【神經科學】「飢餓神經元」讓你食慾大發
■科學家近日發現，腦中有控制食慾的神經元。此項發現可能有助於治療肥胖症。
編譯｜柯宗佑
人類吃東西，為的是攝取營養，但我們之所以想吃東西，卻是受胃部的飢餓感驅使，才不得不動手翻冰箱，或四處找食物吃。雖說飢餓感是延續生命的必要因子，但要是太過旺盛，也會導致肥胖或飲食疾患。事實上，這類問題早已席捲全球了。
二十年來，任職於貝斯以色列狄肯尼斯醫療中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)的神經內分泌學家布萊佛德．洛威爾(Bradford Lowell)試圖解開飢餓感如何受腦中的神經元控制，並勾勒出其影響路徑。透過老鼠實驗，他發現位於下視丘中的刺鼠肽(Agouti peptide, AgRP)神經元，會因為身體缺乏熱量而活躍起來。這些神經元無論是經過自然刺激或人為刺激，都會讓老鼠拼命覓食，接著吃個不停。
更精確的說，刺鼠肽神經元是位於室旁核(paraventricular nucleus)中。以前認為，室旁核的功能是帶來滿足感，但現在卻發現，其中的神經元反而會帶來食慾，讓我們產生覓食的念頭。這項驚人的發現，近日已經刊在《Nature》上了。
洛威爾表示，研究人員想知道大腦會怎麼控制飢餓感：「要是飢餓感異常旺盛，可能會導致肥胖症與飲食疾患。解決問題的第一步，就是了解相關生理如何運作，否則便無法對症下藥。」飢餓感的成因確實複雜，學界向來抱持諸多疑問，像是為何吃飽後或節食後，飢餓感會增加還是減少？大腦的酬賞機制和飢餓感的關聯究竟為何？吃完正餐後，為何只想吃冰淇淋，而不想吃生菜沙拉？
洛威爾指出，心理學家會以環境因子及體內因子的互動來解釋，也就是將食物與食物相關刺激因子(譬如麥當勞的招牌)是有關的，後者會透過酬賞機制刺激大腦，讓人產生飢餓感。就此看來，節食後會非常想找食物吃，但飽食後則食慾大減。但洛威爾也說，這種說法只能解釋表象，無法清晰描繪腦內的飢餓感神經生理機制。
為了解開謎題，研究團隊決定使用先進科技，試圖一步一步釐清身體在節食及飽食後的神經反應。他們使用的科技包括了狂犬病迴路分析(rabies circuit mapping) 及光敏感通道蛋白迴路分析(channelrhodopsin-assisted circuit mapping)，這兩項技術能逐一檢視各個神經元，有助於得出精準分析。洛威爾表示：「有了這些科技，我們就能追蹤各個突觸及軸突的反應。這個概念看似簡單，卻是相當不容易跨出的一步。」
根據這份剛出爐的研究報告，研究團隊首先使用了狂犬病迴路分析，也就是將改造過的狂犬病病毒，注射進單一一種神經元，使其受到感染，而第一個接受測試的種類，即為刺鼠肽神經元。注入後，病毒會穿過突觸，並進一步標記出所有給予該神經元刺激的周邊神經元。接著，透過另一批體內富含cre重組酶(cre recombinase)的老鼠，研究人員得以描繪出相關神經網絡，以便進一步控制飢餓感神經元，由外部予其刺激或抑制。
洛威爾說，老鼠腦內有成千上萬個神經元，研究團隊的目標，便是找到哪個會提供刺鼠肽神經元刺激。研究結果頗令人意外：原來，只有下視丘背內側核(dorsal medial hypothalamus)及室旁核會參與刺激反應，其中，室旁核提供的刺激最強。
當研究結果出爐，新的動物模型便應運而生了。洛威爾表示，團隊猜測室旁核裡頭的神經元會與刺鼠肽神經元聯絡，並激發之：「我們養出腦內富含cre組合酶的老鼠，接著逐一分析室旁核內的各個神經元，了解各自的聯絡對象。」結果顯示，會釋放甲狀腺刺激素 (thyrotropin-releasing hormone, TRH) 及腦垂體腺苷酸環化酶激活肽(pituitary adenylate cylcase-activating polypeptide, PACAP)會形成溝通網絡。
最後，研究團隊再透過名為DREADD(Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs)的技術，將化學試劑注入參與溝通的神經元，以激發或抑制神經元的活動。團隊發現，已經飽食的老鼠，經過DREADD刺激後，便會繼續覓食，並且大吃大喝。相反的，餓了一段時間的老鼠，在神經元被抑制之後，進食量則非常小。洛威爾說，這種刺激刺鼠肽神經元，以引發飢餓感的方式，是空前的研究進展：「以往總認為室旁核的功能是帶來滿足感，但實驗證明，刺激裡頭的神經元反而會增加飢餓感。」他還指出，這項研究結果顯示，分析神經元溝通網絡是相當關鍵的技術，更重要的是，在深入瞭解飢餓感相關機制後，更有助於人們治療飲食疾患與肥胖症。
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研究出處：Surprising new clue to the roots of hunger, neurons that drive appetite
譯者：柯宗佑 科教中心特約寫手，從事科普文章編譯。
責任編輯：Kerina Huang