一項科學研究發現,實驗動物的脂質儲備增加并不是因為多吃少動引起,而是由于聞了一種氣味。
這項研究由美國貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)教授王萌領銜,她帶領團隊以線蟲為實驗載體,揭示了嗅覺特異性影響脂質代謝的作用機制,相關研究成果發表在國際頂級期刊Nature Communications 上。
長期以來,該實驗室都在探索外界環境調控衰老和代謝的新機制。他們以前就曾發現線蟲對于其食物細菌品系的嗅覺感受會影響生殖衰老過程。
文章第一作者、貝勒醫學院研究生Ayse Sena Mutlu 做出了一種假設,嗅覺也能影響線蟲的其他生理活動。于是她收集線蟲已知的各種參與嗅覺過程的基因突變體,觀察各種生理指標變化,例如壽命、發育時間、后代數量、脂質儲存量等等。
通過遺傳學篩選,研究人員發現鳥苷酸環化酶daf-11 的突變能顯著地提高線蟲腸道的脂質含量(線蟲的脂肪主要儲存在腸道),而該基因作用在嗅覺神經元AWC。通過利用遺傳突變體和光遺傳學手段,他們進一步分清了AWC 神經元的不對稱性和嗅覺調控脂質代謝的關系,并追溯到AWC 神經元通路的下游中間神經元。AWC 神經元的不對稱性來源于嗅覺受體的不對稱特異表達,因而造成了對氣味分子的特異感知。
“我們猜想,不同的氣味分子也許會對腸道的脂質儲備有著特異的調節作用。”文章第二作者、貝勒醫學院研究生高士洪說,通過小規模地篩選,他們發現丁酮可以直接提高線蟲的腸脂質含量,這個調節作用依賴于AWC 神經元對丁酮的感知。
有趣的是,丁酮的作用,無需直接接觸,四個小時內即可見效,而且作用可逆,當把丁酮氣味去掉,線蟲的腸脂質含量可以很快的回到正常水平。在理清了上游的神經通路之后,團隊又通過RNA 干擾的篩選辦法,依次發現了AIY 神經元釋放神經肽并作用于腸道的神經肽受體,并通過激活SGK-1 激酶和FOXO 轉錄因子來調節脂質的分解代謝。
他們推斷,丁酮可能并不是唯一能影響脂質代謝的氣味。
以往的病理學研究就發現了病理性肥胖和嗅覺識別障礙的相關性,也有研究提出神經性厭食癥患者的嗅覺識別更加靈敏。但相關性和因果性的確證卻遇到了一些困難,因為在小鼠實驗中去除或者增強嗅覺感知都能保護小鼠在高脂質飲食下不致肥胖。這種表現也是有條件的,只在高脂質飲食情況下顯現,而并不影響正常進食時的脂質代謝平衡。
此項研究提示了在萬千氣味中很可能只有一部分起到關鍵性調節作用,也能解釋原來各項研究之間結果不統一的原因在于操控嗅覺感受所使用的遺傳手段、手術手段各不相同,從而可能影響了不同的感受神經元族群。