Nature子刊新研究首次发现，禁食向大脑传递的信息不仅仅是热量的减少

对于任何地方的节食者来说，这可能听起来都很熟悉:秀丽隐杆线虫(C. elegans)吃得越少，它减掉脂肪的速度就越慢。现在，斯克里普斯研究所的科学家们发现了原因:线虫在禁食期间肠道产生的一种小分子会在禁食期间传递到大脑，阻止脂肪燃烧信号。

尽管他们在线虫体内发现的确切分子尚未在人类身上进行研究，但这项新工作有助于科学家更好地理解肠道和大脑之间复杂的串扰。这也解释了为什么禁食——在一段固定的时间内不吃东西的好处，与一个人摄入的卡路里数量无关。这项新研究发表在2024年8月11日的《自然通讯》上。

这项新研究的资深作者、斯克里普斯神经科学研究教授Supriya Srinivasan博士说:“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。”“这些发现让我想知道，是否有其他动物(包括哺乳动物)肠道中产生的分子，可以解释与禁食相关的一些健康结果。”

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式生物体内脂肪的产生和分解。2017年，Srinivasan研究小组发现了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的通信途径:肠道如何向大脑发出信号?

“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，但这是如何发生的却非常神秘。”

在这项新研究中，Srinivasan和她的同事们从线虫的肠道中取出了100多个信号分子，一次一个，并测量了它们对大脑产生FLP-7的影响。他们发现了一种对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，胰岛素是由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，我们认为这是矛盾的，”Srinivasan回忆说。“哺乳动物对胰岛素的研究非常充分，没有先例表明胰岛素分子具有这种作用。”

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INS-7并没有像之前发现的所有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，最终使脑细胞停止产生FLP-7。

Srinivasan解释说:“INS-7基本上是一种来自肠道的信号，告诉大脑现在不要燃烧更多的脂肪储存，因为没有食物进入。”

先前的研究表明，禁食会以多种方式影响身体，但这些变化的机制尚不清楚。这项新研究指出，空肠可以向大脑发出信号，这可能会导致脂肪以外的各种健康影响。

Srinivasan说，新的研究结果有助于解释大脑和消化系统如何双向沟通，从而根据食物的可用性来控制新陈代谢。需要更多的研究来揭示哺乳动物肠道到大脑的新信号涉及哪些特定途径。模仿肠道激素的化合物，如semaglutide，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，因此新的肠道肽可以添加到这类药物中。斯里尼瓦桑还计划进行实验，探索秀丽隐杆线虫肠道细胞在禁食期间是如何被触发产生INS-7的，以及哪种类型的脑细胞会受到这种分子的影响。