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《自然》:对糖和脂肪上瘾,肠道和大脑都要背锅 肠脑回路

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发表于 2022-9-18 13:00:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 顾汉现 于 2022-9-18 13:21 编辑

难怪减肥这么难!《自然》新发现:对糖和脂肪上瘾,肠道和大脑都要“背锅”

Nature:科学家发现负责机体对脂肪偏好的脑-肠回路。 脂肪偏好的肠脑回路。  脂肪-肠道内壁的上皮细胞-迷走神经元-大脑。本文是糖脂肪-营养-生存进化关联的基础科学研究论文。

学术经纬

2022/09/14

论文
论文标题:Gut-Brain Circuits for Fat Preference
作者:Mengtong Li, Hwei-Ee Tan, Zhengyuan Lu, Katherine S. Tsang, Ashley J. Chung & Charles S. Zuker
期刊:Nature
发表时间:2022/09/07
数字识别码:10.1038/s41586-022-05266-z
摘要:The perception of fat evokes strong appetitive and consummatory responses1. Here we show that fat stimuli can induce behavioural attraction even in the absence of a functional taste system2,3. We demonstrate that fat acts post-ingestively via the gut-brain axis to drive preference for fat. Using single-cell data, we identified the vagal neurons responding to intestinal delivery of fat, and showed that genetic silencing of this gut-to-brain circuit abolished the development of fat preference. Next, we compared the gut-to-brain pathways driving preference for fat versus sugar4, and uncovered two parallel systems, one functioning as a general sensor of essential nutrients, responding to intestinal stimulation with sugar, fat and amino acids, while the other is activated only by fat stimuli. Lastly, we engineered animals lacking candidate receptors detecting the presence of intestinal fat, and validated their role as the mediators of gut-to-brain fat-evoked responses. Together, these findings revealed distinct cells and receptors using the gut-brain axis as a fundamental conduit for the development of fat preference.

所属学科:
生理学
▎药明康德内容团队编辑  


对糖和油脂的渴望,深深刻进了我们的大脑里,指导着我们对于美食的定义,也间接导致了糖尿病、肥胖等代谢疾病的盛行。我们的大脑,究竟为什么会难以抵御高糖高脂肪食物的诱惑?

这个问题的答案,藏在这些食物激活大脑的神经通路中。2020年,哥伦比亚大学Charles Zuker教授团队就在《自然》杂志发文,揭示了糖分子激活大脑的途径:糖可以通过肠道与大脑连接,从而激发对糖的摄取。相反,代糖(人工甜味剂)可以骗过舌头,却无法激活这条通路、满足大脑。(更多阅读:难怪无糖可乐没有灵魂!这项《自然》研究让我们对甜味有了新认识)

就在今天,Zuker教授团队的成果再次登上《自然》杂志。这一次,研究发现脑-肠轴(gut-brain axis)直接感受的不仅有糖分子,还有脂肪。



为了探索脂肪激活大脑的方式,研究团队首先让两组小鼠分别摄取代糖溶液和脂肪溶液。最初,小鼠对这两种溶液都很喜欢,甚至会更倾向于有甜味的代糖。但很快,小鼠的喜好出现了明显的转变:实验开始48小时后,小鼠几乎只摄入脂肪,对代糖失去了兴趣。


▲小鼠发展出对脂肪的偏好。随着时间推移,它们逐渐放弃代糖、选择脂肪溶液(图片来源:参考资料[1])

2020年的研究已经揭示,代糖无法激活大脑,也就无法在大脑中产生持续的渴望。而小鼠对脂肪的持久兴趣似乎说明,和糖分子一样,脂肪也能通过某种渠道直接激活大脑。

接下来的实验进一步证实了这一猜想。研究团队敲除了trpm5基因,这时,小鼠失去了味觉感受器TRPM5蛋白,无法在口腔中感受脂肪。结果,尽管这些“味觉缺失”小鼠在最初对脂肪不感兴趣,但在48小时后,它们依然会持续摄取脂肪。

最新论文的第一作者,Zuker实验室的博士后李梦彤表示:“我们摄取含有糖或者脂肪的食物时,首先都要通过口腔与舌头,在这里,味觉让我们感知到食物的美味、喜欢上食物。但是,脑-肠轴的摄食后机制让我们对食物产生一种无法被满足的渴望,进而想要去获取更多。”

接下来,研究团队在小鼠大脑中找到被脂肪激活的神经元,它们位于脑干的孤束核尾部(caudal nucleus of the solitary tract, cNST)。当研究人员阻断这些神经元时,小鼠对脂肪的偏好也丧失了。

研究团队的下一步,是寻找将信号传递至cNST神经元的通路。在此前的糖分子研究中,Zuker教授团队发现,一簇迷走神经(肠道与大脑之间的主要神经)可以将糖的信号传递给大脑。而在最新研究中,当研究团队切断迷走神经,cNST神经元无法被激活,说明正是迷走神经连接了肠道与大脑。


▲图片中绿色荧光标记的是迷走神经节中的脂肪感受细胞,它将信号通过脑-肠轴从肠道传递到大脑。(图片来源:李梦彤/Zuker实验室/哥伦比亚大学Zuckerman研究所)

糖和脂肪都是通过迷走神经来激活大脑,那么两者的具体通路是否存在差异?接下来,研究团队开展了对比研究,并且鉴定出两条平行通路。“一条通路会被所有营养物质(包括糖、脂肪和氨基酸)激活,另一条是只会被脂肪激活,并且这两条通路是利用不同的肠道激素发挥作用。” 李梦彤博士介绍道。

令研究团队感到意外的是,阻断两条通路中的任意一条,都足以抹除大脑对脂肪的偏好,说明这两条通路对于脂肪的偏好都是必不可少的。同时,第一条通用的营养通路对于糖分子的偏好也是必要的。

在肠道内分泌细胞中,研究团队还找到了两类糖或脂肪的受体:SGLT1是糖分子偏好的受体,而GPR40/GPR120是脂肪偏好的受体。值得注意的是,两条通路都需要利用GPR40和GPR120受体来驱动对脂肪的偏好。


▲肠道中GPR40/GPR120受体激活了脑-肠轴,使大脑产生对脂肪的渴望(图片来源:参考资料[1])

由此,这项研究揭示了对于糖和脂肪偏好至关重要的肠道受体以及脑-肠轴通路,这一发现对于疾病治疗以及我们的生活方式也提供了指导。

“过量摄取高糖高脂肪的食物会导致肥胖、糖尿病等一系列代谢疾病。我们的研究提示,干预这条途径对治疗这些疾病或许有所帮助,”李梦彤博士说,“这也对我们平时的饮食习惯有所提示。长期过量摄取这些高糖高脂肪的食物或许会让我们‘上瘾’,从而提高了患糖尿病和肥胖的风险。”

参考资料:
[1] Li, M., Tan, HE., Lu, Z. et al. Gut-Brain Circuits for Fat Preference. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05266-z
[2] Cravings for fatty foods traced to gut-brain connection. Retrieved Sept 7th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/963700

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文章标签

脂肪
脑-肠轴
迷走神经
SGLT1
GPR40/GPR120

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05266-z

https://www.linkresearcher.com/t ... 7-9c32-da21059cdc45

https://news.bioon.com/article/0b46e38876aa.html



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