点击蓝字 关注我们
包括人类在内的动物在饥饿时要比在饱腹时会做出更危险的行为——诸如鲁莽的决定或产生暴躁的情绪，饥饿可能导致个体思维和行为变得异常。我们常说民以食为天，自然界中的一切生物都会为了获得食物维持生存而不懈奋斗，这种生命基础的决策驱动可能涉及到亚细胞的分子运动。有研究表明，动物们可以通过整合体内和体外环境的变化来产生行为。虽然检测体外相关的神经回路已经被绘制出来，但对于饥饿时的体内状态是如何被整合到行为中的，我们却知之甚少。对此，Molly A. Matty等人通过使用秀丽隐杆线虫来研究体内营养状况的变化对化学感觉行为的影响，文章发表在Plos Genetics杂志上。
作者在研究中发现当线虫处于饥饿状态时，线虫对铜的敏感性降低。而对于线虫来说，铜是具有毒性的，并且线虫对铜具有驱避性。因此这种敏感性降低说明，当线虫处于饥饿状态时，它们会选择风险更高的食物搜索方式。
有趣的是，这种饥饿诱导的线虫行为变化在线虫重新进食后是可逆的，并且不是由食物的吸引力增加或脂肪储存的消耗引起的。为了深入了解其潜在的分子机制，作者主要对营养应答转录因子在感觉整合实验中的作用进行了研究，结果发现饥饿状态下的线虫行为异常是由肠道和神经元之间的胰岛素信号（HLH-30/ TFEB）引起的（图1）。先前有研究表明，秀丽隐杆线虫的肠道是胰岛素样肽基因在饥饿反应中转录调控的主要位点。此外，HLH-30/ TFEB已被证明在胰岛素／胰岛素样生长因子信号通路的上游，调节神经元化学受体基因的表达。在多种动物模型中，HLH-30/TFEB通过促进自噬和溶酶体生物发生作为长寿途径的关键调节因子。
图1 MML-1/MondoA先前已被证明在营养良好的条件下可转移到肠核中，并且ml-1突变体在食物剥夺后的整合反应中存在缺陷，结果显示MML1/ MondoA这种胞质通过修饰组织间的信号传导来减少对铜的回避。此外，MML-1调控第二个bHLH转录因子HLH-30的活性和核定位。在饥饿过程中，HLH-30肠定位的变化与行为变化的时间相对应。总的来说，这些数据表明，MML1和HLH-30在响应饥饿时都改变了它们的核定位，并且是感觉整合的行为改变所必需的。
秀丽隐杆线虫的肠道感知到食物的缺乏，导致细胞质MML-1和核HLH-30变化，这反过来可能促进胰岛素样肽INS-31的释放。这些肠内释放的多肽可能结合神经元DAF-2受体及其下游PI-3激酶，以减少铜回避并改变行为（图2）。目前还无法确认INS-31是DAF-2的激动剂还是拮抗剂，它可能在与胰岛素受体的结合中发挥了多种作用。有多项研究都强调了胰岛素／胰岛素样生长因子信号在将饥饿相关信号传递到不同神经元中的作用，我们可以发现饥饿会导致一个复杂的生理过程，即使是线虫这种微小的生物也会有一套关于风险-回报决策的繁复机制。
图2 胰岛素-作用于DAF-2受体下游的信号通路。
综上所述，当线虫处于饥饿状态时会导致从肠道到神经元的胰岛素信号增加，这改变了神经元的活动，降低了线虫对铜的敏感性，使其更容易越过屏障。研究将转录因子和胰岛素信号从肠道到神经元联系起来，强调了肠细胞和神经元交流并产生行为变化的新的和潜在的进化保守方式，突出了肠-脑轴的重要性。
马斯洛的需求层次理论中讲到人要生存，他的需要能够影响他的行为，只有未满足的需要能够影响行为。而生理上的需要是人类维持自身生存的最基本要求，所以结合今天的研究结果，我们不妨回忆下自己是否为了获得食物做过什么努力，是否也曾像这小小的线虫一样披荆斩棘不管不顾地奔赴美食？
撰文 | 蔡栋灵
审校 | 陈岚彬
