中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）、全球海洋和氣候研究中心（GOCRC）及廣東省海洋遙感重點實驗室（LORS）王春在研究員團隊，利用一系列全球氣候模式試驗，證明了超級厄爾尼諾現象是熱帶三大洋相互作用的結果,并發現熱帶大西洋和印度洋的耦合效應在超級厄爾尼諾的形成和發展中起著至關重要的作用。研究成果由LTO博士后范漢杰（現任中山大學副教授）作為第一作者，王春在研究員作為通訊作者，中山大學楊崧教授等作為合作作者發表在Science子刊Science Advances上。厄爾尼諾-南方濤動（ENSO）是地球系統中最顯著、影響最廣泛的年際氣候變率。對于極端強度的超級厄爾尼諾事件的形成機制和預測，是科學界面臨的重大挑戰。對此，王春在研究員的先前工作（Wang and Wang 2021）利用觀測數據和CMIP6模式數據提出了超級厄爾尼諾的“印度洋-大西洋助推器”機制，認為超級厄爾尼諾的發生與兩大洋的跨洋盆作用密切相關，即超級厄爾尼諾是三大洋相互作用的結果。為了進一步闡明和驗證印度洋和大西洋對超級厄爾尼諾事件的影響，本研究采用了一個嚴謹的設計框架，進行了系列“完美模式”回報試驗。試驗分為四組：三大洋均活躍的CTRL組，解耦印度洋的dIO組，解耦大西洋的dAtl組，以及同時解耦兩大洋的dInA組。結果顯示，當缺少印度洋-大西洋跨洋盆作用時（即dInA組），熱帶太平洋的海溫增暖難以達到超級厄爾尼諾的強度（即CTRL組），這驗證了印度洋-大西洋助推器機制的重要性（圖1）。更為關鍵的是，研究區分了單一洋盆作用與耦合作用的協同效應。單獨作用的效果較弱且存在較大不確定性，而耦合效應則顯示出更強的增暖作用，且不確定性較低。尤其是在大西洋和印度洋共同作用時，更顯著地助推了太平洋海溫的增暖效應（圖2）。這種差異與對流敏感性的非線性特性密切相關（圖3）：當兩大洋同時影響太平洋時，能夠更加有效地促進太平洋暖池向東擴展，增強熱帶太平洋的對流響應，最終形成更強的Bjerknes反饋，促成超級厄爾尼諾事件。本研究證實了三大洋跨洋盆作用對ENSO的重要性，明確了大西洋和印度洋在助推超級厄爾尼諾中的關鍵作用，指出了從單一大洋研究的局限性，強調了考慮協同耦合效應以更全面準確地理解三大洋相互作用的必要性。該研究得到了國家自然科學基金重大項目、國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金青年項目等的聯合資助。相關論文信息：Fan,H.,C. Wang*,S. Yang,& G. Zhang,2024: Coupling is key for the tropical Indian and Atlantic Oceans to boost Ssuper El Ni?o. ?Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adp2281.原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp2281圖1. 赤道太平洋變暖對解耦印度洋和大西洋的響應。(A) 在CTRL試驗中，從1月(0年)到3月(1年)的赤道(5°S-5°N)海表溫度(陰影，°C，點狀線表示95%置信水平上的重要性)和表面緯向風(等值線，m/s，僅顯示超過95%置信水平的值)的異常。(B) 在CTRL試驗中，從1月(0年)到3月(1年)的月度標準化Ni?o3.4指數。實線顯示平均值，陰影表示Bootstrap方法得到的97.5%和2.5%界限之間的置信區間。(C)，(D) 類似于(A)，(B)，但顯示的是dInA的結果。在(D)中，黑色線和陰影顯示dInA的平均值和置信區間，而紅線是CTRL的平均值。圖2. 印度洋和大西洋對超級厄爾尼諾的單獨和協同助推作用。