长期以来,胰岛素被认为是一种仅由胰腺制造的激素,这一点几乎成为医学和生物学的基本常识。胰岛素对于调节血糖水平至关重要,缺乏胰岛素会导致糖尿病的发生,尤其是1型糖尿病患者因胰腺无法生产足够的胰岛素而依赖外源注射治疗。然而,近年来科学界的突破性发现颠覆了这一传统认知,研究表明人体大脑也能够制造胰岛素,这不仅丰富了我们对胰岛素生理功能的理解,也为糖尿病和神经疾病的治疗带来了全新视角。研究表明,大脑内的胰岛素浓度比血浆甚至高出数十倍,表明大脑局部胰岛素的生理意义远非单纯依赖胰腺来源。最早发现大脑胰岛素的研究可以追溯至上世纪70年代末,当时科学家在大鼠大脑中检测到高浓度的胰岛素,却被随后流行的观点所忽视。随后,1980年代的研究误认为大脑中的胰岛素完全来自胰腺通过血液运输,这种解释沿用近30年。
然而,随着研究工具和技术的进步,越来越多的证据证明大脑内存在多种不同类型的细胞能够自主合成胰岛素。大脑制造胰岛素的细胞类型至少有六种,其中某些在人体和啮齿动物的大脑中均被确认,另一些则仅在动物模型中被发现。一种被称为神经胶质样细胞的脑细胞就是胰岛素生产者之一,该细胞位于负责学习和记忆功能的脑区。类似于胰腺β细胞,这些细胞的胰岛素生产量依赖于周围葡萄糖的含量,这表明胰岛素在这里或许帮助调节大脑的能量利用以及认知功能。大脑中还有一类被称为神经祖细胞的细胞,它们拥有产生新神经元的能力,并且同样能够产生胰岛素,这对于脑的可塑性和修复机制可能有重要作用。嗅球区域内同样有胰岛素生产的前体细胞,尽管科学家尚未完全明确胰岛素在该区域的具体功能,但推测可能与嗅觉处理及其相关行为调节有关。
2020年的一项研究发现,位于下丘脑的感应压力的神经元也能合成和释放胰岛素。下丘脑是调节生长和代谢的核心大脑区域,相关研究表明自己产生的胰岛素影响生长激素的分泌,并且在跃迁到全身生长表现方面起着重要作用。研究中发现,当小鼠遭受压力时,下丘脑胰岛素的生成减少,导致生长速度放缓,这产生了至关重要的生理学意义。除神经元之外,大脑的脉络丛上皮细胞被证实能够制造胰岛素。脉络丛负责产生脑脊液,这种液体流动遍及整个脑室系统,为脑组织提供支持和营养。据最新的动物研究,这些细胞分泌的胰岛素有助于调节下丘脑的神经回路,间接控制食欲和摄食行为。
通过调控脉络丛胰岛素生成,可以引发食欲的减少和代谢的调整,这为治疗肥胖和代谢综合征带来新思路。另一处胰岛素生产区域是位于脑后部的神经元,它们也在调节食欲方面发挥着关键作用。研究发现,这些神经元释放的胰岛素能够有效减少食物摄入,从而对整体能量平衡产生积极影响。尽管大脑胰岛素影响食欲及认知,但其并不直接调控血糖水平,目前没有证据显示脑内胰岛素能离开大脑进行外周血糖调节。因此脑胰岛素的主要任务更可能是调节大脑内部环境和功能。大脑中的胰岛素水平与多种神经退行性疾病的发生有关,特别是阿尔茨海默病常被称为“3型糖尿病”,这是因为患者大脑存在胰岛素抵抗和葡萄糖利用障碍。
阿尔茨海默症患者大脑葡萄糖利用率降低,导致脑能量供应不足,严重影响认知和记忆能力。近年来试验性研究尝试使用鼻喷胰岛素,将胰岛素直接传递至大脑,以改善认知功能。这种疗法在部分患者中显现出积极效果,减缓认知衰退,但其疗效具有个体差异性,并非对所有人都有效。此外,过高水平的脑脊液胰岛素与女性认知能力下降有关,这提醒科学界在开发脑胰岛素相关疗法时必须谨慎权衡利弊。大脑内胰岛素的生理意义复杂且多样,未来研究将重点揭示不同脑区胰岛素来源及其相互作用,明晰哪一类细胞先行具备胰岛素生产能力。新的发现将有助于完善教科书内容,更新公众甚至临床对胰岛素及其生理功能的正确理解。
更深入理解脑内胰岛素机制,有望带来糖尿病、认知障碍和代谢疾病治疗的创新突破,为全球数以亿计受胰岛素代谢疾病困扰的人群带来福音。总之,胰岛素不仅仅是胰腺的专属产品,它在大脑中同样扮演着关键角色,维护脑健康和调节行为。随着研究的不断深入,未来的医学治疗或许将兼顾大脑和胰腺的胰岛素功能,形成更加全面和精准的健康管理策略。理解这一点,对于促进健康科学进步和疾病预防具有深远的意义。