《自然》子刊：胖人先“胖”脑！科学家首次发现，在男性发胖之前，大脑已经出现了促肥胖的变化丨临床大发现|2型糖尿病|家族性|胰岛素|胰岛素抵抗

间歇性减肥，持续性发呆的奇点糕，每每感慨，减肥之难，难于上青天。

2个月前，奇点糕向大家介绍了一篇《细胞》子刊上发表的论文，研究发现，由于能量补偿机制，运动相关卡路里消耗所带来的减肥效果，被打了好大的折扣~

好吧好吧，那更得管住嘴啦。呜呜呜，可是臣妾做不到啊TT，或许，变胖非我本意，而是掌管饱腹感和食欲的大脑神经网络出了问题？

来自芬兰图尔库PET中心的Tatu Kantonen等人在《国际肥胖杂志》期刊上发表重要研究成果[1]，基于41名男性非肥胖人群的三示踪正电子发射断层扫描数据，他们发现早在肥胖之前，大脑中已经出现了促进肥胖的变化。

虽然已有研究表明，肥胖人群的大脑胰岛素敏感性和神经递质功能异于常人。但迄今为止，这是首个探索这些大脑功能改变是否发生在肥胖前的研究，对肥胖的预防和治疗具有重大意义。

不知道大家有没有类似的体验，明明不饿，却很想吃东西，一不留神，就又又又月半了。

其实，人体能量平衡调节是一个复杂而精妙的过程，与神经体液机制，以及大脑的奖赏回路密切相关[2]。

奖赏回路到底有多牛？

20世纪50年代，加拿大研究者将小鼠的皮质下区域和一个小踏板相连，每当小鼠按下踏板，相连的神经元就会被激活。很快，他们发现，小鼠只顾着踩踏板，竟把自己活活饿死。大脑奖赏回路也由此被发现。

这个实验中，踩踏板带来的神经元激活给予小鼠愉悦感；但我们的日常生活中，很多情况下，进食可以刺激奖赏回路，成为我们的快乐源泉。

在病态肥胖的人群、啮齿动物中，可见一些大脑的变化，如胰岛素抵抗[3-4]，以及μ-阿片类受体（MOR）和大麻素1受体（CB1R）可用性的下调[5-6]。让人不解的是，这些究竟是发生在肥胖前还是肥胖后呢？

Tatu Kantonen等人将目光对准了非肥胖人群，开启了探寻之路。基于BMI、空闲时间体育活动和家族性肥胖风险，他们把通过筛选的41名男性分到了2组，高风险组（19人）和低风险组（22人）。

参与者的基线特征

那么，家族性肥胖风险又是如何定义的呢？研究者基于受试者父母超重/肥胖、2型糖尿病（T2D）的情况进行赋值，区间为0-4。

紧接着，Tatu Kantonen等人对受试者进行了PET成像的检测，分别基于[18F]FDG、[11C]carfentanil 和 [18F]FMPEP-d2示踪，获取了高胰岛素-正血糖钳夹下的大脑葡萄糖摄取（BGU）、μ-阿片类受体（MOR）和大麻素1受体（CB1R）情况的数据。

接下来，研究者提出了一个问题：高风险组和低风险组之间，是否存在以上指标的差异呢？

其实，此前就有研究报道，高胰岛素情况下，病态肥胖者的脑葡萄糖摄取普遍增加[3]。

而Tatu Kantonen等人研究也发现，高肥胖风险人群多个脑区的大脑葡萄糖摄取明显升高，重点分布在额颞叶、扣带皮层、下丘脑，以及双侧的岛叶和壳核中。可见，大脑胰岛素抵抗在肥胖前就已经悄然发生。

但μ-阿片类受体和大麻素1受体的可用性在两组间并无显著差异。

虽然还没变胖，但是高风险人群的多个脑区BGU已经大不一样了~

Tatu Kantonen等人并未止步于此，他们的下一个问题是：在不同脑区，不同类型的风险因素（BMI、体育锻炼和家族性肥胖风险）和研究指标（大脑葡萄糖摄取、μ-阿片类受体、大麻素1受体）之间是否具有相关性？

