国心脏协会(23POST1030352)、美国国立卫生研究院(F32DK134121, R01DK136479, R01DK136526, T32GM13854)、Bio-X SIGF研究生奖学金和德克萨斯儿童医院研究学者基金的资助。
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