(A) 從1月(0年)到3月(1年)的月度標準化Ni?o3.4指數對印度洋單獨作用的響應（dAtl減dInA之差）。實線顯示平均值，陰影表示Bootstrap方法得到的97.5%和2.5%界限之間的置信區間。(B) 與(A)相同，但針對大西洋的單獨（dIO減dInA之差）。(C) 與(A)相同，但為兩大洋單獨作用的離線總和（(A)加(B)）。(D) 與(A)相同，但為考慮了耦合效應的協同作用（CTRL減dIO之差）。(E) 與(A)相同，但為考慮了耦合效應的協同作用（CTRL減dAtl之差）。(F) 與(A)相同，但為兩大洋同時活躍的協同作用（CTRL減dInA之差）。Ni?o3.4指數時間序列上、下方的示意圖展示了如何計算單獨和協同助推作用。圖3. 大西洋和印度洋的耦合效應增強跨洋盆作用的機制示意圖。以大西洋為參考視角，（A）當大西洋單獨作用于超級厄爾尼諾的發展時，太平洋暖池的東擴相對較小，背景對流較弱，因此對大西洋的遠程效應響應相對不敏感；（B）當印度洋的作用與大西洋耦合時，太平洋暖池的東擴較大，背景對流增強，對大西洋遠程效應的敏感性增強。
近年來，巖石水在地球關鍵帶發揮的作用受到越來越多的關注。西南喀斯特地區受地質背景的制約，成土速度慢，土壤淺薄且不連續。另一方面，喀斯特區巖石裂隙、管道充分發育，具有區別于非喀斯特地區的表層巖溶帶，在水文調蓄等方面發揮著重要作用。團隊前期主要基于氫氧穩定同位素，建立根區水分與降水的關系，解析水分來源。研究發現喀斯特土石混合生境植物多吸收淺層水源，而在基巖出露生境植物依賴深層水源緩解水分脅迫（Nie et al., 2019; Ding et al., 2021; Luo et al., 2021; 2023）。但目前對不同生境土壤和表層巖溶帶對植物蒸騰的作用機制尚不清楚，沒有從植物水分獲取和耗散連續體的角度定量分析植物對不同生境及干旱的響應。細根和氣孔是植物吸水和蒸騰的重要通道，其生理特性的變化對植物獲取和耗散水分具有極強的敏感性。因此，基于根系分布和葉片水勢等生理特性，判斷多石少土環境下土壤和表層巖溶帶對植物的作用，對全球氣候變化背景下植被恢復的可持續性評價和生態水文功能評估具有重要意義。近年來，巖石水在地球關鍵帶發揮的作用受到越來越多的關注。西南喀斯特地區受地質背景的制約，成土速度慢，土壤淺薄且不連續。另一方面，喀斯特區巖石裂隙、管道充分發育，具有區別于非喀斯特地區的表層巖溶帶，在水文調蓄等方面發揮著重要作用。團隊前期主要基于氫氧穩定同位素，建立根區水分與降水的關系，解析水分來源。研究發現喀斯特土石混合生境植物多吸收淺層水源，而在基巖出露生境植物依賴深層水源緩解水分脅迫（Nie et al.,2019;Ding et al.,2021;Luo et al.,2021;2023）。但目前對不同生境土壤和表層巖溶帶對植物蒸騰的作用機制尚不清楚，沒有從植物水分獲取和耗散連續體的角度定量分析植物對不同生境及干旱的響應。細根和氣孔分別是植物吸水和蒸騰的重要通道，二者生理特性的變化對植物獲取和耗散水分具有極強的敏感性。因此，基于根系和葉片的生理特性，判斷多石少土環境下土壤和表層巖溶帶對植物蒸騰的作用，對全球氣候變化背景下植被恢復的可持續性評價和生態水文功能評估具有重要意義。近期，中國科學院亞熱帶農業生態研究所陳洪松團隊在植物學期刊Plant Cell &Environment在線發表了題為Species-specific root distribution and leaf iso/anisohydric tendencies shape transpiration patterns across heterogeneous karst habitats的研究性論文，旨在通過植物生理特性揭示土壤和表層巖溶帶對植物蒸騰的作用機制。該研究以喀斯特基巖出露生境（以下簡稱石生境）為主，以臨近土石混合生境（以下簡稱土生境）為對照，選擇兩種生境中共有典型代表性植物紫彈樹（Celtis biondii）和粗糠柴（Mallotus philippensis）為研究對象，其中紫彈樹為石生境優勢種，粗糠柴為土生境優勢種。