許多節(jié)食過的人都熟悉所謂的溜溜球效應(yīng)，即節(jié)食后體重又重新增加。馬克斯·普朗克代謝研究所和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員現(xiàn)已在小鼠身上證明，節(jié)食會影響腦細(xì)胞之間的通訊，特別是向大腦中下丘腦弓狀核(ARC)區(qū)域的AgRP神經(jīng)元發(fā)出信號。，這會促進(jìn)饑餓。
研究表明，在小鼠中，介導(dǎo)饑餓感的神經(jīng)細(xì)胞在禁食后會收到更強(qiáng)的信號，因此動物在節(jié)食后會吃得更多，體重增加得更快。阻斷這種與節(jié)食相關(guān)的信號增加，就能抑制體重增加。由馬克斯·普朗克代謝研究所研究員HenningFenselau博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員表示，他們的發(fā)現(xiàn)可能有助于未來開發(fā)抑制這種信號放大并有助于在節(jié)食后保持體重減輕的藥物。
Fenselau及其同事在《細(xì)胞代謝》(《下丘腦恢復(fù)體重的饑餓突觸放大器》)中報告了他們的發(fā)現(xiàn)，他們寫道：“在新出現(xiàn)的肥胖流行的背景下，我們的結(jié)果為制定治療策略以支持節(jié)食后長期維持減輕的體重。”
作者寫道，節(jié)食是最廣泛使用的減肥方法，但絕大多數(shù)最初成功減肥的人都會“無法長期堅持熱量不足，最終會恢復(fù)減掉的體重”。給人類帶來了重大的公共衛(wèi)生問題。”
ARC被認(rèn)為是驅(qū)動體重恢復(fù)的神經(jīng)回路的重要組成部分，并且ARC神經(jīng)元已被證明可以整合能量可用性的中樞和循環(huán)信號。此外，研究小組繼續(xù)說道，“……不同的ARC神經(jīng)元對于驅(qū)動攝食行為既是必要的也是充分的，它們的基因操作會導(dǎo)致體重的深刻改變，強(qiáng)調(diào)了ARC在長期控制體重中的關(guān)鍵作用。”有趣的是，大量文獻(xiàn)表明，控制體重的關(guān)鍵ARC神經(jīng)元的突觸輸入確實會因熱量限制而發(fā)生變化。“……ARC神經(jīng)元輸入的結(jié)構(gòu)和功能突觸變化表明，體重減輕從根本上改變了傳入大腦區(qū)域協(xié)調(diào)其活動的方式。”
然而，研究人員承認(rèn)，科學(xué)家們對于減肥引起的ARC神經(jīng)回路變化如何參與反調(diào)節(jié)過程(例如增加饑餓感)仍然只有基本的了解，這可以解釋為什么大多數(shù)節(jié)食從長遠(yuǎn)來看會失敗。“人們主要關(guān)注節(jié)食后的短期影響。我們想看看從長遠(yuǎn)來看大腦會發(fā)生什么變化，”芬塞勞解釋道。
AgRP神經(jīng)元是與饑餓感最密切相關(guān)的ARC神經(jīng)元群?？茖W(xué)家們繼續(xù)說道，限制熱量攝入(例如禁食期間)會激活這些AgRP神經(jīng)元，導(dǎo)致進(jìn)食增加和體重增加。“相反，AgRP神經(jīng)元抑制會減少能量匱乏狀態(tài)下的食物攝入量，而它們的消融會導(dǎo)致饑餓和體重減輕。”
在他們新報告的研究中，研究人員讓小鼠接受熱量限制飲食，并結(jié)合特定回路的電生理學(xué)、光遺傳學(xué)和化學(xué)遺傳學(xué)方法來評估大腦中的哪些回路發(fā)生了變化，重點關(guān)注下丘腦AgRP神經(jīng)元。他們證明，當(dāng)小鼠節(jié)食時，刺激AgRP神經(jīng)元的神經(jīng)元通路會發(fā)出更多的信號。
結(jié)果表明，熱量限制導(dǎo)致的體重減輕會激活室旁下丘腦促甲狀腺素釋放(PVHTRH)神經(jīng)元細(xì)胞群，從而增加活躍的PVHTRH→AgRP神經(jīng)元突觸的數(shù)量?？茖W(xué)家指出，重要的是，在節(jié)食后很長一段時間內(nèi)可以檢測到大腦中的這種“深刻”變化。“我們研究的一個重要發(fā)現(xiàn)是，據(jù)報道，PVHTRH→AgRP突觸之間的傳播放大本質(zhì)上是持久的，因為它在能量不足的狀態(tài)下持續(xù)存在，即在獲得食物后幾天和禁食后限制熱量飲食，“作者指出。在這些條件下，小鼠的進(jìn)食量增加并體重增加。
相反，選擇性抑制激活A(yù)gRP神經(jīng)元的神經(jīng)通路會導(dǎo)致節(jié)食后體重增加顯著減少。“沉默PVHTRH神經(jīng)元會抑制AgRP神經(jīng)元興奮性輸入的增強(qiáng)，并減少隨之而來的體重反彈，”他們繼續(xù)說道。“我們的結(jié)果提供了對AgRP神經(jīng)元響應(yīng)體重減輕的突觸可塑性的回路水平理解，更具體地說，定義回路的可塑性變化如何作為長期維持體重的控制點。”
哈佛醫(yī)學(xué)院的合著者BradfordLowell博士補(bǔ)充道：“這項工作增進(jìn)了對神經(jīng)線路圖如何控制饑餓的理解。”“我們之前發(fā)現(xiàn)了一組關(guān)鍵的上游神經(jīng)元，它們在物理上突觸并激發(fā)AgRP饑餓神經(jīng)元。在我們目前的研究中，我們發(fā)現(xiàn)這兩個神經(jīng)元之間的物理神經(jīng)遞質(zhì)連接，在一個稱為突觸可塑性的過程中，隨著節(jié)食和減肥而大大增加，這會導(dǎo)致長期的過度饑餓。”
芬塞勞表示，這些發(fā)現(xiàn)“……可以讓我們有機(jī)會減少溜溜球效應(yīng)。從長遠(yuǎn)來看，我們的目標(biāo)是為人類找到有助于維持節(jié)食后體重減輕的療法。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們將繼續(xù)探索如何阻斷介導(dǎo)人類神經(jīng)通路強(qiáng)化的機(jī)制。”
作者評論道，這種長期可塑性“可能是節(jié)食后體重維持階段長期促進(jìn)饑餓感的基礎(chǔ)，以及隨之而來的食物消費動機(jī)的增加和長期體重恢復(fù)的基礎(chǔ)，這在大多數(shù)人類節(jié)食者中都觀察到了這一點。”
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