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Nature重磅揭秘：“瘦素”為何有助減肥？CRISPR破解20年謎題
| 導(dǎo)讀 | Leptin是一種由脂肪細(xì)胞分泌的激素，被稱為“瘦素”，是機(jī)體抵抗肥胖的重要物質(zhì)，可抑制食欲、維持體重和血糖平衡。雖然發(fā)現(xiàn)至今已經(jīng)過去了20多年，但是圍繞它的作用機(jī)制卻一直是個(gè)謎。現(xiàn)在，科學(xué)家們重要找到了答案，解析了leptin背后的分子機(jī)制。 |
圖片來源：Pixabay
這一重磅成果于4月18日在線發(fā)表在《Nature》期刊。來自于塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家利用“魔剪”技術(shù)CRISPR，在小鼠下丘腦區(qū)域找到一個(gè)神經(jīng)回路，證實(shí)其正是leptin控制肥胖、糖尿病的直接靶標(biāo)。與此同時(shí)，他們還揭示了leptin抑制食欲的兩種不同機(jī)制。
doi:10.1038/s41586-018-0049-7
圍繞leptin的謎題
雖然圍繞leptin的研究已經(jīng)為肥胖、糖尿病問題帶來了改變，但是該分子的臨床應(yīng)用仍然有限。
一直以來，科學(xué)家們都希望可以挖掘leptin在肥胖、糖尿病中的潛力。當(dāng)leptin或者受體失調(diào)，容易引發(fā)暴飲暴食，從而增加肥胖、2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。然而，額外補(bǔ)充leptin卻不能治療這類疾病，因?yàn)榇蠖鄶?shù)肥胖者都屬于leptin抵抗體質(zhì)（原因未知），所以限制了leptin的臨床前景。
雖然leptin受體在多種神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)，但是多年的研究幾乎未曾找到響應(yīng)leptin分子機(jī)制的特定神經(jīng)元。是否存在這一類特殊神經(jīng)元？科學(xué)界對此一直存在爭議。
“如果找不到leptin作用的真正靶點(diǎn)，研究將很難開展。” 塔夫茨醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)助理教授Dong Kong表示道，“現(xiàn)在，我們的研究回答了zui大的疑點(diǎn)——leptin如何工作？leptin抵抗如何形成？這些解答有助于leptin成為一種更有臨床意義的分子，用于抵抗肥胖、糖尿病。”
顛覆主流觀點(diǎn)
在尋找leptin作用目標(biāo)的過程中，Dong Kong團(tuán)隊(duì)抓住了一個(gè)被忽視的發(fā)現(xiàn)——leptin以獨(dú)立于胰島素的方式糾正1型糖尿病，從而成功繞過了leptin敏感性的問題。他們以成年小鼠（不肥胖）為模型，利用鏈脲佐菌素（streptozotocin，破壞胰腺細(xì)胞、阻止胰島素、leptin表達(dá)）誘導(dǎo)糖尿病，并記錄患病小鼠的大腦活動(dòng)。
結(jié)果顯示，小鼠下丘腦中的AgRP神經(jīng)元（一類饑餓敏感細(xì)胞）非常活躍。研究人員推測，由鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的leptin缺乏會激活A(yù)gRP神經(jīng)元。隨后的研究也證實(shí)了這一假設(shè)——瘦素可以抑制AgRP神經(jīng)元，并迅速扭轉(zhuǎn)糖尿病！
事實(shí)上，AgRP神經(jīng)元被認(rèn)為是leptin的直接靶點(diǎn)并不是“新鮮事”。很早之前就已有這一假說，但是因?yàn)榭茖W(xué)家們利用當(dāng)時(shí)流行的Cre-LoxP基因編輯技術(shù)敲除AgRP神經(jīng)元中的leptin受體，并沒有出現(xiàn)類似于leptin缺失引發(fā)的肥胖或者糖尿病問題。所以，多數(shù)科學(xué)家放棄了這一觀點(diǎn)。
現(xiàn)在，Dong Kong團(tuán)隊(duì)重燃信心，他們利用CRISPR基因編輯技術(shù)特異性敲除年輕成年小鼠的AgRP神經(jīng)元leptin受體，出現(xiàn)了不一樣的結(jié)果：AgRP神經(jīng)元缺失leptin受體后，小鼠容易發(fā)生肥胖和糖尿病問題，同時(shí)很大程度上削弱了leptin抵抗肥胖、糖尿病的積極作用。
這意味著，AgRP神經(jīng)元確實(shí)是調(diào)控leptin作用的主要細(xì)胞。
圖片來源：Pixabay
Leptin抑制AgRP 神經(jīng)元的機(jī)制
除了揭示leptin作用的主要目標(biāo)，Dong Kong團(tuán)隊(duì)還回答了一個(gè)關(guān)鍵問題，即leptin抑制AgRP 神經(jīng)元的機(jī)制。他們共發(fā)現(xiàn)了兩種不同的通路：
1）pre-synaptic機(jī)制，大腦中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA負(fù)責(zé)調(diào)控AgRP神經(jīng)元，從而影響leptin對于攝取食物的緊急響應(yīng)。
2）post-synaptic機(jī)制，對ATP敏感的鉀離子通道是leptin作用于AgRP神經(jīng)元（旨在調(diào)控血糖、能量平衡）的關(guān)鍵元素。
這一系列結(jié)果有助于找到引發(fā)肥胖、leptin抵抗等問題的分子機(jī)制，從而為治療提供新的發(fā)現(xiàn)和思路。
責(zé)編：悠然
參考資料：
Leptin's neural circuit identified—Genome-editing study reveals how hormone helps prevent both obesity and diabetes