iScience: 王冠宇教授团队揭示体重调节规律及中年发福本质原因

近日，南方科技大学生物系王冠宇课题组在机体能量代谢领域的研究取得突破性进展，建立了“体脂量原位稳定的瘦体中心锁定点理论”（the leanocentric locking-pointtheory on fat mass homeostasis）。相关成果在《细胞》（Cell）杂志社综合期刊iScience上发表。

图1. 本文指出lipostasis理论的本质问题并建立了全新的瘦体中心论（leanocentrism），被认为是颠覆性的原创贡献。新理论包括“代谢欧姆代谢”和“脂肪细胞自主调节原位稳定”两个方面。

长期以来，人们一直认为体脂量受到大脑的严格调控，例如减肥后体重的反弹就是这个大脑调控的体现。早在1902年，Rudolf O. Neumann就通过实验揭示了体重的稳定性。1953年，Gordon C. Kennedy提出了lipostasis 理论，认为体重稳定的根本原因在于大脑对体脂量的精确感知及反馈控制。1995年瘦素的发现证实了从脂肪组织到下丘脑的信号通路，为lipostasis 理论提供了重要佐证，使得该理论成为一条基本原理而被写入教科书。尽管lipostasis理论存在很多问题（例如需要假定一个存在于下丘脑的体重的“设定点”；难以解释中年发福等自然现象等等），人们对体脂量受到大脑严格调控这一根本原则笃信不疑。

然而，这一根本原则正受到南方科技大学王冠宇课题组的有力挑战。通过对机体代谢系统进行数学建模和大量计算分析，作者发现体重的稳定性并不依赖于大脑的调控，而是周围系统各代谢组织之间复杂相互作用的结果。首先，体脂量的大小主要由肌肉的胰岛素抵抗程度所决定，不需要在下丘脑中假定“设定点”。其次，体脂量的稳定性源自脂肪细胞的自我调节。例如在通过强制节食迅速减肥以后，变得很小的脂肪细胞的胰岛素敏感性会增大。这样在恢复正常饮食以后，脂肪细胞会在吸收营养上占得先机，促使体重迅速反弹。整个过程由周围组织系统独立实现，不需要中枢神经系统的介入。

图2. 本文对复杂的机体代谢系统进行了数学建模和大量计算分析；通过能量平衡原则并结合大量临床数据推导出代谢欧姆定律。

另外，作者根据能量平衡原则并结合大量临床数据推导出一个定量公式，称作“代谢欧姆定律”：瘦体组织和脂肪组织可分别看作并联的电阻器和电容器；瘦体组织的胰岛素抵抗可看作电阻器的电阻；瘦体组织每天的卡路里消耗可看作流经电阻器的电流；而脂肪组织所存储的体脂量可看作电容器内存储的电量。这个欧姆定律非常直观地揭示了中年发福的本质原因：在个体衰老的过程中，瘦体组织的胰岛素抵抗缓慢增强，使得“电容器”内存储的“电量”缓慢增加，即中年发福。由于“电流”没有变大，中年发福可以在营养并不过剩的情况下发生。适度的中年发福是正常的生理过程。

在当前肥胖症和糖尿病广泛流行的背景之下，上述发现有着重要的科学意义和社会价值。多年来，人们一直希望揭示下丘脑“设定点”的本质，为肥胖症的治疗提供药物靶点。而王冠宇课题组的研究则告诫人们这个“设定点”很大可能并不存在，人类应该在提高机体胰岛素敏感性上取得突破，从而达到控制体重的目的。

原文：

https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)30361-8

Body Mass DynamicsIs Determined by the Metabolic Ohm's Law and Adipocyte-Autonomous Fat Mass Homeostasis

Guanyu Wang

iScience,2020, DOI:10.1016/j.isci.2020.101176

导师介绍

王冠宇

https://www.x-mol.com/university/faculty/211012