肥胖是如何產(chǎn)生的？簡單地說，就是“吃得太多、消耗得太少”。實(shí)際上，人的大腦中有一套天然的調(diào)控系統(tǒng)，它會(huì)理智地告訴你“已經(jīng)吃飽了，該停下來休息了”。如果能夠破解這套系統(tǒng)，明晰肥胖的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，就能為肥胖、糖尿病及脂肪肝等代謝性疾病提供藥物靶點(diǎn)。中科院上海生科院郭非凡研究組就將研究目光聚焦在這一領(lǐng)域。
“細(xì)嚼慢咽”有科學(xué)道理
大腦為什么會(huì)感到“吃飽了”？這其實(shí)與我們身體內(nèi)的白色脂肪有關(guān)。郭非凡說，我們體內(nèi)的白色脂肪會(huì)分泌出一種名為瘦素的激素。當(dāng)我們吃進(jìn)美食之后，瘦素的分泌量增加。瘦素會(huì)被下丘腦的神經(jīng)元感知到，神經(jīng)元就會(huì)分泌神經(jīng)肽，一方面抑制食欲，另一方面通過調(diào)節(jié)交感神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，增加褐色脂肪產(chǎn)熱，從而消耗由食物帶來的新能量。
這條信號(hào)感知、調(diào)控通路并不受到人的意識(shí)控制，是一種生理性的過程。郭非凡把該通路稱為理智中樞。在實(shí)驗(yàn)室中，郭非凡觀察到白色脂肪集中在小鼠的腹部，而褐色脂肪則主要分布在小鼠的背部，與人的分布大致相似。當(dāng)小鼠的瘦素信號(hào)通路被阻斷之后，原本靈活多動(dòng)的小鼠會(huì)變得極為臃腫，并且整天懶洋洋地趴在地上，甚至連翻身都很困難。
在人體中，不是瘦素越多，調(diào)控就越有效。當(dāng)瘦素水平超過一定量，反而會(huì)讓下丘腦的神經(jīng)元感到“吃不消”，導(dǎo)致調(diào)控能力的下降，這就是瘦素抵抗。對(duì)于肥胖的人群來說，這是一個(gè)令人絕望的“惡性循環(huán)”：白色脂肪多——瘦素分泌多——瘦素抵抗強(qiáng)——白色脂肪更多。所以，一旦變得肥胖，想要自然瘦下來是幾乎不可能的事情。
中國的養(yǎng)生之道里有“細(xì)嚼慢咽”之說，郭非凡認(rèn)為這不無科學(xué)道理。“如果吃自助餐，各種美食一下子都能吃，結(jié)果常常會(huì)吃過頭而感到胃脹。如果是一道道菜上桌，卻會(huì)感到后面的菜再好也沒胃口了。” 她說，“這是因?yàn)閺奈覀冮_始吃飯到大腦能夠感受到瘦素，通常需要約20分鐘的時(shí)間。” 郭非凡建議，平時(shí)吃飯時(shí)細(xì)嚼慢咽，給大腦充分的時(shí)間感受瘦素，也能避免自己吃得太多導(dǎo)致肥胖。
基因敲除后小鼠吃不胖
與“細(xì)嚼慢咽”能養(yǎng)身的定性結(jié)論不同，郭非凡和她的研究團(tuán)隊(duì)要定量破解大腦究竟如何調(diào)控理智中樞。她們的視角深入分子基因水平。研究組最新的一份研究報(bào)告在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《Diabetes》上，揭示了下丘腦阿黑皮素原神經(jīng)元中激活轉(zhuǎn)錄因子4（ATF4）調(diào)節(jié)機(jī)體能量平衡和脂質(zhì)代謝的新功能。
