Nature重磅揭秘：“瘦素”為何有助減肥？魔剪CRISPR破解20年謎題

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來源：生物探索

2018-04-20

Leptin是一種由脂肪細胞分泌的激素，被稱為“瘦素”，是機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制卻一直是個謎。現(xiàn)在，科學家們重要找到了答案，解析了leptin背后的分子機制。

這一重磅成果于4月18日在線發(fā)表在《Nature》期刊。來自于塔夫茨大學醫(yī)學院的神經(jīng)科學家利用“魔剪”技術(shù)CRISPR，在小鼠下丘腦區(qū)域找到一個神經(jīng)回路，證實其正是leptin控制肥胖、糖尿病的直接靶標。與此同時，他們還揭示了leptin抑制食欲的兩種不同機制。

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，科學家們都希望可以挖掘leptin在肥胖、糖尿病中的潛力。當leptin或者受體失調(diào)，容易引發(fā)暴飲暴食，從而增加肥胖、2型糖尿病的風險。然而，額外補充leptin卻不能治療這類疾病，因為大多數(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)細胞中表達，但是多年的研究幾乎未曾找到響應(yīng)leptin分子機制的特定神經(jīng)元。是否存在這一類特殊神經(jīng)元？科學界對此一直存在爭議。

“如果找不到leptin作用的真正靶點，研究將很難開展。” 塔夫茨醫(yī)學院神經(jīng)科學助理教授Dong Kong表示道，“現(xiàn)在，我們的研究回答了的疑點——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

在尋找leptin作用目標的過程中，Dong Kong團隊抓住了一個被忽視的發(fā)現(xiàn)——leptin以獨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，破壞胰腺細胞、阻止胰島素、leptin表達）誘導(dǎo)糖尿病，并記錄患病小鼠的大腦活動。

結(jié)果顯示，小鼠下丘腦中的AgRP神經(jīng)元（一類饑餓敏感細胞）非?；钴S。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！

事實上，AgRP神經(jīng)元被認為是leptin的直接靶點并不是“新鮮事”。很早之前就已有這一假說，但是因為科學家們利用當時流行的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)科學家放棄了這一觀點。

現(xiàn)在，Dong Kong團隊重燃信心，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)元確實是調(diào)控leptin作用的主要細胞。