许多节食者都能理解这样的观察：当一种线虫Caenorhabditis elegans（C. elegans）摄入食物减少时，它失去脂肪的速度较慢。来自斯克里普斯研究所的最新研究揭示了这一现象背后的原因：当线虫禁食时，肠道内产生的一种微小分子向大脑发送信号，抑制脂肪的燃烧。
虽然研究人员在这些线虫中识别出的特定分子尚未在人类中进行检验，但这项研究增强了我们对肠道与大脑之间复杂沟通的理解。它可能还阐明了为何间歇性禁食（在特定时间间隔内跳过膳食）能够提供与卡路里摄入无关的优势。这些发现发表于2024年8月11日的Nature Communications。
“我们第一次发现禁食向大脑传递的信息不仅仅是卡路里赤字，”斯克里普斯研究所神经科学教授、该研究的首席研究员苏普里亚·斯里尼瓦桑（Supriya Srinivasan）博士表示。“这些结果让我思考其他动物，包括哺乳动物，是否也会产生肠道分子，从而澄清一些与禁食相关的健康益处。”
研究人员早就认识到大脑调节人类、其他哺乳动物以及实验室生物如C. elegans中的脂肪合成和分解。早在2017年，斯里尼瓦桑的团队就识别出了FLP-7，一种刺激圆形线虫肠道脂肪燃烧的大脑激素。然而，由于C. elegans在其肠道中缺乏感官神经，因此从肠道到大脑的信号通路的确定变得困难。
“我们明白改变肠道的代谢状态可能会改变大脑中的神经元功能，但仍不清楚这如何发生，”斯里尼瓦桑指出。
在这项新研究中，斯里尼瓦桑和她的团队系统地逐一消除了C. elegans肠道中的100多种信号分子，并观察它们对大脑FLP-7产生的影响。他们发现有一种特定分子显著影响FLP-7水平：一种叫做INS-7的胰岛素类型。在人类中，胰岛素主要被认为是由胰腺产生的一种调节血糖的激素。然而，在这种情况下，这种类胰岛素的分子是由肠道细胞产生的，影响着通过大脑的脂肪代谢。
“最初，我们发现这是一种胰岛素的事实感觉矛盾，”斯里尼瓦桑反思道。“胰岛素在哺乳动物中研究如此广泛，以前没有任何事物表明有胰岛素分子以这种方式发挥作用。”
当研究人员检查INS-7如何影响产生FLP-7的大脑细胞时，他们发现它并没有激活胰岛素受体，而这是已知的胰岛素分子的典型特征，而是阻断了胰岛素受体。这种抑制引发了一系列分子事件，最终导致大脑细胞停止产生FLP-7。
“INS-7作为从肠道到大脑的信号，表明当前不应使用脂肪储存，因为没有进入的食物，”斯里尼瓦桑详细解释道。
先前的研究表明，禁食可能导致多种身体变化，但其潜在机制往往难以捉摸。这项研究为理解空肠如何与大脑沟通铺平了道路，可能会影响到脂肪损失以外的多种健康方面。
斯里尼瓦桑表示，这些发现澄清了大脑与消化系统之间双向沟通在基于食物可用性调节代谢方面的重要性。进一步的研究将有助于识别参与这些新的肠道到大脑信号的特定通路。最近，旨在模仿肠道激素的化合物——例如被称为Ozempic、Wegovy和Rybelus的品牌名的semaglutide——作为治疗肥胖和糖尿病的药物越来越受欢迎，因此发现新的肠道肽可能增强这一药物类别的效果。斯里尼瓦桑还计划进行实验，探索在禁食期间线虫肠道细胞如何被刺激产生INS-7，以及哪些类型的大脑细胞会受到这种分子的影响。
这项研究得到了国家卫生研究院（R01 DK124706和R01 AG056648）的支持。
