Cell封面:兩項光遺傳學重要成果
日期:2015-01-30 10:18:25
吃到美食(尤其是甜食)根本停不下來,相信每一個吃貨都有過這樣的經歷。對于人類來說,進食已經不僅是生存需要更是一種享受,甚至是一種“癮”。
現在,強迫性進食和糖癮已經成為了人類健康的重要威脅,但對此進行干涉又可能會影響正常的進食行為。本期Cell雜志上發表的兩項研究,通過光遺傳學技術將正常的進食行為與尋求獎賞的進食分開,鑒定了強制性進食的神經基礎,為治療這種疾病提供了新的靶標。
“肥胖和二型糖尿病是當今社會面臨的重要健康問題,但許多治療策略并沒有觸及病根:不健康的飲食習慣,”其中一項研究的資深作者,麻省理工的Kay Tye說。“我們的發現令人振奮,未來人們也許選擇性抑制強制性進食,同時不影響健康的進食行為。”
強制性進食是一種尋求獎賞的行為,與藥物成癮類似。這兩種行為的主要區別在于,吃東西是生存所必需的。安全有效的治療強制性進食,必須將這種大腦回路與正常進食行為分開。Tye等人推測,從外側下丘腦到腹側被蓋區的神經通路可能在強制性進食中起到了重要作用,因為這一大腦區域與尋求獎賞的行為有關,比如進食、性行為和藥物成癮。
他們用光遺傳學技術對此進行了驗證。光遺傳學技術是對特定神經元進行遺傳學改造,使其表達可以控制神經元活性的光敏蛋白,然后通過光纖發光來進行激活或抑制這些細胞。研究顯示,激活外側下丘腦-腹側被蓋區的神經通路,能使已經吃飽的小鼠花更長時間進食,增加小鼠穿越電擊平臺獲取獎勵(糖)的次數。抑制這個神經通路會減少小鼠強迫性的找糖行為,但不影響饑餓小鼠的正常食量,這說明還有其他神經回路在控制饑餓小鼠進食。
在另一項研究中,北卡羅來納大學的Garret Stuber等人通過光遺傳學技術,在小鼠的外側下丘腦中鑒定了控制進食和獎賞尋求行為的神經元。他們讓小鼠自由探索放有食物的區域或者完成任務獲得糖塊獎勵,同時成像小鼠外側下丘腦的神經元活性。研究人員在此基礎上,成功區分了介導食欲性行為和滿足性行為的神經元。
Tye指出,支持生物追逐甜食的大腦回路在進化過程中是很有意義的。因為這類食物比較稀缺,是只能在特定季節獲得的寶貴資源。當資源有限時(比如冬季),動物會在其他神經回路的驅使下吃任何可以獲得的食物。
“然而當今社會并不缺乏美味的食物,高糖或高脂食物常常比健康食物還容易獲得,”Tye說。“人體還沒有適應糖分過于豐富的世界,因此推動我們往肚子里塞甜食的回路引起了新的健康問題。鑒定強迫性進食背后的神經通路,可以幫助人們開發靶向性藥物,有效治療這個普遍存在的問題,”Tye說。