晨跑还是夜跑好，看你想吃豆腐脑还是小烧烤？Nature子刊揭秘：HON神经元在抵抗美食诱惑、维持自愿运动中发挥关键作用

我们都知道，体育锻炼对健康有诸多益处，但是对于很多小伙伴来说，坚持运动有太多拦路虎了，天气不好、体力不佳、运动无趣…除了这些，「管不住自己的嘴」简直是最大的阻碍啊！正如网友们调侃的“千万别夜跑，人少的地方不安全，人多的地方有烧烤摊”。

近日，来自瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员在Nature Neuroscience杂志发表了一篇文章，题目为“Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise”，似乎找到了帮助“美食爱好者”主动选择健身的方法，该文章揭示了下丘脑分泌素/食欲素神经元 （HON）在抵抗美食诱惑、维持自愿运动中的关键作用，为理解大脑「运动」和「饮食」决策的神经机制提供了有力证据。

DOI: 10.1038/s41593-024-01696-2

目前多数研究认为，下丘脑分泌素/食欲素神经元 （HON）能够调节食物消耗和能量平衡，但它们在进食中的急性作用，以及它们是否参与在多种选择中的快速决策也仍待研究。因此，研究者设计了本实验，使用小鼠的自愿轮跑模型，旨在探究HONs 是否在多项选择场景下发挥着抵抗诱惑、维持自愿运动的作用。

抵抗诱惑的自愿性运动（TRVE）需要食欲素系统

首先，研究者将小鼠置于八臂迷宫中，每个臂都与中心等距放置，并且包含不同的选择，包括跑步轮、新奇物品、一只新的小鼠、水、亮区、暗区和饲料，剩下一只臂要么留空，要么放有超美味食物（HPF），通过视频跟踪小鼠10分钟内的位置，观察小鼠在不同选择下的行为。

结果发现，在没有超美味食物（HPF）选项的迷宫版本中，小鼠在跑步轮和饲料区域花费的时间最多；而在有HPF选项的迷宫版本中，小鼠在跑步轮和HPF区域花费的时间最多。但是令人诧异的是，与对照组相比，在HPF存在的情况下，小鼠在跑步轮上的总时间、总距离及跑轮外平面上奔跑的总距离未发现显著性差异。

小鼠竟然没有迷倒在美食的“甜蜜窝”里，而对运动的热情丝毫未减！因此，该观察结果确定了一种针对自愿运动样活动的小鼠模型，该模型对HPF“诱惑”具有抵抗力，称为抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）。

图1：小鼠表现出抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）

紧接着，研究人员探究了破坏食欲素神经肽信号如何影响TRVE，通过在腹膜内注射食欲素受体拮抗剂almorexant（ALMO），阻断小鼠的OX1R和OX2R两种食欲素受体（人类中同样存在）。

与先前完美抵抗美食诱惑的小鼠不同，结果显示，面对超美味食物（HPF），注射ALMO的小鼠在跑轮臂花费的时间显著减少。通俗来说，即当小鼠食欲素受体被拮抗后，面对美食的诱惑，小鼠不再保持对运动的执着。

并且进一步分析表明，在超美味食物（HPF）存在的情况下，与注射载体的对照组相比，注射ALMO的小鼠在跑步轮上花费的总时间、行进的总距离显著减少，但小鼠在迷宫中跑步的总距离未发生显著性变化，提示当食欲肽受体被拮抗时，美食诱惑HPF的存在选择性地降低了小鼠对跑步轮的“吸引力”和使用，但未影响到一般的运动。

与此同时，通过先前验证的 HON 特异性食欲素-白喉（DTR）细胞消融模型删除HONs，也中断了抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）。总体而言，这些研究数据表明 HONs，尤其是食欲素受体信号，对于维持TRVE 来说是必需的。

图2：抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）需要食欲素受体信号

食欲素依赖性TRVE的机制

为了探究食欲素依赖性抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）的行为微结构机制，研究人员量化了行为回合数和持续时间。对于进食和跑步来说，这些指标分别反映了行为启动和维持的可分离过程。ALMO引起的TRVE中断减少了跑步回合数，增加了HPF进食次数，但未改变每次跑步的持续时间或距离、及每次进食的持续时间或进食量。这表明，在“跑步轮”和“HPF诱惑”的竞技场中，内源性食欲素受体活性促进了跑步轮运动的启动并限制了HPF进食的启动。

图3：TRVE的行为微观结构和食欲素受体阻断的作用

那么重点来了，抵抗诱惑性自愿运动（TRVE）背后的决策过程是如何的呢？

研究者提出了两个假设：一种认为食欲素这种化学物质能激发小鼠运动，同时控制其进食；另一种则猜想下丘脑分泌素/食欲素神经元（HONs）会像天平一样，衡量跑步和吃美食的价值，决定小鼠的行动方向。

研究者通过改变迷宫中跑轮和HPF的设置，来探究HONs对决策过程的影响。结果发现，只有当迷宫中同时设置HPF和跑步轮时，注射ALMO才会发挥它对跑步轮运动时间和距离的影响，提示TRVE现象中通过食欲素调节跑步轮导向或HPF导向的过程并不是孤立存在的。

接着，研究小组专注于了解HONs如何影响小鼠面对跑步轮和HPF时的选择。他们注意到，HONs似乎通过缩短小鼠停留在美食面前的时间，来鼓励它们选择运动。换句话说，HONs在TRVE中的作用，既不是单纯地提升运动欲望，也不是抑制因运动而产生的饥饿感。食欲素的作用更为微妙，它在进食和运动之间起到调节作用，但并不直接左右小鼠的食欲或运动意愿。

图4：食欲素受体依赖性 TRVE 的决策过程

最后，为了探索HONs的快速动态变化是否可以追踪TRVE过程中的行为选择，研究者对小鼠下丘脑外侧进行了实时光纤光度记录，发现HONs自然活性的波动对于将运动置于HPF之上的优先次序而言是重要的。

综上所述，虽然该文章的研究结果是否可以直接适用于人类尚待论证，但它让人们认识到了在存在诱人食物的情况下，运动选择优先于食物摄入的可能性与内在机制。对于生活中时常被美食撩拨味蕾的“小馋猫”们来说，或许在未来，可以更加轻松地对美食诱惑说“不”，在运动场上“嗨”起来。

参考文献：

Tesmer AL, Li X, Bracey E, et al. Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise. Nat Neurosci. 2024 Aug 6.

撰文 | 青叶

编辑 | lcc

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