医生也有60W定律?成功的医生有哪些共性?你和同事的差距是什么时候开始拉开的?在控制代谢平衡的预测响应中，能量状态的变化起着关键作用。随着近年来对食物感知及其对代谢适应性影响的研究不断深入，人们对肝脏线粒体在不同营养状态下的动态调控有了更深刻的认识。近日，由Sinika Henschke及其合作团队发表于Science期刊上的一篇题为“Food perception promotes phosphorylation of MFFS131 and mitochondrial fragmentation in liver”的论文深入探讨了食物感知对肝脏线粒体动态变化的影响。这项研究发现了如何通过蛋白激酶B（AKT）依赖的线粒体分裂因子（MFFS131）的磷酸化，在短时间内调节肝脏线粒体的形态，从而适应营养状况的变化。![]()
研究背景
尽管前人研究已经证明了线粒体在调控肝脏葡萄糖和脂质代谢中的重要角色，但其在禁食-进食转换中的快速适应机制尚未明了。此研究的重点在于探究食物感知如何通过大脑-肝脏轴迅速引发线粒体的分裂，从而促进机体对营养状态的迅速代谢适应。研究发现
Henschke等人的研究表明，感知食物后，肝脏线粒体通过AKT依赖的磷酸化发生了快速分裂。这一过程由下丘脑中表达促黑素细胞自身受体的神经元（POMC神经元）的激活介导。研究发现，一个突变使得MFFS131无法被磷酸化，该突变阻碍了AKT引起的线粒体分裂，并改变了肝脏在体外和体内的线粒体动态。此外，MFFS131的磷酸化对于代谢适应是必需的，这涉及到胰岛素刺激下对肝脏葡萄糖产生的抑制作用。临床意义
这项研究为公众健康政策的制定提供了重要依据。通过改变生活方式，可以显著减少癌症的发病率和致死率，特别是在吸烟、饮食、运动等方面的干预尤为关键。实验策略
研究者通过一系列动物实验和分子分析，验证了感知食物后肝脏线粒体分裂的快速响应机制。首先，他们通过磷酸化蛋白质组学筛选，鉴定了在食物感知和重新进食后，肝脏线粒体中显著变化的磷酸化位点。随后，通过POMC神经元的光遗传学激活和突变小鼠模型实验，进一步挖掘了MFFS131在这一动态过程中的关键作用。数据解读
图1：MFFS131的磷酸化在食物感知、重新进食和POMC神经元激活后增加
图1A显示了实验流程，描述了从禁食到食物感知和重新进食的时间过程和肝脏线粒体分离的步骤。
图1B和1C展示了通过磷酸化蛋白质组学筛选发现的显著变化的磷酸化位点，并通过k-means聚类分析确定了其中被食物感知和重新进食同步调节的磷酸化位点。
图1D显示了MFFS131在食物感知和重新进食后的磷酸化水平，以盒须图展示了磷酸化的时间动态变化。
图1E和1F通过光遗传学激活POMC神经元，并通过火山图展示了肝脏中显著上调和下调的磷酸化位点，重点显示了MFFS131的磷酸化情况。
图1G同样以盒须图展示了POMC神经元激活后MFFS131的磷酸化变化。
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图2：食物感知和POMC神经元激活促使肝脏线粒体分裂
图2A提供了肝脏线粒体的透射电子显微镜（TEM）图像，展示了禁食、小鼠在食物感知和重新进食不同时间点的线粒体形态变化。
图2B-E通过累积频率分布图展示了线粒体面积、周长、长宽比和每张图中的线粒体数量，数据显示出食物感知引发的线粒体快速分裂。
图2F-J展示了POMC神经元光遗传激活后线粒体的TEM图像和形态学参数的累积频率分布，显示了线粒体的快速分裂。
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图3：MFFS131的磷酸化由AKT激酶介导
图3A提供了不同物种中MFFS131位点及其周围氨基酸的ClustalW比对，显示了这一位点的保守性。
图3B展示了AKT体外激酶试验，通过质谱检测确认了AKT可以直接磷酸化MFFS131。
图3C-D通过免疫印迹法和定量分析展示了AKT在食物感知和重新进食时在肝脏MAMs（线粒体相关内质网膜）中的激活情况。
图3E-F显示了AKT在肝脏中特异性激活后MFFS131磷酸化的显著上调，验证了AKT对这一位点的磷酸化作用。
图3G-H通过即时结构照明显微镜（iSIM）展示了小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）中线粒体在胰岛素刺激下的长度变化，显示了MFFS131磷酸化状态对线粒体分裂的调控。
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图4：MFFS131磷酸化在体内对线粒体分裂和胰岛素敏感性的重要性
图4A-E显示了在体内重新进食条件下，MFFS131G突变小鼠的肝脏线粒体形态，通过累积频率分布展示了线粒体面积、周长、长宽比和数量的变化。
图4F展示了MFFS131G突变小鼠的胰岛素耐受性测试（ITT）的实验数据。
图4G-L进一步通过胰岛素-葡萄糖钳夹技术（hyperinsulinemic-euglycemic clamp）展示了MFFS131G突变对体内血糖水平、葡萄糖注射速率（GIR）以及组织特异性葡萄糖摄取的影响。
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主要结论
AKT依赖的MFFS131磷酸化在肝脏线粒体分裂和代谢适应中扮演重要角色，其对于胰岛素刺激下的葡萄糖抑制作用是必不可少的。讨论总结
研究进一步详细探讨了AKT介导的MFF分裂因子的磷酸化如何通过调节线粒体形态和功能来适应预期的营养状态变化。这一机制揭示了POMC神经元在控制肝脏代谢过程中扮演的快速调控角色，并强调了肝脏线粒体动态在维持代谢平衡中的核心位置。此外，研究还讨论了通过操控这一通路可能为恢复2型糖尿病患者的肝脏葡萄糖调控提供新的治疗策略。注：本公众号仅针对学术文献进行解读，无任何指导及建议
