科学家们认为,他们了解了我们的大脑是如何监测体内脂肪水平的:通过监测我们血液中与脂肪相关的激素。但在一项新的研究中,研究人员现在发现了一个完整的额外的信息系统。
事实证明,我们有一个完整的感觉系统,专门将信息从我们的脂肪组织(脂肪)传递给我们的大脑。
斯克里普斯研究所神经学家李晔(音译)说:“这些神经元的发现首次表明,你的大脑正在主动测量你的脂肪,而不仅仅是被动地接收有关脂肪的信息。这一发现的意义是深远的。”
有朝一日,了解这个系统可以帮助我们越来越多的人,与体重以及与体重相关的健康问题(如心脏病和糖尿病)作斗争。
它为我们的基因、环境、饮食和微生物群之间本已复杂的相互作用又增加了一层,所有这些都有助于我们达到这些重要的绝缘能量存储的水平。
虽然,研究人员早就知道哺乳动物的脂肪中布满了神经元,但在动物模型中,这些神经与哺乳动物的交感神经系统有关——该系统控制着我们身体的自动、无意识反应,如加快心率或睁大眼睛。它们促进脂肪分解,以便在体育活动、饥饿和其他压力下使用。
但是,虽然这些从大脑到脂肪的信息已经确定,但关于我们神经内反向信号发生的问题仍然存在。
斯克里普斯研究所神经学家王宇(音译)解释说:“当我们第一次开始这个项目时,还没有现成的工具来回答这些问题。”
因此,王和同事们开发了这些工具,包括一种称为HYBRiD的新成像技术和一种称为ROOT的靶向细胞操作方法,以克服到达我们身体脂肪深处的神经元而不弄乱它们的技术困难。
研究人员设计了HYBRiD(水凝胶增强清除哺乳动物组织),以允许对大型完整组织样本进行仔细检查。它使用溶剂去除使组织不透明的分子,从而使透明组织仍保持其原始结构。添加针对特定组织类型的荧光蛋白,可以让研究人员清晰地成像他们感兴趣的结构。
上图:荧光感觉神经元开始于脊柱附近并分支到脂肪组织。
由此产生的可视化结果让王和团队清楚地看到,几乎一半的脂肪神经元没有连接到交感神经系统,而是连接到感觉神经系统。
然后,他们使用ROOT(优化器官追踪的逆行载体)选择性地靶向并破坏小鼠神经元的不同亚群。失去感觉神经元信号会导致老鼠体内脂肪增多,其中棕色脂肪的含量尤其高。老鼠的体温也更高,这是有道理的,因为棕色脂肪帮助我们的身体将其他脂肪和糖转化为热量。
研究人员得出结论,他们新发现的感觉神经元系统一定在调节交感神经系统发出的信号,指示身体燃烧脂肪——减少或关闭脂肪。
神经学家李晔表示:“这告诉我们,大脑向脂肪组织发送的指令并不是一刀切的。实际情况要微妙得多,这两种类型的神经元就像是燃烧脂肪的油门和刹车踏板。”
研究小组怀疑,这些神经也可能在内部感受中发挥关键作用——来自我们身体内部的感觉感知,因为在其他器官中发现的类似神经元就是这种情况。但他们还没有对此进行调查,并且热衷于进一步调查这个系统。
这项研究发表在《自然》杂志上。
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