与细胞相比，我们的工作似乎很轻松：当细胞努力工作分解一些分子,并构建其它分子时，我们所做的只有一件事情--喂它们，但我们到底应该给它们喂什么呢？ 考虑到内部不断发生的竞争，这或许并不是一件容易解决的问题，诸如脂肪细胞等细胞类型渴望脂质，而其它类型的细胞则更喜欢蛋白质或糖类。当我们的大脑在面对吃牛排还是冰淇淋的选择困难时，其是如何将所有竞争性需求进行考虑并做出决定的呢？ 近日，一项刊登在国际杂志Nature Metabolism上题为“Cellular metabolic reprogramming controls sugar appetite in Drosophila”的研究报告中，来自葡萄牙Champalimaud研究中心等机构的科学家们通过研究发现：性细胞营养需求的改变或会使得雌性果蝇更加渴望糖分。 到目前为止，这种现象主要是在病理性状况下进行描述的，即癌症。研究者在卵子形成的正常生理学过程中发现了这种现象，其或为后期阐明机体生育力和营养之间的关系提供一定的基础。 一群细胞到底是如何影响整个生物体的行为呢？答案或许来自于肿瘤学研究。当一个细胞发生癌变时，就会开启优先消耗糖分细胞，并将其转化成为细胞繁殖所需要的基本构件，在此过程中，细胞还会改变饮食偏好和功能，称之为代谢重现，是肿瘤生长的关键。 而这种现象似乎也在非病理性过程中被记录在案，然而研究者并不清楚是否细胞的代谢转化会劫持生物体进食的决定，这或许就是研究人员后期需要深入研究的问题。 图片来源：Zita Santos & Carlos Ribeiro 研究者Ribeiro表示，我们重点关注了果蝇的生殖系统，尤其是其卵细胞的产生过程。一个卵细胞的产生从单一的性细胞开始，性细胞会分裂、繁殖及生长，这个原始细胞的后代随后就会转变成不同的细胞类型，并共同构成完整的卵细胞。 研究人员对卵细胞的装配过程进行分析时，他们发现，与癌细胞一样的是，这些卵细胞正在进行代谢重编程过程，不仅如此，其还会通过增加糖类消耗，来激活癌细胞用来促进细胞增殖的相同细胞机制。换句话说，它们开始喜欢吃甜食了。 这或许就解释了此前的研究报道：雌性机体的性细胞或许会吸收动物摄入的糖分，而且这也很符合卵细胞所发挥的作用。 这些令人鼓舞的结果就促使研究人员开始检测是否卵巢中性细胞的代谢重编程会影响动物对食物的选择，当研究者对比正常雌性果蝇和无法产生卵子的雌性果蝇的饮食偏好时，他们发现了明显的差异--不育的果蝇对糖类的食欲明显降低了。 此外，当研究者操控细胞来代谢糖分时，卵细胞的产生和动物对糖类的摄取都会受到影响，这就表明，产生行为变化的或许并不是细胞本身，而是其所拥有的代谢程序。 卵巢中所发生的细胞改变是如何到达大脑并改变果蝇行为呢？为了回答这个问题，研究人员对fit基因的表达进行了深入研究。他们发现，围绕果蝇大脑的脂肪组织会产生一种特殊的小分子，果蝇体内fit表达地越多，就越不爱吃甜食。 正常雌性果蝇和不育雌性果蝇之间有明显差异，不育果蝇机体中fit的水平会明显升高。这就表明，性细胞对大脑的影响或许是由fit所介导的，然而研究人员仍然并不清楚卵巢和大脑的脂肪组织之间的交流沟通是如何发生的，目前正在进一步深入研究。 本文研究结果勾勒出了一种新的机制，即卵巢中一小部分细胞会控制动物的饮食行为，这些结果与生育研究领域又有什么关系呢？这或许就是鸡与蛋的概念，即先有鸡还是先有蛋，到底是代谢重编程在先还是机体对食物的偏好变化在先？ 细胞的代谢重编程会促进雌性摄入更多的糖分，从而产生卵细胞。研究者想知道在机体衰老过程中到底会发生什么，而且新陈代谢的改变是否能够解释机体生育力的下降，如果是这样的话，我们是否能通过操控饮食来改变其随着衰老而发生变化的生育能力呢？ 与女性相似，雌性果蝇也会经历年龄相关的不育症。研究者推测，卵巢代谢程序的变化或许会推动机体生育能力的下降，而这种现象可以通过使用有针对性的饮食干预策略来减少，甚至还有望进行逆转。 最后研究者Ribeiro总结道，后期我们会将单细胞RNA测序和代谢组学相结合在果蝇研究中揭示这一假设，同时我们还将会分析卵巢功能衰退的细胞结果，并监测这些动物的喂食行为，这或许就能帮助研究者设计出新的膳食策略来逆转已经确定的改变，并增加老年女性果蝇的生育力。 研究者相信，这或许是一种强大的途径，其能帮助识别隐藏在年龄相关生育力功能下降背后的潜在可逆转过程。此外，由于这也是一种与癌细胞所共享的机制，本文研究结果或许对于阐明癌症的发生及进展也具有一定的指示意义。 参考资料：【1】Carvalho-Santos， Z.， Cardoso-Figueiredo， R.， Elias， A.P. et al. Cellular metabolic reprogramming controls sugar appetite in Drosophila. Nat Metab 2， 958–973 (2020). doi：10.1038/s42255-020-0266-x【2】Sex cells have a sweet tooth，and they pass it on to the brainby Champalimaud Centre for the Unknown