2025年1月,中南大学湘雅医院罗湘杭教授与彭慧研究员团队在国际权威期刊《Cell Research》(影响因子28.1)上发表了一项突破性研究。该研究首次在人类和小鼠中鉴定出一种由睡眠诱导的下丘脑激素——Raptin,并揭示其通过调控食欲和能量代谢来抑制肥胖的关键机制,为肥胖及相关代谢疾病的治疗提供了全新的潜在靶点。
已有大量研究表明,长期睡眠质量下降与肥胖风险增加密切相关,但其中的分子机制尚不清楚。为此,研究团队构建了睡眠碎片化小鼠模型(Sleep Fragmentation, SF),并通过蛋白质组学分析比较SF小鼠与对照组下丘脑组织中的蛋白表达差异,最终筛选出一个显著下调的候选蛋白RCN2。
进一步结合单细胞RNA测序数据和免疫荧光实验,研究人员发现RCN2主要表达于下丘脑室旁核(PVN)神经元,并且其表达水平在睡眠期间显著升高。由于PVN是调控多种下丘脑激素分泌的重要区域,研究者推测RCN2可能具有激素样功能。他们将RCN2蛋白进行剪切后获得一个活性片段,并将其命名为Raptin(源自“Regulator of Appetite Induced by Sleep”)。
通过对人和小鼠血浆样本的检测,研究证实Raptin在睡眠期间达到浓度峰值,提示其是一种典型的“睡眠诱导激素”。
为了探索Raptin释放的上游调控机制,研究团队聚焦于大脑中控制昼夜节律的核心区域——视交叉上核(SCN)。他们发现,SCN中的血管加压素(AVP)神经元通过投射至下丘脑PVN区域,调控RCN2神经元的活性,从而影响Raptin的释放。
当SCN AVP神经元被抑制时,PVN中RCN2神经元活性降低,导致Raptin分泌减少,进而引发摄食行为增加和体重上升。这一发现揭示了一个从SCN到PVN的神经通路在调控Raptin分泌中的核心作用。
为进一步验证Raptin的功能,研究者进行了系列动物实验:在睡眠碎片化小鼠中,过表达Raptin可显著减少食物摄入,减轻体重,改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性;相反,敲除Raptin则导致体重增加、能量消耗减少。
这些结果表明,Raptin不仅能够对抗因睡眠障碍引起的肥胖,还具备独立的抗肥胖潜力。
为了明确Raptin的作用机制,研究团队利用His标记的Raptin与GT1-7下丘脑神经元裂解液孵育,并通过质谱技术鉴定出其结合蛋白GRM3(谷氨酸代谢型受体3)。
后续实验进一步证实:GRM3在下丘脑PVN和胃部NOS1阳性神经元中高度表达;构建特异性敲除Grm3的小鼠模型后发现,Raptin对食欲和体重的调控依赖于PVN和胃神经元中的GRM3受体。
这意味着,Raptin通过激活GRM3信号通路,在中枢神经系统和外周消化系统两个层面共同调控摄食行为和胃排空,从而实现体重管理。
本研究首次在睡眠状态下发现了一种具有抗肥胖作用的下丘脑激素——Raptin,并系统揭示了其从释放到作用的完整调控网络:SCN-AVP神经元调控PVN中RCN2神经元活性,决定Raptin的分泌;Raptin通过结合GRM3受体,激活PI3K-AKT通路,增强神经元能量供给,从而抑制食欲、促进能量消耗;睡眠障碍会削弱Raptin释放,而改善睡眠有助于恢复其分泌,进而缓解肥胖。
这项研究不仅深化了我们对睡眠与代谢调控关系的理解,也为未来开发基于Raptin或其受体GRM3的新型抗肥胖药物提供了坚实的理论基础。同时,它再次强调了良好睡眠在健康管理和疾病预防中的重要价值。
Xie, Ling-Qi, et al. "Raptin, a sleep-induced hypothalamic hormone, suppresses appetite and obesity." Cell Research(2025): 1-21.
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