吃不吃，活多久，也和“奖励”分子5 -羟色胺有关 | eLife 论文推荐

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血清素（5 -羟色胺）是一种能让大脑产生“奖励”感的化学物质，参与调节人类或其它动物的心情、食欲及睡眠。同时，它还与对幸福感有关。血清素可能有助于解释我们在饥饿状态下对蛋白质的偏爱。密歇根大学医学院团队的一项新研究首次表明这种化学物质在果蝇饮食习惯及寿命中起着至关重要的作用。

来源 密歇根大学（University of Michigan）

翻译 木槿

审校 刘小鸥 谭坤

作为人类，当饥饿袭来，一把坚果、一块乳酪或者一块上好的多汁牛排都会让你欣喜若狂。倘若化身果蝇，能咬到一口酵母可能会让你跳起舞来。

为什么无论是我们，还是那些时常栖息在厨房的果蝇在饥肠辘辘时，都会寻求富含蛋白质的食物呢？不论是在人类数十载抑或果蝇数日的生命历程中，这种偏好性对延长寿命又有何影响？

密歇根大学医学院团队的一项新研究首次表明一种大脑中的化学物质可能与上述两个问题密切相关。在发表于杂志 eLife（论文信息见文末）上的一篇新文章中，密歇根大学科学家 Scott Pletcher 博士及其团队证明了这种被称为血清素（5 -羟色胺）的化学物质在果蝇饮食习惯及寿命中起着至关重要的作用。

大脑的奖励机制和食物选择

对限制蛋白质摄入如何影响机体健康和长寿的研究大多集中于研究细胞自发的过程。然而，有时候营养物质对寿命的影响并不依赖于消耗，这使研究者转而去验证另一种假说，即中枢神经的细胞非自发过程是重要的蛋白质限制效应调节器。

在不至忍饥挨饿的前提下限制蛋白质的摄入会产生一种意想不到的效应：减缓衰老并寿命，这种效应在果蝇到小鼠等各种动物广泛存在。以往研究表明动物如何感知食物也会影响动物的衰老速度。譬如，当减少果蝇和线虫的食物摄入量，而让它们依然能够从环境中“嗅”到食物时，两者的寿命都会较短。然而这种引起寿命改变的感官线索，及这些效应背后的分子机制基本上还未被人类所知。

血清素是一种“奖励”性化学物质，当大脑对某些活动产生响应，将其释放，它们会在大脑细胞间穿梭，并使其产生一种受奖励甚至开心的感觉。血清素可参与调节人类或其它动物的心情、食欲及睡眠。同时，它还与对幸福感有关。

该装置被称为 FLIC（果蝇流食接触计数器），它可以量化单个果蝇与食物的所有接触，使研究人员可以连续监控每个微餐系统中果蝇对食物的偏好，并识别果蝇在何时及如何通过富含蛋白质的食物激活奖励系统的。借助于相关信息，他们设计了实验，使果蝇一生中只能摄取单一的高糖食物，或单一的富含蛋白质的食物，或者让果蝇自己三选一：包括上述两种食物，及一种混合营养食物，以检验这种营养奖励机制是否会影响健康及寿命。

研究人员所使用的装置FLIC。FLIC由四部分组成，第一部分果蝇进食监测器，可以监测果蝇的摄食行为；第二部分主控制单元，可以协调高达128个DFM,负责提供数据处理并将数据上传到系统的第三部分PC监测软件；第三部分PC监测软件，实验者通过PC监测软件可以控制系统中的所有参数，监测软件可将数据记录在电脑硬盘中；最后一部分数据软件包，简化并可视化数据，还负责摄食行为的统计分析。

结果发现，血清素在禁食一段时间后，果蝇寻求蛋白质而非糖类的强烈倾向中起关键作用。换言之，它会影响果蝇饥饿时对蛋白重要性的评估，这意味着血清素以某种方式与果蝇如何一开始就弄清哪些食物含蛋白质的相关。

不仅如此，果蝇摄入蛋白质时获得的基于大脑的奖励机制似乎也会影响果蝇的衰老速度。当这种奖励机制被阻断后，果蝇将摄入与正常饮食分量相当的食物，但会活得久得多。实际上，仅仅阻断大脑中100个神经元表面的一个血清素受体，它们就活了将近原来寿命的两倍之长。

