Science:飽了還想吃甜點(diǎn)?大腦里的"雙面間諜"揭曉食欲之謎
[日期:2025-02-20] | 作者:生物谷 次瀏覽 | [字體:大 中 小] |
當(dāng)您推開晚餐餐盤,卻在看到甜點(diǎn)時(shí)仍忍不住伸手,這種矛盾行為背后隱藏著驚人的科學(xué)真相。2月13日《Science》的突破性研究“Thalamic opioids from POMC satiety neurons switch on sugar appetite”首次揭示:我們大腦中存在著一群“雙面神經(jīng)元”,它們既能抑制食欲,又能秘密激活對糖分的強(qiáng)烈渴望——這完美解釋了為何甜品總能撬開“第二個(gè)胃”。
德國馬克斯·普朗克代謝研究所團(tuán)隊(duì)通過光遺傳學(xué)技術(shù),在小鼠腦中發(fā)現(xiàn)了一組“叛變”的POMC(Pro-opiomelanocortin)神經(jīng)元。這些傳統(tǒng)認(rèn)知中的“飽腹信使”,竟會(huì)向丘腦室旁核(Paraventricular Thalamus, PVT)發(fā)送阿片類信號,通過μ-受體(mu-Opioid Receptor, MOR)抑制該腦區(qū)活動(dòng)。當(dāng)小鼠飽餐后面對高糖飲食,該神經(jīng)通路的激活強(qiáng)度飆升6倍,驅(qū)動(dòng)它們無視能量過剩繼續(xù)狂吃甜食——這種機(jī)制在人類fMRI實(shí)驗(yàn)中得到印證:飲用糖水后,人類PVT區(qū)域的血氧信號顯著降低,揭示了我們與小鼠共享同樣的“甜食開關(guān)”。
更顛覆認(rèn)知的是,研究者通過光控實(shí)驗(yàn)證明:激活這條通路能使小鼠對特定風(fēng)味飼料的偏好度從40%躍升至75%,且效果持續(xù)28天。而使用阿片拮抗劑納洛酮阻斷信號后,高糖攝入量銳減62%。這提示著肥胖治療的新方向——精準(zhǔn)調(diào)控特定腦區(qū)的阿片信號,而非全面阻斷食欲系統(tǒng),可能避免傳統(tǒng)藥物引發(fā)的抑郁等副作用。
這項(xiàng)研究不僅解開了“餐后甜點(diǎn)欲”的百年謎題,更重塑了我們對食欲調(diào)控的理解:大腦的飽腹中樞與獎(jiǎng)賞系統(tǒng)竟通過同一群神經(jīng)元對話。當(dāng)進(jìn)化賦予的生存本能遭遇現(xiàn)代社會(huì)的糖分轟炸,解碼這套神經(jīng)密碼將成為對抗肥胖的關(guān)鍵武器。下一次您對甜食欲罷不能時(shí),或許正是大腦深處的POMC神經(jīng)元在默默操控選擇。
甜點(diǎn)的誘惑:跨越萬年的生存密碼
在實(shí)驗(yàn)室特制的"甜點(diǎn)測試"中,經(jīng)歷整夜禁食的小鼠在飽餐標(biāo)準(zhǔn)飼料后,面對高糖飲食(High-Sugar Diet, HSD)仍會(huì)多攝取6倍熱量。這種刻在基因里的行為模式,實(shí)則是進(jìn)化留下的生存智慧——糖分作為快速供能物質(zhì),在食物匱乏時(shí)期能有效儲(chǔ)備能量。但現(xiàn)代社會(huì)的糖分泛濫,讓這種機(jī)制成為肥胖危機(jī)的推手。
POMC神經(jīng)元:飽腹系統(tǒng)的"叛變者"
下丘腦弓狀核的POMC(Pro-opiomelanocortin)神經(jīng)元長期被認(rèn)為是"飽腹中樞"。它們通過釋放α-MSH(alpha-Melanocyte-Stimulating Hormone)激活MC4R受體,向大腦發(fā)出停止進(jìn)食的指令。但研究團(tuán)隊(duì)通過光遺傳學(xué)(Optogenetics)技術(shù)發(fā)現(xiàn)驚人反轉(zhuǎn):
雙面神經(jīng)肽工廠:同一群神經(jīng)元既生產(chǎn)抑制食欲的α-MSH,又分泌刺激食欲的β-內(nèi)啡肽(beta-Endorphin)
