这是一项关于睡眠、食欲与肥胖调控机制的前沿研究。研究由中南大学湘雅医院内分泌科罗湘杭教授和彭慧教授团队主导，相关成果以原创研究论文形式于2025年1月29日在线发表于《Cell Research》期刊（doi:10.1038/s41422-025-01078-8），并已收录于2025年第35卷165至185页。该研究首次发现并系统阐明了一种由睡眠诱导的下丘脑蛋白激素——Raptin——通过作用于代谢型谷氨酸受体3（GRM3）抑制食欲与胃排空，从而在机体能量平衡与肥胖防治中发挥关键作用。
在研究背景方面，现代社会中睡眠不足已成为代谢性疾病尤其是肥胖的重要诱因。既往研究已证实，睡眠缺乏可导致能量摄入增加，但与能量消耗的矛盾结果尚未有明确定论。已知睡眠与昼夜节律紧密相关，下丘脑作为神经内分泌调节中枢，其视交叉上核（SCN）中的血管升压素能神经元可以通过投射至室旁核（PVN）来定时调控下丘脑激素的释放。然而，睡眠缺乏如何通过下丘脑激素影响食欲和体重，其具体分子与神经环路机制尚未阐明。因此，该研究的核心目标是鉴定新的受睡眠节律调控的下丘脑食欲抑制激素，并揭示其调控网络与临床应用潜力。
在研究设计的总体思路上，团队首先利用睡眠片段化（SF）小鼠模型模拟人类长期睡眠紊乱。蛋白组学与质谱分析发现，与正常对照组相比，SF小鼠下丘脑中分泌蛋白Reticulocalbin-2（RCN2）表达显著下调。为确认RCN2是否作为一种新的激素发挥作用，研究者构建了带有Flag标签的全长RCN2质粒，转染GT1-7下丘脑神经元后发现培养基中出现一个分子量较小的RCN2片段，质谱测序证实其为RCN2第28至249氨基酸残基之间的保守片段，并将其命名为“Raptin”。进一步实验显示，Raptin在小鼠和人类血浆中均呈现睡眠期分泌峰，提示其为睡眠诱导性激素。为了确定负责剪切RCN2的酶，团队结合多肽序列预测和体外功能筛选，发现激肽释放酶相关肽酶KLK1与KLK4可显著促进Raptin释放，且其活性可被丝氨酸蛋白酶抑制剂Aprotinin阻断，但两者在PVN中的表达不呈昼夜节律变化，提示Raptin节律可能主要由前体表达节律控制。
在阐明Raptin释放的神经调控环路方面，研究者结合多种示踪与化学遗传、光遗传技术。结果显示，SCN内的AVP阳性神经元对PVN内RCN2阳性神经元构成主要突触输入，并可通过光激活SCN-AVP神经末梢激活PVN-RCN2神经元，增加血浆Raptin水平及抑制摄食。选择性抑制SCN-AVP神经元则降低Raptin释放。该环路的存在通过PVN特异性Rcn2敲除小鼠得到进一步验证：在缺失Rcn2后，光激活SCN-AVP末梢无法再提升血浆Raptin。此外，对SCN神经元进行光遗传激活的同时抑制PVN-RCN2神经元，Raptin升高效应同样被阻断。这些结果确认Raptin释放受SCN-AVP→PVN-RCN2神经环路的昼夜节律控制。
在功能验证方面，SF小鼠经PVN特异性RCN2过表达或脑室内（ICV）持续输注重组Raptin蛋白后，食物摄入和体重增加均显著下降，糖耐量、胰岛素敏感性及脂肪堆积亦获得改善。高脂饮食诱导的肥胖小鼠中，血浆Raptin水平降低，而ICV输注Raptin可减轻体重和食欲，且配对喂养实验证明摄食减少是Raptin减重的主要因素。另一方面，PVN特异性Rcn2敲除小鼠在高脂饮食下体重增长加快、摄食增加，且其经典食欲调节激素水平和POMC、AgRP神经元活性均无显著变化，说明Raptin并非通过已知的ARC经典摄食通路发挥作用。上述结果共同确立了Raptin作为新下丘脑食欲抑制激素的地位。
在受体鉴定中，研究者通过His-Raptin拉下实验结合质谱，发现GRM3为Raptin的膜受体，并通过饱和结合实验确认二者存在直接结合。分子动力学模拟与定点突变表明GRM3的Asn495是结合关键位点。组织表达与配体结合实验显示，Raptin主要结合于PVN和胃肌层神经元的GRM3。研究者构建了PVN特异性或胃NOS1神经元特异性Grm3敲除小鼠，发现两种单一组织GRM3缺失均导致摄食增加和体重上升，而PVN与胃同时缺失GRM3小鼠表型更显著。外源Raptin可降低对照小鼠体重、摄食与胃排空，但在双组织GRM3缺失小鼠中无此效应。这说明Raptin通过分别作用于PVN和胃神经元GRM3来抑制食欲和延缓胃排空。
在机制解析上，电生理与c-Fos染色证明Raptin可通过GRM3激活PVN神经元和胃NOS1神经元。定量磷酸化蛋白质组学分析显示Raptin显著影响PI3K-AKT信号通路。Raptin处理可增强原代下丘脑神经元的AKT磷酸化水平，并促进KHC与线粒体共定位，提高线粒体ATP生成，而GRM3敲低或PI3K抑制剂均可阻断这些变化。利用PVN特异性KHC敲减小鼠发现，Raptin对神经元的激活作用和食欲抑制效应均被削弱。研究者还比较了经典GRM3配体谷氨酸与Raptin的下游信号差异：谷氨酸抑制cAMP信号但不影响AKT，而Raptin促进AKT但不影响cAMP，且常用GRM3激动剂、抑制剂或变构调节剂均不干扰Raptin-GRM3介导的AKT信号，提示Raptin可能诱导GRM3产生独特的受体构象并偶联不同的G蛋白亚型。
在临床转化方面，研究团队在262例年龄、性别匹配的参与者中评估了睡眠质量、Raptin水平与肥胖的关系。结果显示肥胖患者总睡眠时间与睡眠效率下降、入睡后觉醒时间延长，血浆Raptin水平降低。在肥胖人群中，Raptin水平与睡眠效率和体质指数（BMI）均呈显著正相关。随后开展的睡眠限制疗法的前瞻性研究显示，3个月干预可显著改善睡眠效率、降低体重和能量摄入，并升高血浆Raptin，且Raptin变化量与睡眠改善及减重效果相关。此外，通过筛查2000例中国肥胖患者，研究者鉴定出RCN2基因c.469C>T杂合无义突变（p.Arg157Ter），该突变在家系中与肥胖和夜间进食综合征共分离。携带该突变的患者夜间血浆Raptin水平低于匹配对照，并表现出夜间热量摄入显著增加。功能实验表明，该突变导致Raptin片段不能分泌至培养基，也无法与GRM3结合。这些发现为睡眠与肥胖相关疾病的精准诊疗提供了遗传学与血清学证据。
该研究的核心创新与价值在于：首次发现睡眠诱导下丘脑分泌蛋白Raptin；首次阐明SCN-AVP→PVN-RCN2内分泌调控环路；揭示GRM3作为Raptin受体的新功能与独特信号机制（PI3K-AKT-KHC-线粒体能量供应）；并提供了Raptin在睡眠障碍相关肥胖及夜间进食综合征中作为潜在生物标志物或干预靶点的临床证据。该工作为肥胖的神经内分泌机制研究和抗肥胖药物研发开辟了新方向。