*仅供医学专业人士阅读参考

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肥胖是一种代谢病。

患者脂肪变多、血糖变差、胰岛素抵抗,进而增加糖尿病、心血管病和脂肪肝风险。

肥胖的危害在于,它不只影响一个器官,而是会同时改变免疫、神经、血管和组织结构

然而,过去研究肥胖的危害时,往往只盯着脂肪、肝脏、胰岛和大脑等单个组织或器官看。

这样虽然能看清局部,却很难回答一个更大的问题:肥胖到底在整个身体里留下了哪些隐形损伤?

今天,由德国赫尔姆霍茨慕尼黑研究中心Ali Ertürk领衔的研究团队,在《自然》杂志上发表一篇重要研究论文。

他们发现,基于深度学习的MouseMapper,可以在完整的小鼠身体尺度上,以细胞级分辨率分析肥胖造成的神经和免疫改变

借助这一工具,研究人员不仅绘制了肥胖相关的全身炎症地图,还发现高脂饮食诱导的肥胖,会导致三叉神经眶下支发生显著的结构性改变(受损),并伴随面部感觉功能下降

更重要的是,他们还在人类组织中发现了相应的分子特征,表明肥胖相关神经损伤的关键特征在不同物种间是保守的

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为了全面了解肥胖的影响,Ertürk团队先让小鼠接受16-18周高脂饮食,建立肥胖和代谢功能异常模型。

随后,他们利用vDISCO组织透明化技术,让整只小鼠身体在保留荧光信号的同时变得透明,再用光片显微镜获得全身三维图像。这样一来,研究人员可以在不切碎小鼠身体的情况下,同时观察神经和免疫细胞在不同组织中的分布。

成像只是第一步,真正困难的是,全身三维数据极其庞大,人工分析几乎不现实。为此,研究团队开发了MouseMapper。它包括三个核心模块:神经模块负责识别和量化外周神经网络,免疫模块负责识别CD68阳性免疫细胞及其聚集,组织模块则把这些信号映射到31种器官和组织中。也就是说,MouseMapper不仅能告诉你哪里有信号,还会告诉你这个信号位于哪个器官、哪类组织,以及以什么形态聚集。

Ertürk团队特别强调,MouseMapper的价值在于不需要研究者事先猜测哪里最重要[2]。过去,如果只研究脂肪组织,可能会错过神经系统变化;只看神经,又可能忽略全身炎症分布。MouseMapper把身体作为一个整体来扫描,帮助研究者从全身尺度寻找疾病热点

应用到肥胖小鼠模型后,研究人员首先看到的是广泛炎症变化。在Cd68-eGFP小鼠中,肥胖小鼠全身多个组织出现更多CD68阳性免疫细胞聚集,尤其在肝脏和内脏脂肪中更明显。进一步分析显示,肥胖不仅让免疫细胞数量改变,还让免疫细胞聚集模式发生变化,一些组织中小型细胞簇减少,中型和大型细胞簇增加,提示局部炎症状态增强。

更出人意料的是神经发现。MouseMapper显示,肥胖小鼠全身神经密度下降。最突出的变化出现在头面部三叉神经系统,尤其是眶下神经。与正常饮食小鼠相比,高脂饮食小鼠眶下神经末梢、分支连线和分支节点数量均减少约60%,说明神经网络复杂度显著下降。

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那这个结构变化对小鼠的身体机能有没有影响呢?考虑到小鼠依赖胡须感知环境,而眶下神经正是面部感觉的重要通路,Ertürk团队就做了胡须刺激实验。研究结果显示,肥胖小鼠对胡须刺激的反应明显减弱。这说明,神经图谱中看到的结构损伤,至少在小鼠中与感觉功能下降相对应

为了了解背后的分子机制,研究人员取三叉神经节(面部感觉神经元胞体所在位置)进行空间蛋白组分析。结果显示,高脂饮食小鼠三叉神经节中有230个蛋白发生了显著的差异表达;其中一些变化指向轴突重塑和神经结构维持异常,另一些则提示炎症和细胞应激增加。

那基于小鼠模型的发现,对于临床转化有没有价值呢?Ertürk团队分析了人类死后的三叉神经节组织样本,比较BMI<25的非肥胖者和BMI>30的肥胖者。结果发现,肥胖者的三叉神经节中也出现与轴突导向、神经退行性改变、肌动蛋白骨架调控相关的蛋白组变化,与小鼠结果有相似性。这提示,肥胖相关的面部感觉神经改变可能并非小鼠特有现象。

虽然人类样本数量有限,而且是死后组织样本,不能直接证明肥胖一定导致某种明确临床神经病变;但基于人体样本的发现提供了一个很重要的方向,即肥胖相关神经损伤,可能不只存在于传统意义上的外周神经病变,也可能涉及此前较少关注的三叉神经感觉通路。

总体来看,Ertürk团队这项研究成果至少有两个重要意义。首先,它提供了MouseMapper这样一个全身尺度、细胞级的AI分析平台,可以把疾病造成的神经、免疫和组织结构变化放在同一张身体地图上观察;其次,它以肥胖为范例,发现了全身炎症重塑和三叉神经相关感觉损伤,为理解肥胖的系统性危害提供了新证据

简而言之,肥胖不是某一块脂肪组织的孤立问题,而是整个身体都被慢慢改变。MouseMapper让这种改变第一次变得可见。

研究论文是开源的,大家可以点击文末阅读原文,看肥胖对全身影响的高清大图。

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参考文献:

[1].Kaltenecker, D., Horvath, I., Al-Maskari, R. et al. A deep-learning framework reveals whole-body perturbations at cell level. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10535-2

[2].https://www.helmholtz-munich.de/en/bioengineering/news-detail/ai-atlas-reveals-hidden-whole-body-damage-caused-by-obesity

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本文作者丨BioTalker