近日，发表在《Science Advances》上的一项研究中，来自巴西坎皮纳斯州立大学和圣保罗大学的研究人员首次表征一条将骨骼肌脂肪燃烧与大脑中蛋白质联系起来的神经肌肉回路。该研究为定期运动有助于减肥又添新的证据，并进一步强调了锻炼身体对健康的重要性。
下丘脑是控制多种功能的大脑区域。下丘脑腹内侧（VMH）的神经元活动控制着能量消耗和骨骼肌代谢，包括脂肪酸氧化和葡萄糖代谢。白细胞介素6（IL-6）是一种促炎细胞因子，但其中枢功能在哺乳动物代谢中发挥着独特作用，如燃烧骨骼肌脂肪。先前的研究表明，下丘脑腹内侧核在受到刺激时可以改变肌肉代谢。下丘脑IL6与控制能量和食物消耗有关。在肥胖啮齿类动物中，运动刺激下丘脑IL6的产生可以改善代谢健康。此前，该团队证明不同类型的急性运动，如游泳或跑步机跑步，可以增加动物下丘脑中的IL6 mRNA水平。现在，他们提出了一个新的假设，即下丘脑IL6的产生可能会激活一个有利于骨骼肌脂肪燃烧的神经肌肉回路。在这项新研究中，研究人员使用来自81个人的基因型组织表达人类数据库的交互图显示，下丘脑IL6基因表达与脂质代谢以及骨骼肌中的线粒体相关基因之间存在正相关，与脂质生物合成相关基因呈负相关。
随后，该团队开展了一系列小鼠实验以证明神经肌肉回路的存在。他们观察到，下丘脑Il6基因表达与小鼠骨骼肌中一些脂质生物合成标志物的表达之间的负相互作用。在小鼠大脑注射IL6后，会增加耗氧量，并刺激了参与比目鱼肌中脂肪酸氧化的关键标志物。在腓肠肌中检测到高水平的AMPK磷酸化。
在另一项实验中，研究人员切除每只小鼠一条腿上的部分坐骨神经。然后将IL-6注射到动物大脑。他们观察到，小鼠正常的腿部脂肪燃烧，但另一条神经被切断的腿没有发生这种现象。实验结果表明，骨骼肌脂肪的代谢只由下丘脑和肌肉之间的神经连接。为了阐明神经系统如何与肌肉联系在一起，研究人员使用药物阻断小了鼠的α和β-肾上腺素能受体。这两种受体负责为肌肉接收神经信号，以执行由大脑决定的功能。他们发现，阻断β-肾上腺素能受体几乎没有效果，但阻断α-肾上腺素能受体时，小鼠的肌肉脂肪氧化停止或急剧减少。计算机模拟显示下丘脑IL6基因表达与肌肉α-肾上腺素能受体的两个亚基（肾上腺素受体α2A和α2C）密切相关。当将IL-6注射到通过基因改造而不能生成这些受体的小鼠大脑中时，结果得到了验证：这些小鼠的腿部肌肉脂肪没有代谢活动。最后，研究人员在生理条件下（急性游泳）评估了这条神经肌肉回路，证实IL6激活了下丘脑腹内侧中的ERK1/2途径，刺激小鼠骨骼肌中的AMPK/ACC信号传导和脂肪酸氧化。生物信息学分析显示，下丘脑IL6/ERK1/2轴与同基因小鼠和人类骨骼肌中的脂肪酸氧化和线粒体相关基因密切相关。
该团队指出，这条神经肌肉回路与运动停止后发生的脂肪氧化之间存在联系。这曾经被认为是不重要的，但事实上，它可以持续数小时。因此，该神经回路应该被认为对减肥过程至关重要。总之，这项研究告诉我们，体育运动不仅能在骨骼肌中产生IL-6，而且还能增加下丘脑中IL-6的水平，随后导致骨骼肌脂肪燃烧的时间可能比运动本身持续的时间要长得多。该研究强调了锻炼身体对减肥干预措施的重要性。论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7355