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Cell:大脑迷走神经如何控制饮食,传递“饱腹感”?

2016/05/31 来源:生物探索
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导读
近期,哈佛医学院团队发现脑神经中负责感应“饱腹”、控制营养吸收的迷走神经的分子机制。它在胃肠道部位分布有两种不同类型的感应神经元(GPR65和GLP1R),分别独立行使着营养吸收和食物摄取控制两大功能。这有望为减肥、2型糖尿病、胃肠道疾病治疗等药物研发提供重要靶点。


神经系统操控人的感知、认知、运动、呼吸、消化等多种功能,至关重要且不可或缺,由中枢神经系统和周围神经系统两大部分组成。其中,脑神经作为周围神经系统三大组成之一(其余两个分别是脊神经和植物神经),共有12对,主要支配头面部器官的感觉和运动。

而迷走神经(vagus nerve)作为脑神经中最长、分布最广的一对神经,负责身体和大脑信号的联络。每日三餐后,迷走神经负责感应、传递“吃饱”的信号,调控食物消化和营养吸收。此外,它还参与呼吸、心率和运动等过程。

然而,迷走神经如何接受信号、行使上述功功能一直未知。操控“饱腹”的信号通路有几条?迷走神经怎么区分蛋白质、碳水化合物或者脂肪?它又是如何传递信号刺激消化酶的分泌?

带着这些疑惑,哈佛医学院细胞生物学副教授Stephen Liberles 带领团队以老鼠为模型,对迷走神经进行了遗传学剖析,发现分布于胃肠道的迷走神经具有两种不同类型的感应神经元,分别控制营养吸收、食物摄取。

其中,GPR65神经元负责监管营养物质的摄取,而GLP1R神经元负责感受肠胃张力、传递饱腹信号。相关研究成果于5月26日发表在《Cell》期刊。

这两类感应神经元细胞行使着不同的功能:

大脑如何感应“饱腹”?首先,胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体(GLP1R)神经元负责感受肠胃张力,随后将神经刺激由受体传递至中枢神经系统。我们知道,GLP-1由肠道分泌负责营养物质的吸收,有着减少肠蠕动、控制摄食减轻体重的功能,是目前2型糖尿病药物作用的主要靶点。

所以,按理GLP1R神经元应该控制营养物质吸收,但是实验结果却意外的显示,这类神经元对肠胃张力感受器敏感,负责传递“吃饱”信号。而且,这些感应神经元分布于胃部肌壁,而不是肠道的内表面。

而GPR65神经元会分泌感受激素的受体,进而调控肠道对营养物质的吸收。感应神经元会识别穿过小肠到达肠道绒毛的营养物质。但是,神经细胞如何区别大分子呢?研究证实,GPR65神经元通过响应食物释放的各种化学信号,从而获取区分糖类、脂肪、蛋白质以及酸碱平衡的线索。

最终,这两类感应神经元将信号由受体传递至中枢神经系统。相应得,研究人员在脑干核心区域发现了两类不同的神经元细胞。神奇的是,这两类神经细胞紧邻排列,且无重叠,这意味着接受身体信号的中枢系统也存在两条通路。

研究人员表示,这些不同分布行使不同功能的神经元细胞有望成为控制食物摄取的药物靶向目标。此外,它对于胃肠道疾病、2型糖尿病治疗也有一定参考意义。

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