脂肪组织与中枢神经系统（大脑和脊髓）之间的信息交流在维持全身能量稳态中发挥重要作用。那么，脂肪和大脑之间是如何交流的呢？
多年以来，人们认为，脂肪组织分泌的激素被动地通过血液循环，将代谢状态等信息传递给大脑，大脑整合这些信息后通过交感神经来调节脂肪细胞功能。此外，背根神经节的体感神经元也能够调节脂肪组织。然而，由于缺乏选择性靶向这些神经元的遗传工具，限制了我们对其生理重要性的理解。
但我们的大脑是否总是这样被动接收来自脂肪的信息呢？
2022年8月31日，斯克里普斯研究所（Scripps Research）的叶立和Ardem Patapoutian等人在 Nature 发表了题为：The role of somatosensory innervation of adipose tissues 的研究论文。
这项研究发现，大脑并非只是被动接收来自脂肪组织的信息，感觉神经元能够主动将来自脂肪组织的信号传递给大脑。
斯克里普斯研究所叶立副教授和Ardem Patapoutian教授为该论文的共同通讯作者，叶立实验室博士生王喻为论文第一作者。Ardem Patapoutian教授是2021年诺贝尔生理学或医学奖得主。
该论文的共同通讯作者、斯克里普斯研究所神经科学副教授叶立表示，这项研究中发现的新型神经元首次表明，大脑正在积极监测脂肪组织，而不是仅仅在被动接收来自脂肪的信息，这一发现的影响是深远的。
该论文的共同通讯作者、诺贝尔奖得主 Ardem Patapoutian 教授表示，这是感觉神经元对人体健康和疾病的重要性的又一个例子。
在哺乳动物和人类中，脂肪组织以脂肪细胞的形式储存能量，当身体需要时，就会释放这些能量。脂肪组织还控制着许多与饥饿和新陈代谢有关的激素和信号分子。在糖尿病、脂肪肝、动脉粥样硬化和肥胖症等疾病中，能量储存和信号传递经常会出错。
研究人员早就知道了神经会延伸到脂肪组织中，但通常认为这些神经并不是用来向大脑传递信息的感觉神经元，而是交感神经系统——负责我们的战斗或逃跑反应的神经网络，它在压力和身体活动期间开启脂肪燃烧通路。
然而，对这些脂肪中的神经元的类型和功能的研究一直存在困难，这是因为缺乏选择性靶向脂肪组织深处的神经元的遗传工具，因此很难被看到或进行刺激。
在这项研究中，叶立等人开发了两种新方法，从而克服了上述挑战。首先，他们开发了一种名为 HYBRiD 的成像方法使小鼠组织变得透明从而能够更好地跟踪神经元进入脂肪组织时的路径。该方法于今年3月份发表于 Nature Methods 期刊【2】。他们发现，脂肪组织中的这些神经元中有近一半没有连接到交感神经系统，而是连接到背根神经节——大脑中所有感觉神经元所起源的区域。
为了更好地探索这部分神经元在脂肪组织中的作用，研究团队开发了第二种名为 ROOT（Retrograde vector Optimized for Organ Tracing）的新方法，通过这一方法，可以使用腺相关病毒（AAV）选择性地破坏脂肪组织中的一小部分感觉神经元，然后观察发生了什么。
论文的第一作者王喻表示，刚开始这项研究的时候，并没有现成的工具可用，而这两种新方法结合在一起后，让这项研究成为可能。
实验结果显示，当大脑没有接收到来自脂肪组织的感觉信息时，交感神经系统会触发白色脂肪组织向棕色脂肪组织转化，增加棕色脂肪的含量，而棕色脂肪会分解产热，小鼠的体温会随之升高。
研究团队表示，这些试验结果表明，感觉神经元和交感神经元可能具有两种相反的功能，交感神经元需要开启脂肪燃烧和棕色脂肪的产生，而感觉神经元需要关闭这些程序。
该论文的共同通讯作者、斯克里普斯研究所神经科学副教授叶立表示，这些发现告诉我们，大脑发送脂肪组织的指令并不是千篇一律的，而是更加微妙，交感神经元和感觉神经元就像油门与刹车的关系，前者开启脂肪燃烧，而后者抑制脂肪燃烧。
这项研究揭示了感觉神经元介导的脂肪组织和大脑的连接和通讯是保持脂肪健康的关键，但尚未搞清楚感觉神经元从脂肪组织向大脑具体传递了什么信息。研究团队表示，正在计划研究神经元究竟在感知什么，以及其他其他内脏器官中是否有类似的神经元存在。
论文链接：
1.https://www.nature.com/articles/s41586-022-05137-7
2.https://www.nature.com/articles/s41592-022-01427-0
转自：“生物世界”微信公众号
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