《自然》：饥饿通过NPY让你闻到千里外的美食
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文献：Horio, N., Liberles, S.D. Hunger enhances food-odour attraction through a neuropeptide Y spotlight. Nature (2021).
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有没有觉得饿了的时候 ， 我们对食物的气味更为敏感？每次下班走出实验室 ， 老远就能闻到两条街以外的烧烤 ， 摄人心魂！为什么此刻的栀子花不那么香了 ， 周围小哥哥小姐姐也失去了荷尔蒙的“芬芳” ， 而我的心里只有你——烤串？虽然食物 ， 配偶 ， 竞争者和掠食者等带有的气味会激活平行的神经环路 ， 但我们自身不同的生理状态可以灵活调控这些环路从而改变我们的行为 ， 在不同的状态下告诉我们接下来需要干什么 ， 带领着我们进食或者逃跑 ， 最终目的是让我们更好的生存下去 。 那我们的生理状态是如何调控嗅觉环路的？为什么饥饿会让我们对食物的气味更为敏感呢？
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近日 ， 来自哈佛医学院的科学家们给出了他们的结论：饥饿通过神经肽Y（neuropeptide Y ， NPY）来促进食物气味对我们的吸引力 。 他们首先观察到 ， 如果将小鼠放在一个两边有不同气味（食物、异性信息素）的测试环境中 ， 这两种气味对小鼠有着相似的吸引力 。 然而如果在测试前对一组小鼠禁食 ， 这些饥饿的小鼠对食物气味的偏好性就会显著提高 。 因此 ， 研究人员猜想是否有一条嗅觉子环路被大脑里的饥饿控制中心所调控？
我们知道 ， 下丘脑刺痛相关肽（agouti-related peptide ， AGRP）神经元可以帮助动物产生“饿”的感觉 ， 通过光遗传技术激活这些神经元可以促进小鼠进食 ， 反之则会带来小鼠饿死的结局 。 那么如果用光遗传激活这些神经元 ， 是不是也能改变小鼠的气味偏好行为？他们发现 ， 对于已经进食的小鼠 ， 测试中他们对食物和信息素的气味偏好相似 ， 但如果用光激活这些小鼠的AGRP神经元 ， 他们则会更喜欢食物胜过配偶 。 因此 ， 他们认为 ， AGRP神经元有选择地促进了某些气味的吸引力 。
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- Horio et al.,Nature -
所以 ， 是否只有这些AGRP神经元投射到某些特定的脑区 ， 才会增强食物气味的吸引力呢？因为AGRP神经元可以有选择性地投射到靶标 ， 所以照射特定投射神经元分支并不会影响其他区域轴突末端的激活 。 利用这个方法 ， 研究者们可以光照激活不同的接受AGRP信号的脑区 ， 他们注意到只有激活脑室旁丘脑核（paraventricular thalamus ， PVT）的AGRP神经元末端才会提升食物气味对进食过小鼠的吸引力 。 那如果抑制这些神经元 ， 是否可以可以降低禁食小鼠对食物气味的偏好呢？实验的结果与他们的猜想一致 ， 即使这些禁食的小鼠已经处于饥饿状态 ， 但如果光抑制AGRP神经元到PVT的投射 ， 同样可以减少食物气味对小鼠的吸引力 。 最后 ， 研究者们发现 ， 食物气味信号的出现会造成瞬时AGRP神经元抑制 ， 但仅仅是很短暂的时间 ， 然而相比起来食物气味对饥饿小鼠的吸引力很为持久 。 所以他们认为 ， 饥饿状态下持续激活的AGRP神经元引起的食物气味吸引力提升 ， 很有可能与神经调节物质持久的信号通路调节有关 。 那到底是哪种神经递质（AGRP ， NPY或GABA）参与了这个过程呢？通过对几种基因敲除老鼠的气味选择行为实验 ， 他们发现只有敲除NPY ， 食物气味对禁食老鼠吸引增加现象才会消失 ， 而在AGRP神经元里面表达NPY却可以完全恢复食物气味的吸引力 。
更进一步 ， 他们发现在众多的NPY受体中也只有敲除Npy5r会达到类似的吸引力减弱的效果 ， 所以说AGRP神经元产生的NPY结合到Npy5r对这个过程至关重要 。 通常我们认为 ， 对食物气味的认识是通过学习获得的 ， 那么在Npy-KO和Npy5r-KO小鼠中没有食物气味吸引的增加可能可以解释为记忆形成或饥饿诱导的行为缺陷 ， 为了验证到底是哪个环节被损坏了 ， 他们直接注射NPY或NPY5R兴奋剂到Npy-KO的小鼠中 ， 无需额外训练都可以快速恢复饥饿决定的食物气味偏好 ， 这说明NPY参与饥饿促进的食物气味吸引行为的表达而非气味记忆形成的过程 。 总的来说 ， 这个研究揭示了对食物气味有反应的神经元含有一个嗅觉子环路 ， 通过丘脑NPY释放来倾听饥饿状态 ， 为内部状态如何调节行为提供了新的机制看法 。 看到现在也饿了吧？快告诉丘脑释放NPY ， 闻闻哪里可以撸串 。
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