肥胖是因为下丘脑变大了?
我们知道,肥胖会增加痴呆风险。确切原因尚不清楚,但过去几年的研究表明,肥胖与整个大脑灰质体积减少有关,这可能导致认知能力下降。
最近一项新研究指出,超重/肥胖者的下丘脑体积显著增加,而下丘脑是控制食欲和饱腹感以及许多其他身体功能的关键脑区(与来自动物研究的证据一致)。
这项成果将下丘脑炎症与高脂肪饮食相关联,意义重大,不过作者团队也无法确定,下丘脑的体积变化究竟是肥胖的原因,还是结果。
下丘脑位于大脑深处,调节从体温、血压到性欲、睡眠的一系列机能。科学家对其调节食欲作用的理解来自动物研究:下丘脑核团会产生促进和抑制食欲的激素;这些核团共同形成一个控制食物摄入和能量消耗的神经网络。
人类下丘脑因体积小而难以可视化。新研究作者、剑桥大学的斯蒂芬妮·布朗(Stephanie Brown)和同事利用机器学习算法检查了1351名年轻人的MRI(核磁共振成像)报告;这些人肥胖程度各异,有体重不足者,也有肥胖者。
检查结果显示,志愿者的BMI(身体质量指数)与下丘脑体积密切相关,超重/肥胖人群的下丘脑结构整体体积明显更大,而且此类差异在那些已知调节食欲和饱腹感的脑区最明显。
研究团队表示,未来可以通过测量下丘脑体积随时间的变化,来确定脑区体积的改变究竟是肥胖的原因还是结果。
另一方面,布朗等人也发现,高脂肪饮食摄入与下丘脑区域炎症有关,这与此前动物模型提供的证据相符。这类炎症可能发生于体重增加前,通过复杂信号传导过程增加下丘脑炎症细胞因子的表达。
布朗如此推测道:“高脂肪饮食可能会引发人体食欲控制中心的炎症。随着时间推移,这将改变我们‘判断自己已经吃得够多了’的能力,以及机体处理血糖的能力,进而导致体重增加。”
基因疗法治好了90%的酒瘾
仅美国,每年有超过14万人死于与酒精相关的原因,而且多年来死亡率一直上升,尤其在新冠大流行期间。
酒精能刺激大脑释放更多多巴胺,从而令饮酒者感觉良好、痴醉其中。但长期饮酒习惯将导致大脑中多巴胺水平降低,这种持续的多巴胺不足迫使人对酒精上瘾、难以戒除。
美国方面数据显示,超过10%的12岁以上美国人患酒精使用障碍(AUD),也就是酗酒,无法控制饮酒量。虽然药物、健康咨询或强大意志帮助部分人戒了酒,但这些人在不沾酒的清醒时段要与多巴胺缺失作激烈斗争,并时常失败——估计有40%~60%的AUD人士会在戒酒后又至少复饮一次。
目前尚无方法逆转酒精使用障碍导致的大脑变化。不过最近,美国学者尝试将一种正在开发中的帕金森病基因疗法用作治疗酗酒的多巴胺补充疗法,并在酗酒猴子身上进行测试。结果这些酒鬼猴的酒精摄入量在一年内下降90%。
基因疗法通过单次注射进入动物大脑,其核心是GDNF蛋白(全称“神经胶质细胞源性神经营养因子”),支持某些神经元的存活,包括与多巴胺有关的神经元。
一种无害的病毒被用作载体,携带着编码GDNF的基因进入4只实验组猴子的大脑。对照组的4只猴子接受盐水溶液注射。
这些酒鬼猴本习惯于大量饮酒,只要条件允许,它们每天的乙醇水溶液摄入量相当于一个人类喝下9杯酒。
根据研究团队说法,GDNF基因表达GDNF蛋白,帮助负责生产多巴胺的细胞体增加产量,从而恢复因长期饮酒而流失的快乐因子。
治疗后的2个月内,猴子无法接触酒精。而当重新开放酒精供应后,4周时间里,实验组成员的饮酒量比对照组少50%。
接着,研究团队又先禁酒4周继而供酒4周,重复此循环整整一年——等到循环结束时,实验组猴子相较对照组的饮酒量低了90%以上。
研究结束时,格兰特等人检查猴子大脑,并确认接受基因治疗的猴子确实得到了多巴胺补充,而对照组的多巴胺水平仍然很低。
研究作者凯瑟琳·格兰特(Kathleen Grant)说道:“它们的饮酒量几乎降至零。连续几个月,实验组猴子都选择喝水而完全避免饮酒,它们血液里的酒精含量低到没有记录的必要。”
需要指出的是,这一疗法需进行侵入性脑部手术,而且造成的结果可能不可逆,因此它不太可能成为常见的AUD治疗方法,不过没准哪一天,它可以帮助那些有自残甚至自杀倾向的重度酗酒者。
韦布望远镜发现超大质量黑洞不符合预期
一个天文学家团队在对大熊座和牧夫座之间的格罗斯延长带进行仔细观察后发现,正在生长的超大质量黑洞及其周围尘埃的数量,比学界此前预期的更少。
该团队致力于研究那些释放大量辐射(有时以粒子喷流形式)的星系核心,即所谓的活跃星系核(AGN)。他们的观测工作利用了韦布空间望远镜中红外仪器(MIRI)收集的数据;关于超大质量黑洞的新发现已被《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)收录。
论文作者之一、堪萨斯大学天文学家艾莉森·柯克帕特里克(Allison Kirkpatrick)表示:
事实证明,这些黑洞的增长速度可能比此前预期的要慢,这很有意思。我们早期使用的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)只能观测最亮、质量最大的星系,这些星系有快速增长的超大质量黑洞,它们很容易被发现。
现在韦布所研究的星系实际上与我们过去观察的星系很相似,可二者的超大质量黑洞情况却存在差异。
艺术家对活跃星系核样貌的想象
格罗斯延长带位于北斗七星的“手柄”附近,是CEERS(宇宙演化早期发布科学)计划的研究目标。该计划聚焦于一些最早期星系的结构及其恒星和黑洞生长的状态。
2022年,CEERS计划发布了一张由690个单独帧组成的图像。图像由韦布望远镜的近红外相机拍摄,展示了很多早期、前所未见的星系。
柯克帕特里克表示:“格罗斯延长带的黑洞并未快速增长,吸收的物质有限,也可能不会对其宿主星系产生重大影响。此项发现为理解黑洞生长开辟了全新视角,我们目前的理解很大程度上基于对最大星系中质量最大黑洞的观测,那些黑洞对其宿主星系有着重大影响,但较小的黑洞就未必了。”
韦布空间望远镜于2021年12月发射升空,并在2022 年7月开始科学运行。一年多来,它拍摄了从远古星系到太阳系行星的一系列图像。韦布围绕第二拉格朗日点(L2)运行,距离地球约150万公里,在那儿拍摄相对平静的宇宙。
鉴于韦布有望保持运行十多年,更多关于星系演化及其超大质量黑洞的发现可能很快到来。
资料来源:
The brain’s appetite control center is larger in obese people
Extreme gene therapy treatment for alcoholism slashes drinking by 90% in monkeys
Webb Telescope Data Suggests There May Not Be a Ton of Supermassive Black Holes
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