食物诱发性欲：《自然》发文，揭秘蛋白质催欲作用

顾汉现

食物诱发性欲：华人科学家《自然》发文，揭秘蛋白质催欲作用

一种营养特异性的肠道激素在求爱和喂养之间进行仲裁  肠道释放的神经肽——利尿激素31（Dh31）

学术经纬

2022/02/18

论文
论文标题：A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding
作者：Lin, Hui-Hao, Kuang, Meihua Christina, Hossain, Imran, Xuan, Yinan, Beebe, Laura, Shepherd, Andrew K., Rolandi, Marco, Wang, Jing W.
期刊：Nature
发表时间：2022/02/09
数字识别码：10.1038/s41586-022-04408-7
摘要：Animals must set behavioural priority in a context-dependent manner and switch from one behaviour to another at the appropriate moment1,2,3. Here we probe the molecular and neuronal mechanisms that orchestrate the transition from feeding to courtship in Drosophila melanogaster. We find that feeding is prioritized over courtship in starved males, and the consumption of protein-rich food rapidly reverses this order within a few minutes. At the molecular level, a gut-derived, nutrient-specific neuropeptide hormone—Diuretic hormone 31 (Dh31)—propels a switch from feeding to courtship. We further address the underlying kinetics with calcium imaging experiments. Amino acids from food acutely activate Dh31+ enteroendocrine cells in the gut, increasing Dh31 levels in the circulation. In addition, three-photon functional imaging of intact flies shows that optogenetic stimulation of Dh31+ enteroendocrine cells rapidly excites a subset of brain neurons that express Dh31 receptor (Dh31R). Gut-derived Dh31 excites the brain neurons through the circulatory system within a few minutes, in line with the speed of the feeding–courtship behavioural switch. At the circuit level, there are two distinct populations of Dh31R+ neurons in the brain, with one population inhibiting feeding through allatostatin-C and the other promoting courtship through corazonin. Together, our findings illustrate a mechanism by which the consumption of protein-rich food triggers the release of a gut hormone, which in turn prioritizes courtship over feeding through two parallel pathways.

所属学科：
神经科学
药明康德内容团队编辑  

对包括人类在内的任何动物而言，进食与交配可以说是最基础的两类行为。而如何在这两种行为之间进行决策、权衡优先级，对动物的生存、演化至关重要。但动物如何实现这样的决策，却是个未解之谜。


在一项发表于《自然》杂志的研究中，美国加州大学圣地亚哥分校的王竞教授团队（包括博士后林晖皓和邝美华）破解了这个谜题。他们发现果蝇在摄入富含氨基酸的食物后，将注意力从进食转移至交配行为。这个行为转换的关键在于肠道释放的神经肽——利尿激素31（Dh31）。神经肽Dh31的发现为理解脑肠轴在进食行为之外的作用打开了全新窗口。



“令我们感到意外的是，仅仅一个分子就能对个体的行为决策产生如此巨大的影响，”王竞教授说，“我们的研究从机理上解释了Dh31如何作用于大脑，进而改变这两个对于演化至关重要的行为驱动力。”

研究团队发现，饥饿的雄性果蝇在面对食物与雌性果蝇时，会选择优先进食。进食氨基酸或高蛋白食物的果蝇远比进食蔗糖的果蝇要更快速、更强烈地开始求偶行为，这个行为的转换往往发生在短短几分钟之内。这一结果说明，氨基酸通过某种途径迅速激活了与求偶行为相关的神经通路。



▲氨基酸抑制进食，并提升雄性果蝇的交配欲望（图片来源：参考资料[1]）


究竟是什么信号分子在操控这个行为切换的开关？已有的研究发现，在哺乳动物中，胃肠道的内分泌细胞释放的一些饱腹激素能促进生殖行为，研究团队因此从果蝇的内分泌细胞中着手寻找线索。他们发现，果蝇在摄入氨基酸后，肠道内分泌细胞会释放Dh31。

为了验证这个发现，研究团队借助CRISPR敲除果蝇调控Dh31的基因，这时果蝇即使摄入了氨基酸，交配的比例也没有提升；而在另一组实验中，在激活表达Dh31的内分泌细胞之后，果蝇立马投入求偶行为。

对Dh31信号的进一步溯源确认，起到催欲作用的Dh31源自果蝇的肠道，而不是想象中的脑部。借助三光子钙成像技术，研究团队证实，神经肽Dh31从肠道中释放之后，通过循环系统，在几分钟之内便能抵达大脑，这就解释了从进食到求偶的快速行为转变。



▲从进食到交配的转变，需要肠道的Dh31和Dh31受体（图片来源：参考资料[1]）


而在进入大脑之后，Dh31可以激活两类表达Dh31受体的神经元，进而通过两条独立的神经通路影响果蝇的行为：一类神经元抑制进食行为；另一类则促进求偶行为。

“研究结果表明，信号分子Dh31会改变这两个对立行为的优先级：缺少Dh31时，进食占据上风；但当肠道释放Dh31之后，求爱行为则成为首要任务。” 王竞教授说。

那么，这项在果蝇中的发现，对于哺乳动物是否适用呢？此前有研究发现，在哺乳动物体内，一种神经肽分子对于清醒与睡眠状态（包括快速眼动睡眠与非快速眼动睡眠状态）的转换起到类似的调控作用。

对于肠道激素在进食之外的作用，目前仍有大量研究有待完成。这项研究发现的通路是否适用于哺乳动物，也需要更多的研究。未来的研究将尝试理解，微生物如何影响脑-肠交互。

参考资料：

[1] Lin, HH., Kuang, M.C., Hossain, I. et al. A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04408-7


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文章标签
果蝇
氨基酸
注意力
进食
交配行为
神经肽
利尿激素31
脑肠轴

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04408-7

https://www.linkresearcher.com/t ... 2-99ad-5ef105e5359b



Nature:先求偶还是先进食？竟是肠道激素在操纵！

先进食后求偶。来自肠道的、营养特异的神经肽激素——利尿激素31 (Dh31)。

http://news.bioon.com/article/6796095.html



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