我們的身體是如何感知營養(yǎng)狀態(tài)

之前的研究表明，飲食營養(yǎng)豐富的人群往往會長得更高、更早進入性成熟。例如在韓國，成人平均身高隨著經濟發(fā)展而增長。相反在非洲的一些地區(qū)，人們的身高相較上世紀初變化甚微。

那么，我們的身體是如何感知營養(yǎng)狀態(tài)，又是如何調控我們的生長發(fā)育呢?

在20多年前，科學家們發(fā)現大腦缺乏“黑素皮質激素3受體(MC3R)”基因會延緩小鼠的生長。近日，發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究進一步證明，受體MC3R能夠對人類身體的營養(yǎng)狀態(tài)作出應答，調節(jié)新陳代謝與能量平衡，影響著兒童/青少年青春期開始時間、生長速度與瘦肌肉含量。

營養(yǎng)信號會傳遞大腦身體的營養(yǎng)狀態(tài)，例如脂肪細胞中產生的瘦素激素，和響應血糖水平升高而產生的胰島素。在下丘腦，這些激素作用于一小組神經元，產生稱為“促黑素(melanocortin)”的信號。

促黑素作用于多種受體，兩種在大腦中。其中，MC4R已被證明可以調節(jié)食欲和能量消耗，缺乏MC4R的人類和小鼠會容易發(fā)生肥胖和高血脂。然而，沒有證據顯示MC4R對生長發(fā)育的影響。

在新研究中，來自英國劍橋大學(University of Cambridge)和美國密西根大學(University of Michigan)等幾所知名高校的研究團隊發(fā)現，另一種受體MC3R，會對營養(yǎng)信號產生應答，控制著人類大腦中調節(jié)生長和性成熟的關鍵激素釋放，從而調節(jié)個體性成熟的時間、身高增長的速度和瘦體重(lean mass)的增加。

通過分析英國生物銀行(UK Biobank)約50萬志愿者的全外顯子組序列數據，科學家們確定了幾千名攜帶天然MC3R基因突變的人，發(fā)現這些人平均身高比普通人群更矮、進入青春期的時間更晚、肌肉等瘦肉組織的含量更少。

例如，其中812名女性的兩個MC3R基因拷貝中僅有一個發(fā)生了突變，盡管變化微小，攜帶這種基因突變的女性發(fā)生月經初潮的年齡比非突變攜帶者平均晚了4.7個月。

接著，科學家們繼續(xù)在一項名為“雅芳父母和兒童縱向研究”(ALSPAC)的隊列中，從5993參與者中確定了6名攜帶MC3R突變的兒童。數據顯示，這6名兒童在整個童年時期相較正常兒童身高較矮，瘦體重和體重也較低，意味著MC3R功能異常帶來的影響在生命早期就已發(fā)生。

這些研究中突變攜帶者的基因兩個拷貝中都只有一個發(fā)生了突變，而兩個拷貝都發(fā)現突變的群體十分罕見。有一位攜帶兩個突變的孟加拉裔男子身高很矮，且在20歲出頭的時候有青春期明顯延遲的現象。

研究人員還在小鼠中進行了實驗，以確認MC3R途徑在跨物種中的作用。結果表明，當經歷一段時間的食物匱乏，正常小鼠會停止生殖周期，直到能量儲備恢復正常，而缺乏Mc3r的小鼠則沒有反應。這證實了MC3R能通過感知營養(yǎng)狀態(tài)，控制性激素的產生。

標簽：