进食不仅仅是为了获取足够的卡路里。动物还需要选择正确的营养素。当身体缺乏蛋白质时，必须寻找必需氨基酸——这些无法在体内合成、必须从食物中获取的蛋白质构建模块。
蛋白质感知肠道-大脑回路的发现
基础科学研究所(IBS)微生物组-身体-脑生理学中心的Suh Seong-Bae主任领导的研究团队，与首尔国立大学和梨花女子大学的研究人员合作，揭示了肠道如何检测蛋白质缺乏并引导大脑寻找必需营养素的机制。
这项发表在《科学》杂志上的研究，揭示了一种此前未知的肠道-大脑信号系统，该系统通过协调的神经元和激素通路快速改变进食行为。
蛋白质是不可或缺的营养素，因为它们含有动物无法自行合成的必需氨基酸。尽管已知动物在缺乏蛋白质时会产生对高蛋白食物的渴望，但将营养缺乏与选择性进食行为联系起来的生物学机制一直不太清楚。
CNMa如何协调快速和缓慢信号
IBS研究团队发现，肠道通过两条协调的通路对蛋白质缺乏做出反应——快速神经回路迅速告知大脑必需氨基酸的缺乏，而较慢的激素信号则随着时间推移维持对蛋白质的寻求行为。
研究人员首先研究了果蝇，这是识别控制进食的神经回路的有力模型。通过在果蝇中使用神经成像、行为实验和遗传工具，研究团队确定了这一过程背后的神经回路。
当果蝇被剥夺饮食中的蛋白质时，肠道中的特殊肠细胞产生一种名为CNMa的肽类激素。这一信号首先激活与肠道相关的肠神经元，通过直接的肠道-大脑神经回路快速将氨基酸缺乏信息传递给大脑。
同时，CNMa作为激素进入循环系统，较慢地到达大脑，随着时间的推移强化并维持对必需氨基酸的食欲。
"Suh Seong-Bae主任表示："我们的研究表明，肠道不仅仅是消化器官，而是一个活跃的感觉系统，不断监测营养状态并直接指导行为决策。"
从糖转向蛋白质的食物选择
研究人员进一步发现，该系统并没有简单地增加整体食欲。相反，它有选择性地改变了饮食优先级：动物对蛋白质相关营养素的吸引力增加，而对糖的兴趣下降。
CNMa信号抑制了被称为DH44神经元的糖感神经元的活性，有效地将进食偏好从碳水化合物转向蛋白质相关营养素。
肠道微生物的作用和进化保守性
研究还揭示了肠道微生物群对该回路的影响。缺乏共生肠道细菌的果蝇表现出更强的氨基酸寻求脑神经元激活，将微生物对营养可用性的调节与进食行为联系起来。
研究人员还表明，该机制在哺乳动物中具有进化保守性。使用小鼠进行的类似实验显示，蛋白质缺乏的动物同样发展出对必需氨基酸的强烈偏好。
令人惊讶的是，即使在缺乏FGF21的小鼠中，这种反应仍然保持完整——FGF21是一种长期以来被认为在蛋白质食欲中起核心作用的激素。这一发现表明动物拥有额外的、此前未知的营养感知系统。
对营养和未来治疗的影响
这些发现表明，当营养缺乏时，动物并不会简单地吃更多。相反，大脑有选择性地调整进食优先级，以利于特定缺乏的营养素。
研究人员表示，这些发现为身体如何维持营养平衡提供了重要见解，并可能为肥胖、代谢疾病和饮食障碍研究开辟新途径。
Suh Seong-Bae主任表示："目前大多数肥胖和食欲控制药物都依赖肠道激素信号，但我们对自然产生的肠道信号如何影响大脑和行为仍然知之甚少。这项研究揭示了肠道-大脑轴对营养选择的基本原理，为针对代谢和进食障碍的未来治疗策略奠定了基础。"
出版详情
Boram Kim等人，《必需氨基酸缺乏的神经和激素肠道-大脑反应的复杂相互作用》，《科学》(2026)。DOI: 10.1126/science.adv3355
期刊信息
《科学》
关键医学概念
肠道-大脑轴
肠道菌群
FGF21基因
临床类别
营养与健康饮食
胃肠病学
神经学
体重管理
由基础科学研究所提供
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