Neuron：肥胖不仅仅是因为吃得多？光照、寒冷与体重：吴青峰团队解释肥胖背后的秘密

来源：brainnews 2025-09-21 17:32

研究发现，大脑中存在一类能够调节能量消耗的神经元，它们能够根据机体内部状态及外界环境信号灵活调控代谢，使身体在节能模式与加速能量消耗之间切换。

你是否注意到，熬夜或长时间暴露在光照环境下，体重更容易增加？相反，在运动或寒冷刺激下，身体却更容易消耗热量。为什么夜间光照会增加体重风险？为什么运动或寒冷环境能够提升能量消耗？这些日常现象的背后，其实与大脑中一个精密调控能量代谢的 开关 密切相关。

近年的研究显示，夜间长时间接触手机、电脑等人工光源，会显著增加肥胖和代谢紊乱的风险。长期光照干扰会扰乱人体生物节律，导致基础代谢下降、产热能力减弱，同时影响糖代谢，并可能改变食欲和行为节律。相反，运动或寒冷环境能够激活机体的能量消耗以满足运动的能量需求和产生足够的能量抵御寒冷。这说明，环境因素不仅调节生活行为，也通过特定神经环路直接影响能量代谢。

科学家正在探索这些神经机制 揭示环境因素如何通过大脑控制 摄入 和 消耗 ，不仅有助于理解能量平衡调控原理，也为肥胖、糖尿病等代谢疾病的发病机制提供了新视角。识别这些神经环路与外界环境的联系，有望为未来肥胖防治提供新的干预策略。那么，究竟是哪类神经元在掌控这个 能量开关 ？光照又是如何悄然改变其活动的？

2025年9月17日，中国科学院遗传与发育生物学研究所吴青峰团队在Neuron杂志发表题为Identification of a neural basis for energy expenditure in the mouse arcuate hypothalamus的论文，研究发现，大脑中存在一类能够调节能量消耗的神经元，它们能够根据机体内部状态及外界环境信号灵活调控代谢，使身体在节能模式与加速能量消耗之间切换。这一发现为解释现代生活中长时间光照暴露为何会增加肥胖风险提供了神经学依据。

大脑里的 能量开关 Crabp1神经元

科学家通过单细胞和单核转录组测序，锁定了下丘脑弓状核中一类全新的GABA能神经元 Crabp1神经元，其与POMC、AgRP神经元及弓状核其他内分泌神经元不共标。Crabp1神经元在调控能量代谢中扮演关键角色：当它们被抑制时，小鼠的能量消耗下降，核心体温降低、运动减少，棕色脂肪产热减弱，最终出现肥胖；而激活它们则能增强能量消耗、提升活动量和产热能力，甚至有效抵抗高脂饮食导致的体重增加。这些结果表明，Crabp1神经元就像身体内部的 燃脂开关 ，能够根据需要灵活调控能量消耗，既可加速消耗，也可能在功能受损时引发肥胖，为理解大脑如何维持能量平衡提供了新的视角。

Crabp1神经元的投射结构图谱：一对多投射调控能量代谢

理解神经元如何影响全身代谢，离不开对其神经回路的精细描绘。研究团队结合病毒示踪、电生理和荧光显微光学切片断层成像全脑成像技术，首次绘制了Crabp1神经元的完整连接图谱。结果显示，这类神经元通过 一对多 投射模式，将侧枝投射同时覆盖外侧下丘脑（LH）、室旁核（PVN）、背内侧核（DMH）、内侧前下丘脑（MPOA）多个关键核团，从而在运动、产热和体温调控等环节发挥综合作用。

运动和寒冷唤醒Crabp1神经元

当动物暴露在寒冷环境或进行运动时，Crabp1神经元会被特异性激活，快速响应机体的能量需求。它们通过交感神经系统直接调控外周组织的产热，包括脂肪组织、骨骼肌和肝脏，而非依赖甲状腺激素等内分泌途径。这表明Crabp1神经元能够整合内部生理状态与外部环境信号，像一个灵活的 代谢调节开关 ，在寒冷或运动等能量需求增加时迅速启动，确保机体能量稳态和体温恒定，为理解大脑如何调控全身代谢提供了新视角。

长期光照抑制Crabp1神经元，导致能量代谢失衡

在现代生活中，夜晚长时间暴露于人造光源已成为常态，这与肥胖、糖尿病等代谢性疾病的高发密切相关。研究发现，持续光照会显著抑制Crabp1神经元的活动。实验显示，长期光照降低了这些神经元的放电频率，从而导致能量消耗下降和体重增加。而在抑制Crabp1神经元后，长光照组与正常光照组的体重差异不再显著。进一步分析表明，这一效应很可能通过视网膜 下丘脑通路实现：光信号先由视网膜感知，再传递至下丘脑，间接调控弓状核Crabp1神经元活性，从而影响全身代谢。这一发现揭示了光环境如何通过特定神经元引发代谢紊乱，为理解现代生活方式与肥胖风险提供了新的神经学依据。

图1.弓状核Crabp1神经元调控机体能量代谢的神经机制

换句话说，肥胖不仅仅是 吃多、动少 的简单问题，它还深受大脑神经调控机制的影响。Crabp1神经元会根据光照、运动和温度的变化调节能量消耗，这意味着规律作息、避免夜间过度光照、保持适度运动，不只是良好生活习惯，更可能直接帮助身体维持能量平衡和体重稳定。这项研究让我们看到，科学家正一步步揭开大脑如何掌控全身代谢的神秘面纱，而日常生活中看似微小的习惯调整，或许就是预防肥胖和代谢性疾病的重要钥匙。未来，理解这些神经环路与生活方式之间的联系，有望为肥胖防治和代谢健康提供全新的干预思路和策略。

该研究由中国科学院遗传与发育生物学研究所吴青峰研究员和北京生命科学研究所曹鹏研究员共同指导。论文的第一作者为中国科学院遗传与发育生物学研究所/中国科学院大学博士生王婷，她承担并完成了研究的主要实验与分析工作。韩淑萍、王雅馨为共同第一作者。研究过程中，还得到了华中科技大学苏州脑科学研究院龚辉研究员、李向宁研究员，复旦大学许晓鸿教授，华中科技大学基础医学院江漫教授，以及北京生命科学研究所刘清华研究员的悉心指导和大力支持。该项目获得了国家自然科学基金、中国载人航天空间应用系统及北京市自然科学基金的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.08.021

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