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Nature：婚后为何会体重暴增？原来是肠道神经元在为孕育后代做准备

2021

04/30

生物世界

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有助于解释雌性在怀孕后是如何增加食物量以支撑她们繁育后代的，但是当食物摄取量被打乱时，也可能会导致不育或体重增加。

撰文｜nagashi

编辑｜王聪

排版｜水成文

在自然界中，生物体都倾向于尽可能多地诞生子代，从而将自身基因传递下去。不得不说的是，在许多物种中，雌性在繁殖过程中的投入更多，因此，繁殖也会促使雌性摄入更多的食物以维持自身能量平衡。

对此，“肠-脑轴”组成了肠道与大脑之间的双向通讯，越来越多的研究证据表明，大脑可以影响肠道的健康和功能，反之亦然。如今，科学家们正在揭示肠道和大脑之间的沟通是如何维持能量平衡和调节食欲的。

2020年10月，英国医学研究理事会（MRC）和伦敦帝国理工学院医学院等研究机构在Nature上联合发表题为： Enteric neurons increase maternal food intake during reproduction 的研究论文。

这一研究发现果蝇之所以在繁殖过程中增加食物摄入量，是由于与肠道“对话”的神经元活动发生了变化。

这一发现有助于解释雌性在怀孕后是如何增加食物量以支撑她们繁育后代的，但是当食物摄取量被打乱时，也可能会导致不育或体重增加。

探索肠-脑轴是如何维持能量平衡的，可以帮助我们理解当食欲没有很好地调节时是什么出了问题。几十年来，果蝇一直被用来研究神经系统的形成和功能，但对肠道神经系统的研究却很少受到关注。

在此项研究中，研究团队通过检查黑腹果蝇肠道神经元的多样性，确定了一类肠内神经元在特定的性和生殖状态活动中发挥关键作用，并且这类肠内神经元的调节活性只发生在已交配的雌性果蝇身上。

研究人员发现，已交配的果蝇会释放类固醇激素和肠内分泌激素，这两种激素在功能上重塑了这些肠内神经元，从而导致神经元释放神经肽——一种叫做肌抑制素的小蛋白质。肌抑制素作用于果蝇的“嗉囊” (crop) 上，使其松弛扩张，从而增加食物摄入量。

肠内神经元分泌的神经肽促使果蝇“嗉囊”扩大

对此，研究团队还开发了一个流体动力学模型，以评估嗉囊的扩大如何导致果蝇的食物摄入量的增加。他们发现，果蝇通过嗉囊产生的负压来吸取食物，而交配后的雌性果蝇嗉囊扩大后负压增加，这些果蝇就能通过更快更多地摄取更多的食物。

肠内神经元的生殖调节

值得一提的是，这项最新研究是建立在该小组之前的另一项研究的基础上：在2015年发表的一项研究中，该团队描述了一种被称为“保幼激素”的昆虫激素在怀孕期间是如何释放的，并促使母体肠道变大以满足额外的代谢需求。

这也意味着，在不增加食物摄取量的情况下，果蝇可以从食物中吸收更多的营养，以支持健康后代的生长。

文章的通讯作者、本研究的主要领导者Irene Miguel-Aliaga对此表示：“五年前我们只发现了冰山一角的现象——母亲的肠道在繁殖过程中增大，这是维持后代发育所必需的。现在，我们更深入地了解到，控制肠道的神经细胞也‘知道’雌性果蝇正在繁殖，并促使她们吃得更多。”

雌性果蝇交配后，肠内神经元介导的“嗉囊”扩大增加了食物摄入量

此外，这一发现还提供了一种可以解释维持妊娠能量平衡的机制，而能量平衡失调往往可能导致不孕或体重增加！当然，这一机制仍是初步性的，还有很多问题在亟待解，比如：肠道生长和神经元重构的这两个过程是否协调？如何协调？以及每种激素的作用顺序是否重要？现在可以确定的是，如果其中任何一个过程被阻止，果蝇的繁殖能力就会下降。

文章的第一作者 Dafni Hadjieconomou 表示，尽管还未完善，但这一认识可能会导致针对这些向肠道发出信号的神经元的治疗方法，这可以帮助我们应对各种不同的情况，比如我们在当今社会看到的肥胖人群中摄入过多的食物，或者帮助解释为什么许多女性在怀孕期间体重会增加，但又很难减掉。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2866-8