研究發現，石生境中平均土壤厚度和含水量均低于土生境，土壤儲水量僅約為土生境的70%。相應地，粗糠柴在石生境的蒸騰量也約為土生境的74%。但紫彈樹相反，在石生境的蒸騰量是土生境的1.15倍。進一步研究發現，根系各參數與蒸騰量呈顯著正相關關系。紫彈樹根系穿插巖石的能力較強，細根緊貼巖壁，在石生境更加發達，其水分獲取方式并不局限于土壤中，可通過細根直接吸收表層巖溶水。同時，紫彈樹葉片具有較大的水力面積，呈非等水勢行為，可支撐其氣孔開放，便于獲取水分。正因如此，在極端干旱時（2022年），表層巖溶水降低了干旱對紫彈樹的影響，在石生境的蒸騰量較正常水文年僅下降11%（土生境降低25%）；而粗糠柴在兩種生境均降低30%以上。以上研究定量解析了低土壤儲水環境下，喀斯特石生優勢種能通過較強的根系穿插巖石能力和葉片非等水勢行為，利用表層巖溶水來緩解土壤水分不足的影響。研究結果揭示了表層巖溶水對石生生境植物的重要作用，為深入理解喀斯特植物對干旱的響應機制提供了重要理論依據。在全球氣候變化背景下，應當因地制宜的優化物種配置，促進植被的可持續性恢復。該研究得到了國家自然科學基金重點基金、面上項目和中國科學院青促會優秀會員的資助。論文鏈接2021（正常水文年）和2022（極端干旱年）年粗糠柴與紫彈樹在石生境（RD）和土生境（SD）蒸騰月變化粗糠柴和紫彈樹根系參數與蒸騰的相關關系粗糠柴和紫彈樹在石生境（RD）和土生境（SD）水力面積
海馬體作為情景記憶的關鍵腦區，海馬體能夠編碼空間和時間信息，對于情景記憶至關重要。然而，空間和時間表征在海馬記憶系統中的相互作用機制仍然不明確。海馬體作為情景記憶的關鍵腦區，海馬體能夠編碼空間和時間信息，對于情景記憶至關重要。然而，空間和時間表征在海馬記憶系統中的相互作用機制仍然不明確。9月5日，中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所王成研究員團隊和南方科技大學生命科學學院陳小菁助理教授團隊，聯合在Neuron雜志發表題為“Integration and competition between space and time in the hippocampus”的研究論文，首次報道了：1)海馬神經元在多個一維導航任務中能同時編碼空間和時間信息；2）空間編碼與時間編碼之間存在負相關性。該研究揭示了單個海馬神經元對空間-時間編碼的競爭-整合機制，為理解以時空信息為背景的情景記憶表征提供了重要的神經基礎。文章上線截圖早期研究發現，海馬體中存在位置細胞和時間細胞，可以表征生物體在環境中的位置和特定時間段內的某個時刻。當使用不同的時間間隔時，時間細胞可能出現保持不變、重新計時，或按比例重新調整的情況，從而實現對時間體驗的靈活表征。位置細胞和時間細胞構成了情景記憶中空間和時間背景信號的可能神經基礎。然而，海馬神經元在時空連續體中表征空間和時間的程度以及時空表征如何相互作用仍然是未解之謎。大多數傳統研究在不同任務階段分別考察空間或時間的表征。但是心理物理學研究表明，空間和時間的感知之間存在相互影響（如，距離判斷往往隨刺激的時間間隔增加而增加；同樣，時間判斷也隨刺激的空間間隔增加而增加），這引發了關于海馬表征中是否存在類似交互作用的問題。王成研究員和陳小菁助理教授長期從事海馬相關腦區的空間和時間信息處理的神經機制的研究。團隊的前期工作報道了外側內嗅皮層和內側內嗅皮層分別基于自我中心和世界中心參考系編碼空間信息（Science?2018），壓后皮層對多場景多物體空間感知的自我中心編碼及微環路整合機制（Neuron 2024），以及外側內嗅皮層的多尺度時間編碼與任務經驗的關系（Nature 2018）。