Nature:先求偶还是先进食？竟是肠道激素在操纵！
来源：本站原创 2022-03-24 16:14
动物通常在一个时间内只表现一种行为。它们体内存在一种机制来设定行为的优先级，并在适当的时候从一种行为切换到另一种行为。进食和求偶之间的适应性优先化对于进化适应性的最大化至关重要。例如，进食时间过长可能会导致繁殖机会的丧失，而进食不足可能会减少繁殖输出，从而降低进化适合度。要理解动物是如何设定行为优先级的，就必须研究相关动机系统之间的相互作用。然而，大多数研究
动物通常在一个时间内只表现一种行为。它们体内存在一种机制来设定行为的优先级，并在适当的时候从一种行为切换到另一种行为。进食和求偶之间的适应性优先化对于进化适应性的最大化至关重要。例如，进食时间过长可能会导致繁殖机会的丧失，而进食不足可能会减少繁殖输出，从而降低进化适合度。要理解动物是如何设定行为优先级的，就必须研究相关动机系统之间的相互作用。然而，大多数研究关注的是控制进食的个体系统和求爱的系统。近日，发表在Nature上一篇的学术论文研究了决定捕食和求爱优先顺序的环境，并探讨了促进果蝇从捕食到求爱的分子和神经元机制。
在研究中，研究人员设计了一种试验来监测单个雄性果蝇对食物和配偶的行为。利用这个试验发现，在饥饿的雄性动物中，进食比求偶更重要，而摄入富含蛋白质的食物后的几分钟内迅速逆转了这一顺序。研究人员研究了食物中促进从进食到求偶转变的大量营养素。在分子水平上，一种来自肠道的、营养特异的神经肽激素——利尿激素31 (Dh31)——推动从进食到求偶的转变。Dh31在成年果蝇中广泛表达，包括大脑神经元和腹侧神经索(VNC)以及胃肠道的肠内分泌细胞中。研究人员通过钙成像实验进一步解决了潜在的动力学问题。他们发现食物中的氨基酸能急性激活肠道内的Dh31+肠内分泌细胞，增加血液循环中的Dh31水平。
图 氨基酸的消耗抑制雄性果蝇进食，促进雄性果蝇求偶。
为了研究肠道源性Dh31如何影响大脑中Crz+神经元的活动，他们利用了一种保护循环系统的非侵入性成像系统。完整果蝇的三光子功能成像显示，Dh31+肠内分泌细胞的光遗传刺激会迅速刺激表达Dh31受体(Dh31R)的脑神经元亚群。此外，来自肠道的Dh31在几分钟内通过循环系统刺激大脑神经元，与进食-求爱行为转换的速度一致。研究结果表明，肠道释放的Dh31对进食和求偶有相反的作用。在回路水平上，大脑中存在两个不同的Dh31R+神经元群体，一个群体通过抑咽侧体神经肽-C抑制进食，另一个群体通过黑化诱导激素促进求爱。
总之，这项研究结果说明了果蝇从捕食到求爱的转换机制。通过这种机制，摄入富含蛋白质的食物会触发肠道激素的释放，而这种激素反过来又会通过两条平行的途径将求爱行为优先于进食。（生物谷Bioon.com）
参考文献：Lin， HH.， Kuang， M.C.， Hossain， I. et al. A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding. Nature 602， 632–638 (2022). https：//doi.org/10.1038/s41586-022-04408-7
肠道微生态与人体健康密切相关，科研学者围绕肠道微生物与免疫系统、代谢性疾病、消化系统疾病、肿瘤、神经系统疾病、药物代谢等的关系展开大量研究，多组学、测序方法更新迭代、合成生物学、菌群移植、AI等技术的发展也为肠道研究带来了强大助力，肠道微生态的研究逐步向精细化和纵深化前行。
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