控制碳水化合物和脂肪:从果蝇身上学习

肠促胰岛素是由肠道细胞分泌的激素，调节胰腺胰岛素和胰高血糖素，以控制哺乳动物的糖代谢。虽然在无脊椎动物中发现了胰岛素和胰高血糖素的对应物，但还没有发现与肠促胰岛素等价的激素。现在，筑波大学的研究人员证明，神经肽F (NPF)，一种由中肠产生的激素，在果蝇中发挥着复杂的作用。

生命过程是由不同的神经内分泌反馈系统协调的，这些系统在动物王国中保持着基本的相似性。作为对饮食中糖的反应，哺乳动物肠道中的肠促胰岛素刺激胰腺细胞产生胰岛素并抑制其反调节激素胰高血糖素。它们一起拮抗调节糖水平:胰岛素清除循环碳水化合物，促进脂肪储存，而胰高血糖素发挥调节作用。

早前在果蝇中发现了NPF的繁殖功能，黑腹果蝇研究小组想知道它在其他生物过程中的作用，特别是在能量稳态方面。他们的研究策略包括先进的基因工程，以产生特定基因敲除菌株(其中基因表达已失活或删除)和敲入菌株(其中在特定位置创建了基因序列的一对一替代)的突变果蝇。先进的实验室技术被用来揭示遗传和分子信号通路和潜在的细胞机制。

研究人员能够证明，NPF是由肠道内分泌细胞对膳食糖的反应而分泌的。它在昆虫的腺样器官——心体中向NPF受体发出信号，并刺激昆虫大脑中产生胰岛素的细胞抑制胰高血糖素样激素，同时促进胰岛素样肽的产生。这增加了血淋巴(昆虫体腔中的循环液)中的葡萄糖水平，促进了体脂肪中的脂质积累。

该研究的主要作者Niwa Ryusuke教授解释说:“我们的研究表明，果蝇中肠NPF的损失或NPF/NPFR信号紊乱会产生与哺乳动物肠促胰岛素损失类似的代谢障碍，如脂肪营养不良(健康脂肪的损失)、低血糖和过度进食(过度进食)。”“值得注意的是，尽管NPF也是由大脑产生的，但我们证明了脑源性NPF缺乏这种功能果蝇NPF在结构上不同于哺乳动物肠促素。然而，需要进一步研究NPF在其他潜在靶组织中的作用。”

这项研究强调了昆虫和哺乳动物之间依赖糖的代谢过程的潜在相似性。更好地理解肠促素的功能作用可能会为与其功能障碍相关的医学疾病(如肥胖和2型糖尿病)的治疗策略提供信息。