半夜11點，宿舍同學泡了一桶泡面，所有人都難以抵擋泡面的香氣，紛紛“虎口奪食”。為何在深夜大家如此喜歡聞食物的味道？
近日，由哈佛醫(yī)學院研究人員在頂級期刊《Nature》上發(fā)表的題為“Hunger enhances food-odour attraction through a neuropeptide Y spotlight”的文章，揭示了在饑餓狀態(tài)下，嗅覺可以通過大腦中AGRP神經(jīng)元機制表現(xiàn)出對食物氣味的偏好。
研究人員選擇小鼠作為實驗對象，在試驗場中放入可揮發(fā)性的食物氣味和信息素（異性小鼠的尿液），結果發(fā)現(xiàn)，食物氣味和信息素對小鼠（雌性和雄性）均有吸引能力。進一步觀察發(fā)現(xiàn)禁食小鼠更偏好食物的氣味，但進食且接觸過伴侶的小鼠更偏好于信息素。這說明饑餓時，嗅覺可以通過大腦中特定的回路進行差異調(diào)節(jié)。
先前研究表明，表達刺鼠關聯(lián)肽（AGRP）的下丘腦神經(jīng)元有助于產(chǎn)生饑餓感，因此研究人員提出疑問，AGRP神經(jīng)元的光遺傳激活是否會改變小鼠對于氣味的偏好。結果發(fā)現(xiàn)，正常進食的對照小鼠，光刺激不會改變對氣味的偏好，但正常進食的AGRP-ON小鼠，光刺激會增強食物氣味的偏好，這與禁食的野生型小鼠相似。這說明嗅覺是通過大腦中AGRP神經(jīng)元通路進行選擇行為。
接下來，研究人員探究了AGRP在大腦中的哪個特定區(qū)域會促進對食物氣味的偏好。在對野生型和AGRP-ON小鼠腦室旁的丘腦處（PVT）進行光刺激后發(fā)現(xiàn)，正常進食的AGRP-ON小鼠表現(xiàn)出對食物氣味的偏好。這說明AGRP神經(jīng)元投射到PVT處增強了食物氣味吸引。
AGRP神經(jīng)元釋放三種主要神經(jīng)遞質(zhì)AGRP、NPY或GABA，因此研究人員再次提出疑問，在進行氣味的選擇時需要哪種神經(jīng)遞質(zhì)。對三種敲除基因（NPY-KO、GABA-KO和Mc4r-KO）的小鼠禁食后發(fā)現(xiàn)，GABA-KO和Mc4r-KO（Mc4r為下丘腦AGRP受體）小鼠表現(xiàn)出正常對食物氣味的偏好，但NPY-KO小鼠則表現(xiàn)出不喜歡食物氣味勝過信息素的行為。這說明NPY與觸發(fā)嗅覺選擇回路有關。
NPY的受體由五個G蛋白偶聯(lián)受體組成，為了進一步確定NPY受體是否參與氣味選擇，研究人員獲得了敲除單個NPY受體的小鼠，并測試了它們的氣味偏好。結果顯示，禁食的Npy1r-KO小鼠則表現(xiàn)出正常的氣味偏好，但禁食的Npy5r-KO小鼠缺沒有表現(xiàn)出對食物的氣味素的偏好。這表明神經(jīng)肽NPY及其受體NPY5R在引起饑餓感的氣味中起著至關重要的作用。
總的來說，這項研究確定了嗅覺系統(tǒng)在大腦中特定的神經(jīng)元機制下對氣味的偏好，AGRP神經(jīng)元釋放的NPY為攜帶NPY5R的嗅覺受體敞開了大門。
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