你是否曾經(jīng)在凌晨醒來，感到一陣饑餓或無(wú)力？那可能是身體正在悄然進(jìn)行能量模式切換。在大腦的深處，一群神經(jīng)元扮演著“代謝指揮官”的角色，尤其在夜間安靜地工作，確保我們即使在休息狀態(tài)也能保持能量穩(wěn)定。
近日，密歇根大學(xué)卡斯威爾研究所（Caswell Institute）團(tuán)隊(duì)在期刊《Molecular Metabolism》上發(fā)表了一項(xiàng)研究，首次闡明位于下丘腦腹內(nèi)側(cè)核（VMH）中一類表達(dá)膽囊收縮素B受體（cholecystokinin B receptor）的神經(jīng)元——VMHCckbr神經(jīng)元，在夜間至清晨階段通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)分解，維持基礎(chǔ)能量供應(yīng)。
“大多數(shù)先前研究聚焦于大腦在低血糖等應(yīng)急狀態(tài)下的血糖動(dòng)員機(jī)制，而我們?cè)谒伎嫉氖牵涸谌粘Ｖ芷谥校竽X是否也在‘默默’管理我們的能量？”該研究的主要作者、代謝神經(jīng)調(diào)控中心的 Allison Affinati 博士表示。
為進(jìn)一步驗(yàn)證該類神經(jīng)元在日周期代謝中的作用，團(tuán)隊(duì)通過遺傳操作手段長(zhǎng)期抑制小鼠VMHCckbr神經(jīng)元活性，并采用持續(xù)血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在短時(shí)禁食等生理狀態(tài)下，這些神經(jīng)元對(duì)維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)起到關(guān)鍵作用。
進(jìn)一步機(jī)制研究表明，VMHCckbr神經(jīng)元并不通過調(diào)動(dòng)肝糖原或促進(jìn)糖異生基因表達(dá)來提升血糖，而是通過激活白色脂肪組織中的β3-腎上腺素能受體（β3-AR），促使脂解作用增強(qiáng)，釋放甘油——作為糖異生的重要底物，甘油可被肝臟用于葡萄糖合成。在研究人員激活該類神經(jīng)元后，血液甘油水平顯著上升；而若在神經(jīng)元被抑制后外源補(bǔ)充甘油，血糖水平則得以恢復(fù)。
更值得注意的是，該類神經(jīng)元僅在特定時(shí)間段（如睡眠前半段）活躍，仿佛一個(gè)“代謝鬧鐘”，在不需要大幅調(diào)動(dòng)儲(chǔ)備的情況下實(shí)現(xiàn)精細(xì)的能量平衡調(diào)節(jié)。Affinati 博士比喻道：“這就像城市夜間仍有基本供電系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)——不打擾居民休息，但確保關(guān)鍵功能不停擺。”
該發(fā)現(xiàn)不僅揭示大腦在日周期不同階段采用多元策略調(diào)控能量，也為部分人群夜間代謝異?，F(xiàn)象提供解釋。例如，VMHCckbr神經(jīng)過度活躍可能導(dǎo)致能量過剩和脂肪異常積累，而功能不足則可能引發(fā)清晨低血糖或無(wú)力感。
目前，研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步探索VMHCckbr神經(jīng)元在不同生理情境——如進(jìn)食、應(yīng)激和更長(zhǎng)周期禁食下的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及它們?nèi)绾闻c肝臟、脂肪組織等進(jìn)行跨器官溝通。
該研究由卡斯威爾研究所代謝神經(jīng)調(diào)控中心完成，致力于系統(tǒng)揭示神經(jīng)系統(tǒng)在代謝健康中的指揮作用，為未來代謝類生理失調(diào)的機(jī)制研究和干預(yù)策略提供理論基礎(chǔ)。
期刊：Molecular Metabolism
DOI：10.1016/j.molmet.2025.102216
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