食欲控制：对水母和果蝇的研究揭示了饥饿调节的古老根源|全球时快讯

来源：cnBeta 　2023-04-12 11:46:33

研究人员发现水母和果蝇中调节食物摄入的神经肽之间存在联系，尽管它们之间有6亿年的分歧。控制进食行为的GLWamide/MIP系统被发现在这两个物种之间功能上是保守的，揭示了一个保守的饱腹感信号的深刻进化起源。

(相关资料图)

数十年的研究表明，进食的动机，即饥饿感和饱腹感，是由激素和称为神经肽的小蛋白质控制的。它们在人类、小鼠和果蝇等广泛的生物体中都有发现。如此广泛的出现表明有一个共同的进化起源。为了探索这一现象，一个研究小组转向了水母和果蝇，从中发现了一些令人惊讶的结果。

尽管水母在至少6亿年前与哺乳动物有共同的祖先，但它们的身体更简单；它们拥有被称为神经网的分散的神经系统，而不像哺乳动物有更具体的结构，如大脑或神经节。然而，水母拥有丰富的行为，包括精心设计的觅食策略、交配仪式、睡眠甚至学习。尽管它们在生命之树中具有重要地位，但这些迷人的生物仍然没有得到充分的研究，而且对它们如何控制食物的摄入几乎一无所知。

水母Cladonema pacificum

该小组由日本东北大学生命科学研究生院的Hiromu Tanimoto和Vladimiros Thoma领导，专注于Cladonema，一种具有分支触角的小型水母，可以在实验室中饲养。这些水母根据它们的饥饿程度来调节它们的进食量。

"首先，为了了解喂养调节的基本机制，我们比较了饥饿和喂养水母的基因表达谱，"Tanimoto说。"摄食状态改变了许多基因的表达水平，包括一些编码神经肽的基因。通过合成和测试这些神经肽，我们发现有五种神经肽能减少饥饿水母的摄食。"

研究人员随后仔细研究了这样一种神经肽--GLWamide--如何控制摄食。一项详细的行为分析显示，GLWamide抑制了触手的缩短，这是一个将捕获的猎物转移到口中的关键步骤。当研究人员对GLWamide进行标记时，他们发现它存在于位于触手基部的运动神经元中，而且摄食会增加GLWamide的水平。这导致了这样的结论：在克拉多纳马，GLW酰胺作为一种饱腹感信号--一种发送到神经系统的信号，表明身体已经吃够了食物。

GLWamide（绿色）在Cladonema眼球（黑圈）周围的神经元中表达。细胞核以洋红色显示。资料来源：Vladimiros Thoma等人。

然而，研究人员对探索这一发现的进化意义的追求并没有就此停止。相反，他们将目光投向了其他物种。果蝇的进食模式是由神经肽肌抑制肽（MIP）调节的。缺乏MIP的果蝇会吃更多的食物，最终体型变得肥胖。有趣的是，MIP和GLWamide在结构上有相似之处，这表明它们通过进化有关联。

Thoma说："由于GLWamide和MIP的功能在6亿年的分化中一直保持不变，这使我们思考是否有可能交换这两者。我们正是这样做的，首先给水母提供MIP，然后在没有MIP的苍蝇中表达GLWamide。"

令人惊讶的是，MIP减少了Cladonema的摄食，就像GLWamide一样。此外，苍蝇体内的GLWamide消除了它们异常的过度进食，这表明GLWamide/MIP系统在水母和昆虫中的功能保存。

Tanimoto指出，他们的研究强调了一个保守的饱腹感信号的深刻进化起源，以及利用比较方法的重要性。"我们希望我们的比较方法将激励人们在更广泛的进化背景下集中调查分子、神经元和电路在调节行为方面的作用"。

推荐DIY文章