葡萄牙研究人員在老鼠身上找到前所未見、燃燒內臟脂肪的系統

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對老鼠做的一系列新實驗揭曉了一個關鍵過程,關於大腦與免疫系統是如何溝通來燃燒掉深藏的內臟脂肪(visceral fat)。這是第一次,科學家們辨識出直接連結到脂肪控制的神經-免疫途徑,而雖然這些發現目前僅限於老鼠,但研究作者們對於這個系統延伸到其他哺乳動物身上亦抱持希望,例如人類。

找尋控制機制

內臟脂肪、或是深層脂肪,是包覆腹部器官的黃色物質。如同大部分型態的脂肪,其存在對於維持人體的基本功能是重要的。但是,如果脂肪累積太多,它可能亦會造成健康問題,例如心臟病與癌症。

知道脂肪是如何累積的,這在未來有一天可能可以幫助我們應付人類肥胖與肥胖有關的疾病,但是這個過程是相當複雜的。

近年來,科學家們開始懷疑神經系統與免疫系統兩者一起運作來控制內臟脂肪。畢竟,這種深層的黃色物質不僅僅包覆著神經纖維,還容納了免疫細胞。但是,這兩者之前的連結難以被發現。

先前,由這些研究人員在實驗室進行的研究發現,在肺部周圍的深層脂肪是由神經細胞與免疫細胞之間的訊息來控制的,但是當研究人員觀察在老鼠的卵巢或睪丸周圍的深層脂肪時,他們並沒有發現如此的訊息溝通。

葡萄牙查帕里莫未知研究中心(Champalimaud Center for the Unknown)的分子生物學家安娜·菲莉芭·卡多索博士解釋(Ana Filipa Cardoso):「神經元與免疫細胞之間並沒有進行交流,因此,我們調查了組織當中的其他候選人,並終於遇見一個沒有意料到的『中間人』。」

間質細胞的角色

間質細胞(mesenchymal cells,MSCs)曾經被認為僅是細胞旁觀者,結果現在變成了一個關鍵的調解者。事實上,MSCs 都相當程度地被科學家所忽視,直到最近。

一樣來自查帕里莫未知研究中心的免疫學家亨利克·維加-費南德斯博士(Henrique Veiga-Fernandes)說:「廣泛被流傳的觀點是,MSCs 主要製造組織支架,而在這支架之上,其他細胞得以運作。然而,科學家們在這之後發現,MSCs 還執行著多種必要的活性作用。」

當研究人員燃燒掉在老鼠深層脂肪中的 MSCs 後,附近的免疫細胞,2 型先天性淋巴細胞(type 2 innate lymphoid cells,ILC2)即停止調節脂肪的生長。

訊息來源

為了追蹤刺激 MSCs 回到它們原本來源處的神經,研究人員注射了一種會發光的反轉錄病毒至老鼠的神經之中。內臟脂肪最終所收到的外部訊息似乎是來自於大腦、中腦、杏仁核(amygdala)與下視丘(hypothalamus)中離散的區域。

有鑑於下視丘的核在調節身體的新陳代謝上是多麼的重要,研究作者們假設了大腦中的這個區域是脂肪控制的中心。從這裡,訊息被送出至深層脂肪中特定的免疫細胞,以確保整個身體當中的能量平衡。

對於肺周圍的內臟脂肪而言,這些神經訊息似乎會直接抵達 ILC2。但是在性腺當中,這些訊息彷彿得先經由 MSCs「翻譯」過後,才能被送到附近的免疫細胞,來調節脂肪的新陳代謝。

維加-費南德斯博士說:「這好像是說,神經細胞與免疫細胞不會講同一種語言,因此必須靠 MSCs 擔任口譯員來幫忙溝通。從更大的背景來看,這確實合理。MSCs 有效地組成了組織的『生態環境』,因此它們很適合幫忙調節其他細胞的活動。」

未來展望

根據維加-費南德斯博士,這項研究是第一個清楚的例子,關於指示免疫細胞來燃燒脂肪的人體-大腦迴路。而且,它讓科學家們感到有望,希望未來有一天我們能夠模仿這個過程來控制深層脂肪,避免它們儲存至有害的程度。

當然,還有很多我們所不知關於 ILC2s 的事,以及它們是如何控制內臟脂肪的,但是我們已經知道它們是從哪裡得到訊息的這項事實會是一個很棒的出發點。

接著,研究人員首先想要知道,是什麼可能驅動了下視丘的核,使其送出燃燒脂肪的訊息到身體的各個部分。另外,為何有些儲存的內臟脂肪具有可直接被交感神經所支配的 ILC2s,但是其他的就必須倚賴像是 MSCs 的幫助,這些也是值得探索的事物。

維加-費南德斯博士說:「在像這樣的計畫當中,最具挑戰的事情就是,你真的是在最前端進行研究。這已經不再是免疫學,也不是神經科學了。你必須要專精於跨學科或多學科的技術與方法。它們有些甚至不存在,而你必須從頭開始研發它們。但同時地,概念上的挑戰很令人振奮;我們的確在向未知的領域邁進。」

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參考資料:

  1. Cassella, C., (2021, August 20). A Never-Before-Seen System for Burning ‘Deep Fat’ Has Been Found in Mouse Studies. ScienceAlert

  2. Cardoso, F. et al., (2021, August 18). Neuro-mesenchymal units control ILC2 and obesity via a brain–adipose circuit. Nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03830-7

  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/mice-experiments-reveal-a-never-before-seen-system-for-burning-deep-fat(圖:Buena Vista Images/Getty Images)