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《細胞》子刊:高脂飲食三天就能洗腦!

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【四个全面】

然後我又撇了一眼剛看完的這篇論文⌒♂,戳手機的指頭有那麼一絲絲顫抖﹡♀▽。近期π∵▽,《細胞代謝》雜誌發表了一項來自耶魯大學科學家的研究[1]☆☆⊿。研究者們發現⊙♂▽,高脂飲食會誘導大腦的變化□∴↑,刺激下丘腦產生炎症♂,並誘導機體攝入更多的熱量△┊,最終導致體重增加∴♀〇。這種變化來得很快⊙▽,三天高脂飲食之後就會出現◇△◇,甚至發生在身體變胖之前?∵。

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來源:奇點網就在剛剛△□┊,我突然湧上了一股吃炸雞的衝動♂。這使我掏出手機開始瀏覽外賣平台﹡∴,並且心裏暗暗打算等會兒要去超市買瓶啤酒配上↑。

求小膠質細胞跟上時代◇,不要再搞怪了﹡♂♂。參考資料:[1]https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(19)30439-5

當檢測下丘腦中小膠質細胞的線粒體變化♀,有趣的事情發生了♀△。3天高脂飲食使小膠質細胞中的線粒體變得更小了┊┊,但是同時數量卻變多了;另外三組呢♂□∟,可以認為沒變化↑♂,基本差不多┊﹡。與這些變化一致的是π﹡,只有3天組UCP2表達水平顯著升高了♀。

[6] Rose△⊙, J▽☆◇。﹡, Brian♂, C☆。⊿〇, Woods⌒□∴, J⊿◇。♀, Pappa☆♂↑, A△♂。□, Panayiotidis⊙?, M.I⌒。□⌒, Powers□△π, R∵∴。?∟⌒, and Franco⊿▽, R∟┊。 (2017)∵。 Mitochondrial dysfunction in glial cells: implications for neuronal homeostasis and survival□∴∵。 Toxicology 391∴∵⊿, 109–115π∵☆。

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敲除UCP2之後線粒體基本無變化更棒的是∵,敲除了UCP2之後ππ⌒,小鼠好似對高脂飲食產生了「抗性」∴☆〇,它們吃得更少、每天消耗的能量更多﹡♂,自然體重也增長得更慢了□。除此之外↑♀,小鼠的糖耐量和胰島素敏感性也有所改善∟,這是與代謝表型整體好轉有關的∟π∵。

其實有很多研究已經證明了中樞神經在能量和糖代謝中的重要作用∟,它會響應循環內的各種信號一一做出回應▽┊∵,比如瘦素、胰島素等激素↑∟,又比如葡萄糖和脂肪酸等營養物質[2]⊿。

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但在缺失UCP2的情況下♀∵,這種機制就被阻斷了□♀。So♂◇,小膠質細胞不光是執行免疫功能﹡﹡,還配合飲食幫我們變胖啊~從進化的角度來看↑☆,這在當年物質還比較匱乏的時候應該是個蠻有用的機制↑?。有吃的的時候就多吃點兒~長胖點兒~不過現在我們已經不差吃的了〇⊙,或者說是吃得已經太多了∟。

根據細胞起源⌒,膠質細胞一般可以被分為大膠質細胞、星形膠質細胞、少突膠質細胞和小膠質細胞┊△⊙,目前我們一般認為小膠質細胞就相當於中樞神經系統里的巨噬細胞∟♀⊙,主要發揮免疫作用▽。

小鼠體重增長▽□,胖/瘦體重⌒△,能量消耗那麼為什麼搞定了UCP2﹡△,高脂飲食就不能作妖了呢﹡⊿?嘖嘖嘖♂⌒⊿,小膠質細胞這個濃眉大眼的好同志⌒⌒⌒,竟然在這裏坑了我們一把♂。高脂飲食之後∴△,被激活的小膠質細胞居然會激活POMC神經元┊♂。這個POMC神經元〇,簡單說來就是管理我們想吃什麼想吃多少的神經元[4]∵,所以說♀↑,是小膠質細胞讓我們吃了高脂飲食還想吃(吃成一個小胖子)∵◇┊。

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[4] Horvath∵, T.L♂。∴┊﹡, Sarman◇, B♂☆。▽∵, Garcı´a-Ca´ ceres∵♀, C⊿。⊿◇, Enriori⌒□□, P.J♀♀。?□♂, Sotonyiπ∴, P♂。◇, Shanabrough□, M☆♀。??, Borok⊿, E〇┊。▽♂⌒, Argente♂﹡∵, J☆↑。△∴∵, Chowenπ, J.Aπ?。♀⌒∴, Perez-Tilve□, D?。﹡♂◇, et al〇。 (2010)△。 Synaptic input organization of the melanocortin system predicts diet-induced hypothalamic reactive gliosis and obesity⊙。 Proc∟♀▽。 Natl.Acad▽△⊙。 Sci☆⊿。 USA 107♂⊿☆, 14875–14880┊。

