我們的身體是如何感知營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)

之前的研究表明，飲食營(yíng)養(yǎng)豐富的人群往往會(huì)長(zhǎng)得更高、更早進(jìn)入性成熟。例如在韓國(guó)，成人平均身高隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增長(zhǎng)。相反在非洲的一些地區(qū)，人們的身高相較上世紀(jì)初變化甚微。

那么，我們的身體是如何感知營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，又是如何調(diào)控我們的生長(zhǎng)發(fā)育呢?

在20多年前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大腦缺乏“黑素皮質(zhì)激素3受體(MC3R)”基因會(huì)延緩小鼠的生長(zhǎng)。近日，發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究進(jìn)一步證明，受體MC3R能夠?qū)θ祟惿眢w的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)作出應(yīng)答，調(diào)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(shí)間、生長(zhǎng)速度與瘦肌肉含量。

營(yíng)養(yǎng)信號(hào)會(huì)傳遞大腦身體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，例如脂肪細(xì)胞中產(chǎn)生的瘦素激素，和響應(yīng)血糖水平升高而產(chǎn)生的胰島素。在下丘腦，這些激素作用于一小組神經(jīng)元，產(chǎn)生稱為“促黑素(melanocortin)”的信號(hào)。

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(diào)節(jié)食欲和能量消耗，缺乏MC4R的人類和小鼠會(huì)容易發(fā)生肥胖和高血脂。然而，沒有證據(jù)顯示MC4R對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

在新研究中，來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)(University of Cambridge)和美國(guó)密西根大學(xué)(University of Michigan)等幾所知名高校的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，另一種受體MC3R，會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)產(chǎn)生應(yīng)答，控制著人類大腦中調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和性成熟的關(guān)鍵激素釋放，從而調(diào)節(jié)個(gè)體性成熟的時(shí)間、身高增長(zhǎng)的速度和瘦體重(lean mass)的增加。

通過分析英國(guó)生物銀行(UK Biobank)約50萬(wàn)志愿者的全外顯子組序列數(shù)據(jù)，科學(xué)家們確定了幾千名攜帶天然MC3R基因突變的人，發(fā)現(xiàn)這些人平均身高比普通人群更矮、進(jìn)入青春期的時(shí)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(gè)MC3R基因拷貝中僅有一個(gè)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(jīng)初潮的年齡比非突變攜帶者平均晚了4.7個(gè)月。

接著，科學(xué)家們繼續(xù)在一項(xiàng)名為“雅芳父母和兒童縱向研究”(ALSPAC)的隊(duì)列中，從5993參與者中確定了6名攜帶MC3R突變的兒童。數(shù)據(jù)顯示，這6名兒童在整個(gè)童年時(shí)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(lái)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(gè)拷貝中都只有一個(gè)發(fā)生了突變，而兩個(gè)拷貝都發(fā)現(xiàn)突變的群體十分罕見。有一位攜帶兩個(gè)突變的孟加拉裔男子身高很矮，且在20歲出頭的時(shí)候有青春期明顯延遲的現(xiàn)象。

研究人員還在小鼠中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)MC3R途徑在跨物種中的作用。結(jié)果表明，當(dāng)經(jīng)歷一段時(shí)間的食物匱乏，正常小鼠會(huì)停止生殖周期，直到能量?jī)?chǔ)備恢復(fù)正常，而缺乏Mc3r的小鼠則沒有反應(yīng)。這證實(shí)了MC3R能通過感知營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，控制性激素的產(chǎn)生。

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