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在新发表的《A homeostatic gut-to-brain insulin antagonist restrains neuronally stimulated fat loss》一文中，来自Scripps研究所的Chung-Chih Liu等人在Nature Communications上揭示了一种全新的肠-脑轴信号机制。通过对模式生物秀丽隐杆线虫（C. elegans）的研究，作者发现了一种由肠道分泌的胰岛素超家族肽INS-7，它在机体处于禁食状态时发挥重要的生理调控作用。这项研究为我们理解肠道如何影响大脑以及全身的脂肪代谢奠定了基础，并提供了新的潜在治疗手段。![]()
研究背景
中枢神经系统已知在调节全身脂质稳态中起着关键作用。而内分泌激素通过从外周器官向神经系统发送关于进食和禁食状态的信息，也是维持代谢平衡的关键手段之一。在秀丽隐杆线虫中，神经系统对肠道脂肪代谢的调控已被广泛研究，但肠道如何向神经系统反馈信息仍旧未知。因此，作者开展了这项研究旨在探索肠道是否通过某种肽类向神经系统传递代谢状态信息。研究发现
研究发现了一种名为INS-7的肠道内分泌肽，它在机体禁食状态下由肠道特化细胞分泌，并作为肠-脑信号调节神经肽FLP-7的释放，进而影响脂肪代谢。INS-7通过对DAF-2受体的拮抗作用，借助FOXO和AMPK信号通路抑制了神经对脂肪分解的驱动作用。作者通过RNAi筛选和CRISPR基因敲除等技术手段证实，INS-7特异性地表达在肠道的INT1细胞中，并能够在缺乏食物时增加分泌。
研究意义
这项研究揭示了肠道在禁食状态下如何通过分泌INS-7抑制神经驱动的脂肪分解，这一发现可能为肥胖症和代谢疾病提供新的治疗靶点。通过调控INS-7或其受体DAF-2，有望在不影响食欲的情况下，有效控制机体脂肪储备。实验策略
本文采用RNAi筛选和CRISPR-Cas9基因编辑技术确定INS-7的功能。使用神经肽FLP-7分泌测定和油红O染色法评估脂肪储存情况。通过氧消耗实验测定能量代谢变化。数据解读
图1：INS-7发现及其调控FLP-7分泌的实验结果图1a: 描绘了秀丽隐杆线虫中的激肽神经内分泌轴及假设的肠道至神经元信号。图1b: 显示了在空载体和ins-7 RNAi处理下，秀丽隐杆线虫coelomocytes中的GFP和分泌的FLP-7mCherry的代表性图像。图1c: 量化了单个coelomocyte内FLP-7mCherry荧光强度，并标准化至CLM::GFP的面积。图1d-f: 展示了CRISPR-Cas9基因编辑策略和诱导突变体产物（ins-7(ssr1532)）的结果，突变后无ins-7 mRNA表达。图1g: 突变体和野生型动物的代表性图像，展示了不同基因型的秀丽隐杆线虫coelomocytes中的GFP和分泌的FLP-7mCherry。图1h: 量化了FLP-7mCherry荧光强度，突变体（ins-7(tm1907)和ins-7(ssr1532)）显示FLP-7分泌显著增加。![]()
图2a: 展示了带有Pins-7::GFP基因的转基因动物，白色箭头指示了INS-7在INT1细胞中的GFP表达。图2b: 展示不同基因型和转基因表达水平下的代表性图像，显示了GFP和FLP-7mCherry的分布。图2c-e: 分别量化了不同转基因表达水平下FLP-7mCherry的荧光强度，提示INT1特异性表达的INS-7足以恢复正常的FLP-7分泌水平。图2f: INT1特异性ins-7 RNAi导致FLP-7分泌显著增加。图2g: INT1细胞中过表达ins-7使FLP-7分泌显著下降。图3a: 显示了不同基因型动物的油红O染色结果，反映了脂肪储存情况。