您的味蕾可能會或可能無法區分真正的糖和代糖,但您的腸道中有一些細胞可以並且確實區分這兩種甜味溶液。他們可以在幾毫秒內將差異傳達給你的大腦。

20 年前,在小鼠口中發現甜味受體後不久,科學家們試圖移除這些味蕾。但他們驚訝地發現,即使沒有味覺,老鼠仍然能夠以某種方式辨別並更喜歡天然糖而不是人工甘味劑。

根據杜克大學醫學院醫學和神經生物學副教授 Diego Bohórquez 領導的研究,這個謎題的答案在消化道的更深處,在胃之後的腸道上端

Bohórquez 說,在 1 月 13 日發表在Nature Neuroscience上的一篇論文中,“我們已經確定了讓我們吃糖的細胞,它們存在於腸道中。” 將糖直接注入小腸或結腸不會產生相同的效果。他說,傳感細胞位於腸道的上游。

Bohórquez 和他的研究團隊發現了一種稱為神經足細胞( neuropod)的腸道細胞,一直在研究這種細胞的關鍵作用,即連接腸道內的物質及其對大腦的影響他認為,腸道直接與大腦對話,改變了我們的飲食行為。從長遠來看,這些發現可能會導致治療疾病的全新方法

最初被稱為腸內分泌細胞,因為它們具有分泌激素的能力,專門的神經足細胞可以通過快速突觸連接與神經元交流,並分佈在上消化道的整個內壁。除了產生作用相對緩慢的激素信號外,Bohórquez 研究小組還發現,這些細胞還產生快速作用的神經傳導物質的信號,在幾毫秒內到達迷走神經,然後到達大腦。

Bohórquez 說,他的團隊的最新發現進一步證實,神經足是神經系統的感覺細胞,就像舌頭中的味蕾或眼睛中的視網膜視錐細胞一樣,可以幫助我們看到顏色。

“這些細胞就像能夠感知光波長的視網膜視錐細胞一樣工作,”Bohórquez 說。“它們感覺到糖和甜味劑的痕跡,然後它們釋放不同的神經傳導物質進入迷走神經的不同細胞,最終,動物知道'這是糖'或'這是甜味劑'。”

使用來自小鼠和人類細胞的實驗室培養的類器官來代表小腸和十二指腸(上腸),研究人員在一項小型實驗中發現,真正的糖會刺激單個神經足細胞釋放谷氨酸(glutamate)作為神經傳導物質。人造糖觸發了另一種神經傳導物質 ATP 的釋放。

使用一種稱為光遺傳學(optogenetics)的技術,科學家們能夠在活體小鼠的腸道中打開和關閉神經足細胞,以顯示動物對真正糖的偏好是否是由腸道信號驅動的。光遺傳學研究的關鍵使能技術是麻省理工學院科學家開發的一種新型柔性波導纖維。這種柔韌的纖維在活體動物的整個腸道中傳遞光,以觸發使神經足細胞沉睡的遺傳反應。隨著它們的神經足細胞關閉,動物不再對真正的糖表現出明顯的偏好。

“我們相信我們吃的食物是我們的直覺,”Bohórquez 說。“糖既有味道又有營養價值,腸道能夠識別兩者。”

“許多人都在與糖的渴望作鬥爭,現在我們對腸道如何感知糖有了更好的了解(以及為什麼人工甘味劑不能抑制這些渴望),”共同第一作者、前杜克大學醫學院的凱利布坎南說學生,現在是馬薩諸塞州總醫院的內科住院醫師。“我們希望針對這個迴路來治療我們每天在診所看到的疾病。”

Bohórquez 說,在未來的工作中,他將展示這些細胞如何識別其他大量營養素。“我們總是談論'直覺',並說'相信你的直覺',嗯,這是有道理的,”Bohórquez 說。

我們可以從腸道改變小鼠的行為,”Bohórquez 說,這讓他對針對腸道的新療法抱有很大希望

參考文獻:

  1. Kelly L. Buchanan, Laura E. Rupprecht, M. Maya Kaelberer, Atharva Sahasrabudhe, Marguerita E. Klein, Jorge A. Villalobos, Winston W. Liu, Annabelle Yang, Justin Gelman, Seongjun Park, Polina Anikeeva, Diego V. Bohórquez. The preference for sugar over sweetener depends on a gut sensor cellNature Neuroscience, 2022; DOI: 10.1038/s41593-021-00982-7
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