生物物理所揭示果蠅進(jìn)食欲望神經(jīng)環(huán)路調(diào)控機(jī)制

1、.生物物理所提醒果蠅進(jìn)食欲望神經(jīng)環(huán)路調(diào)控機(jī)制12月7日，國際期刊雜志發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所朱巖課題組的研究論文Taotie neurons regulate appetite in Drosophila。該論文首次發(fā)現(xiàn)并鑒定了在果蠅腦中的神經(jīng)內(nèi)分泌區(qū)域內(nèi)，一簇神經(jīng)元監(jiān)控體內(nèi)的能量狀態(tài)并進(jìn)而調(diào)控果蠅的進(jìn)食欲望。大腦在平衡生物體食物攝入和能量消耗的過程中發(fā)揮著無可替代的作用。對進(jìn)食控制如何時進(jìn)食、進(jìn)食什么及進(jìn)食多少等根本生物學(xué)問題的認(rèn)識，是理解和防治進(jìn)食相關(guān)的生理和精神類疾病厭食癥、肥胖癥、糖尿病等的重要前提。但目前為止，人們對于人類大腦如何調(diào)控進(jìn)食行為來滿足身體的能量需求和維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境

2、穩(wěn)態(tài)的分子和神經(jīng)機(jī)制仍然知之甚少，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因之一是缺乏有效的實驗形式動物。黑腹果蠅Drosophila melanogaster是經(jīng)典的形式動物，生命科學(xué)史上許多重要分子都是先在果蠅中發(fā)現(xiàn)并明確其功能的。從生物特性上看，果蠅基因組小，腦神經(jīng)元數(shù)量少，而且生活周期短；果蠅研究還具備便利的遺傳操作手段，因此果蠅是研究行為相關(guān)的分子和神經(jīng)機(jī)制的首選模型。果蠅的代謝相關(guān)分子機(jī)制也和哺乳動物較相似，但是進(jìn)食調(diào)控及神經(jīng)環(huán)路是否也類似，并沒有得到證實。果蠅能否作為研究神經(jīng)調(diào)控機(jī)體能量平衡的形式動物呢？朱巖研究組經(jīng)過長期探究，在果蠅的腦中鑒定出一簇與進(jìn)食行為直接相關(guān)的神經(jīng)元，將其命名為Taotie

3、饕餮神經(jīng)元。利用遺傳學(xué)的手段快速地激活這群神經(jīng)元喚起飽食果蠅的進(jìn)食欲望并引發(fā)強(qiáng)烈的進(jìn)食行為，仿佛果蠅又進(jìn)入了饑餓狀態(tài)。反之，在饑餓的果蠅中抑制Taotie神經(jīng)元活性顯著降低其進(jìn)食欲望和食物的攝入量。利用光遺傳學(xué)的手段持續(xù)長期地激活Taotie神經(jīng)元時，果蠅“腦管不住嘴，引起體脂和體重增加等一系列類似肥胖癥的表型。而且肥胖程度直接與Taotie神經(jīng)元所受的刺激強(qiáng)度呈正相關(guān)。這些結(jié)果顯示出Taotie神經(jīng)元的活性對體內(nèi)能量穩(wěn)態(tài)尤其是穩(wěn)態(tài)平衡點確實定起著決定性的作用。為了在生理層面更直接地獲得Taotie神經(jīng)元的活性和機(jī)體內(nèi)在生理狀態(tài)之間的聯(lián)絡(luò)，研究人員通過神經(jīng)元活動成像實驗發(fā)現(xiàn)，Taotie神經(jīng)元

4、的活性受到體內(nèi)血糖程度的調(diào)控，而且Taotie神經(jīng)元的活性直接反映出動物自身的饑餓狀態(tài)。此外，該研究同時還發(fā)現(xiàn)激活Taotie神經(jīng)元可以拮抗飽食信號，并直接控制類胰島素肽胰島素在果蠅中的同源物的分泌。該工作對進(jìn)食行為相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的研究具有重要的指導(dǎo)意義，為解開大腦是如何調(diào)控進(jìn)食行為并維持機(jī)體能量穩(wěn)態(tài)平衡等科學(xué)問題提供了研究思路和研究平臺。該研究說明，盡管有著8億年的進(jìn)化間隔 ，果蠅和人的進(jìn)食行為及其神經(jīng)調(diào)控表現(xiàn)出驚人的保守性。由此，從進(jìn)食和代謝相關(guān)的根本分子機(jī)制到進(jìn)食行為神經(jīng)調(diào)控的根本原理，果蠅都與哺乳動物相似，將成為研究進(jìn)食行為及其異常的神經(jīng)機(jī)制和進(jìn)食及代謝相關(guān)慢性病的理想模型。改變神經(jīng)元的活性可以產(chǎn)生肥胖果蠅在此之前僅有過一次報道，是7年前由果蠅神經(jīng)行為學(xué)創(chuàng)