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CERNET第24届学术年会
选择字体:      科学网  发布时间:2017-03-24

增强“饱腹信号” 或能解决肥胖难题

  从现有研究成果来看,科学家们已经发现有很多促进进食的“食欲信号”,但对终止进食的神经分子机制知之甚少。

  近期,中国科学院生物物理研究所李岩团队的研究成果,给那些想要减肥的人士带来了新的希望。该团队宣布鉴定出诱导饱腹感的“饱腹信号”,或许能为解决肥胖难题打开另外“一扇窗”。

  据了解,研究团队以与人类基因同源性较高的果蝇作为动物模型,巧妙设计实验,从而在果蝇体内发现调控蛋白质进食行为的新分泌因子FIT。

  将蛋白质作为研究突破口

  那么,所谓的“饱腹信号”是如何产生的呢?面对《中国科学报》记者的提问,中国科学院生物物理研究所研究员李岩做了详细解释:动物摄入一定量的食物后,机体会产生“饱腹信号”,使进食行为停止下来,避免过度进食引起的营养过剩和肥胖等问题。这些“饱腹信号”可以是由肠胃等器官分泌的肽类物质,经由循环系统传入大脑;也可以是分布于内脏上的神经末梢感受摄入的营养能量再向大脑传递的神经信号;此外饱胀的胃部产生的牵张力也会被收集、传递给大脑,作为“饱腹信号”终止进食。

  这些饱腹信号的功能有大量重叠,因此它们的调控机制和生理意义还不清晰。那么,是否存在对特定营养成分进行监控的“饱腹信号”呢?

  研究人员选择食物三大营养之一的蛋白质作为突破口。相比于其他种类的食物,蛋白质食物具有最强的饱腹感。

  李岩表示:“我们的研究发现,果蝇大量进食蛋白质食物后,体内氨基酸水平升高,脂肪体细胞内mTOR通路被激活,促使一种名为FIT的蛋白表达和分泌。经由果蝇的血淋巴循环系统,FIT作用于果蝇脑中的一群神经分泌细胞,释放出类胰岛素因子,进而抑制进食行为。”

  小果蝇,巧实验

  在寻找“饱腹信号”的第一阶段,首先要得到一批“饱食”的果蝇。李岩介绍说,他们设计了饥饿—预喂—再检测的范式。首先饥饿24小时,消除果蝇个体间营养状态的差异,定时预喂使所有果蝇达到同等的“饱食”程度。

  “这样接下来的检测指标,不论是基因表达变化,还是行为学反应,都能稳定地反映出内在的调节规律。”在这个基础上逐步改变预喂时间,并将FIT表达水平与进食量结果相比较,通过反复摸索,发现30分钟预喂是“饱腹感”达到最强、FIT表达也升到最高的最佳时间点,这为进一步探索生理机制打下坚实的基础。

  另外一个巧妙设计的实验是关于果蝇的双向选择进食。为了降低操作难度和不确定性,实验室定制了一套亚克力材质的圆形进食盘,均分为四个象限,每个象限有一圆形浅槽,加入混有染料的食物,不同种类的食物用不同颜色的染料标记。

  “在这套装置中,果蝇可以根据自己对食物的偏好进行自由选择,而人为设定的预喂处理和遗传操作,可以帮助我们知道是什么影响了动物的进食偏好。”李岩举例说,在24小时没有进食蛋白类食物后,野生型果蝇会非常偏爱蛋白食物,而降低对糖类的取食;但过量表达“饱腹信号”FIT的果蝇却误以为体内蛋白质含量很高,依旧不青睐蛋白食物,却不影响继续摄取糖类。

  FIT分子助力健康生活

  据介绍,FIT全称为Female-specific Independent of Transformer,因其具有雌雄表达差异性在2002年被首次报道,然而其生物学功能一直未被揭示。

  在寻找特异性响应蛋白质营养的分子时,研究团队选取了一批在饥饿—饱食情况下表达有差异的基因,对它们在分别进食了蛋白质和糖类后的果蝇中的表达水平进行了定量分析。结果显示FIT表达量在果蝇进食蛋白质后大幅升高,而进食蔗糖后并无明显变化。进一步研究发现FIT是一种分泌蛋白,它通过果蝇体液循环作用于中枢神经系统,促使脑中类胰岛素DIPL2的释放,作为一种蛋白质特异性的“饱腹信号”抑制进食。

  合理的食物摄取对于生存、健康乃至繁育高素质后代都非常重要。蛋白特异性“饱腹信号”的发现,揭示出生物体对蛋白质营养水平具有严格的监控机制,这对于维持蛋白营养稳态和机体健康非常关键。

  李岩告诉记者,在进食调控的科学研究中,“食欲信号”的研究比较广泛,不论是色、香、味,还是高营养都可以通过各种渠道到达大脑,诱使人们大快朵颐。

  “很多苦于减肥不成功人士的根本症结是过于旺盛的食欲,没有自身产生的‘饱腹感’与食欲相抗衡,外界强加的饮食控制对当事人来说无疑是痛苦的历程。”

  也正是因为如此,对果蝇“饱腹信号”FIT进行机理性研究,不仅可以理清生物终止进食的自然规律,也有助于寻找哺乳动物包括人类的饱食因子。适度增强内源性“饱腹信号”,提升饱腹感,人们或许可以不用再对抗食欲,心满意足地完成减肥目标。

  李岩表示,在后续研究中将全面揭示FIT调控蛋白质进食行为的分子信号通路,包括鉴定FIT的受体和靶细胞,以及下游神经调控的机制。同时还将从多种途径出发,寻找高等动物中的功能同源物,即高等动物中监控蛋白质水平的“饱腹信号”。

  “此外,营养感知通路与健康长寿有千丝万缕的关联,其内在调节机理错综复杂。我们计划以FIT这个蛋白营养感知通路的关键因子为切入点,探讨蛋白营养稳态的维持,及其在衰老进程中的影响。希望通过对蛋白‘饱腹信号’保护机体免于过量蛋白压力损伤的研究,可以帮助人们深入认识蛋白营养信号在进食行为中发挥的主动调控作用,为实现健康均衡的饮食、提高生活质量提供科学依据。”李岩说。

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