為了進一步研究空間信息與時間信息編碼的相互作用機制，團隊設計了多種虛擬現實導航任務及現實世界任務，使用在體單光子顯微鏡技術，記錄和研究了不同運動速度下海馬CA1腦區神經元的時空表征。研究示意圖研究發現，不論是純粹的空間導航任務（固定距離長度的運動，沒有明確的時間信息線索）還是純粹的時間感知任務（固定時間周期的運動，沒有空間視覺輸入線索），海馬CA1的許多神經元存在空間-時間信息的共同表征，即在同一個任務里可以同時表現為位置細胞（編碼跑道中的具體位置）和時間細胞（編碼從起始位置開始的已逝運動時間）。此外，時間表征能夠捕捉行為任務中時間結構的相似性，可能有助于遷移學習。這些結果提供了位置細胞和時間細胞的統一處理，并與基于海馬體時空框架組織情景記憶的理論相一致。研究還發現，海馬的空間編碼與時間編碼之間存在競爭關系。例如對于某些位置細胞，偏好空間位置與已逝時間呈負相關關系，即在更短的時間周期下位置場會往后發生位移。同樣，對于某些時間細胞，偏好時間與行進距離之間也存在負相關關系。這種競爭性的負相關性可以顯著增強另一個維度的信息量。這些結果表明，空間和時間編碼存在競爭-整合機制，符合不同腦區中認知變量的多重編碼，可能作為時空軌跡或背景更好地服務于情景記憶。南方科技大學生命科學學院博士生陳士杰和中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所助理研究員程寧為論文共同第一作者，王成研究員和陳小菁助理教授為論文共同通訊作者。該研究是在國家自然科學基金面上項目、科技部腦計劃重大專項、廣東省自然科學基金項目、深圳市抑郁障礙精準診療重點實驗室等資助下完成。<!--!doctype-->
創傷、感染、腫瘤等造成的大面積骨缺損嚴重危害人類健康和生活質量。在臨床治療中，基于原位成骨的理念，發展高成骨活性骨修復支架基質材料是臨床治療大面積骨缺損的有效方案。從能量供應和物質合成轉化角度，研發能夠驅動骨再生合成代謝進而加速成骨作用的創新生物材料，是骨組織工程與再生的新興方向之一。創傷、感染、腫瘤等造成的大面積骨缺損嚴重危害人類健康和生活質量。在臨床治療中，基于原位成骨的理念，發展高成骨活性骨修復支架基質材料是臨床治療大面積骨缺損的有效方案。從能量供應和物質合成轉化角度，研發能夠驅動骨再生合成代謝進而加速成骨作用的創新生物材料，是骨組織工程與再生的新興方向之一。9月5日，深圳理工大學張鵬教授團隊聯合清華大學陳國強教授團隊，以及北京大學口腔醫院張旭助理教授團隊在Cell Press出版社旗下期刊Trends in Biotechnology上在線發表題為“Metabolically activated energetic materials mediate cellular anabolism for bone regeneration”的研究成果。文章上線截圖該研究通過多組學測序，同位素示蹤以及多種動物模型解析了生物共聚酯P(3HB-co-4HB)促進骨再生的作用機理，發現P(3HB-co-4HB)植入體內后通過降解產生三羥基丁酸（3HB）作為內源性生物能量原料來源，增強細胞合成代謝，提高ATP的產生，促進人骨髓間充質干細胞(hBMSCs)向成骨細胞分化和EA.hy926細胞類毛細血管網絡形成。此外，3HB通過TCA循環代謝成檸檬酸鹽，從而促進hBMSCs成骨分化過程中含檸檬酸鹽的磷灰石合成，并最終以檸檬酸鹽的形式參與了新生骨天然成分的形成。基于以上的研究成果，團隊提出了“代謝激活能量材料（MAM）”的學術理論。該理論有助于基于再生代謝微環境的適配MAM材料設計和研發轉化，可為再生醫學的發展提供新的思路。研究示意圖張鵬教授為該論文的第一通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院助理研究員李健博士，以及陳國強教授、張旭助理教授為該論文的共同通訊作者，中國科學院深圳先進技術研究院為該論文的第一完成單位。香港中文大學秦嶺教授對論文修改給出了建設性意見?；谠撗芯康漠a業轉化，張鵬課題組也積極和產業對接，該項目先后獲得深圳市創新南山2021“創業之星”創新大賽三等獎、第二屆“率先杯”未來技術創新大賽優勝獎等獎項，體現了新型代謝激活能量材料的良好轉化價值和臨床應用前景。本研究工作得到國家自然科學基金委重大研究計劃培育項目、廣東省重點項目、深圳市科技局國際合作等項目的支持。<!--!doctype-->
