斯坦福大学的研究人员和他们的同事发现了一种分子,可以抑制剧烈运动后的食欲。

科学家称其为“反饥饿”分子。

新的研究表明,高强度运动诱导的一种化合物会进入大脑,抑制食欲。斯坦福医学院(Stanford Medicine)、贝勒大学(Baylor University)和其他机构的研究人员发现了这种分子,它有助于证明运动是如何减肥的,而且它可能是启动代谢疾病患者减肥过程的关键。

“我们都知道锻炼是有益的。这对体重和血糖控制都有好处,”领导这项研究的病理学助理教授Jonathan Long博士说。“但我们想更详细地研究这个概念——我们想看看是否可以从分子和途径的角度来分析运动。”

Jonathan Long发现了一种被称为“乳酸苯丙氨酸(lac-phe)”的分子,它是人体自然存在的两种化合物的混合物:乳酸和苯丙氨酸。不仅在人类身上,研究小组还发现,这种分子在小鼠和赛马运动后会突然出现,这表明lac-phe的力量可能遍及动物王国。

让我们进入每个人都想知道的问题:这一发现是否为一直难以捉摸的减肥药带来了希望?这是有潜力的——但现在不要指望它。然而,这一发现确实为将乳酸类药物用于治疗肥胖等代谢性疾病的新探索打开了大门。但在这之前还有很多工作要做,Long说。

描述这一发现的一篇论文于6月16日发表在《Nature》杂志上。贝勒医学院儿科和营养学教授Yong Xu是这项研究的资深合著者。斯坦福大学研究生Veronica Li和贝勒大学博士后研究员Yang He是共同的主要作者。

瘦子靠节食和运动减肥

Long和他的团队设定了一个宽泛的目标:了解我们去健身房时体内发生的分子变化的新情况。为了实现这个目标,他们转向了一个名为代谢组学的研究领域,这个研究涉及与代谢变化相关的各种分子,尤其是在运动过程中。

多年来,数千种与新陈代谢有关的分子被编目,可能还有数千种尚未被识别。“然而,我们确实知道它们的存在,因为我们可以通过质谱仪检测到它们,”Long说,他指的是一种机器,可以根据组织或血液样本中不同分子的重量来确定它们的存在。

Long和他的团队决定使用这个工具来弄清楚小分子在运动过程中是如何变化的,首先是在鼠身上。“我们想让数据自己说话,”Long说。在鼠在跑步机上轻快地慢跑之后,研究人员在它们的血液中寻找某些分子峰值的信号——在质谱数据中被称为“峰值”。“这样,我们只需让生物学告诉我们在运动过程中发生了什么变化。”

通过比较运动前后记录的质谱数据,科学家们发现了一组分子,其中一组分子有起伏,但有一组分子很突出。最大的变化来自质谱仪测量的236分子。

Long和他的团队有两个新问题:这种峰值只存在于鼠身上吗?它真的是由运动引起的吗,还是可能是其他因素的结果,比如压力?

论文检索:An exercise-inducible metabolite that suppresses feeding and obesity, https://doi.org/10.1038/s41586-022-04828-5

为了寻找答案,他们求助于赛马。他们给湾区的金门球场(Golden Gate Fields)赛马场打了个电话,询问他们是否可以获得一份赛马血液样本。赛马场的一名兽医告诉Long,赛马和人类运动员一样,经常要接受增强药物的测试。从赛马身上提取血液样本很容易。当Long和他的团队进行同样的质谱实验时,结果再次显示运动后一个质量为236的神秘分子的峰值。Long说:“我记得我看到它就想,‘好吧,这里有东西了。’”

一次偶然的机会,Long的同事Michael Snyder博士最近发表了一项研究结果,分析运动对人体的分子影响。原来Snyder也一直在测量运动期间和运动后激增的分子。你不知道吗,有一个峰非常突出。

“我给这个项目的博士后发邮件说,‘听着,我们正在寻找质量为236的分子。你能看看这是否在你的数据中吗?”Long说。“几个小时后,我收到回复说,‘你不会相信的。但事实上,这个分子是我们整个数据集中最热门的三个分子之一。’”另一个幸运之处是:Snyder的团队刚刚破译了这个分子的化学式,帮助团队破译了它是乳酸和苯丙氨酸的组合。

当我们锻炼时,体内的乳酸会增加,这种分子会在你最后一次锻炼时产生灼烧感。这个尖峰会触发乳酸和苯丙氨酸的结合。

阻碍了渴望

研究表明,乳酸和苯丙氨酸的结合是由一种名为CNDp2的蛋白质催化的,这种蛋白质在免疫细胞和包括皮肤细胞在内的其他细胞中具有很高的活性。Long说:“这意味着,当我们锻炼时,许多不同类型的免疫细胞感知乳酸,然后CNDp2帮助产生lac-phe。与CNDp2活性正常的小鼠相比,缺乏CNDp2的小鼠在运动后不能产生lac-phe,吃得更多,摄入更多脂肪。

Long说:“我们估计,lac-phe途径在运动的抗肥胖效果中占25%。”

Long和他的团队还表明,当肥胖的鼠被喂上lac-phe后,它们就不那么饿了,也不再吃高热量的食物。“我们发现他们的食物摄入量被抑制了约30%,”Long说。“这导致了体重的减轻,脂肪的减少和葡萄糖耐量的提高,这表明糖尿病的逆转。”

Long说:“我们想,‘哇,所有这些证据真的表明,lac-phe会进入大脑,抑制进食。

在我们开始在药店货架上寻找lac-phe之前,Long警告说,这一发现虽然令人兴奋,但只是一系列研究的开始,这些研究将更深入地挖掘lac-phe抑制饥饿信号的确切机制。这也意味着要锁定大脑中lac-phe的目标受体。他说,这是他们的下一步。

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