[3] Horvath▽, T.L∟。♂, Diano┊〇, S┊。◇, and Tscho¨ p∵, M〇♀↑。 (2004)↑。 Brain circuits regulating energy homeostasis♂。 Neuroscientist 10⌒▽, 235–246┊。

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在整個兒中樞神經系統中呢♂∴?,下丘腦又顯得尤為突出△〇⌒,是控制新陳代謝的指令中心□◇┊。科學家們已經在下丘腦中鑒定到了幾個特別的神經元群∟,認為他們是外周代謝的重要傳感器和調節因子[3]┊◇☆。

其實到這裏為止事情還是挺平常的⊙↑。高脂飲食誘導炎症〇┊,有炎症所以小膠質細胞出動⊙,要工作所以線粒體加班┊?,不用細想都覺得正常☆。

那麼接下來就來看看今天這項研究的發現吧◇△♂。圖源 | pixabay第一步當然是先給小鼠的菜單安排上⊿∴。對照組小鼠吃的是標準鼠糧(SD)△∵□,三個實驗組的高脂飲食(HFD)則分別進行了3天、7天和8周▽♀♀。

[2] Sandoval□〇⊙, D.A﹡。☆♂, Obici☆∴♂, S?♂π。⌒♂, and Seeley⊿┊⌒, R.J⊙▽⊿。 (2009)┊♂。 Targeting the CNS to treat type 2 diabetes↑。 Nat﹡↑。 Revπ┊↑。 Drug Discov♂↑。 8♂?, 386–398⌒↑﹡。

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令人驚訝的是♂?♀,大腦變化的直接操盤手⌒∟▽,竟然是我們頗為熟知的小膠質細胞♂。要知道小膠質細胞主管的是免疫功能◇,參与代謝調控♀﹡□,這手可伸得有點兒長⊙∟。

小膠質細胞本身是非常「活躍」的細胞□☆□。這個活躍就是字面意思∟〇∟,它們能夠迅速改變形狀π,向受損傷部位遷移⊙☆,並開啟吞噬功能☆。這幾個過程都需要不少能量∵♂↑,所以線粒體代謝改變也算是常規操作[6]⊙◇。

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不過比較關注神經科學的讀者一定知道▽,大腦中神經元只佔一半兒π♂,另一半的神經膠質細胞們近年也逐漸取得了科學家的重視▽┊,它們在體重平衡和肥胖中也有自己的角色[4]π。

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但是這個認知卻被今天這項研究給狠狠刷新了一下♀。具體怎麼回事兒﹡,咱們先從「胖」說起↑〇。圖源 | pixabay此前就有科學家發現?,吃多變胖這回事兒∟?,是先從腦子開始的?。在飲食誘導肥胖這個過程中☆┊,高脂/高碳水飲食開始3天後▽,就發現了下丘腦炎症和膠質增生◇⊿⊙,而此時♂☆□,實驗動物的體重甚至還沒來得及增加[5]∟◇∵。同時♂♀△,下丘腦中的小膠質細胞也被激活了﹡▽⌒。

被激活的小膠質細胞中△♂☆,有一種蛋白UCP2表達水平非常高┊♂。UCP2是一種線粒體蛋白∵π⊿,是線粒體功能的重要組成部分?。

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[5] Thaler⊙, J.P□。☆┊□, Yi∟♂, C.X﹡⌒。〇⊿↑, Schurπ, E.A♂⊙。﹡, Guyenet?♀, S.J♂∵♂。⌒∴, Hwang∟, B.H□□?。□∴⊙, Dietrich□□, M.O∟▽∟。♂, Zhao∴┊☆, X⊙♂。∟〇π, Sarruf〇, D.A▽♂。♂♀∵, Izgur△, V∟?∟。□↑, Maravilla△⊿, K.R?▽。〇, et al∴☆π。 (2012)∟♀↑。 Obesity is associated with hypothalamic injury in rodents and humans∵。 J∵▽。 Clin⊿〇♀。 Invest↑﹡♀。 122π∵♂, 153–162▽。

另外▽♂⌒,有趣的是♀♀,在運動能力、瘦體重等更細一步的指標上⌒,雄性小鼠和雌性小鼠表現出了明顯的差異∵。這可能是因為性別帶來的激素水平差異導致的吧┊。

結果真的很有說法當研究者敲除小鼠的UCP2基因♂〇,高脂飲食就不再能影響到大腦了♂?⌒,3天後小鼠下丘腦膠質細胞中的線粒體並沒有什麼變化⊙〇。

可見3天組線粒體數量增加研究者還另外測定了一些炎性細胞因子的水平﹡┊﹡,結果也很有趣?♂♂。在3天和7天組中細胞因子水平都比較高△π♂,但是8周組反而回落了♂◇☆。詳細的數值可以看下圖△。

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