Nature：揭示肠道激素CNMamide触发对更多蛋白的渴望的机制

2021年5月23日讯/生物谷BIOON/---所有的有机体都需要均衡地摄入碳水化合物、蛋白和脂肪以维持健康。如果饮食中不包括足够的蛋白，仅仅摄取足够的卡路里是不行的，因为它仍然可能导致严重的营养不良，包括夸希奥科病（kwashiorkor，恶性营养不良病）。

在一项新的研究中，来自韩国科学技术院和首尔大学的研究人员利用果蝇为研究对象，揭示了饮食中的蛋白缺乏如何引发肠道和大脑之间的交谈，从而诱发对富含蛋白或必需氨基酸（essential amino acid, EAA）的食物的渴望。具体而言就是，在果蝇中，肠道细菌-肠道-大脑轴检测EAA的缺乏，并刺激对EAA的补充需求。这一发现可以使人们更好地了解人类的营养不良问题。相关研究结果近期发表在Nature期刊上，论文标题为“Response of the microbiome–gut–brain axis in Drosophila to amino acid deficit”。

科学家们已经知道，有机体内蛋白摄入不足会导致优先选择富含蛋白或必需氨基酸的食物，但他们并不确切知道这是如何发生的。

这些作者通过探究不同基因对蛋白缺乏后的食物偏好的影响，在果蝇中研究了这一过程。他们发现，蛋白缺乏引发了一种名为神经肽CNMamide（CNMa）的肠道激素从特定的肠细胞群体---肠道内壁细胞---中释放出来。到目前为止，科学家们已经知道，肠细胞向肠道释放消化酶，以帮助消化和吸收肠道中的营养物。这项新的研究表明，肠细胞的作用比人们以前想象的要复杂。

肠细胞通过释放CNMa来应对蛋白缺乏，CNMa将肠道内的营养状态传递给大脑神经细胞上的CNMa受体。这就触发了吃含有必需氨基酸的食物的欲望。

有趣的是，这些作者还发现，存在于肠道中的肠道细菌---醋菌属细菌（Acetobacterbacteria）---产生的氨基酸可以补偿饮食中轻微的蛋白缺乏。这种细菌提供的这种基础水平的氨基酸改变了CNMa的释放，并缓和了果蝇摄入更多蛋白的补偿欲望。在蛋白缺乏的果蝇中，沉默CNMa-CNMa受体轴可阻断EAA特异性的饥饿驱动的反应。相比之下，携带不产生亮氨酸或其他EAA的突变肠道细菌的限菌果蝇（gnotobiotic flies）显示出更高的CNMa表达和更大的EAA补偿欲望。他们提出，肠细胞感知饮食和肠道细菌来源的EAA水平，并通过CNMa将EAA缺失的情况传递给大脑。

肠道细菌-肠-道大脑轴概述。在必需氨基酸缺乏期间，CNMa通过Atf4和Mitf(可能还有其他未知因子)上调，作用于表达CNMa受体（CNMaR）的神经元，刺激必需氨基酸的补偿性欲望。图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03522-2。

这些作者能够进一步澄清对饮食中的蛋白缺乏做出反应并最终在这些特定的肠细胞中产生CNMa激素的两条信号通路。

这些作者指出，仍然需开展进一步研究，以了解CNMa如何与大脑中的受体沟通，以及这种沟通是通过直接激活连接肠道和大脑的神经细胞，还是通过血液循环间接激活大脑而发生。他们的研究可能为理解包括人类在内的哺乳动物的类似过程提供新的见解。

这些作者选择调查一种简单的有机体，即果蝇，这将使得他们更容易识别和表征关键的营养传感蛋白。鉴于所有有机体对所需的营养物有渴望，他们在果蝇中发现的营养物传感蛋白及其途径也将与哺乳动物中的营养物有关。他们相信，这项研究将极大地促进人们对代谢疾病和饮食相关疾病的原因的理解。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Boram Kim et al. Response of the microbiome–gut–brain axis in Drosophila to amino acid deficit. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03522-2.