目前的肥胖治疗主要依赖于多肽类GLP-1R激动剂,但其面临着生产成本高、需要注射给药以及患者耐受性差等挑战。新一代小分子GLP-1R激动剂(如Orforglipron)实现了口服生物利用度,且更易于规模化生产。然而,由于这类小分子具有显著的物种差异性,即选择性结合人类受体而非啮齿类动物受体,这在很大程度上限制了对其药理机制的临床前研究。一篇发表在《Nature》上的研究揭示了新一代口服小分子GLP-1R激动剂通过大脑奖赏回路抑制摄食行为的神经机制。通过构建人源化小鼠模型,系统性地探究小分子GLP-1R激动剂如何调节摄食行为。研究重点在于区分药物对“稳态摄食”(基于能量需求的进食)与“享乐摄食”(基于快感驱动的进食)的不同调节作用,并试图理清介导这些效应的特定神经环路逻辑。
研究人员通过CRISPR-Cas9技术在小鼠Glp1r基因位点引入了S33W突变,将小鼠受体中第33位的丝氨酸替换为人类受体对应的色氨酸,从而构建了Glp1rS33W人源化模型。实验证实,这种基因编辑并未改变小鼠的基础代谢率、能量消耗或体重,显示其代谢功能正常。在葡萄糖耐量试验(GTT)中,传统的利拉鲁肽在两种基因型小鼠中均有效,而小分子激动剂Danuglipron和Orforglipron仅在Glp1rS33W小鼠中表现出降糖效果,证明该模型成功获得了对人类特异性小分子的敏感性。
Figure 1. 小分子GLP1R激动剂响应性小鼠模型的验证
研究人员利用基于机器学习的pose估计(SLEAP)和概率分类模型(Keypoint-MoSeq)对小鼠的行为进行了高分辨率拆解。通过对比药物治疗组与致呕吐剂(LiCl)组及饱腹(Fed)组的行为特征,研究发现Orforglipron诱导的行为图谱与LiCl诱导的“恶心样”状态显著不同。Orforglipron处理的小鼠在减少进食的同时,依然保持了较高的活跃度和探索行为,其行为特征在主成分分析(PCA)空间中更接近正常饱腹组,而非表现出行为钝化或厌恶反应,这表明该药物的减重效果与产生不适感的途径是可分离的。
Figure 2. 机器学习辅助的行为分析揭示了与GLP1受体激动剂相关的不同表型
通过量化神经元激活标记物FOS的表达,考察了药物在大脑中的作用靶点。实验结果显示,在Glp1rS33W小鼠中,小分子激动剂显著激活了孤束核(NTS)、最后区(AP)和中央杏仁核(CeA),但在下丘脑室旁核(DMH)中未观察到明显的FOS诱导。值得注意的是,Orforglipron产生的NTS与AP激活比例显著高于Danuglipron或利拉鲁肽,这种偏向性可能解释了不同药物在临床表现上的耐受性差异,即更倾向于激活与饱腹感相关的NTS而非与厌恶感相关的AP。
Figure 3. 在靶向GLP1R表达的大脑区域中GLP1RA的激活
为了明确特定脑区的功能,研究人员在Glp1r-Cre小鼠的中央杏仁核(CeA)中定向表达人类GLP-1R。实验结果发现,在此模型下,小分子激动剂Danuglipron特异性地抑制了享乐性高脂饮食(HFD)的摄入,而对稳态标准饮食(SD)的摄入量没有影响。光遗传学实验进一步证实,直接刺激CeA中的Glp1r神经元足以抑制享乐摄食。此外,在Glp1rflox/flox小鼠中特异性敲除CeA受体后,利拉鲁肽抑制高脂饮食的效果显著减弱,确立了CeA神经元是介导GLP-1RA抑制奖赏驱动摄食的关键节点。
Figure 4. 脑下垂体前部(CeA)中的GLP1受体激活抑制享乐性食物摄入
解剖学和功能实验揭示了CeA中Glp1r神经元与中脑边缘奖赏系统的连接逻辑。追踪实验显示,CeA神经元直接向腹侧被盖区(VTA)的多巴胺神经元提供突触输入。通过dLight1.3b荧光传感器进行的活体记录显示,在享乐性进食过程中,小分子激动剂能有效压制伏隔核(NAc)中多巴胺的释放峰值。这一发现证明了GLP-1R激动剂是通过激活CeA神经元,进而通过CeA-VTA通路降低了享乐摄食带来的神经奖赏效价。
Figure 5. CeA/Glplr神经元投射到VTA,以响应高脂饮食(HFD)调节多巴胺输出至NAc
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| Catalog No. | Product Name |
| SW328036 | Research Grade Orforglipron |
| HF737016 | Research Grade Efpegerglucagon |
| HW328026 | Research Grade Gulgafafusp Alfa |
| HW328016 | Anti-Human GLP-1R Reference Antibody (GMA105, RUO) |
| HW595026 | Anti-Human GIPR&GLP-1R Reference Antibody (AMG 133, RUO) |
| HW328036 | Anti-Human GLP-1R Reference Antibody (mAb-36986, RUO) |
| HP899014 | Anti-Semaglutide (GLP-1 analogue) Polyclonal Antibody |
| HP899013 | Anti-Semaglutide (GLP-1 analogue) Recombinant Antibody (SAA2594) |
| HP899015 | Anti-Semaglutide (GLP-1 analogue) Monoclonal Antibody (1A723) |
| DW328048 | Orforglipron ELISA Kit |
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