科学家们发现了一个隐藏的肠道-大脑网络，当身体需要更多蛋白质时，该网络可以改变对食物的渴望。
机体拥有一种卓越的能力，能够识别重要营养素的缺乏并相应地调整行为。最新研究表明，肠道在这一过程中扮演着比以往认知更为重要的角色，它能主动检测蛋白质短缺，并与大脑沟通以影响食物选择。
由韩国基础科学研究所（IBS）微生物组-身体-大脑生理学中心主任SUH Seong-Bae领导的团队，与首尔国立大学和梨花女子大学的研究人员合作，成功识别出一个此前未知的肠道-大脑通讯系统。该系统在蛋白质稀缺时，帮助动物寻找必需营养素。
他们的发现揭示，肠道的功能远不止消化食物。它能持续监测营养状况，并通过神经信号和激素的协同作用，迅速改变进食行为。
蛋白质是至关重要的营养素，因为它含有动物自身无法合成、必须通过食物获取的必需氨基酸。长期以来，科学家们已知动物在缺乏蛋白质时会倾向于渴望富含蛋白质的食物，但这种行为背后的生物学机制一直不甚明朗。
研究人员发现，肠道通过两条相互关联的信号通路响应蛋白质缺乏。其中一条是快速的神经通路，当必需氨基酸供应不足时，它能迅速向大脑发出警报。另一条是较慢的激素通路，它有助于在更长时间内维持对蛋白质的寻求行为。
为了探究该系统的工作原理，研究团队选择了果蝇作为模型，果蝇因其在研究进食行为相关神经回路中的广泛应用而备受青睐。研究人员结合神经成像、行为测试和遗传技术，成功绘制出了负责检测和响应蛋白质短缺的回路。
当果蝇被剥夺膳食蛋白质时，肠道内的特化细胞会释放一种名为CNMa的肽类激素。这种分子具有双重功能：首先，它激活了与肠道相关的肠神经元，通过肠道-大脑神经回路，迅速将氨基酸缺乏的信息直接传递给大脑。其次，CNMa进入血液循环，以较慢的速度抵达大脑，在那里它增强并延长了对必需氨基酸的寻求驱动力。
SUH Seong-Bae主任表示：“我们的研究表明，肠道不仅仅是一个消化器官，更是一个活跃的感官系统，它持续监测营养状态并直接指导行为决策。”
研究人员发现，这种反应是高度靶向的，而非简单的饥饿感增加。
肠道-大脑系统并没有导致动物摄入更多所有食物，而是改变了饮食优先级。与蛋白质相关的营养素变得更具吸引力，而对糖的兴趣则有所下降。
进一步的调查显示，CNMa信号通路抑制了被称为DH44神经元的糖感知脑细胞的活性。通过降低对碳水化合物的反应，该系统有效地将进食偏好转向能够提供身体所需必需氨基酸的食物。
该研究还强调了肠道微生物组的作用。
缺乏正常肠道细菌的果蝇表现出参与氨基酸寻求的脑神经元更强的激活。这一发现表明，肠道微生物可能通过影响营养物质的可用性以及监测营养状态的信号通路来影响进食行为。
随后，研究人员检验了哺乳动物中是否存在类似的机制。
小鼠实验表明，被剥夺蛋白质的动物也对必需氨基酸产生了强烈的偏好，这表明这种营养感知系统在进化过程中是保守的。
一个出乎意料的发现涉及FGF21，这是一种被广泛认为在调节蛋白质食欲中起主要作用的激素。然而，即使是缺乏FGF21的小鼠，也继续表现出相同的蛋白质寻求行为。
这一结果表明，除了科学界已知系统之外，还存在其他的营养感知系统。
这些发现表明，当营养物质缺失时，动物并非简单地增加食物摄入量。相反，大脑可以有选择地调整进食优先级，以靶向补充所缺乏的特定营养素。
研究人员表示，理解肠道和大脑如何协同工作以维持营养平衡，有望为肥胖、代谢疾病和进食障碍提供新的见解。
SUH Seong-Bae主任指出：“目前大多数肥胖和食欲控制药物都依赖肠道激素信号，但我们对天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-大脑轴在营养选择方面的基本原理，并为未来针对代谢和进食障碍的治疗策略奠定了基础。”