信號分揀系統(tǒng):通過軸突將α-MSH送往室旁核(Paraventricular Hypothalamus, PVH)執(zhí)行飽腹功能,而β-內(nèi)啡肽則精準(zhǔn)投射至丘腦室旁核(Paraventricular Thalamus, PVT)
丘腦的"甜蜜開關(guān)":μ-阿片受體的魔術(shù)
當(dāng)研究者用光纖光度法(Fiber Photometry)監(jiān)測PVT區(qū)域時(shí),發(fā)現(xiàn)高糖飲食會(huì)引發(fā)POMC神經(jīng)元終末的劇烈鈣信號。這種效應(yīng)通過μ-阿片受體(mu-Opioid Receptor, MOR)實(shí)現(xiàn):
神經(jīng)沉默術(shù):20Hz光刺激激活POMC終末時(shí),PVT神經(jīng)元放電頻率從6Hz驟降至0.5Hz
藥理驗(yàn)證:注射阿片拮抗劑納洛酮(Naloxone)或選擇性MOR抑制劑CTAP,可完全阻斷該效應(yīng)
實(shí)時(shí)監(jiān)測:新型阿片傳感器dLight捕捉到β-內(nèi)啡肽在PVT的時(shí)空特異性釋放
從實(shí)驗(yàn)室到餐桌:解碼人類"甜食基因"
研究團(tuán)隊(duì)通過人腦組織染色和功能磁共振(fMRI)證實(shí)機(jī)制的普適性:
結(jié)構(gòu)保守性:人類PVT區(qū)域同樣存在POMC終末與MOR受體的緊密毗鄰
功能對應(yīng)性:志愿者飲用葡萄糖溶液后,PVT的BOLD信號顯著低于飲水組
臨床意義:這解釋了為何MC4R基因突變?nèi)巳海ㄈ蚣s1/1500)表現(xiàn)出更強(qiáng)的甜食偏好
食欲操控術(shù):改寫進(jìn)食行為的未來
在"光控味覺偏好"實(shí)驗(yàn)中,通過藍(lán)光激活POMC→PVT通路的小鼠,對特定風(fēng)味飼料的偏好度從40%飆升至75%。這種操控具有持久性——即使停止刺激28天后,偏好仍維持在68%。更驚人的是:
精準(zhǔn)調(diào)控:僅抑制該通路可使高糖飲食攝入減少62%,而對高脂飲食無影響
時(shí)間特異性:在能量充足時(shí)(如晝夜節(jié)律的光周期)效果最顯著
行為轉(zhuǎn)化:該通路激活早于舔食動(dòng)作0.5秒,直接關(guān)聯(lián)食物搜尋行為
對抗肥胖的新戰(zhàn)線:靶向治療的曙光
傳統(tǒng)減重藥物常因阻斷全身阿片系統(tǒng)引發(fā)抑郁等副作用。該研究提出的精準(zhǔn)干預(yù)策略具有獨(dú)特優(yōu)勢:
時(shí)空特異性:病毒載體AAV-FLEX系統(tǒng)可精確靶向POMC→PVT投射
狀態(tài)依賴性:僅在飽腹?fàn)顟B(tài)下發(fā)揮作用,避免干擾正常饑餓信號
飲食選擇性:不影響蛋白質(zhì)或脂肪攝入,維持基礎(chǔ)營養(yǎng)平衡目前研究團(tuán)隊(duì)已與制藥企業(yè)合作開發(fā)MOR亞型選擇性調(diào)節(jié)劑,未來將進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。
重新定義"意志力":食欲調(diào)控的哲學(xué)啟示
該研究顛覆了"暴食=自制力不足"的認(rèn)知偏見。當(dāng)POMC神經(jīng)元通過PVT向伏隔核(Nucleus Accumbens)發(fā)送抑制信號時(shí),本質(zhì)上創(chuàng)造了"此刻需要糖分"的神經(jīng)現(xiàn)實(shí)。理解這種機(jī)制,我們或許能更寬容地看待食欲波動(dòng),轉(zhuǎn)而通過環(huán)境調(diào)控(如餐后即時(shí)刷牙)來重塑進(jìn)食行為。
當(dāng)人工智能開始解析神經(jīng)密碼,當(dāng)光遺傳學(xué)裝置能實(shí)時(shí)調(diào)控食欲,我們將如何重新定義"自由意志"?這項(xiàng)研究打開的不僅是治療肥胖的大門,更是理解意識與本能關(guān)系的鑰匙。在科技與倫理的碰撞中,我們正在見證神經(jīng)生物學(xué)最激動(dòng)人心的時(shí)代。