GGV有话说:
光看食物,脑子也会发炎?
当你吃下一个汉堡,里面的淀粉会经过消化系统的处理,变成单糖进入血液。而随着血糖浓度升高,身体会制造出大量的胰岛素,它们能够促使糖分被利用,努力帮你把血糖稳定下来。
那么,不吃东西的时候,总不需要胰岛素的辛勤工作了吧?未必,科学家早就知道,哪怕只是看一看食物,或者闻一闻它的气味,也会促进胰岛素分泌。
最近,又有一项新研究发现,这种由神经刺激引发的胰岛素分泌,是源自一种炎症反应。所以说,当你看到食物的时候,脑子可能就开始发炎。并且,这种炎症反应对肥胖的人类而言,可能还会造成不利的影响。
今天的GGView,就让我们一起看看这到底是怎么回事!
撰文 | 栗子 审校 | clefable
文章来源:“环球科学” (id:huanqiukexue)
是谁让脑子发炎的?
胰岛素的分泌,是由许多因素共同调节的。就像开头所写的那样,面对着一桌食物,或是刚动嘴吃的时候,我们的血糖大概不会立即上升,但感官刺激却扑面而来,视觉、嗅觉、味觉、触觉刺激等等,都可能成为胰岛素分泌的第一波驱动力。
来自瑞士巴塞尔大学的科学家,利用一些小鼠来研究这种现象。他们先让小鼠饿了一夜,从晚上6点开始到第二天早上8点结束,然后把每只小鼠请进一个新笼子:实验组的笼子里有一粒食物,小鼠能看到食物,也可以直接去吃;对照组小鼠则进入了没有食物的空笼子。
当实验组小鼠对着食物咬下第一口,研究者立刻带它去采集血样。结果显示,实验组小鼠们的血糖并没有升高,与此同时胰岛素的浓度却明显高于对照组,这表示短暂的神经刺激已经起效
为了确认只有食物才能带给小鼠这样的刺激,科学家还设置了另一个对照组:这组小鼠的新笼子里,放着一个和食物颗粒差不多大但不能吃的橡胶塞。正如预期,在橡胶塞的视觉刺激下,小鼠血液中的胰岛素水平没有升高。至此,研究团队相信这种动物模型有效,便开始一步步探索,在血糖上升前促进胰岛素分泌的机制究竟是什么。
曾经有研究发现,白细胞介素1β可以刺激餐后的胰岛素分泌。而这一次,巴塞尔大学的科学家怀疑,(餐前或用餐之初的)神经刺激之所以能促进机体释放胰岛素,也是依靠了这种物质。那么,假如白细胞介素1β的工作受到阻碍,小鼠在刚接触食物的当下,胰岛素分泌真的会受影响吗?
一只鼠,并非来自此项研究(图片来源:Pixabay)
研究者往一部分小鼠的腹腔里注射了白细胞介素1的受体拮抗剂,阻挠白细胞介素1β与受体结合,让它难以发挥本来的作用。当这些小鼠受到食物的短暂刺激,体内产生的胰岛素明显不像正常小鼠那么多。科学家确认,白细胞介素1β在神经刺激引发的胰岛素分泌中,扮演了关键的角色。
说起白细胞介素1β,它是一种细胞因子,可以引发炎症反应,帮助动物对抗感染。不过,炎症反应也不全是用来对抗感染,那在食物降临之时,白细胞介素1β都做了些什么,来促进胰岛素的分泌?
研究团队发现,白细胞介素1β激活了小鼠的迷走神经。迷走神经连接着中枢神经系统和肠道神经系统,对消化系统有重要的调控作用。迷走神经兴奋时,机体分泌的胰岛素会增加。而迷走神经纤维可以表达白细胞介素1的受体,当白细胞介素1β出现,迷走神经活跃起来也就不难解释了。
但还有一个问题,小鼠咬食物时,是哪些细胞在制造白细胞介素1β?研究人员发现,那时小鼠血清里的白细胞介素1β基本都维持在较低的水平,说明这种分子可能只在局部区域有升高。他们把关注点放在中枢神经系统,只往小鼠脑室系统里注射白细胞介素1的受体拮抗剂:比之前的腹腔注射剂量小一半,但抑制胰岛素分泌的效果却和之前相似。
绿色为大鼠的小胶质细胞,并非来自此项研究(图片来源:GerryShaw via Wikimedia Commons,CC-BY-SA-3.0)
缩小了范围,科学家又借助基因编辑实验,把食物刺激之初、小鼠脑中白细胞介素1β的“产地”锁定在小胶质细胞——那是一种免疫细胞。让胰岛素分泌增加的炎症反应,很可能就是从这里酝酿的。
有了炎症会怎样?
这种在血糖升高之前、由感官刺激带来的胰岛素分泌,叫头相/头期(cephalic phase)胰岛素分泌,是快速生理反应,遇到食物后大约2-4分钟内就会出现。科学家说,在饮食中,头相胰岛素分泌是必不可少的过程,能让机体为下一阶段由糖分刺激的胰岛素分泌做好准备。以往研究表明,当摄取食物的方式绕过了口腔,缺少相关刺激时,便可能出现葡萄糖不耐受的症状
不过,就算出现了食物的感官刺激,也未必代表我们会摄入相应的糖分。有时,人类嚼一嚼就把食物吐掉了,有时甚至只看了几眼,闻到香味也忍住没吃。但如果仅仅这样也要触发炎症反应,会不会对身体产生什么负面影响?
研究者说,健康人的头相胰岛素分泌,本身就需要白细胞介素1β这种炎症因子的信号传导,引发短暂的炎症反应。不过,假如是肥胖人群中的慢性炎症,就可能产生负面影响。科学家对先前研究中的数据进行分析,发现肥胖会明显抑制头相胰岛素分泌。在此基础上,他们又进行小鼠实验,并发现了相似的现象:高脂饮食两周后,头相胰岛素分泌消失了。
上为正常小鼠,头相胰岛素分泌正常;中为肥胖小鼠,炎症反应过度,头相胰岛素分泌被抑制;下为肥胖小鼠加白细胞介素1β的抗体,炎症反应被抑制,头相胰岛素分泌恢复(图片来源:原论文)
这说明,白细胞介素1β引发的炎症反应过度,或许不会促进头相胰岛素释放,反而可能抑制胰岛素分泌。研究人员利用白细胞介素1β的抗体去抑制炎症反应,治疗高脂饮食的小鼠,便减少了头相胰岛素分泌的损失。由此科学家推测,肥胖伴随的慢性炎症,有可能让胰岛素分泌出现紊乱。那么,在病态肥胖的情况下,只看不吃也未必是安全的。
封面来源:Unsplash

原论文:
https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(22)00221-2
参考资料:
https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/The-mere-sight-of-a-meal-triggers-an-inflammatory-response-in-the-brain.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7490153/
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