小布解读 | 环境也会影响饮食习惯？Nature Neuroscience揭示环境诱导小鼠过度进食的神经回路

现在各个平台上美食类的视频越来越多，奈何“管住嘴和手”太难了，我们在刷视频时总是被“馋到”，然后忍不住再去吃一顿或者打开橙色软件囤货零食。这些“进食”可能都是三餐外的额外份额，最后慢慢变成不爱运动的我们的脂肪。中国健康与营养调查也显示，过去30年间我国成年居民中心性肥胖患病率大幅增加。

科学家们认为，目前肥胖的流行主要是由促进过量摄入食物并阻碍身体活动的环境引起的，俗称“管不住嘴”和“迈不开腿”。肥胖虽然受遗传因素的影响，但其主要因素仍是过度饮食。过度饮食是生理、认知和环境共同作用的结果。然而不仅是我们，科学家们也捉摸不清环境对过度进食的影响。

说到环境对进食的影响，大家肯定会想起著名的巴甫洛夫的狗实验。巴甫洛夫通过被动学习，将狗反射性流口水与响铃关联起来，进而发现这关联与多巴胺能系统有关。同样的实验在啮齿类动物中也有实施，通过外界刺激（如光、声音等）影响其进食行为。许多科学家都在了解这种现象背后神经生物学机制，但到目前为止，人们仅发现一些相关的通路，未深究其神经机制。
 

图1. 巴甫洛夫的狗

新加坡科技研究局的傅玉博士团队继2018年在Science上首次报道下丘脑结节核（TN）里的生长激素抑制素神经细胞（TNSST）对进食有调控作用后，其团队于今年6月在Nature Neuroscience上发表了《A neural circuit for excessive feeding driven by environmental context in mice》。进一步揭示了TNSST在进食调控中的重要作用，其在调节环境介导的进食神经机制中扮演重要角色。
 

DOI：10.1038/s41593-021-00875-9

 

普遍认为，环境条件反射相关神经元在食用美味食物时可能更活跃。因此本文分析了食用普通食物(NCD)、美味的高脂肪饮食(HFD)或甜巧克力豆(CPs)小鼠的神经元活动变化（以c-Fos表达水平表征）。研究人员发现，只有TNSST神经元在食用HFD或CPs后，c-fos阳性的比例显著更高。而其他进食调控的重要神经细胞，如刺鼠关联蛋白（AgRP）神经元，在食用NCD或HFD后c-fos阳性却显著减少。活体钙成像实验也印证了上述结果，TNSST神经元在小鼠接近HFD/CPs时活动明显，但进食时神经元活动会明显减弱。而接近/食用NCD时，TNSST神经元不会产生明显波动。这说明TNSST神经元优先对美味食物做出反应。

 

图2. TNSST神经元对各种食物的反应

 

那么在进食NCD时人工激活TNSST神经元是否会产生情境进食条件反射（CFC）呢？

作者进行类巴普洛夫的狗的实验，使用化学遗传手段特异性激活TNSST神经元使小鼠在陌生环境（条件训练环境）中“被迫”进食NCD三小时，此后放回熟悉饲养环境。重复5天后，即使不刺激TNSST神经元，小鼠仍会在条件训练环境中大量进食NCD，这表明CFC促进了NCD的进食。这也是第一次报道了通过激活某种神经元和环境介导，促进动物普通食物（非可口）进食行为的研究。

作者还观察到了一种有趣的现象。将CFC小鼠重新置于条件训练环境但不喂食或木棒干预，小鼠“被迫”进食NCD的条件效应和TNSST神经元活动均明显减弱，即使激活TNSST神经元也不会产生CFC。这些都说明这种环境介导的进食行为在干预消失/改变后会很快消退。