中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站王克林研究員團隊在我國西南喀斯特地區植被生長對降水的敏感性差異取得重要進展，明確了不同地質背景下植被生長的降水敏感性閾值，相關研究成果近期以Precipitation sensitivity of vegetation growth in southern China depends on geological settings為題發表在國際水文學領域知名期刊Journal of Hydrology上。中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站王克林研究員團隊在我國西南喀斯特地區植被生長對降水的敏感性差異取得重要進展，明確了不同地質背景下植被生長的降水敏感性閾值，相關研究成果近期以Precipitation sensitivity of vegetation growth in southern China depends on geological settings為題發表在國際水文學領域知名期刊Journal of Hydrology上。中國西南地區擁有全球最廣泛的喀斯特地貌，其生態系統因獨特的地質條件而對氣候變化表現出高度敏感性。王克林研究員團隊的前期工作顯示，大規模生態工程已使該地區在過去20年里顯著“變綠”。然而，全球變化背景下近年來該地區極端干旱事件頻發，加劇了植被恢復生長的不確定性和風險。因此，科學區分不同地質背景下植被對氣象干旱的敏感性，確定植被敏感的降水閾值，對支撐西南地區“變綠”的可持續性至關重要。針對上述問題，王克林團隊王璐特別研究助理選取了葉面積指數（LAI）和核歸一化植被指數（kernel NDVI）作為植被生長指標，探討了西南八省中喀斯特地區與非喀斯特地區植被生長對降水的區域響應差異。研究發現，喀斯特地區的植被生長對降水量及其季節性變化更為敏感，而非喀斯特地區植被生長更多受到溫度的控制。通過控制溫度效應，研究團隊確立了平均年降水量（MAP）閾值為1337至1438毫米，用以識別降水敏感區域。在喀斯特地區，此閾值稍高，顯示出該區域植被對持續干旱的脆弱性更加明顯（圖1）。過去20年的數據顯示，降水低于閾值的喀斯特區域的比例遠高于非喀斯特地區，特別是在如2011年這樣的極端干旱年份，喀斯特地區幾乎全面低于該閾值，顯示出對降水變化的極端敏感性，凸顯了全球變化背景下喀斯特地區面臨的干旱風險更為嚴峻（圖2）。上述發現強調了在制定氣候變化適應策略和森林管理措施時，需考慮地質背景的重要性。特別是在喀斯特地區，在實現初步“變綠”基礎上，采取提升生態恢復持續性和穩定性的適應性管理措施至關重要，以緩解降水變化帶來的影響，鞏固和提升喀斯特生態脆弱區的綠化成果。該研究得到國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目及湖南省科技創新領軍人才項目(2023RC1075)等資助。論文鏈接圖1. 不同地質背景下植被生長降水敏感性閾值圖2. 年降水量低于閾值的喀斯特區域/非喀斯特區的比例
