Nature：誰(shuí)控制著你的喝水行為？

Nature：誰(shuí)控制著你的喝水行為？

2016年08月22日訊 最近，加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）的一項(xiàng)新研究表明，在小鼠中有一些特化的腦細(xì)胞可“預(yù)測(cè)”喝水的補(bǔ)水效果，從而在喝入體內(nèi)的液體真正改變血液組成之前很久就停止活動(dòng)。這一結(jié)果與目前“口渴調(diào)控”的觀點(diǎn)形成了鮮明的對(duì)比，后者認(rèn)為，當(dāng)大腦檢測(cè)到液體誘發(fā)的血液濃度或體積變化時(shí)，它可以停止飲用的腦信號(hào)。

本文通訊作者、加州大學(xué)舊金山分校的Zachary Knight博士解釋說(shuō)，口渴的神經(jīng)元位于大腦的穹窿下器（SFO），當(dāng)它們感覺到血容量下降或當(dāng)血液變得過(guò)于濃縮時(shí)，會(huì)使我們有口渴的感覺。但是相同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制不能反向運(yùn)作來(lái)提醒我們停止喝水，因?yàn)楫?dāng)一個(gè)人開始喝水時(shí)，之后不久他就喝足了。目前的理論也不能解釋“為什么我們通常喜歡在吃東西的時(shí)候喝點(diǎn)東西？”。

生理學(xué)助理教授Knight說(shuō)：“你喝了一杯水，立即就感覺你不口渴了，但它實(shí)際上這杯水到達(dá)你的血液需要幾十分鐘的時(shí)間。你吃的東西咸，你就立即開始感到口渴，即使食物僅僅還在你的嘴里?？诳薯憫?yīng)血液變化的主導(dǎo)模式并不能解釋這一問題?！?/p>

該研究小組采用一種技術(shù)，使小鼠大腦中特定的靶向神經(jīng)細(xì)胞群，能在活躍的時(shí)候發(fā)出明亮的熒光，當(dāng)小鼠喝水時(shí)，他們用光纖探針測(cè)量SFO神經(jīng)元的活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，在小鼠開始喝水之后，SFO神經(jīng)元活動(dòng)幾乎立即關(guān)閉，在這之后不久小鼠停止喝水。這些事件的短暫時(shí)間規(guī)模表明，SFO不僅僅只作為血液成分的監(jiān)視器，而且肯定也與口腔和喉嚨中快速檢測(cè)食物和水的傳感器有關(guān)聯(lián)。

為了確認(rèn)口腔傳感器和SFO神經(jīng)元之間的關(guān)系，該研究小組讓小鼠整夜都缺水，并在它們?cè)俅潍@得水的時(shí)候，用遺傳學(xué)方法--用遺傳學(xué)手段改造特定的細(xì)胞，所以通過(guò)光纖傳遞的光可激活或抑制這些細(xì)胞--關(guān)閉SFO神經(jīng)元活性。盡管缺水，但是血液中假定的變化，會(huì)導(dǎo)致小鼠沒有喝水。但是當(dāng)研究人員停止沉默SFO神經(jīng)元的時(shí)候，小鼠喝了很多水。

研究人員使用了類似的方法來(lái)探索“為什么飲食往往促使人們喝水，為什么找到一種冷飲的時(shí)候會(huì)讓人精神為之一振？”。

本文第一作者Christopher Zimmerman指出：“當(dāng)你坐下來(lái)吃飯時(shí)，喝一杯飲料是非常普遍的事情，我們一直不明白為什么--為什么你要咬一口食物，然后要喝一點(diǎn)水。幾乎每個(gè)人都會(huì)鍛煉或者做一些運(yùn)動(dòng)，這使你變得確實(shí)非?？诳剩诤纫槐渌?，幾乎本能地感覺好多了。但是為什么冷水似乎能更迅速地緩解你的口渴呢？”

為了回答第一個(gè)問題，研究人員整晚都沒有給小鼠食物，在第二天早上給它們提供了食物，但沒有提供水。當(dāng)小鼠開始吃東西時(shí)，SFO神經(jīng)元幾乎立即發(fā)光。在同時(shí)獲得食物和水的小鼠中，口渴的神經(jīng)元活性也增加，當(dāng)研究人員抑制了這些神經(jīng)元的活性時(shí)，盡管小鼠繼續(xù)進(jìn)食，但是降低了飲水量。

當(dāng)小鼠獲得裝有不同溫度的水的瓶子時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管所有的小鼠喝了很多的水足以關(guān)掉SFO神經(jīng)元，但是如果小鼠喝的水是冷水時(shí)，它明顯需要更少的舔舐來(lái)抑制SFO神經(jīng)元。通過(guò)把冰冷的金屬--類似于動(dòng)物水滴管，放到小鼠嘴里，科學(xué)家們把注意力集中在溫度，作為SFO活性的一個(gè)重要因素。經(jīng)證明，冰冷金屬可以像冷水那樣有效地關(guān)閉SFO細(xì)胞的活性。

這項(xiàng)新研究是Knight以前針對(duì)小鼠饑餓神經(jīng)元的工作的一個(gè)延伸，由于那項(xiàng)工作，在2015年他被授予國(guó)家健康研究院的創(chuàng)新獎(jiǎng)。在那項(xiàng)研究中，他的團(tuán)隊(duì)使用類似的技術(shù)首次記錄了饑餓神經(jīng)元的活性，并表明，在小鼠真正吃任何東西之前，它們看到或聞到食物都會(huì)使這些神經(jīng)元關(guān)閉--這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，與《Nature》發(fā)表的這一研究相一致，就像口渴神經(jīng)元能“預(yù)測(cè)”喝水產(chǎn)生的身體變化，在小鼠真正吃飽喝足之前很久，饑餓神經(jīng)元就關(guān)閉了。

多年來(lái)，科學(xué)家們一直都懷疑口渴是受到下丘腦處的穹隆下器（subfornical organ, SFO）中神經(jīng)元的調(diào)控，但是要精確指出參與的神經(jīng)元，這十分困難。來(lái)自哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的神經(jīng)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)我們口渴感覺的神經(jīng)元，與將其關(guān)閉的神經(jīng)元并不相同。

2015年10月，加拿大麥克吉爾大學(xué)健康中心研究所（RI-MUHC）和美國(guó)杜克大學(xué)的科學(xué)家，取得的一項(xiàng)突破性進(jìn)展，可有助于我們理解“我們的大腦如何感知和防止脫水”。他們確定了位于大腦中的一個(gè)關(guān)鍵蛋白的結(jié)構(gòu)，該蛋白參與體內(nèi)的水合作用，并能控制溫度。

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