北京
*仅供医学专业人士阅读参考
想象一下，当你路过一家刚出炉的面包店，诱人的香气扑鼻而来。此时你还没吃到一口面包，但你身体里的代谢系统已经开始“加班”了：胰岛素开始分泌，肝脏也做好了处理糖分的准备。
这种现象在科学上被称为头相反应（Cephalic Phase Responses）。科学界早已发现，
这一过程非常短，只有几秒钟。那么POMC神经元是如何在如此短暂时时间里完成食物感知激活的呢？
近期，一篇发表在《自然·代谢》杂志上的论文为我们揭示了一条前所未知的分子机制。来自奥古斯特·皮·桑耶生物研究院（IDIBAPS）和耶鲁大学医学院的研究团队发现，在感知食物的瞬间，POMC神经元会快速调动内部糖原周转，使用储存糖原供能的同时加快糖原合成，驱动食物感知激活。
一旦缺乏糖原支持，机体就无法产生预期的代谢调节，进而诱发肥胖和糖尿病。
在传统认知中，神经元自己是不太储存糖原的。星形胶质细胞承担主要糖原储存功能，形成“星形胶质细胞-神经元乳酸穿梭”（ANLS），为神经元提供能量底物；而神经元对糖原异常积累高度敏感，过量会导致神经退行性改变。
但在本研究中，研究者们在小鼠仅接触食物气味10分钟后，精确抓取了POMC神经元中正在翻译的mRNA，意外地发现糖原代谢相关基因（如Ppp1r3c和Ppp1r1b）显著上调，这暗示了糖原可能参与了这一过程。
通过透射电镜和免疫荧光技术，研究者发现糖原颗粒和糖原合酶（MGS）大量存在于POMC神经元的轴突末梢。当小鼠闻到食物时，这些糖原储备会被迅速耗竭，并伴随着糖原合成的迅速动员。研究者称之为加速的糖原周转。
POMC神经元轴突延伸很长，从弓状核（ARC）一直到室旁核（PVH），糖原提供的能量支撑了神经元轴突的高频放电和突触传递，甚至还能够通过交感神经系统下达指令，预先开启肝脏的AKT-mTOR信号通路，为即将到来的营养洪流做好准备。
研究者构建了POMC神经元特异性缺失糖原合酶的小鼠模型（Pomc-Gys1−/−小鼠），并实时监测其神经元活动。实验结果显示，Pomc-Gys1−/−小鼠闻到食物时POMC神经元也“无动于衷”，但它们能够对直接摄入的葡萄糖正常反应。说明加速的糖原周转并非维持神经元生存的必需品，而是专门为“食物感知刺激”这一高耗能动作准备的。
而Pomc-Gys1−/−小鼠由于缺失了食物感知带来的预期代谢调节，头相胰岛素释放（CPIR）受损，餐后血糖波动剧烈。在高热量饮食或老龄化背景下，这种长期的感知性代谢功能障碍会演变为典型的糖尿病前期表型，表现为明显的胰岛素抵抗、血糖失控和向心性肥胖。
由此来看，大脑是否做好迎接食物的准备，对代谢健康竟然有着非常大的影响。或许未来我们可以通过干预特定下丘脑神经元的糖原代谢，来提高患者的食物感知敏锐度，从而预防或治疗肥胖和2型糖尿病。
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参考资料：
[1]Gómez-Valadés, A. G. et al. Glycogen drives the sensory activation of POMC neurons. Nat. Metab. https://doi.org/10.1038/s42255-026-01535-7 (2026).
本文作者丨代丝雨
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