Cell Metabolism：过度饮食如何导致糖尿病？神经递质的激增

引言

肥胖和糖尿病的关联已成为现代医学研究的热点话题。数据显示，肥胖者发生糖尿病的风险是普通人的10倍之多。众所周知，肥胖是引发2型糖尿病（type 2 diabetes）的主要风险因素，而全球2型糖尿病患者人数已达数亿人。这不仅带来了巨大的健康负担，还为医疗体系增加了沉重的经济压力。因此，研究肥胖引发糖尿病的确切机制具有重要的医学价值。

在传统观点中，肥胖导致糖尿病的主要原因是胰岛素抗性（insulin resistance）。胰岛素是一种由胰腺分泌的激素，主要作用是帮助细胞摄取血液中的葡萄糖，进而降低血糖水平。然而，当体内脂肪堆积过多时，细胞对胰岛素的反应逐渐减弱，导致胰岛素抗性。随着胰岛素作用的下降，血糖水平无法得到有效控制，最终导致糖尿病的发生。

但是，10月21日发表于《Cell Metabolism》的新研究“Overnutrition causes insulin resistance and metabolic disorder through increased sympathetic nervous system activity”提出了一个完全不同的视角。研究表明，肥胖引发糖尿病并不仅仅是胰岛素功能的失常，交感神经系统（sympathetic nervous system）中的神经递质（neurotransmitters）也起到了关键作用。该研究发现，高脂饮食会触发一种神经递质的“激增”，这种现象会直接影响肝脏中的脂肪酸释放，并导致一系列代谢异常，最终引发糖尿病。

神经递质的作用：一个令人惊讶的发现

在这项研究中，研究人员对小鼠进行了实验，以进一步探究神经递质在代谢疾病中的作用。研究人员发现，摄入高脂饮食的小鼠体内，去甲肾上腺素（norepinephrine）等神经递质的水平显著升高。去甲肾上腺素是交感神经系统的重要信号分子，它在机体的应激反应中起到了“战斗或逃跑”（fight-or-flight）反应的触发作用。这种反应的主要特征是心跳加快、血管收缩和脂肪酸的快速释放，为机体提供应急的能量储备。

然而，实验发现，过多的去甲肾上腺素信号导致肝脏和其他组织中的脂肪酸分解加速，形成了“脂肪酸溢出”现象。正常情况下，这一过程是由胰岛素调节的，胰岛素能够在一定程度上抑制脂肪酸的过度释放。然而，当神经递质水平激增，胰岛素的“刹车”功能失效，导致脂肪酸在体内大量积累。这种脂肪酸溢出现象直接关联到胰岛素抗性，并最终导致糖尿病的发生。

小鼠实验：揭秘神经递质的潜在风险

为了验证这一假设，研究人员利用基因工程技术设计了一种特殊的小鼠模型。在这些小鼠体内，他们敲除了生成神经递质的关键酶基因，使小鼠的四肢和部分器官不能生成去甲肾上腺素等神经递质，但大脑依然能正常工作。研究人员给这些小鼠喂以富含脂肪的饮食，观察它们的代谢反应，并与未进行基因改造的正常小鼠进行对比。

实验持续了两个月。结果发现，尽管两组小鼠的饮食摄入量和体重增长相似，但基因改造的小鼠在脂肪酸释放、肝脏脂肪代谢以及胰岛素敏感性等方面表现出了显著差异。与普通小鼠相比，改造小鼠的肝脏中脂肪酸的分解并未增加，肝脏和其他组织中的炎症水平也保持正常，未表现出胰岛素抗性和代谢紊乱的特征。

反之，未改造的普通小鼠显示出严重的代谢问题。它们的胰岛素抗性显著增加，肝脏脂肪酸过度积累，最终引发了脂肪肝（fatty liver）和组织炎症。这些结果表明，神经递质在肥胖引发的代谢异常中起到了重要的推动作用，不仅仅是胰岛素失效。

神经递质与胰岛素抗性的新关联

根据实验结果，研究人员认为，肥胖引发的糖尿病并不仅仅是因为胰岛素功能失常，神经递质激增的机制同样关键。通常情况下，胰岛素能够抑制脂肪组织的过度分解，但当体内去甲肾上腺素等神经递质水平急剧升高时，胰岛素的功能被神经递质所掩盖，导致脂肪酸在肝脏和血液中大量积累。过多的脂肪酸一方面干扰胰岛素信号传导，另一方面也加剧了肝脏的炎症反应，进一步加重了胰岛素抗性。这一机制在代谢性疾病中具有普遍性，是肥胖症、脂肪肝和2型糖尿病等疾病的核心病因之一。

这种新的机制让研究者重新审视了代谢性疾病的病理。胰岛素抗性一直被视为糖尿病的核心症状，然而，这项研究指出了一个潜在的“加速器”机制——当体内神经递质水平失控时，即使胰岛素尚未完全失效，过多的脂肪酸释放同样会导致糖尿病的发生。

新发现的潜在治疗方法

这些发现为治疗肥胖症相关的代谢疾病提供了全新的思路。目前，大部分抗肥胖症药物仍是通过抑制食欲或增强胰岛素敏感性来发挥作用。尽管已有部分药物尝试通过阻断交感神经系统中的神经递质来治疗代谢性疾病，但效果并不显著。这可能是因为传统药物会影响到大脑中的神经递质，从而带来副作用，如焦虑和情绪波动。

研究人员提出，一种更具前景的治疗方式是局部靶向神经递质信号。例如，通过精准地抑制肝脏和脂肪组织中的去甲肾上腺素活性，可以有效减少脂肪酸的过度分解，从而缓解胰岛素抗性。这样的局部靶向治疗不仅有望降低糖尿病的发生风险，也可能减少药物对大脑的影响，降低副作用。

此外，研究人员还在进一步研究高脂饮食与神经递质波动之间的关联机制。虽然该实验揭示了高脂饮食可能通过交感神经系统引发神经递质激增的现象，但这一过程的确切原因尚不明确。未来的研究可能会揭示，哪些营养成分或食物结构可能是触发神经递质波动的关键因素。

肥胖症和糖尿病的关系复杂而多样，这项研究揭示了一个全新的角度：神经递质的激增不仅与应激反应有关，也可能直接参与代谢性疾病的发生。通过进一步理解神经递质如何影响脂肪酸释放和胰岛素抗性，我们或许能够开发出更精准的干预方法，缓解甚至逆转糖尿病的病程。

未来，随着更多研究揭示神经递质在代谢调控中的作用，我们有望看到更有效的代谢疾病治疗方案诞生。这一研究为肥胖症和糖尿病的治疗开辟了新的方向，也为数以亿计的代谢性疾病患者带来了希望。

参考文献

Mallapaty S. How does overeating lead to diabetes? A surge of neurotransmitters. Nature. 2024 Oct 31. doi: 10.1038/d41586-024-03513-z. Epub ahead of print. PMID: 39482426.

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