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Nature,PNAS等三篇文章:吃出食物的营养成分

2013.4.25

  科学家们设计出了一种无法辨别出甜味的果蝇,用于实验,刚开始这些果蝇没有表现出针对糖水和白开水之间的偏好,但是经过15个小时未进食后,这些昆虫开始倾向于选择糖水,这表明即使它们无法尝出甜味来,还是能感知到这种糖水里还有维持生命所需的热量。

  “它们通过某种独立于味觉的方式,辨别卡路里热量,”来自耶鲁大学的神经生物学家 Ivan de Araujo说。

  独立于味觉的感知系统

  这项研究公布在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,其后又陆续有一些小鼠,大鼠和果蝇的研究证明这些动物具有独立于味蕾之外的感觉系统,能鉴别营养成分。也就是说,动物们并不会出现胃胀,胰岛素激素释放,或者其它饱腹感信号,告诉它们营养摄入已经够了,可以停止进食了。而这些研究发现的信号似乎具有积极有益的信息,能帮助动物学会重复选择营养。

  这种营养感知能力也许是一种进化保护系统,有助于动物发现味觉无法得出信息的食物的好处,比如说感觉系统可以告诉动物们,一些没有浓烈味道的某些淀粉类食物能提供了有用的热量,“但是,我们目前还无法解析这种机制,更别说进化上的意义了。”

  解析感知机制

  不过在去年Cell上的一篇文章(A Fructose Receptor Functions as a Nutrient Sensor in the Drosophila Brain)中,来自德州大学农工大学的研究人员在果蝇大脑神经元发现了一种受体能作为果糖传感器,不仅能在果蝇饿的时候促进它们进食,而且在饱了后,也会使其停止进食。

  上个月,来自纽约大学的一个团队还发现在果蝇神经元中存在一种蛋白质,能用于感知葡萄糖和半乳糖,帮助果蝇区别无法提供营养的甜味剂和真正的糖。

  来自布鲁克林学院的Tony Sclafani早在21世纪初期就首次发现了独立于味觉的营养感知系统,他和他的同事训练大鼠喝一种不含糖的人造香精饮料,并同时向它们的胃中直接注射葡萄糖或者清水。研究表明神经递质多巴胺在大鼠“喝”到葡萄糖后会释放。

  此后于2008年,de Araujo发现敲除TRPM5基因——一种味觉关键基因,小鼠仍然不减对糖的追求。研究人员发现蔗糖诱导小鼠的大脑中多巴胺的释放。去年这一研究组又分析了脂肪的摄入,发现了同样独立于味觉的多巴胺释放。

  寻找真实的传感系统

  然而,尽管科学家们好似已经弄清楚了大脑中多巴胺和奖赏通路的影响,但是研究人员依然无法找到负责这第六感营养感知系统的切实系统。Sclafani认为可能是CD36,但是敲除CD36,并没有影响小鼠的选择性。

  今年三月,发表在Nature Neuroscience杂志上的一篇文章中,来自纽约大学医学院的 Greg Suh等人进行了全基因组筛查,寻找营养传感系统被破坏的果蝇。

  结果他们发现了一种始终只喜欢更甜溶液的果蝇,无论溶液里是D-葡萄糖还是L-葡萄糖。这种果蝇缺失了一个基因,研究人员将其命名为“纸杯蛋糕”,这个基因编码一种在某些大脑神经元——R4神经元中活跃的蛋白,这说明这些细胞可能就是营养感知器,可以直接检测血淋巴(果蝇的血液系统)中葡萄糖的存在,或者作为下游作用因子。

  目前科学家们还不清楚,人类是否也存在相似的感知系统,一些研究发现人们更倾向于果汁这样含有热量的饮品,但还有一些研究则表明并不是这样。

  无论如何,至少我们知道一些物种更多注重于营养成分,而不仅仅是口味。“哪些会更多注重于营养呢?这一研究领域已被忽视多年。”

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