揭秘人类偏爱高脂食物的肠脑轴环路:科学家发现关键信号通路
人类和动物都对高糖、高脂食物有偏好,这部分是因为这些食物具有高能量。有趣的是,即使缺乏甜味受体,小鼠仍然可以对糖产生强烈的行为偏好,这主要依赖于肠脑轴信号。脑干孤束尾侧核(cNST)作为信息中继站,通过肠脑轴将信号从外周组织传递到大脑。
2022年9月7日,哥伦比亚大学Charles S. Zuker研究团队揭示了感知脂肪偏好的肠(G蛋白偶联受体GPR40和GPR120)——脑(脑干孤束尾侧核)轴信号通路。研究人员在摄食后同时向小鼠提供人工甜味剂和脂肪,发现小鼠在24小时内偏爱摄取甜味剂溶液,但在48小时后这种偏好发生改变,更多摄取脂肪,表明小鼠存在摄食后脂肪偏好行为。
进一步实验表明,摄取脂肪主要激活脑干孤束尾侧核(cNST),肠道内灌注脂肪也能明显激活cNST区域神经元。在病毒载体工具特异性诱导该脑区神经元死亡后,小鼠无法进行摄食后脂肪偏好行为。
研究还发现,迷走神经是将信息从肠道传递到大脑的关键通路。单细胞水平钙离子成像技术揭示了两类迷走神经感觉神经元:一类同时响应蔗糖和脂肪、氨基酸三大营养素,另一类仅响应脂肪的迷走感觉神经元。胆囊收缩素(CCK)作为一种饱腹感激素,其作用是通过抑制食欲调节食物摄入。表达CCK的肠内分泌细胞(EEC)被认为是糖偏好肠道感知细胞。然而,研究表明,CCK非依赖性肠-脑感知脂肪的通路也存在。
为了找到调控仅响应脂肪的迷走感觉神经元的分子机制,研究人员通过单细胞测序发现表达瞬时受体电位锚蛋白1(TRPA1)、G蛋白偶联受体65(Gpr65)、机械门控离子通道Piezo2、降钙素相关多肽α(Calca)的迷走感觉神经元亚群可能参与感知脂肪信号。进一步实验表明,表达TRPA1的迷走感觉神经元不响应蔗糖或氨基酸的刺激,但可响应脂肪的刺激,而其他迷走感觉神经元亚群不响应蔗糖或脂肪的刺激。通过病毒载体工具诱导TRPA1的迷走感觉神经元凋亡后,可阻断摄食后脂肪偏好行为,但不影响糖偏好行为。
总结来说,本研究揭示了依赖于胆囊收缩素感知脂肪、糖和蛋白质的肠脑轴信号通路,以及依赖于瞬时受体电位锚蛋白1或G蛋白偶联受体GPR40和GPR120感知脂肪的肠脑轴信号通路。这些发现有助于我们更好地理解人类对高脂食物的偏好,并可能为相关疾病的治疗提供新的思路。
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