Cell封面:兩項(xiàng)光遺傳學(xué)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(lái),相信每一個(gè)吃貨都有過(guò)這樣的經(jīng)歷。對(duì)于人類來(lái)說(shuō),進(jìn)食已經(jīng)不僅是生存需要更是一種享受,甚至是一種“癮”。
現(xiàn)在,強(qiáng)迫性進(jìn)食和糖癮已經(jīng)成為了人類健康的重要威脅,但對(duì)此進(jìn)行干涉又可能會(huì)影響正常的進(jìn)食行為。本期Cell雜志上發(fā)表的兩項(xiàng)研究,通過(guò)光遺傳學(xué)技術(shù)將正常的進(jìn)食行為與尋求獎(jiǎng)賞的進(jìn)食分開,鑒定了強(qiáng)制性進(jìn)食的神經(jīng)基礎(chǔ),為治療這種疾病提供了新的靶標(biāo)。
“肥胖和二型糖尿病是當(dāng)今社會(huì)面臨的重要健康問(wèn)題,但許多治療策略并沒(méi)有觸及病根:不健康的飲食習(xí)慣,”其中一項(xiàng)研究的資深作者,麻省理工的Kay Tye說(shuō)。“我們的發(fā)現(xiàn)令人振奮,未來(lái)人們也許選擇性抑制強(qiáng)制性進(jìn)食,同時(shí)不影響健康的進(jìn)食行為。”
強(qiáng)制性進(jìn)食是一種尋求獎(jiǎng)賞的行為,與藥物成癮類似。這兩種行為的主要區(qū)別在于,吃東西是生存所必需的。安全有效的治療強(qiáng)制性進(jìn)食,必須將這種大腦回路與正常進(jìn)食行為分開。Tye等人推測(cè),從外側(cè)下丘腦到腹側(cè)被蓋區(qū)的神經(jīng)通路可能在強(qiáng)制性進(jìn)食中起到了重要作用,因?yàn)檫@一大腦區(qū)域與尋求獎(jiǎng)賞的行為有關(guān),比如進(jìn)食、性行為和藥物成癮。
他們用光遺傳學(xué)技術(shù)對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。光遺傳學(xué)技術(shù)是對(duì)特定神經(jīng)元進(jìn)行遺傳學(xué)改造,使其表達(dá)可以控制神經(jīng)元活性的光敏蛋白,然后通過(guò)光纖發(fā)光來(lái)進(jìn)行激活或抑制這些細(xì)胞。研究顯示,激活外側(cè)下丘腦-腹側(cè)被蓋區(qū)的神經(jīng)通路,能使已經(jīng)吃飽的小鼠花更長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)食,增加小鼠穿越電擊平臺(tái)獲取獎(jiǎng)勵(lì)(糖)的次數(shù)。抑制這個(gè)神經(jīng)通路會(huì)減少小鼠強(qiáng)迫性的找糖行為,但不影響?zhàn)囸I小鼠的正常食量,這說(shuō)明還有其他神經(jīng)回路在控制饑餓小鼠進(jìn)食。
在另一項(xiàng)研究中,北卡羅來(lái)納大學(xué)的Garret Stuber等人通過(guò)光遺傳學(xué)技術(shù),在小鼠的外側(cè)下丘腦中鑒定了控制進(jìn)食和獎(jiǎng)賞尋求行為的神經(jīng)元。他們讓小鼠自由探索放有食物的區(qū)域或者完成任務(wù)獲得糖塊獎(jiǎng)勵(lì),同時(shí)成像小鼠外側(cè)下丘腦的神經(jīng)元活性。研究人員在此基礎(chǔ)上,成功區(qū)分了介導(dǎo)食欲性行為和滿足性行為的神經(jīng)元。
Tye指出,支持生物追逐甜食的大腦回路在進(jìn)化過(guò)程中是很有意義的。因?yàn)檫@類食物比較稀缺,是只能在特定季節(jié)獲得的寶貴資源。當(dāng)資源有限時(shí)(比如冬季),動(dòng)物會(huì)在其他神經(jīng)回路的驅(qū)使下吃任何可以獲得的食物。
“然而當(dāng)今社會(huì)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(shuō)。“人體還沒(méi)有適應(yīng)糖分過(guò)于豐富的世界,因此推動(dòng)我們往肚子里塞甜食的回路引起了新的健康問(wèn)題。鑒定強(qiáng)迫性進(jìn)食背后的神經(jīng)通路,可以幫助人們開發(fā)靶向性藥物,有效治療這個(gè)普遍存在的問(wèn)題,”Tye說(shuō)。