大脑可以与脂肪直接“对话”

众所周知， 大脑 （中枢神经系统）是机体最高级别的控制中枢，它整合来自各个器官和组织的信号以控制全身的感觉、行为、植物神经以及精神方面的各种状态。

脂肪组织 也不例外。多年来，科学家们一直认为，大脑通过脂肪分泌在血液中的激素来密切关注体内的脂肪水平和代谢状态，然后，再通过去甲肾上腺素能交感神经输出调节脂肪细胞功能，以维持全身能量稳态。

由于这一领域一直没有深入研究脂肪组织的工具和方法，因此，上述观点仍停留在一种基于部分事实的假设。那么真相又是什么呢？

北京时间9月1日，发表在 《Nature》 上的一项最新研究中，来自斯克里普斯研究所和斯坦福大学的研究团队开发了基于病毒、遗传和成像的策略，首次建立了脂肪感觉神经支配的解剖学基础，揭示了哺乳动物脂肪组织接受强大的体感神经支配。这意味着，我们的大脑正在直接与脂肪“对话”，而不是被动接收信息。这一发现意义深远。

该研究共同通讯作者、2021年诺贝尔生理学或医学奖得主、霍华德·休斯医学研究所研究员Ardem Patapoutian教授说：“这是感觉神经元对人体健康和疾病重要性的又一个例证。”

脂肪组织 是少数很少接受迷走神经感觉支配的内脏器官之一。科学家们对脂肪神经的传入功能还知之甚少。相比之下，有研究发现来自 背根神经节 （DRG）的体感纤维（最为人所知的皮肤和肌肉感觉）对大鼠和仓鼠的脂肪组织进行神经支配。背根神经节是大脑中所有感觉神经元起源的区域，但这种神经支配的程度和重要性仍有待于确定。

在哺乳动物中，脂肪组织以脂肪细胞的形式储存能量，并在身体需要时释放这些能量。脂肪组织还控制大量与饥饿和代谢相关的激素和信号分子。在2型糖尿病、脂肪肝、动脉粥样硬化和肥胖等代谢疾病中，这种能量储存和信号传递已出现问题。

过去的研究表明神经会延伸到脂肪组织，但这些神经不是向大脑传递信息的感觉神经元。相反，主流观点认为脂肪中的神经主要属于交感神经系统（负责战斗或逃跑反应的网络），在压力和体力活动期间开启燃烧脂肪的途径。

然而，要想阐明这些神经元的类型和功能存在着巨大挑战；因为当前用于研究靠近身体表面或大脑中神经元的技术无法用于脂肪组织深处，因为那里的神经很难被观察到或被刺激到。

在这项新研究中，该团队开发了两种新技术可以在小鼠中以器官特异性方式操纵感觉神经，并且能够可视化从体细胞到皮下脂肪细胞的 背根神经节 的整个轴突投射，从而建立了脂肪感觉神经支配的解剖学基础。

第一种名为HYBRiD的成像技术使小鼠的组织变得荧光可视化，以跟踪神经元进入脂肪组织的路径。研究人员发现，这些神经元中有近一半没有连接到交感神经系统，而是连接到 背根神经节 。

为了进一步探索这些神经元在脂肪组织中的作用，研究人员使用了第二种名为“ROOT”（Retrograde vector Optimized for Organ Tracing）的新技术，靶向病毒选择性地消融脂肪组织中的小部分感觉神经元。

研究人员表示，这两种新方法结合在一起使用，使这项研究成为可能。

实验显示，当大脑没有接收到来自脂肪组织的感觉信息时，由交感神经系统触发的与白色脂肪（WAT）转化为棕色脂肪（BAT）有关的转录程序在脂肪细胞中变得过度活跃，导致脂肪垫变大，棕色脂肪细胞增多，以及在热中性条件下动物的体温升高。

研究结果表明，感觉神经元和交感神经元可能具有两种相反的功能，交感神经元需要启动脂肪燃烧和棕色脂肪生成；而感觉神经元则需要关闭这些程序。

该研究告诉我们，大脑向脂肪组织发送的并非是一个通用指令，而是一种更细微的。感觉神经元和交感神经元的作用就像燃烧脂肪的油门和刹车。

研究人员表示，目前还不清楚感觉神经元从脂肪组织传递给大脑的确切信息，但保持这些连接和通信肯定是脂肪健康的关键。

目前，该团队正计划研究这种神经元所感知的是什么，以及在其他器官中是否存在类似的细胞。