《自然》:高脂高糖,是肠道想尝!科学家首次发现调控脂肪摄入的肠脑轴,原来是肠道在告诉大脑“我要脂肪,我要糖”丨科学大发现

2022-09-10 星期六

 *仅供医学专业人士阅读参考

奇点糕经常扒拉看一些美食推荐,打开收藏夹放眼望去,簋街、牛街占不少,还有什么隐蔽在城市角落或者开在古城墙边上的中西式甜点、下午茶、冰淇淋、麻辣烫、手工汉堡、炸鸡、火锅、烤肉、大排档……

 

等一下,怎么净是些高脂高糖的小快乐食物?嘴巴,咱们忍一忍,尝尝一两个就算了,不说健康问题,咱家钱包也是撑不住。什么?中秋节到了啊,那敞开吃吧。(bushi)

 

不过,先别光顾着责怪嘴巴不持家。昨天,一篇发表在顶刊Nature上的文章指出,我们偏爱脂肪含量高或含糖量高的食物,这件事并只不是舌头上的味蕾在犯罪,肠道也在和大脑大声密谋着,指使我们对这些快乐餐欲罢不能

 

美国哥伦比亚大学的Charles S. Zuker和他的同事们,揭示了介导发生脂肪偏爱的脑肠轴。他们发现,当脂肪进入肠道后,肠道上皮细胞能够接收信号并通过神经通路传递到大脑,引发小鼠对脂肪摄入的渴望和偏好。[1]


将信号从肠道传送到大脑的迷走神经元[2]

 

这下坏了,肠道竟然还要自己“点菜”,让大脑去找点儿啥吃的。

 

其实在之前的工作中,Zuker团队就已经注意到脑肠轴在饮食偏好中起关键作用。他们发现,除了在舌头上产生甜味,葡萄糖还能直接作用在肠道,经迷走神经激活大脑中的孤束核尾侧部(cNST),不依赖味觉而产生对糖的偏好。有趣的是,安赛蜜等人工甜味剂都不是肠道的“菜”,无法激活这一系列传递糖信号的神经元,或许可以解释为什么无糖汽水喝起来“没内味儿”。[3]

 

于是,研究者们打算继续沿着这个思路,看看我们对高脂食品的“执迷不悟”是不是也跟肠道有关系。

 

首先,他们在小鼠实验中观察到,相比于掺有油脂(大豆油等)的油水,小鼠刚开始时更爱喝掺有果糖的糖水或是掺有甜味剂(安赛蜜等)的无糖水;然而品尝了几天后,小鼠对脂肪的爱愈发浓烈,面对那两种甜水和油水,小鼠对富含脂肪的水产生了强烈的偏好

 

a:同时提供无糖水(蓝色)和油水(红色)

e-f:同时提供糖水(蓝色)和油水(红色)

 

不仅如此,研究者们还将小鼠舌头上的脂肪分子感受器(TRPM5蛋白)敲除,让小鼠尝不出来脂肪的味道,但仍然无法改变小鼠对油水的执着

 

也就是说,小鼠在尝过油水后对脂肪产生的偏好反应,并不完全是由味觉相关神经通路所介导的,而是还有其它途径。另外,即使控制实验中所提供的糖水和油水热量相等,小鼠在品尝多天后还是选择了油水(见上图e),说明这种偏爱也不是由热量所驱使的

 

为了找到让小鼠对油水执迷不悟的幕后指使,研究者们决定先来审审大脑为何会做出这一决策。

 

通过监测小鼠的大脑活动,研究者们锁定到了熟悉的区域——cNST,同时也是在糖偏好脑肠轴中被激活的脑区[3]。

 

这次他们发现,与对照(水里添加不含脂肪的增稠剂)相比,小鼠吃油水后cNST神经元被强烈激活。如果用遗传学的方法,靶向抑制这些被脂肪激活的cNST神经元活性、阻断其突触处神经冲动传递,那么小鼠在吃了几天油水和甜水之后,则不会偏执于油水;与此同时,cNST介导的这条神经通路被阻断,并不影响小鼠在初始时的口味偏好,再次强调存在不止一条途径可以调控小鼠对于食物的偏好选择。

 

与对照组(不含脂肪的增稠剂)相比,喝了含有脂肪的油水后的小鼠,cNST区域明显激活

 

cNST的出现,让研究者们距离起初的猜想又近了一步。既然糖、脂肪都是机体必需的营养元素,下一站咱们就去体内吸收营养的地方——肠道,一探究竟。

 

研究者们直接给小鼠肠道内灌注油水(亚油酸),并使用光纤光度记录法同步监测cNST神经元活动,结果显示cNST神经元的确被有效激活。顺藤摸瓜,研究者们摸清了肠道给大脑通风报信的神经通路。

 

把油水或糖水灌到小鼠肠道中时,检测到cNST激活

 

已有很多研究指出,迷走神经能够将信号整合并传递给大脑。研究者们观察到,在摄入脂肪后,肠道也是通过经迷走神经来激活cNST。有趣的是,研究者们这回找到了有两条平行的脑肠轴通路,来指挥大脑对脂肪的偏爱


一条是响应于糖、脂肪、蛋白质这三种必需微量营养元素的通用途径

一条独宠脂肪、只对脂肪有反应的神经通路,可能是为了帮助大脑将脂肪与其它营养元素做区分


如果切断其中任意一条,都会导致小鼠对脂肪摄入的偏好消失。换句话说,这两条脑肠轴对于脂肪偏好反应来说,都是缺一不可


两组迷走神经元介导脂肪偏好

(一条是通用型;一条是脂肪独宠型,只对脂肪“来电”)

 

随后,研究者们对这两条脑肠轴的具体细节进行了补充,发现肠上皮的肠内分泌细胞(EEC)通过其细胞表面的蛋白质GPR40/GPR120来接收脂肪信号,并发送给迷走神经。

 

总体来说,Zuker实验室的研究者们发现,我们往往偏爱于摄入脂肪,可能不止是味觉在作祟,还有脑肠轴的作用。肠道接收到脂肪摄入的信息后,将信息通过迷走神经传递给远在大脑的孤束核尾侧部神经元,导致脂肪摄入偏好的产生。在研究过程中,采用药物或遗传学的方式阻断脑肠轴,即可消除大脑对脂肪的执着,或为肥胖、暴食症等饮食失调症状提供新的治疗策略 

用Zuker的话来总结一下这项研究成果,“我们的研究表明,舌头会告诉大脑我们喜欢什么,例如口感尝起来甜甜的or咸咸的or肥腻腻的东西。然而,肠道则会告诉大脑我们想要什么、需要什么。”[2]

既然如此,奇点糕只能无奈地表示:嘴巴这边由我来压制,但是肠啊,你可别再跟脑瞎传话了,咱家里目前不需要再囤脂肪了!

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参考文献:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-022-05266-z#citeas

[2]https://zuckermaninstitute.columbia.edu/cravings-fatty-foods-traced-gut-brain-connection

[3]Tan HE, Sisti AC, Jin H, Vignovich M, Villavicencio M, Tsang KS, Goffer Y, Zuker CS. The gut-brain axis mediates sugar preference. Nature. 2020 Apr;580(7804):511-516. doi: 10.1038/s41586-020-2199-7. Epub 2020 Apr 15.

本文作者|张艾迪

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