ins-7(ssr1532)突变体显示脂肪储存显著减少。图3b, 3c: 显示了ASI神经元特异性flp-7基因表达对ins-7突变体脂肪减少表型的依赖性。图3d, 3e: 展现了氧消耗率的测定结果，ins-7突变体显示最大氧消耗率增加，提示能量支出增加。图3f-h: 通过qPCR和荧光显微镜测定显示ins-7缺失导致atgl-1表达增加，进一步证明其在脂肪分解中的作用。图3i-m: 通过RNAi和转基因救援实验进一步验证INS-7对脂肪储存的调控作用。图4：INS-7作为DAF-2受体拮抗剂的作用机制图4a: 模型图示INT1细胞分泌的INS-7如何调节ASI神经元中FLP-7的分泌。图4b: 显示了INS-7与人类胰岛素和松弛素家族成员的系统发生树。图4c, d: 展示了在不同基因型背景下，DAF-2和DAF-16/FOXO如何影响FLP-7的分泌。图4e-g: 通过antisense抑制实验表明，DAF-2在ASI神经元中特异性表达对FLP-7的分泌起关键作用。图4h, i: 通过转基因救援实验确认，恢复ASI神经元中DAF-2表达后，FLP-7分泌水平恢复正常。图5：DAF-16在禁食状态下的亚细胞定位揭示了INS-7的角色图5a, c: 显示了不同基因型（包括fed和fasted状态下）的DAF-16::GFP定位，提示DAF-16从胞质转移到细胞核中。图5b, d: 量化了DAF-16::GFP在胞质和细胞核中的定位比率，揭示了在禁食状态下，INS-7的过表达导致DAF-16更显著转移到细胞核中。图5e-g: 显示了DAF-2::GFP和INS-7mCherry在ASI神经元膜上的共定位，证明了在禁食状态下，INS-7直接与DAF-2受体相互作用。图6：INS-7通过DAF-2和AMPK信号通路调控FLP-7的分泌动态图6a, b: 显示了aak-2(ok524)突变体中FLP-7mCherry的分泌增强。图6c, d: 通过antisense抑制实验表明，AAK-2在ASI神经元中特异性表达对FLP-7的分泌的调控。图6e: 模型图示INS-7通过拮抗DAF-2受体及其下游的DAF-16/FOXO和AMPK信号通路，调控FLP-7的分泌。图6f-i: 测定了禁食和再进食状态下FLP-7的分泌动力学，显示禁食状态下FLP-7分泌显著增加，进食后恢复至基线水平。图7展示了INS-7通过肠道INT1细胞分泌，并在饥饿状态下分泌水平显著上升。
图7a-b: 证明了INS-7是由肠道的特化细胞（INT1）分泌的，并通过GFP标记技术在coelomocytes中积累。
图7c: 证实了INS-7的分泌水平与coelomocytes中的GFP积累独立。
图7d-e: 展示了抑制特定基因（如aex-4和asna-1）显著减少INS-7的分泌，证明了它们在INS-7分泌中的必要性。
图7f: 显示了在不同禁食时间点INS-7分泌水平逐渐增加，表明INS-7在禁食状态下触发的分泌反应。
图7g: 说明了禁食后的再进食过程使INS-7分泌恢复到基线水平，进一步验证INS-7作为禁食状态下的关键调节因子。
主要结论
INS-7作为一种内源性胰岛素拮抗剂，通过反向调节DAF-2受体阻止神经肽FLP-7的分泌，进而限制作脂肪分解。
禁食状态下，INS-7分泌增加，并通过DAF-2和FOXO/AMPK信号通路发挥作用。讨论总结
讨论部分主要强调了INS-7在肠-脑轴信号传递中的独特角色。研究证实了在禁食状态下，INS-7分泌增加，抑制神经系统驱动脂肪分解的机制。作者提出，INS-7这种拮抗剂的存在可能暗示了在其他物种中也有类似机制。进一步的研究需要明确INS-7在长时间禁食或不同生理状态下的调控机制，并探索其在其他生物系统中的功能。注：本公众号仅针对学术文献进行解读，无任何指导及建议
