Cell 子刊｜非必需氨基酸可抑制食欲、促进运动？

摄入的食物如何控制我们的大脑和行为一直是人们非常感兴趣的问题。过去的研究表明，蛋白质可以抑制食欲，因此很多减肥人群通过适当增加饮食中蛋白质的摄入比例来帮助减肥，这也是近年来高蛋白饮食方式越来越受欢迎的原因之一。

蛋白质在肠道中被分解成氨基酸，根据人体是否可以通过自身合成或从其他氨基酸转化而来，可将氨基酸分为必需氨基酸与非必需氨基酸两类。尽管人们已经知道，必需氨基酸和非必需氨基酸都可以抑制食欲，但对于非必需氨基酸，其在生物体内的作用方式尚未得到证实。

近日，苏黎世联邦理工学院的研究人员首次在生物体中证明，非必需氨基酸（non-essential amino acids, NAAs）以抑制食欲和促进运动的方式影响大脑，研究成果以 Ingested non-essential amino acids recruit brain orexin cells to suppress eating in mice 为题发表在 Current Biology 上，他们的研究揭示了控制这种行为背后的神经机制。

研究成果（图源：Current Biology）

为了实现对摄入时间和摄入内容物的精确控制，研究人员首先通过直接向小鼠灌胃的方式让小鼠摄入非必需氨基酸的混合物、具有相同热量的糖溶液或者生理盐水，然后让两组小鼠喝奶昔（小鼠通常很喜欢喝奶昔），并通过舔食计进行摄食量的统计。

实验设计图（图源：Current Biology）

通过舔食计对自愿进食的精确跟踪，发现对照组小鼠喝了大量的奶昔，但喂食非必需氨基酸的小鼠却避开了。与更广泛行为的自动视频评分相结合，发现喂食非必需氨基酸的小鼠在笼子周围跑和爬的次数增多。整体结果显示，喂食非必需氨基酸，比等热量的葡萄糖或生理盐水更能抑制进食，并增加了小鼠的运动。

胃内非必需氨基酸抑制食欲、促进运动（图源：Current Biology）

下丘脑的食欲素神经元（hypothalamic orexin/hypocretin neurons, HONs）是摄食行为的重要协调者。为了探索非必需氨基酸摄入对下丘脑中 HONs 活性的影响，研究人员将神经活动指示标记 GCaMP6s 定位于 HONs，GCaMP6s 的荧光与 HONs 动作电位输出呈线性变化。

胃内非必需氨基酸激活 HONs 活性实验过程（图源：Current Biology）

相比之下，胃内输注非必需氨基酸比输注等热量的葡萄糖或生理盐水更能增强 Hon-GCaMP6s 的荧光。此外，研究人员还分析了 Hon-GCaMP6s 时间动态的阶段性特征，发现胃内输注非必需氨基酸（而不是葡萄糖或生理盐水）增加了 Hon-GCaMP6s 荧光尖峰的幅度。以上结果表明非必需氨基酸的摄入会激活 HONs。

胃内非必需氨基酸激活 HONs 活性（图源：Current Biology）

同时，为了探讨胃内非必需氨基酸对 HONs 活动和身体能量代谢的急性影响，研究中结合下丘脑纤维光度测定法与呼气气体和血糖的同步分析，发现胃内输注葡萄糖比输注非必需氨基酸更能增加呼吸交换率和升高血糖。

最后，为了探究了 HONs 在非必需氨基酸诱导的行为中的作用。研究人员使用了白喉毒素（DT）受体介导，选择性抑制 HONs。实验结果显示，在 HONs 缺失小鼠中，摄入非必需氨基酸的效果（抑制摄食和促进探索）消失，证明了 HONs 在此过程中发挥着重要作用。

通过一系列实验，研究人员解读了非必需氨基酸抑制饮食、促进运动行为背后的潜在机制：大脑中的特殊神经细胞——食欲素神经元，发挥着主要作用。小鼠通过食物摄入的蛋白质在肠道中被分解成氨基酸，然后进入血液，再经由血液输送到大脑。下丘脑中的食欲素神经元中有专门识别非必需氨基酸的受体。作为回应，它们启动了一个神经回路，产生抑制饮食、促进运动的行为变化。

图源：Current Biology

研究人员认为这种机制可能可以从进化的角度来解释。该研究的主要作者 Paulius Viskaitis 说：「如今，我们有机会获取所有的营养物质，而且有充足的进食时间，但在史前情况可能并非如此。在当时的情况下，个体更容易获得主要由非必需氨基酸组成的食物，如果食用非必需氨基酸会促进觅食的冲动，动物就会去寻找其他食物来源，这些食物可能含有更多的必需营养素，这对个体生存来说更重要。」

尽管如此，研究人员依然提醒，对于想要减肥的人来说，并不推荐包含特别多非必需氨基酸的饮食，应根据个体情况提出营养建议，还应考虑到饮食的健康全面。

参考文献：

Viskaitis et al., Ingested non-essential amino acids recruit brain orexin cells to suppress eating in mice, Current Biology (2022), https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.02.067