闻一闻就可以减肥？Nat Metab 研究发现食物气味竟能调节脂肪代谢

图片来源：Nature Metabolism

研究内容

在禁食期间，食物气味会引发小鼠食物探索行为

为了揭示嗅觉和视觉食物线索对小鼠禁食期间探索行为的影响，研究人员将禁食 24 小时的小鼠置于自发嗅觉刺激 (SOS) 或视觉刺激 (SVS) 装置中。在 SOS 笼子中，小鼠只探索了释放已知食物气味的管子。在第 3 周进行的食物视觉刺激未能引起探索行为。

此后，他们将小鼠分为两组：接受假手术的小鼠和接受嗅球切除术的小鼠。一周后（第 4 周），食物的视觉刺激仍然对接受嗅球切除术的小鼠的探索行为没有影响。相比之下，嗅球切除术小鼠在第 5 周抑制了基于气味偏好的探索。因此，禁食小鼠是根据嗅觉信息而不是视觉信息探索已知的最喜欢食物。

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食物气味暴露导致禁食期间脂质动员

为了阐明在存在或不存在食物气味刺激的情况下小鼠的代谢变化，研究者测量了非酯化脂肪酸（NEFA）的血清水平，这是禁食期间的主要能量来源。与喂食水平相比，小鼠的基础 NEFA 水平在禁食 6 小时后轻微升高（但不显著），在 16～24 小时禁食后显著升高。在 24 小时禁食条件下，用食物气味刺激会进一步增加小鼠的 NEFA 水平。这些特征似乎是有利的，因为与饱和脂肪酸相比，不饱和脂肪酸对代谢健康有益。

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连接食物气味检测和脂质动员的机制

为了揭示禁食期间食物气味的脂质动员作用的核心机制，研究人员探索了下丘脑黑皮质素和自主神经系统是否参与这一过程。他们使用黑皮质素 4 受体（MC4R）拮抗剂 SHU9119 预处理，发现尽管 SHU9119 对空腹状态下的基础 NEFA 水平没有直接影响，但它抑制了嗅觉依赖性 NEFA 的增加。而使用 MC4R 激动剂 melanotan II 会导致 NEFA 的升高。此外，使用 β-肾上腺素能阻滞剂 propranolol 预处理也降低了气味刺激期间的血清 NEFA 水平。这些结果表明下丘脑 MC4R 和交感神经系统参与了食物气味感知诱导的脂质动员。

通过分析蛋白质和基因表达谱，研究人员进一步探索了闻到食物气味时外周组织的脂质处理机制。他们发现在禁食期间暴露于气味 30 分钟后，附睾白色脂肪组织（eWAT）中的激素敏感脂肪酶（HSL）的磷酸化水平升高，这表明在禁食状态下，对食物气味的感知增强了脂肪组织的脂肪分解。在肝脏中，在禁食期间暴露于气味 10 分钟后，肝脏中 mTOR 下游的分子 S6 核糖体蛋白的磷酸化增加。

为了全面描述禁食期间食物气味感知的全身性影响，在禁食期间接触气味 60 分钟后，研究人员对小鼠的六种组织进行了 RNA-seq 分析。主成分分析显示，嗅觉刺激主要影响比目鱼肌、eWAT 和胰腺的基因表达。脂质代谢方面，差异表达基因与脂肪和蛋白质的消化吸收和代谢通路有关。

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食物气味预暴露可提高餐后脂肪利用率

接下来，研究者检测了在饥饿状态下用食物气味刺激小鼠是否会影响脂肪摄入后的脂质动力学。口服脂肪耐受性测试（OFTT）表明，用正常食物气味进行预刺激会增强油脂摄入诱导的血清甘油三酯水平升高。但禁食期间的食物气味刺激不影响小鼠随后的食物摄入、进食状态下的血糖水平、血清胰岛素或脂联素水平。

代谢笼分析表明禁食期间的气味刺激降低了重新喂食后的呼吸商（RQ）。但在瘦素受体缺陷 db/db 小鼠中，没有检测到 RQ 的这种变化。这些结果表明，用食物气味餐前刺激以瘦素受体相关的方式促进餐后的脂质利用，独立于大脑中的食欲素能和多巴胺能奖励途径。

与减少的呼吸商一致，气味的餐前刺激增加了乳糜微粒和极低密度脂蛋白组分中的血清甘油三酯和胆固醇。那么，哪些组织参与了嗅觉诱导的脂质代谢呢？在再喂食条件下，针对三羧酸循环的代谢组学分析表明，在禁食期间被气味预刺激的小鼠中，大多数代谢物在肝脏中增加，但在比目鱼肌中减少。因此，在禁食期间对食物气味的刺激促进了再进食时代谢活动的组织特异性调节，显著增强了肝脏中的代谢流量。

此外，研究人员还观察到，在禁食期间使用气味的预刺激减少了在再摄食后 eWAT 中的 HSL 磷酸化和棕色脂肪组织中的 Ucp1 和 Pgc1a mrna。这些都是产热标记，这些改变代表了在再进食过程中脂肪组织交感调节的抑制。

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肥胖状态下食物气味刺激的有益作用

最后，他们研究了饲喂高脂饮食的小鼠在饮食诱导肥胖条件下食物气味刺激的作用。在间歇性禁食条件下，高脂食物的气味刺激对小鼠的体重和食物摄入量没有额外的影响。但重要的是，在禁食期间断断续续的高脂食物的气味刺激降低了血糖水平、胰岛素抵抗指数和胰岛素分泌指数的水平。在口服糖耐量试验中，气味刺激组葡萄糖峰值水平降低。因此，慢性食物气味刺激增加了间歇性禁食对葡萄糖代谢的益处，而不会对饮食诱导的肥胖产生额外的体重改变。

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总结

本研究表明，禁食期间的食物气味感知引发了脂质代谢的双相调节，即禁食期间的食物气味感知促进了禁食期间的脂质动员、随后再喂食期间的脂质利用可以预防肥胖饮食小鼠的胰岛素抵抗。嗅觉和脂质代谢之间的联系有助于维持小鼠能量不足和能量过剩环境中的代谢健康。本研究结果可能有利于开发一种基于嗅觉的策略来预防代谢紊乱和慢性能量失衡。

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这也就是说，在你禁食减肥期间，闻到的美食气味诱惑，不一定是坏事哦，这些诱惑可以帮助动员你的脂肪！当然，抵制住这些诱惑是关键。