在下丘腦弓形核中，含有兩類調(diào)節(jié)能量代謝的神經(jīng)元：一類是促進(jìn)食欲的刺鼠肽相關(guān)蛋白神經(jīng)元；另一類是抑制食欲的阿黑皮素原神經(jīng)元。當(dāng)科研人員把小鼠阿黑皮素原神經(jīng)元中的ATF4基因敲除之后，這些小鼠不僅瘦素敏感性、胰島素敏感性大大增加，褐色脂肪加速釋放熱量，還能夠抵抗高脂飲食誘導(dǎo)的瘦素抵抗和胰島素抵抗。換句話說，如果不讓ATF4基因發(fā)揮作用，即使小鼠天天胡吃海塞、頓頓大魚大肉，都可能不會(huì)出現(xiàn)肥胖和糖尿病。
進(jìn)一步探究顯示，ATF4可以結(jié)合到ATG5基因的啟動(dòng)子上直接調(diào)控其表達(dá)。科研人員又構(gòu)建了ATF4基因和ATG5基因的雙敲小鼠，結(jié)果雙敲小鼠可以逆轉(zhuǎn)ATF4單基因敲除小鼠變瘦的表型。這表明，下丘腦中ATF4/ATG5軸可能是治療肥胖及相關(guān)代謝性疾病新的藥物靶點(diǎn)。
氨基酸對(duì)肥胖影響可能更大
在郭非凡看來，ATF4/ATG5軸只是下丘腦發(fā)揮理智中樞作用的冰山一角。早在2011年，她的研究團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)了亮氨酸對(duì)肥胖的巨大影響力。郭非凡推測(cè)，氨基酸對(duì)肥胖的作用可能超過脂肪。
亮氨酸是機(jī)體的必需氨基酸之一，也是重要的代謝調(diào)節(jié)因子。這種氨基酸人體無法合成，只能依靠食物攝入。當(dāng)研究人員將沒有亮氨酸的食物喂給小鼠一周之后，小鼠會(huì)迅速變瘦，腹部白色脂肪很快減少，褐色脂肪產(chǎn)熱大大增加，同時(shí)還伴隨著胰島素敏感性增強(qiáng)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這是由于下丘腦會(huì)感知亮氨酸缺乏，并作出相應(yīng)代謝調(diào)控。
對(duì)于肥胖人群和2型糖尿病患者來說，這一研究結(jié)果是一個(gè)福音。如果能夠在一段合適的時(shí)間內(nèi)只吃不含亮氨酸的食物，那么就會(huì)迅速降低體重，同時(shí)有可能治愈2型糖尿病。值得注意的是，這只能是短期的臨時(shí)措施，因?yàn)榱涟彼岬娜狈?huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)其他嚴(yán)重問題，如肝臟萎縮等。這給減肥藥物、治愈糖尿病藥物的開發(fā)提供了新機(jī)遇。如果有一種藥物能夠特異性阻斷亮氨酸與下丘腦作用，而不影響人體其他組織對(duì)亮氨酸的吸收，就能有效而無副作用了。
事實(shí)上，在不少2型糖尿病患者的血液檢查中，會(huì)呈現(xiàn)出氨基酸含量明顯上升的現(xiàn)象。而這一現(xiàn)象甚至早在血糖超標(biāo)的5年之前就已經(jīng)出現(xiàn)，因此可以用來預(yù)警糖尿病的發(fā)生，從而幫助潛在人群及時(shí)調(diào)整飲食。“亮氨酸在肉中的含量高，在蔬菜中含量少。”郭非凡說，“這與糖尿病飲食治療相似。”對(duì)于那些指望不吃肉、多吃蛋白質(zhì)來減肥的人，他們或許選擇了一個(gè)錯(cuò)誤的減肥方式，不僅不會(huì)減肥，還有可能越減越肥。
對(duì)于美食的誘惑，人體除了一個(gè)下丘腦的理智中樞之外，還有一個(gè)杏仁核的情感中樞在發(fā)揮作用。當(dāng)情感戰(zhàn)勝理智的時(shí)候，即使大腦在不斷地說“吃飽了，別吃了”，我們依然還會(huì)繼續(xù)大快朵頤。因此，吃還是不吃，從來就是一個(gè)復(fù)雜的科學(xué)問題，還有更多謎團(tuán)等待破解。
《上海科技報(bào)》頭版 2017年4月6日
作者：耿挺
官方微信
