晨跑还是夜跑好,看你想吃豆腐脑还是小烧烤?Nature子刊揭秘:HON神经元在抵抗美食诱惑、维持自愿运动中发挥关键作用 |
晨跑还是夜跑好,看你想吃豆腐脑还是小烧烤?Nature子刊揭秘:HON神经元在抵抗美食诱惑、维持自愿运动中发挥关键作用
来源:100医药网 2024-08-13 10:20
对于生活中时常被美食撩拨味蕾的“小馋猫”们来说,或许在未来,可以更加轻松地对美食诱惑说“不”,在运动场上“嗨”起来。我们都知道,体育锻炼对健康有诸多益处,但是对于很多小伙伴来说,坚持运动有太多拦路虎了,天气不好、体力不佳、运动无趣 除了这些,「管不住自己的嘴」简直是最大的阻碍啊!正如网友们调侃的 千万别夜跑,人少的地方不安全,人多的地方有烧烤摊 。
近日,来自瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员在Nature Neuroscience杂志发表了一篇文章,题目为 Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise ,似乎找到了帮助 美食爱好者 主动选择健身的方法,该文章揭示了下丘脑分泌素/食欲素神经元 (HON)在抵抗美食诱惑、维持自愿运动中的关键作用,为理解大脑「运动」和「饮食」决策的神经机制提供了有力证据。
DOI: 10.1038/s41593-024-01696-2
目前多数研究认为,下丘脑分泌素/食欲素神经元 (HON)能够调节食物消耗和能量平衡,但它们在进食中的急性作用,以及它们是否参与在多种选择中的快速决策也仍待研究。因此,研究者设计了本实验,使用小鼠的自愿轮跑模型,旨在探究HONs 是否在多项选择场景下发挥着抵抗诱惑、维持自愿运动的作用。
抵抗诱惑的自愿性运动(TRVE)需要食欲素系统
首先,研究者将小鼠置于八臂迷宫中,每个臂都与中心等距放置,并且包含不同的选择,包括跑步轮、新奇物品、一只新的小鼠、水、亮区、暗区和饲料,剩下一只臂要么留空,要么放有超美味食物(HPF),通过跟踪小鼠10分钟内的位置,观察小鼠在不同选择下的行为。
结果发现,在没有超美味食物(HPF)选项的迷宫版本中,小鼠在跑步轮和饲料区域花费的时间最多;而在有HPF选项的迷宫版本中,小鼠在跑步轮和HPF区域花费的时间最多。但是令人诧异的是,与对照组相比,在HPF存在的情况下,小鼠在跑步轮上的总时间、总距离及跑轮外平面上奔跑的总距离未发现显著性差异。
小鼠竟然没有迷倒在美食的 甜蜜窝 里,而对运动的热情丝毫未减!因此,该观察结果确定了一种针对自愿运动样活动的小鼠模型,该模型对HPF 诱惑 具有抵抗力,称为抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)。
图1:小鼠表现出抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)
紧接着,研究人员探究了破坏食欲素神经肽信号如何影响TRVE,通过在腹膜内注射食欲素受体拮抗剂almorexant(ALMO),阻断小鼠的OX1R和OX2R两种食欲素受体(人类中同样存在)。
与先前完美抵抗美食诱惑的小鼠不同,结果显示,面对超美味食物(HPF),注射ALMO的小鼠在跑轮臂花费的时间显著减少。通俗来说,即当小鼠食欲素受体被拮抗后,面对美食的诱惑,小鼠不再保持对运动的执着。
并且进一步分析表明,在超美味食物(HPF)存在的情况下,与注射载体的对照组相比,注射ALMO的小鼠在跑步轮上花费的总时间、行进的总距离显著减少,但小鼠在迷宫中跑步的总距离未发生显著性变化,提示当食欲肽受体被拮抗时,美食诱惑HPF的存在选择性地降低了小鼠对跑步轮的 吸引力 和使用,但未影响到一般的运动。
与此同时,通过先前验证的 HON 特异性食欲素-白喉(DTR)细胞消融模型删除HONs,也中断了抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)。总体而言,这些研究数据表明HONs,尤其是食欲素受体信号,对于维持TRVE 来说是必需的。
图2:抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)需要食欲素受体信号
食欲素依赖性TRVE的机制
为了探究食欲素依赖性抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)的行为微结构机制,研究人员量化了行为回合数和持续时间。对于进食和跑步来说,这些指标分别反映了行为启动和维持的可分离过程。ALMO引起的TRVE中断减少了跑步回合数,增加了HPF进食次数,但未改变每次跑步的持续时间或距离、及每次进食的持续时间或进食量。这表明,在 跑步轮 和 HPF诱惑 的竞技场中,内源性食欲素受体活性促进了跑步轮运动的启动并限制了HPF进食的启动。
图3:TRVE的行为微观结构和食欲素受体阻断的作用
那么重点来了,抵抗诱惑性自愿运动(TRVE)背后的决策过程是如何的呢?
研究者提出了两个假设:一种认为食欲素这种化学物质能激发小鼠运动,同时控制其进食;另一种则猜想下丘脑分泌素/食欲素神经元(HONs)会像天平一样,衡量跑步和吃美食的价值,决定小鼠的行动方向。
研究者通过改变迷宫中跑轮和HPF的设置,来探究HONs对决策过程的影响。结果发现,只有当迷宫中同时设置HPF和跑步轮时,注射ALMO才会发挥它对跑步轮运动时间和距离的影响,提示TRVE现象中通过食欲素调节跑步轮导向或HPF导向的过程并不是孤立存在的。
接着,研究小组专注于了解HONs如何影响小鼠面对跑步轮和HPF时的选择。他们注意到,HONs似乎通过缩短小鼠停留在美食面前的时间,来鼓励它们选择运动。换句话说,HONs在TRVE中的作用,既不是单纯地提升运动欲望,也不是抑制因运动而产生的饥饿感。食欲素的作用更为微妙,它在进食和运动之间起到调节作用,但并不直接左右小鼠的食欲或运动意愿。
图4:食欲素受体依赖性 TRVE 的决策过程
最后,为了探索HONs的快速动态变化是否可以追踪TRVE过程中的行为选择,研究者对小鼠下丘脑外侧进行了实时光纤光度记录,发现HONs自然活性的波动对于将运动置于HPF之上的优先次序而言是重要的。
综上所述,虽然该文章的研究结果是否可以直接适用于人类尚待论证,但它让人们认识到了在存在诱人食物的情况下,运动选择优先于食物摄入的可能性与内在机制。对于生活中时常被美食撩拨味蕾的 小馋猫 们来说,或许在未来,可以更加轻松地对美食诱惑说 不 ,在运动场上 嗨 起来。
参考文献:
Tesmer AL, Li X, Bracey E, et al. Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise. Nat Neurosci. 2024 Aug 6.
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