全球變暖導致海水溫度的升高對全世界的珊瑚礁構成重大威脅。海水升溫致使珊瑚共生微生物群落結構和功能改變，珊瑚條件致病菌趁機爆發，引發珊瑚疾病。珊瑚益生菌可以有效增強珊瑚對熱脅迫的耐受性，從而延緩珊瑚熱白化進程。中國科學院南海海洋研究所王曉雪團隊圍繞造礁珊瑚叢生盔形珊瑚的益生菌和條件致病菌深入研究，取得了一系列新的研究進展：1. 在珊瑚益生菌鹽單胞菌（Hm43005）中鑒定到一種新型溫和噬菌體Phm3，并詳細解析了溫和噬菌體Phm3復制、裂解和釋放過程的新機制。這一類噬菌體的誘導激活遵循“復制-包裝-切離”（Replication-package-excision,RPE）的途徑，這種切離前的復制途徑賦予了噬菌體擴增并包裝宿主側翼基因進行側向轉導的能力，并且這種側向轉導的效率顯著高于普遍性轉導。此外，四個裂解基因組成的裂解模塊調控該類噬菌體的裂解，Phm3噬菌體裂解宿主的同時會誘導細胞產生外膜囊泡OMV，形成獨特的具有側向轉導能力的噬菌體“搭載”OMV的復合形式（圖1）。這類溫和噬菌體在海洋生態系統中分布非常廣泛，其介導的側向轉導可以在珊瑚礁生態系統和海洋生態系統中發揮重要的生態作用（圖1）。相關研究成果以“Active prophages in coral-associated Halomonas capable of lateral transduction”為題，于2024年5月13日在線發表于《The ISME Journal》。中國科學院南海海洋研究所博士劉自堯為論文第一作者，研究員王曉雪和副研究員湯開浩為論文的共同通訊作者。圖1.? 嗜鹽單胞菌噬菌體的側向轉導功能及其搭載OMV影響珊瑚共生菌群的組成2. 在珊瑚益生菌鹽單胞菌（Hm43005）中發現新型噬菌體防御系統。在噬菌體與珊瑚共生細菌的軍備競賽過程中，細菌演化出高度多樣的噬菌體防御系統以應對噬菌體侵染壓力。Hm43005具有廣譜的抗噬菌體能力，本研究從Hm43005中鑒定到一種新型噬菌體防御系統-Hma。該系統由單基因hma構成，hma編碼融合Swi2/Snf2解旋酶的核酸酶HmaA，該核酸酶可以通過流產感染的方式發揮抗噬菌體的能力。突變分析顯示HmaA核酸酶結構域（屬于PDD/EXK超家族）的缺刻酶活性在噬菌體防御中至關重要。此外，HmaA同源物廣泛分布于珊瑚共生細菌的基因組上，表明這種防御系統可被應用于設計具有高噬菌體抗性的珊瑚益生菌制劑（圖2）。相關研究成果以“A nuclease domain fused to the Snf2 helicase confers antiphage defence in coral-associated Halomonas meridiana”為題，2024年7月9日在線發表在生物學期刊《Microbial Biotechnology》。中國科學院南海海洋研究所博士劉天朗為論文的第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。圖2. ?嗜鹽單胞菌（Hm43005）中新型抗噬菌體基因Hma3. 受國際知名生物領域學術期刊《PLoS Biology》邀請，結合近年來課題組對珊瑚條件病原菌的研究進展和同期發表的Mass等對珊瑚病原菌T6SS系統的工作，發表了評述文章。文章對溫度依賴的珊瑚條件病原菌在溫度升高的條件下，突破珊瑚宿主和共生細菌的免疫屏障的機制進行了總結和展望。Mass等人發現當海水溫度升高時，溶珊瑚弧菌可激活兩套自身編碼的六型分泌系統，其中T6SS1攜帶靶向原核生物的效應蛋白，可用于殺死棲息在同一生態位的其他共生菌；而另外一套則攜帶靶向真核生物的效應蛋白，可用于抵抗珊瑚宿主的免疫系統（圖3）。該評論文章題為“High temperatures increase the virulence of Vibrio bacteria towards their coral host and competing bacteria via type VI secretion systems”，9月5日在《PLoS Biology》期刊正式發表。中國科學院南海海洋研究所博士后王偉權為論文的第一作者，研究員王曉雪為論文通訊作者。圖3.? 海水溫度升高激活溶珊瑚弧菌編碼的兩套T6SS系統以上研究對珊瑚致病菌的致病機理，以及開發珊瑚益生菌制劑提供了科學依據。研究同時也為維護珊瑚礁生態系統的健康提供了新的科學視角，具有重要的科學價值和生態意義。工作得到國家自然科學基金委基礎科學中心項目、國家自然科學基金、國家科技部科技基礎資源調查專項、博新計劃等項目的資助。
