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Autophagy:大脑如何控制我们的食欲?

2016/09/24 来源:生物探索
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导读
常常陷入一种困境:人越胖,吃得越多。如何阻止这种恶性循环?很多人想知道答案,包括科学家们。近期,来自于韩国大邱庆北科技研究所的研究团队发现了一种“自毁机制”,足以推开一扇窗,了解大脑控制食欲的机制。


近期,来自于韩国大邱庆北科技研究所(DGIST)的Eun-Kyoung Kim教授团队在《Autophagy》期刊发表文章,挖掘了一种当大脑低血糖时控制食欲的关键酶类及其下游调控分子。

之前的研究已经表明,下丘脑是大脑中负责调控糖类和激素水平的关键区域,从而给予信号控制食物的摄取量。但是我们对于食欲的调控网络仍然有很多未知。

这一成果有助于我们了解大脑、身体如何影响和控制食欲,从而对于遏制全球肥胖大流行问题至关重要。我们每天摄取的食物量、日常消耗的能量需要维持在合理的平衡区间内,而食欲可以通过增强或减少对其进行合理调配。

细胞能量监测器:AMPK

Eun-Kyoung Kim教授团队最新发现的关键酶类就是腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)。

AMPK是一种调节糖类、脂肪和蛋白质代谢的关键丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,负责维持细胞能量稳态,因此它也被称为“细胞能量监测器”。AMPK酶还会改变大脑神经肽分子的属性,其活性主要由AMP/ATP比值调控。

研究人员将下丘脑比喻成“电影的导演”,通过激活AMPK推动“场景的切换”。而这一场关于食欲的电影有两个关键“演员”——神经肽Y(NPY)和前阿黑皮素原(POMC)。这两个演员都是神经激素。

“电影”的具体过程:下丘脑激活AMPK,AMPK上调细胞自噬过程。它会反过来影响NPY、POMC激素,从而影响食欲,控制食物的摄取量和体重的变化。

抑制AMPK,下调食欲

研究过程中,他们面临的一个大挑战是:清理大脑和身体之间众多涉及激素、酶类和化学信号的信号通路,从中筛选出与食欲相关的途径。

为此,他们进行了大量的体外实验:利用小鼠模型通过改变喂食、体重和大脑结构进行相关研究;利用细胞模型验证不同能量背景下,AMPK对于自噬过程启动的必要性;通过阻断不同的信号通路以及激活/抑制化学信号,确定大脑的食欲控制系统;通过给小鼠注射慢病毒(敲除AMPK基因),验证该酶对于食欲的影响……

结果发现,当AMPK基因被沉默后,原本肥胖的小鼠开始减少食物摄取量,其体重也慢慢减轻。而且,他们发现抑制AMPK会改变NPY、POMC的表达量。

这一成果加深了我们对于食欲改变背后机理的认知。下一步,研究团队计划研究自噬本身如何调节大脑的神经激素水平,从而影响我们的食欲。

备注:文章编译、整理自“Consumption from within: How the brain controls our appetite”。

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