近日，韩国基础科学研究院（IBS）微生物组-身体-大脑生理学中心的SUH Seong-Bae主任团队，联合首尔大学和梨花女子大学的科学家们，揭示了一个此前未知的肠道与大脑之间的沟通系统。该系统能够帮助动物感知蛋白质缺乏，并驱动它们主动寻找所需的营养物质。

这项重要发现于5月21日发表在国际顶级期刊《科学》（Science）上，为理解动物如何精确调控营养摄取提供了新视角。

肠道如何感知蛋白质缺乏？

蛋白质是生命活动不可或缺的组成部分，因为它含有动物自身无法合成的必需氨基酸。长期以来，科学家们已知动物在蛋白质缺乏时会强烈渴望富含蛋白质的食物，但其体内感知这种缺乏的精确机制一直是个谜。

研究团队发现，肠道通过两个独立但协同的通讯途径来响应蛋白质短缺。其中一个途径通过神经系统快速发挥作用，迅速提醒大脑必需氨基酸的缺乏。第二个途径则通过体内循环的激素缓慢作用，有助于在更长时间内维持动物对蛋白质的寻求行为。

为了揭示这一机制，研究人员以果蝇为模型进行研究，果蝇常被用于探索摄食行为相关的神经回路。通过脑成像、行为测试和遗传学实验，科学家们绘制出了涉及这一过程的特定回路。

当果蝇饮食中缺乏蛋白质时，肠道中的特化细胞会释放一种名为CNMa的肽激素。这种激素激活了与肠道相连的肠神经元，随后这些神经元通过直接的肠-脑神经通路迅速将信号传递给大脑。与此同时，CNMa也作为激素通过血液循环，更缓慢地到达大脑，从而强化了寻求必需氨基酸的驱动力。

SUH Seong-Bae主任强调：“我们的研究表明，肠道不仅仅是一个消化器官，更是一个活跃的感知系统，它持续监测营养状态并直接指导行为决策。”

肠道信号如何改变对糖的偏好？

新发现的系统并非简单地让动物整体食量增加，而是特异性地改变了它们的食物偏好。

研究人员发现，蛋白质缺乏会增加动物对蛋白质相关营养物质的吸引力，同时显著降低对糖的兴趣。CNMa信号能够抑制大脑中对糖敏感的DH44神经元的活动。结果，摄食偏好从碳水化合物转向了富含蛋白质的营养物质。

研究还指出，肠道细菌在这一过程中发挥着重要作用。缺乏正常肠道微生物的果蝇，其寻求氨基酸的大脑神经元激活程度更强，这表明微生物组可能有助于调节营养物质的可用性和摄食行为。

哺乳动物中也存在类似的蛋白质寻求行为

研究人员还在哺乳动物中发现了相同基本机制的证据。

对小鼠进行的实验表明，缺乏蛋白质的小鼠对必需氨基酸表现出强烈的偏好，这与在果蝇中观察到的行为相似。

一个令人惊讶的发现涉及FGF21，这种激素此前被认为是哺乳动物蛋白质食欲的核心。然而，即使是缺乏FGF21的小鼠，仍然表现出强烈的氨基酸寻求行为。研究人员认为，这表明动物拥有科学家尚未识别的其他营养感知系统。

总的来说，这些发现表明，当营养物质缺乏时，动物并非简单地感到更饥饿。相反，大脑似乎会选择性地优先摄取含有身体特定缺乏营养物质的食物。

对肥胖和进食障碍的潜在启示

科学家们相信，这项发现有助于增进对肥胖、代谢疾病和进食障碍的理解。

SUH Seong-Bae主任指出：“目前大多数肥胖和食欲控制药物都依赖于肠道激素信号，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-脑轴选择营养物质的基本原理，并为未来针对代谢和进食障碍的治疗策略奠定了基础。”