科學家發現了引發蛋白質渴望的隱藏腦腸迴路

現在，研究人員揭示了腸道和大腦之間隱藏的通訊系統，可以幫助動物檢測何時缺乏蛋白質，並促使它們尋找所需的營養素。

由基礎科學研究所 (IBS) 微生物組、身體和腦生理學中心主任 SUH Seong-Bae 領導的團隊與首爾國立大學和梨花女子大學的科學家合作，發現了一種以前未知的腦腸信號網絡，當蛋白質水平降低時，該網絡會迅速改變進食行為。

結果發表在期刊上 科學 5月21日。

腸道如何檢測蛋白質缺乏？

蛋白質是必需的，因為它們含有動物不能自己製造的氨基酸。科學家早就知道，當動物缺乏蛋白質時，它們往往會渴望富含蛋白質的食物，但身體如何感知這種缺乏仍然不清楚。

研究人員發現，腸道透過兩條獨立但協調的通訊途徑對蛋白質缺乏做出反應。

其中一條途徑快速穿過神經系統，迅速向大腦發出必需胺基酸缺乏的警報。第二條途徑透過體內循環的荷爾蒙發揮作用較慢，這有助於在較長時間內維持尋找蛋白質的行為。

為了揭示這一機制，研究小組研究了果蠅，果蠅通常用於研究與進食行為有關的神經迴路。透過大腦成像、行為測試和基因實驗，科學家繪製了所涉及的特定電路。

當果蠅的飲食中缺乏蛋白質時，腸道中的特殊細胞會釋放一種稱為 CNMa 的勝肽激素。這種荷爾蒙會活化與腸道相關的腸神經元，然後透過腸道和大腦之間的直接神經路徑快速將訊號傳送到大腦。

同時，CNMa 也作為激素穿過血液，逐漸到達大腦，增強尋找必需胺基酸的慾望。

「我們的研究表明，腸道不僅僅是一個消化器官，而且是一個活躍的感覺系統，可以持續監測營養狀況並直接指導行為決策，」主任 SUH Seong-Bae 說。

腸道訊號會轉移對糖的渴望

新發現的系統並沒有讓動物吃得更多。相反，它專門改變了他們想吃的東西。

研究人員發現，蛋白質缺乏增加了對蛋白質相關營養素的吸引力，同時降低了對糖的興趣。

CNMa 訊號抑制稱為 DH44 神經元的糖敏感腦細胞的活動。因此，人們對營養的偏好已經從碳水化合物轉向富含蛋白質的營養素。

研究也顯示腸道細菌在此過程中發揮重要作用。缺乏正常腸道微生物組的果蠅大腦中尋找氨基酸的神經元表現出更強的激活，這表明微生物組有助於調節營養可用性和攝食行為。

在小鼠中也發現了類似的蛋白質尋找行為

研究人員發現證據顯示哺乳動物也存在相同的基本機制。

對小鼠的實驗表明，缺乏蛋白質的動物對必需氨基酸產生了強烈的偏好，類似於果蠅的行為。

一個令人驚訝的發現涉及 FGF21，一種先前被認為對哺乳動物蛋白質食慾至關重要的激素。即使缺乏 FGF21 的小鼠仍然表現出強烈的氨基酸尋找行為。

研究人員表示，這顯示動物擁有科學家尚未發現的額外營養感知系統。

總體而言，結果表明，當營養物質流失時，動物不會變得更飢餓。相反，大腦似乎會選擇性地優先考慮含有人體特別缺乏的營養素的食物。

肥胖和飲食失調的潛在影響

科學家相信這項發現有助於增進對肥胖、代謝疾病和飲食失調的了解。

「目前大多數肥胖和食慾控制藥物都依賴腸道激素信號傳導，但我們對自然產生的腸道信號如何影響大腦和行為仍然知之甚少，」主任 SUH Seong-Bae 說。 “這項研究揭示了通過腸-腦軸進行營養選擇的基本原理，並為未來針對代謝和營養失調的治療策略提供了基礎。”