瘦素有多重要？調節食慾，還能促進大腦發育

本文來自微信公眾號： 神經現實（ID：neureality） ，作者：Abby Olena，譯者：毛豆，校對：Orange Soda，排版：文英，原文標題：《那個調節你食慾的瘦素，還能促進大腦發育》，題圖來自：IC photo

瘦素是一種由成年動物脂肪細胞分泌的激素，它可以調節一個人的食慾，研究人員對瘦素的研究也主要關注在這點上。但是2021年5月18日發表在《科學訊號》期刊上的新研究表明， 瘦素能促進體外培養的齧齒動物神經元突觸形成 （synaptogenesis） 。

“這篇論文對瘦素訊號傳遞機制進行了很好的分解。”作者對突觸功能變化的研究同時包括了蛋白質和生理的層面，來自聖塔克拉拉大學的勞拉·科卡斯 （Laura Cocas） 說道 （科卡斯並沒有參加這項研究） ，“論文裡的所有研究都是在生物體外進行的，所以他們可以對神經訊號通路進行非常細緻地分析——並分解其中的每一步。”

這篇論文作者之一是來自華盛頓州立大學的神經科學家加里·韋曼 （Gary Wayman） ，大約在十年前，他和他的研究小組開始研究瘦素。當時的大部分研究都在探討瘦素在調節飽腹感方面的作用。他說：“我們都知道瘦素在大腦神經元 （特別是突觸） 的發育關鍵期激增。”瘦素激增的時期在人類和齧齒動物中有所不同：它在人類妊娠晚期的胚胎髮育時出現激增；在齧齒動物中，這種現象發生在幼崽出生後的前幾周。“瘦素的這種激增和體內脂肪細胞的數量無關。而且在這一時期，進食並不會被瘦素激增影響，因為控制進食的神經迴路還沒有發育。正因如此，我們想了解瘦素在發育中起到什麼作用。”

韋曼和他的同事們把研究重點放在海馬腦區。雖然海馬是我們最瞭解的腦區之一，但人們並不清楚瘦素受體在海馬中是如何影響發育過程的。 有幾個研究團隊還報告了在海馬腦區注射瘦素能改善認知並且有抗抑鬱作用。

韋曼等人用瘦素處理僅出生一天的大鼠幼崽的海馬神經元，發現瘦素能增加GABA能突觸的形成 （GABAergic synaptogenesis） 。為了研究這些GABA能突觸的功能，研究人員用瘦素處理大鼠和小鼠的腦切片，然後對海馬神經元進行電生理記錄。研究發現經過瘦素的處理之後，GABA能電流的頻率和振幅都有增加；當阻斷瘦素受體後，這種現象消失了——這表明瘦素增加了GABA突觸的數量和強度。

隨後研究人員開始研究瘦素是如何發揮這些作用的，他們發現瘦素會增加突觸後神經元的主要GABA受體和另一種叫做β-PIX*的蛋白質之間的相互作用，這種蛋白質能調節肌動蛋白的細胞骨架。研究者還發現β-PIX和瘦素受體可以形成一種複合物，它能促進體外培養的齧齒動物神經元在發育過程中的GABA能突觸形成。

*譯者注：β-PIX是一種多域蛋白，也被稱為Rho鳥嘌呤核苷酸交換因子7 （ARHGEF7） 。它起到訊號支架蛋白和生物酶的作用。

雖然此前有人提出過瘦素能幫助神經元生長和存活，韋曼說道，但“大家總在談論瘦素是一種調節進食的重要物質，因此現在我們知道了瘦素在調節大腦模式和發展上起著重要作用，這一點著實令人驚訝。”

來自匹茲堡大學神經科學家克萊爾·奇塔姆 （Claire Cheetham） 沒有參與這項研究，但她表示還有一個懸而未決的問題，那就是瘦素在成年動物大腦中是否也起著類似的作用——尤其是成年神經發生中 （成年後由神經幹細胞分裂出新神經元的過程，一般在海馬腦區產生） ；如果這一推論成立，那上述提到的與瘦素互動的分子是否也參與其中？

“在成年動物大腦中，GABA能突觸和GABA受體的啟用調節著神經元發育中的其它方面，尤其是興奮性突觸的發育。”韋曼說道。GABA是成年大腦中主要的抑制性神經遞質，它降低突觸後神經元的發放水平，但是對未成熟的神經元的作用恰好相反 （即興奮性作用） 。由於瘦素在GABA能突觸形成中起到作用，所以發育期間瘦素的激素水平可能影響抑制性突觸和興奮性突觸的形成，以及下位認知*和情緒發展。“各種突觸活動之間的影響錯綜複雜。”韋曼指出，“如果沒有GABA的這種興奮作用，其他重要的神經元發育步驟就不會發生。”

*譯者注：下位認知是指對具體的某一事物的認知，與之相對的上位認知是綜合的，概括的認知。

韋曼和他的同事們未來會研究這些和突觸形成相關的機制對孤獨症 （autism） 、脆性X綜合徵 （Fragile X syndrome） 、瑞特綜合症 （Rett syndrome） *的影響。“突觸發育和連線的缺陷是造成大多數神經性疾病的主要原因之一。”韋曼解釋說，“ （大腦的正常運轉） 既需要正確數量的興奮性和抑制性突觸，又需要這些突觸出現在正確的目標神經元上。”

*譯者注：

（1）孤獨症是一種發展障礙，其特徵是社會交往和溝通障礙、興趣狹窄以及刻板重複的行為方式。父母通常在孩子出生後的前三年注意到這些跡象並且症狀隨著年齡增長逐漸發展。

（2）脆性X綜合症是一種以輕度至中度智力障礙為特徵的遺傳性疾病，男性患者多於女性患者。患病男性的智商平均低於55，而三分之二患病女性有智力障礙。身體特徵可能包括窄臉、面中部發育差、前額突出、下頜前突和耳部特徵改變 （比如大耳） 。男性患者在青春期發育後多數有睪丸增大，少數在青春期前表現為巨睪。大約三分之一的患者有孤獨症的特徵，如社會交往問題和語言遲緩。

（3）瑞特綜合症是一種通常發生在女童身上的遺傳性疾病，在出生6-18個月後開始顯現。症狀包括語言、協調和重複動作方面的障礙。患病的人通常發育緩慢、行走困難、頭部較小。併發症包括癲癇、脊柱側彎和睡眠問題。

本文來自微信公眾號： 神經現實（ID：neureality） ，作者：Abby Olena，譯者：毛豆，校對：Orange Soda，排版：文英，原文：http://www.the-scientist.com/news-opinion/new-role-for-leptin-promoting-synapse-formation-in-rat-neurons-68782