「饥饿神经元」让你食欲大发
「饥饿神经元」让你食欲大发
kerinacloud
柯宗佑 译
以前认为,脑中的室旁核能带来满足感,但最近研究人员发现,室旁核里头的刺鼠肽神经元,反而会引起饥饿感。这项新发现,让人们更了解神经网络的运作模式,进而明白食欲产生的原因。
人类吃东西,为的是摄取营养,但我们之所以想吃东西,却是受胃部的饥饿感驱使,才不得不动手翻冰箱,或四处找食物吃。虽说饥饿感是延续生命的必要因子,但要是太过旺盛,也会导致肥胖或饮食疾患。事实上,这类问题早已席卷全球了。
二十年来,任职于贝斯以色列狄肯尼斯医疗中心(Beth Israel Deaconess MedicalCenter)的神经内分泌学家布莱佛德.洛威尔(BradfordLowell)试图解开饥饿感如何受脑中的神经元控制,并勾勒出其影响路径。透过老鼠实验,他发现位于下视丘中的刺鼠肽(Agouti peptide, AgRP)神经元,会因为身体缺乏热量而活跃起来。这些神经元无论是经过自然刺激或人为刺激,都会让老鼠拼命觅食,接着吃个不停。
更精确的说,刺鼠肽神经元是位于室旁核(paraventricularnucleus)中。以前认为,室旁核的功能是带来满足感,但现在却发现,其中的神经元反而会带来食欲,让我们产生觅食的念头。这项惊人的发现,近日已经刊在《Nature》上了。
洛威尔表示,研究人员想知道大脑会怎么控制饥饿感:「要是饥饿感异常旺盛,可能会导致肥胖症与饮食疾患。解决问题的第一步,就是了解相关生理如何运作,否则便无法对症下药。」饥饿感的成因确实复杂,学界向来抱持诸多疑问,像是为何吃饱后或节食后,饥饿感会增加还是减少?大脑的酬赏机制和饥饿感的关联究竟为何?吃完正餐后,为何只想吃冰淇淋,而不想吃生菜色拉?
洛威尔指出,心理学家会以环境因子及体内因子的互动来解释,也就是将食物与食物相关刺激因子(譬如麦当劳的招牌)是有关的,后者会透过酬赏机制刺激大脑,让人产生饥饿感。就此看来,节食后会非常想找食物吃,但饱食后则食欲大减。但洛威尔也说,这种说法只能解释表象,无法清晰描绘脑内的饥饿感神经生理机制。
为了解开谜题,研究团队决定使用先进科技,试图一步一步厘清身体在节食及饱食后的神经反应。他们使用的科技包括了狂犬病回路分析(rabies circuitmapping) 及光敏感通道蛋白回路分析(channelrhodopsin-assisted circuitmapping),这两项技术能逐一检视各个神经元,有助于得出精准分析。洛威尔表示:「有了这些科技,我们就能追踪各个突触及轴突的反应。这个概念看似简单,却是相当不容易跨出的一步。」
根据这份刚出炉的研究报告,研究团队首先使用了狂犬病回路分析,也就是将改造过的狂犬病病毒,注射进单一一种神经元,使其受到感染,而第一个接受测试的种类,即为刺鼠肽神经元。注入后,病毒会穿过突触,并进一步标记出所有给予该神经元刺激的周边神经元。接着,透过另一批体内富含cre重组酶(crerecombinase)的老鼠,研究人员得以描绘出相关神经网络,以便进一步控制饥饿感神经元,由外部予其刺激或抑制。
洛威尔说,老鼠脑内有成千上万个神经元,研究团队的目标,便是找到哪个会提供刺鼠肽神经元刺激。研究结果颇令人意外:原来,只有下视丘背内侧核(dorsalmedial hypothalamus)及室旁核会参与刺激反应,其中,室旁核提供的刺激最强。
当研究结果出炉,新的动物模型便应运而生了。洛威尔表示,团队猜测室旁核里头的神经元会与刺鼠肽神经元联络,并激发之:「我们养出脑内富含cre组合酶的老鼠,接着逐一分析室旁核内的各个神经元,了解各自的联络对象。」结果显示,会释放甲状腺刺激素(thyrotropin-releasing hormone, TRH) 及脑垂体腺苷酸环化酶激活肽(pituitary adenylate cylcase-activatingpolypeptide, PACAP)会形成沟通网络。
最后,研究团队再透过名为DREADD(Designer Receptors Exclusively Activated by DesignerDrugs)的技术,将化学试剂注入参与沟通的神经元,以激发或抑制神经元的活动。团队发现,已经饱食的老鼠,经过DREADD刺激后,便会继续觅食,并且大吃大喝。相反的,饿了一段时间的老鼠,在神经元被抑制之后,进食量则非常小。洛威尔说,这种刺激刺鼠肽神经元,以引发饥饿感的方式,是空前的研究进展:「以往总认为室旁核的功能是带来满足感,但实验证明,刺激里头的神经元反而会增加饥饿感。」他还指出,这项研究结果显示,分析神经元沟通网络是相当关键的技术,更重要的是,在深入了解饥饿感相关机制后,更有助于人们治疗饮食疾患与肥胖症。
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研究出处:Surprising new clue to the roots of hunger, neurons that drive appetite
译者:柯宗佑 科教中心特约写手,从事科普文章编译。
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