贝叶斯分层分析显示，家族性肥胖风险与大脑葡萄糖摄取在多个脑区呈强相关。中枢胰岛素抵抗，再加上神经受体信号的改变，可能导致食物摄入量增加和体重增长。

a）家族性肥胖风险与脑葡萄糖摄取正相关的脑区：满满当当，相当广泛

b）家族性肥胖风险与μ-阿片类受体可用性负相关的脑区：主要分布在前额叶、脑岛和纹状体

在前额叶、脑岛和纹状体等脑区，家族性肥胖风险与μ-阿片类受体（MOR）可用性呈负相关。

或许MOR下调使得个体对于食物奖赏更为敏感，又或许是机体想通过摄入过量食物来补偿MOR可用性的减少，总之导致了暴饮暴食[7-8]。

此外，既往研究显示，肥胖人群中，血清大麻素（AEA）增加，并伴随着大麻素1受体（CB1R）基因表达的减少[9]。动物研究发现，AEA可通过激活中枢CB1R来刺激食物摄入，并放大甜味的奖赏效应[10]。

而在Tatu Kantonen等人的研究中，不难发现，这种情况已经发生在肥胖前。并且，家族肥胖风险越高，大麻素1受体可用性越低。

本文作者Tatu Kantonen博士说道[11]，控制饱腹感和食欲的中枢神经网络紊乱在肥胖发生之前就已经出现，这些大脑变化与家族性肥胖风险因素密切相关。这表明大脑和中枢神经系统有望成为治疗肥胖的重要靶点。

当然，这项研究还是具有一些局限性。如受试者人群仅限男性，研究结论是否适用于女性尚且存疑；再者，研究中仅评估了家族性肥胖风险，并无具体受试者的基因图谱，因此也无法直接确定肥胖遗传风险。

最关键的是，作为一项横断面研究，研究者只能进行一些相关性分析，究竟是鸡生蛋还是蛋生鸡，仍是不得而知。因此，关于大脑信号改变引起体重增加的这个假设，后续仍需通过评估受试者的饮食表现来判断。

参考文献：

[1] Kantonen T, Pekkarinen L, Karjalainen T, et al. Obesity risk is associated with altered cerebral glucose metabolism and decreased μ-opioid and CB1 receptor availability [published online ahead of print, 2021 Nov 2]. Int J Obes (Lond). 2021;10.1038/s41366-021-00996-y. doi:10.1038/s41366-021-00996-y.

[2] Guyenet SJ, Schwartz MW. Clinical review: Regulation of food intake, energy balance, and body fat mass: implications for the pathogenesis and treatment of obesity. J Clin Endocrinol Metab. 2012;97(3):745-755. doi:10.1210/jc.2011-2525.

[3] Tuulari JJ, Karlsson HK, Hirvonen J, et al. Weight loss after bariatric surgery reverses insulin-induced increases in brain glucose metabolism of the morbidly obese [published correction appears in Diabetes. 2017 Oct;66(10 ):2724]. Diabetes. 2013;62(8):2747-2751. doi:10.2337/db12-1460.

[4] Anthony K, Reed LJ, Dunn JT, et al. Attenuation of insulin-evoked responses in brain networks controlling appetite and reward in insulin resistance: the cerebral basis for impaired control of food intake in metabolic syndrome?. Diabetes. 2006;55(11):2986-2992. doi:10.2337/db06-0376.

[5] Karlsson HK, Tuulari JJ, Tuominen L, et al. Weight loss after bariatric surgery normalizes brain opioid receptors in morbid obesity. Mol Psychiatry. 2016;21(8):1057-1062. doi:10.1038/mp.2015.153.

[6] Harrold JA, Elliott JC, King PJ, Widdowson PS, Williams G. Down-regulation of cannabinoid-1 (CB-1) receptors in specific extrahypothalamic regions of rats with dietary obesity: a role for endogenous cannabinoids in driving appetite for palatable food?. Brain Res. 2002;952(2):232-238. doi:10.1016/s0006-8993(02)03245-6.

[7] Kantonen T, Karjalainen T, Pekkarinen L, et al. Cerebral μ-opioid and CB1 receptor systems have distinct roles in human feeding behavior. Transl Psychiatry. 2021;11(1):442. Published 2021 Aug 27. doi:10.1038/s41398-021-01559-5.

[8] Tuulari JJ, Tuominen L, de Boer FE, et al. Feeding Releases Endogenous Opioids in Humans. J Neurosci. 2017;37(34):8284-8291. doi:10.1523/JNEUROSCI.0976-17.2017.

[9] Engeli S, Böhnke J, Feldpausch M, et al. Activation of the peripheral endocannabinoid system in human obesity. Diabetes. 2005;54(10):2838-2843. doi:10.2337/diabetes.54.10.2838.

[10] Mahler SV, Smith KS, Berridge KC. Endocannabinoid hedonic hotspot for sensory pleasure: anandamide in nucleus accumbens shell enhances 'liking' of a sweet reward. Neuropsychopharmacology. 2007;32(11):2267-2278. doi:10.1038/sj.npp.1301376.

[11] https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211103115454.htm