肥胖作為全球十大慢性疾病之一，全球在減重藥物方面的研究歷史已超百年。2014年后，胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動劑異軍突起，無論從療效還是安全性方面均遠超其他減重藥物，也帶動了減重藥物的研發和上市熱潮。肥胖作為全球十大慢性疾病之一，全球在減重藥物方面的研究歷史已超百年。2014年后，胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）受體激動劑異軍突起，無論從療效還是安全性方面均遠超其他減重藥物，也帶動了減重藥物的研發和上市熱潮。GLP-1作為一種腸促胰島素激素，是前胰高血糖素基因（GCG）編碼的前胰高血糖素的翻譯后裂解生成，主要由腸道L細胞和腦干孤束核（NTS）中一部分神經元分泌。GLP-1的作用由GLP-1受體（GLP-1R）介導，廣泛分布于外周和中樞神經系統。利拉魯肽是短效GLP-1R激動劑，作用于中樞神經降低食欲，減緩胃排空，是第一個進入市場的基于GLP-1的抗肥胖藥物。盡管GLP-1R在大腦中廣泛表達，但其激動劑類藥物在調節食物攝入和體重方面的具體神經機制仍不完全明了。9月3日，中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所/深港腦科學創新研究院朱英杰團隊在The?Journal of Clinical Investigation期刊上發表了題為“GLP-1R–positive neurons in the lateral septum mediate the anorectic and weight-lowering effects of liraglutide in mice”的研究論文。該研究揭示了大腦外側隔核（lateral septum,LS）中的GLP-1R陽性神經元，在利拉魯肽發揮厭食和減重功能中的關鍵作用。文章上線截圖以往對GLP-1類藥物作用機制的研究大多集中在下丘腦（如弓狀核，室旁核和內側核）或后腦的背側迷走神經復合體等區域。朱英杰課題組前期利用單細胞測序、光遺傳等前沿技術對外側隔核（LS）腦區進行了系統的解析，發現該腦區的Nts陽性神經元調控享樂性進食（Chen Z. et al.,2022 Molecular Psychiatry）,Esr1陽性神經元調控甲基苯丙胺獎賞效應（Chen G. et al.,2024 Neuron）。研究過程中，課題組注意到LS區域內存在大量的GLP-1R陽性神經元?？紤]到LS腦區在調控進食中的重要作用，研究人員推測LS的GLP-1R神經元是否參與介導了利拉魯肽的抑制食欲和減肥的效果。通過設計一系列實驗，研究人員發現：LS腦區的GLP-1R陽性神經元（LSGLP-1R神經元）在利拉魯肽局部或系統給藥后都被顯著激活。通過敲除LS腦區的GLP-1R，研究團隊觀察到利拉魯肽的厭食和減重效應被顯著減弱，表明LS腦區GLP-1R是利拉魯肽一個新的中樞作用靶點。研究示意圖進一步研究發現，LSGLP-1R神經元在攝食開始時的活動顯著下降，并在攝食過程中維持在較低水平，直到攝食結束后恢復到基線水平。通過光遺傳學和化學遺傳學方法激活神經元的活動，能夠模擬利拉魯肽的效應，顯著減少攝食量和降低體重。而當失活該群神經元時，利拉魯肽的作用則被顯著削弱。該研究為理解進食行為的神經機制、開發治療進食障礙和肥胖的新藥物，以及研究GLP-1R信號通路提供了新的見解和啟示。朱英杰課題組的副研究員陳子君、助理研究員鄧瀟斐為論文的共同第一作者，朱英杰研究員為該論文的通訊作者。<!--!doctype-->
