对高脂肪食物的渴望可以追溯到肠道和大脑的联系

在哥伦比亚大学祖克曼研究所，研究老鼠的科学家发现，脂肪进入肠道会触发一个信号。这个信号通过神经传导到大脑，促使人们对高脂肪食物产生渴望。出版于2022年9月7日自然在美国，这项新研究提出了这种可能性干扰这种肠道-大脑连接的能力有助于防止不健康的选择，并解决由暴饮暴食引起的日益严重的全球健康危机。

“我们生活在一个前所未有的时代，脂肪和糖的过度消费正在导致肥胖和代谢紊乱的流行，”第一作者孟桐博士说，他是朱克曼研究所查尔斯·祖克博士实验室的博士后研究员，由霍华德·休斯医学研究所支持。“如果我们想控制对脂肪贪得无厌的渴望，科学告诉我们，驱动这些渴望的关键管道是肠道和大脑之间的连接。”

这种关于饮食选择和健康的新观点始于祖克实验室之前对糖的研究。研究人员发现，葡萄糖激活了一种特定的肠道-大脑回路，在肠道糖存在时，该回路与大脑交流。相比之下，无卡路里的人工甜味剂就没有这种效果，这可能解释了为什么无糖汽水会让我们感到不满足。

“我们的研究表明，舌头告诉我们的大脑我们在做什么就像祖克博士说。他还是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院(Columbia's Vagelos College of Physicians and Surgeons)生物化学、分子生物物理学和神经科学教授。“然而，肠道告诉我们的大脑我们要做什么想要我们需要什么?”

李博士想探索小鼠对膳食脂肪的反应:每一种动物都必须摄入脂肪和脂肪酸，以提供生命的基石。她给老鼠喂了几瓶含有溶解脂肪(包括大豆油的一种成分)的水，还有几瓶含有已知不会影响肠道但最初很有吸引力的甜味物质的水。几天后，这些啮齿动物对脂肪水产生了强烈的偏好。即使科学家们对老鼠进行了基因改造，取消了它们用舌头品尝脂肪的能力，它们也形成了这种偏好。

“尽管这些动物尝不出脂肪的味道，但它们还是被驱使着去吃脂肪，”祖克博士说。

研究人员推断，脂肪一定激活了特定的大脑回路，驱动动物对脂肪的行为反应。为了寻找这种回路，李博士在给老鼠喂脂肪的同时测量了它们的大脑活动。脑干的一个特殊区域——孤束尾核(cNST)的神经元活跃起来。这很有趣，因为cNST也与实验室之前发现的糖偏好的神经基础有关。

然后，李博士找到了将信息传送到cNST的通信线路。当老鼠的肠道中含有脂肪时，连接肠道和大脑的迷走神经中的神经元也会活跃起来。

在确定了小鼠偏爱脂肪的生物机制后，李博士接下来仔细研究了肠道本身:特别是肠道内壁的内皮细胞。她发现了两组细胞，它们对脂肪的反应是向迷走神经细胞发送信号。

“有一组细胞是基本营养素的一般传感器，不仅对脂肪有反应，还对糖和氨基酸有反应，”李博士说。“另一组只对脂肪有反应，这可能有助于大脑区分脂肪和肠道中的其他物质。”

接着，李博士又迈出了重要的一步，用一种药物阻断了这些细胞的活性。关闭两组细胞的信号可以阻止迷走神经细胞对肠道中的脂肪做出反应。然后，她使用基因技术使迷走神经神经元本身或cNST中的神经元失活。在这两种情况下，老鼠都失去了对脂肪的胃口。

“这些干预措施证实，从肠道到大脑的每一个生物步骤对动物对脂肪的反应都至关重要，”李博士说。“这些实验也为改变大脑对脂肪的反应以及对食物的行为提供了新的策略。”

赌注很高。自1980年以来，全球肥胖率几乎翻了一番。今天，近5亿人患有糖尿病。

“过度消费富含糖和脂肪的廉价、深加工食品正在对人类健康造成毁灭性影响，尤其是对低收入人群和有色人种社区，”祖克博士说。“我们越了解这些食物是如何劫持味觉和肠道-大脑轴的生物机制的，我们就越有机会进行干预。”

没有参与这项新研究的加州大学圣地亚哥分校神经科学教授斯科特·斯特恩森博士强调了其改善人类健康的潜力。

斯特恩森博士说:“这项令人兴奋的研究让我们深入了解了促使动物渴望脂肪的分子和细胞。”他的工作重点是大脑如何控制食欲。“研究人员控制这种欲望的能力最终可能会导致通过减少高热量高脂肪食物的消费来帮助对抗肥胖的治疗方法。”

这篇论文题为“脂肪偏好的肠道-大脑回路”，于2022年9月7日发表自然．作者是李梦桐、谭慧怡、卢正元、曾志玲、钟汉礼和查尔斯·朱克。

这项研究部分得到了罗素·贝里基金会肥胖神经生物学项目的支持。查尔斯·祖克(Charles Zuker)是霍华德休斯医学研究所的一名调查员。

利益竞争:查尔斯·祖克也是Kallyope的科学联合创始人和顾问，Kallyope是一家生物技术公司，基于我们对肠道-大脑生物学的全面理解开发治疗平台。