《自然-代谢》和《自然-通讯》上的论文共同勾勒出首幅互补性的饥饿与饱腹神经环路图谱,该成果有望优化当前的重磅减肥药物并减轻其副作用。
罗伯特·伍德·约翰逊医学院神经代谢中心主任庞志平(Zhiping Pang)领导的研究精准定位了一束从下丘脑延伸至脑干的细长神经元。
这些细胞表面密布GLP-1受体——正是诺和泰(Ozempic)等减肥药所模拟的蛋白质靶点。当庞的团队用光脉冲激活该通路时,饱腹小鼠立即停止进食;当他们阻断该神经环路或删除受体后,实验动物体重显著增加。禁食会削弱该神经连接强度,而天然或合成GLP-1的激增可使其恢复。
"这个突触如同音量旋钮,仅在能量储备不足时调高,"庞志平解释道。他警告称,全天候维持高强度信号的药物可能破坏大脑正常节律,引发GLP-1药物的典型副作用:恶心、呕吐、便秘或腹泻,以及肌肉流失。
另一篇论文中,与庞志平共同领导神经代谢中心的马克·罗西(Mark Rossi)描绘了触发饥饿的神经环路。其团队追踪了从终纹到外侧下丘脑的抑制性神经元通路。
当研究人员激活该连接时,原本不饿的小鼠会狂奔向糖水;阻断该通路后,即使经历长期禁食,实验动物仍表现得懒散怠惰。
激素可调节此效应。注射胃饥饿素(肠道饥饿信使)会激发觅食行为,而饱腹信号瘦素则完全抑制该行为。过度喂食的小鼠逐渐丧失此反应,但通过节食瘦身后反应得以恢复。
"庞的神经通路起刹车作用,"罗西表示,"我们的通路则好比踩油门。"
尽管这两条神经环路位于大脑不同区域,两个团队都观察到相同原理:能量状态能快速重塑突触连接。禁食期间,饥饿环路敏感性增强而饱腹环路松弛;餐后这种关系发生逆转。
这是研究人员首次观察到推拉机制在平行通路中的协同运作,这种阴阳平衡结构或许解释了为何仅针对方程式单侧设计的节食方案和药物常常随时间失效。该发现有助于开发超越当前GLP-1药物的新一代疗法。
诺和泰(Wegovy)和泽帕博(Zepbound)等GLP-1类似物可实现两位数减重,但也会引发恶心、腹泻乃至肌肉流失。庞志平的数据表明,仅靶向脑干环路而不影响外周器官的治疗方案或能在避免副作用的前提下抑制进食。相反,罗西的研究提示,恢复机体对饥饿调节激素胃饥饿素的反应,或可帮助突破节食数月后陷入停滞的减肥者平台期。
两项研究均运用了现代神经生物学工具包:光遗传学用激光激活轴突,化学遗传学抑制神经活动,光纤光度法监测钙脉冲,传统膜片钳技术记录单个突触。这些技术使研究人员能以近年才实现的精准度调控特定通路。
两个团队的后续研究将探索更多改善药物设计的问题。庞志平计划实时测量GLP-1释放,验证短暂脉冲(而非持续暴露)是否足以抑制食欲。罗西则正在建立饥饿触发细胞的分子特征图谱,以期发现既能调控渴求又不剥夺进食愉悦的药物靶点。
"必须保持系统的灵活性,"罗西强调,"这如同调暗灯光与直接关灯的本质区别。"
允许大脑全天候动态平衡进食/停止进食的欲望,而非依赖药物持续压制欲望,可能成为未来减肥处方的重要组成要素。
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Journal Reference:
Le Wang, Rohan H. Savani, Yi Lu, Matteo Bernabucci, Jorge Luis-Islas, Erin Park, Ishnoor Singh, Wei Xu, Abdelfattah El Ouaamari, Michael B. Wheeler, Harvey J. Grill, Mark A. Rossi, Zhiping P. Pang.State-dependent central synaptic regulation by GLP-1 is essential for energy homeostasis.Nature Metabolism, 2025; DOI:10.1038/s42255-025-01305-x