近日，科学家们发现，胰岛素和瘦素会对小鼠下丘脑的特定神经元起作用，促进白色脂肪的棕色化。
储存能量的白色脂肪可以通过棕色化转变为代谢活跃的米色脂肪(beige fat)，人们一直在尝试理解这一过程背后的具体机制。胰岛素和瘦素是调控葡萄糖代谢、饱足和饥饿信号的两种激素。Monash大学的研究人员发现，这些激素能激活小鼠下丘脑的“饱足”神经元，促使白色脂肪转变为棕色脂肪。这项研究发表在一月十五日的Cell杂志上。
在下丘脑中抑制食欲的POMC(proopiomelanocortin)神经元，根据血液中的饱足信号控制体内的能量平衡。“这项研究的新发现是，刺激白色脂肪棕色化是POMC神经元促进热量燃烧的一种途径，”耶鲁大学的杨晓勇博士评论道(他并未参与这项研究)。
目前人们还没有明确米色脂肪和棕色脂肪之间的差异，不过米色脂肪通常是指白色脂肪组织中代谢活跃的脂肪。米色脂肪和棕色脂肪都能燃烧热量，因此理解白色脂肪的棕色化机制是非常关键的。研究显示，胰岛素和瘦素能通过大脑促进白色脂肪棕色化，Monash大学的Tony Tiganis说。
当血糖升高时胰腺就会生产胰岛素，而瘦素是白色脂肪生成的。这两种激素能给大脑发送信号，调控饱足感和体重。为了分析这个控制系统与脂肪组织的关联，Tiganis实验室的Garron Dodd等人在小鼠POMC神经元中敲除了特定的磷酸酶。这两种磷酸酶在下丘脑起作用，分别通过调节瘦素或胰岛素信号影响葡萄糖代谢和体重。研究人员发现，同时敲除两个磷酸酶的小鼠中，白色脂肪组织更少，胰岛素和瘦素的信号水平更高。
“POMC神经元的这些磷酸酶，控制着瘦素和胰岛素受体的敏感性，”Dodd说。同时敲除两种酶会增加小鼠的米色脂肪和棕色脂肪，这些小鼠在食用高脂饮食时不会增重。这说明，瘦素和胰岛素信号对于控制体重和脂肪代谢是非常重要的。
研究人员将瘦素和胰岛素直接注入野生型小鼠的下丘脑，成功促进了白色脂肪的棕色化。不过，如果在注入激素时切断大脑和白色脂肪之间的神经连接，棕色化就不会发生，只有与大脑保持联系的脂肪才能棕色化。“由此可见，大脑的直接神经支配是棕色化的必要条件，两种激素共同起作用对能量消耗进行调节，”Tiganis说。
下丘脑还存在着另一种神经元，“饥饿”神经元或AgRP神经元。这些神经元由饥饿信号激活，会促进能量的储存。杨晓勇博士之前曾发现，禁食能激活AgRP神经元，抑制白色脂肪的棕色化。“这两项研究是互补的，共同揭示了一个完整的体系：饥饿和饱足神经元依据机体的能量状态控制脂肪的棕色化，”杨晓勇博士说。
这些结果是否适用于人类还有待于进一步的研究。目前已知的是，肥胖症患者下丘脑的两种磷酸酶表达水平更高。
原文标题：Leptin and Insulin Act on POMC Neurons to Promote the Browning of White Fat
Summary:The primary task of white adipose tissue (WAT) is the storage of lipids. However, “beige” adipocytes also exist in WAT. Beige adipocytes burn fat and dissipate the energy as heat, but their abundance is diminished in obesity. Stimulating beige adipocyte development, or WAT browning, increases energy expenditure and holds potential for combating metabolic disease and obesity. Here, we report that insulin and leptin act together on hypothalamic neurons to promote WAT browning and weight loss. Deletion of the phosphatases PTP1B and TCPTP enhanced insulin and leptin signaling in proopiomelanocortin neurons and prevented diet-induced obesity by increasing WAT browning and energy expenditure. The coinfusion of insulin plus leptin into the CNS or the activation of proopiomelanocortin neurons also increased WAT browning and decreased adiposity. Our findings identify a homeostatic mechanism for coordinating the status of energy stores, as relayed by insulin and leptin, with the central control of WAT browning.
