斯克利普斯研究所的科学家们发现了一种由线虫肠道分泌的分子，该分子能与大脑进行交流，以降低食物短缺期间的脂肪损失率。

在许多节食者可能都有共鸣的情境中，线虫（Caenorhabditis elegans，简称C. elegans）吃得越少，消耗脂肪的速度就越慢。斯克利普斯研究所（Scripps Research）的研究人员现已发现原因：在禁食期间，线虫肠道中产生的一种小分子会传递到大脑，阻断该时期负责燃烧脂肪的信号。

尽管他们在蠕虫中发现的精确分子尚未在人类中进行研究，但这项新工作有助于科学家更好地理解肠道和大脑之间复杂的交叉对话。此外，这项研究还可能揭示为什么禁食（在特定时间段内不进食）带来的益处与一个人摄入的卡路里数量无关。这项新研究于2024年8月11日发表在《自然通讯》杂志上。

“我们首次发现，禁食向大脑传递的信息不仅仅是热量的消耗，”新研究的资深作者、神经科学教授苏普丽雅·斯里尼瓦桑博士（Supriya Srinivasan）表示。“这些发现让我思考，包括哺乳动物在内的其他动物的肠道中是否会产生某些分子，来解释禁食带来的一些健康结果。”

脂肪代谢中的脑肠通信

研究人员早就知道，大脑控制人类、其他哺乳动物以及秀丽隐杆线虫等模型生物体内脂肪的产生和分解。2017年，斯里尼瓦桑的团队确定了FLP-7这种脑激素，它能触发线虫肠道内的脂肪燃烧。然而，秀丽隐杆线虫的肠道中并没有感觉神经，因此科学家们一直难以确定反向通信途径：肠道如何向大脑发出信号？

斯里尼瓦桑说：“我们知道改变肠道的代谢状态可以改变大脑神经元的特性，但具体是如何发生的，这仍然是个谜。”

在这项新研究中，斯里尼瓦桑和她的同事们逐一移除了秀丽隐杆线虫肠道中的100多种信号分子，并测量了它们对大脑产生FLP-7的影响。他们发现了一种对FLP-7影响很大的分子：一种名为INS-7的胰岛素形式。在人体中，胰岛素最著名的是由胰腺产生的控制血糖水平的激素。但这种胰岛素分子是由肠道细胞产生的，并且也通过大脑影响脂肪代谢。

斯里尼瓦桑回忆道：“当我们第一次发现这是一种胰岛素时，我们认为这是矛盾的。‘胰岛素在哺乳动物中已经被研究得很透彻了，而胰岛素分子具有这种作用是没有先例的。’”

发现胰岛素的独特功能

然而，当研究小组探究INS-7如何影响产生FLP-7的脑细胞时，他们发现INS-7并不是像所有之前发现的胰岛素分子一样激活胰岛素受体，而是阻断了胰岛素受体。反过来，这种阻断又引发了一系列其他分子事件，最终导致脑细胞停止产生FLP-7。

斯里尼瓦桑解释说：“INS-7基本上是一种来自肠道的信号，它告诉大脑现在不要燃烧任何脂肪储存，因为现在没有食物进来。”

先前的研究已经表明，禁食期可以多种方式影响身体，但这些变化的机制一直不清楚。这项新的研究指出了空腹状态下肠道向大脑发出信号的一种方式，这可能会产生除脂肪以外的各种健康影响。

斯里尼瓦桑说，新的研究结果有助于解释大脑和消化系统是如何双向沟通，根据食物的可用性来控制新陈代谢的。需要更多的研究来揭示在哺乳动物的新肠脑信号中，哪些特定的途径参与其中。

模拟肠道激素的化合物——如司美鲁肽，通常被称为Ozempic、Wegovy和Rybelus等品牌名——最近已成为控制肥胖和糖尿病的流行方法，因此新的肠道肽可能会增加这类药物。斯里尼瓦桑还计划进行试验，以探究秀丽隐杆线虫肠道细胞在禁食期间是如何被触发产生INS-7的，以及哪种类型的脑细胞受到这种分子的影响。

参考：Chung-Chih Liu、Ayub Khan、Nicolas Seban、Nicole Littlejohn、Aayushi Shah和Supriya Srinivasan于2024年8月11日在《自然通讯》上发表的“稳态肠道-脑胰岛素拮抗剂抑制神经元刺激的脂肪损失”。DOI: 10.1038/s41467-024-51077-3

本研究得到了美国国立卫生研究院（R01 DK124706和R01 AG056648）的资金支持。