图A 显示果蝇色氨酸羟化酶（为血清素合成中的关键限速酶）突变体Trh和血清素受体2a突变体5HT2a在选择性节食和固定节食时与正常果蝇相比都会活得更久，图B显示这两个突变体摄入食物的总量及营养消耗量与正常果蝇几乎没有差别。

图片来源：论文原文

Pletcher 说：“这项工作建立在以往的研究之上，即认为对食物的感知同饮食摄入对衰老的调控有类似的方式，但参与该过程的大脑区域及系统并不清楚。我们发现血清素通路对动物感知食物组分，驱动食物摄取的大脑奖励机制至关重要”。他指出，先前研究已发现富含蛋白质的食物可导致动物寿命缩短“尽管我们还没有发现具体的机制，但这些结果表明血清素直接参与了这个过程” ，Pletcher 补充道。

有关食物如何影响健康和寿命，科学家的观点一直变化，而这项研究也将参与其中。动物对营养物质的响应，包括在其生活环境中感知食物，并在不同时间选择特定的食物，远不止是寻求任何一种含卡路里的食物那么简单。蛋白质对体内细胞形成及维持至关重要，其功能与作为能量来源的糖类和其它碳水化合物相比大不相同。

 尽管将他们的发现拓展至对人类饮食结构及长寿的理解中还为时过早，但 Pletcher 指出，果蝇中的这种血清素奖励系统与包括人类在内的哺乳动物的系统非常相似。果蝇中的众多其它系统与哺乳动物间的关系亦是如此，使得它们成为研究中一个非常重要的物种。一个研究组可以研究数百代的果蝇以了解这些系统。

下一步研究

大脑可通过奖励机制通路释放饥饿已得到满足的信号，而这种信号的传导则需要大脑具有记录已摄取足量某种营养物质的能力。

即使当实验中果蝇的这种奖励机制通路被阻断，果蝇也由于其它原因停止进食——没有把自己的肚皮撑爆。但是它们无法感受到平常可以从进食蛋白质中获得的特殊奖励，这种能力的缺失以某种方式影响了它们的寿命。现在，Plecher团队正致力于研究这种方式可能的本质。

与此同时，当肚子饿得咕咕叫，大脑发出严重饥饿信号时，我们应该放心随意地去满足对高蛋白质零食或大餐的渴望。不要受困于这类进食对寿命有任何特殊影响的想法，毕竟，人类生命比果蝇的要复杂得多。

但是，更多有关于果蝇的研究或许可以帮助我们理解，为什么蛋白质似乎最具吸引力或及它为何会引起上述的特殊奖励机制。Plecher 说，“这将为未来的研究工作奠定基础，即研究包括动物感知和评价食物在内的大脑机制如何影响寿命和衰老。”

主要来源：

原文链接：http://phys.org/news/2016-09-pleasures-perils-protein-fruit-reveals.html

参考文献链接:http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0101107

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论文信息

【题目】 Serotoninsignaling mediates protein valuation and aging

【作者】 Jennifer Ro,Gloria Pak ,Paige A Malec et al. 

【刊期】 eLife2016;5:e16843

【日期】 Published August 30,2016

【doi】 10.7554

【摘要】 Research into howprotein restriction improves organismal health and lengthens lifespan haslargely focused on cell-autonomous processes. In certain instances, however,nutrient effects on lifespan are independent of consumption, leading us to testthe hypothesis that central, cell non-autonomous processes are importantprotein restriction regulators. We characterized a transient feeding preferencefor dietary protein after modest starvation in the fruit fly, Drosophilamelanogaster, and identified tryptophan hydroxylase (Trh), serotonin receptor2a (5HT2a), and the solute carrier 7-family amino acid transporter, JhI-21, asrequired for this preference through their role in establishing protein value.Disruption of any one of these genes increased lifespan up to 90% independentof food intake suggesting the perceived value of dietary protein is a criticaldeterminant of its effect on lifespan. Evolutionarily conserved neuromodulatorysystems that define neural states of nutrient demand and reward are thereforesufficient to control aging and physiology independent of food consumption.

【链接】https://elifesciences.org/content/5/e16843#fig4s1

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