果蝇饥饿游戏控制着味神经元

来自葡萄牙里斯本的Champalimaud未知中心(CCU)的神经科学家团队发现，位于果蝇长鼻中的特定味觉神经元赋予对蛋白质的渴望。发表在eLife杂志上的研究结果可能是防止某些昆虫传播的人类疾病传播的一个步骤。

研究小组已经证明，当果蝇被剥夺了无法合成的必需氨基酸时，它们就会产生对蛋白质的渴望。但所涉及的神经元机制尚不清楚。在这项新研究中，Carlos Ribeiro，Kathrin Steck和Samuel Walker表明，这涉及味觉系统的变化，并确定了蛋白质渴望所必需的两组神经元。

该小组开始寻找感觉神经元，这些神经元解释了当剥夺氨基酸时苍蝇对酵母的渴望。“第一步是系统地沉默苍蝇中的不同神经元，寻找那些在关闭时消除蛋白质剥夺的苍蝇对酵母的胃口的神经元，”Ribeiro解释说。

作者发现沉默特定的味觉神经元抑制了苍蝇对酵母的食欲。甚至在蛋白质需求达到最高时也是如此 - 在这部分研究中使用的雌性交配，因此对蛋的生产有很大的蛋白质需求。

实际上，科学家们确定了昆虫酵母食欲中涉及的两组不同的味觉神经元，一个位于长鼻外侧，一个位于其内表面。然后，他们通过在完全发挥功能时记录它们的活动来确认所识别的味觉神经元的作用。“我们发现，在氨基酸剥夺的苍蝇中，如果你将酵母放在舌头上，你会看到那些味觉神经元对酵母的特异反应，”里贝罗说。

Ribeiro指出：“我们惊讶地发现，在用缺乏氨基酸的饮食喂养蝇后，这些味觉神经元对酵母的反应增加了。”该小组并没有预料到，在感官处理的早期阶段就会发生这种依赖饥饿的变化，即在舌头的尖端。“在酵母的存在下，神经元变得对酵母非常敏感，并且它们非常强烈地燃烧”。

根据Ribeiro的说法，这意味着这些特定的长鼻神经元使酵母的味道更好于缺乏氨基酸的动物，从而解释了它们对酵母的渴望。“这些神经元改变了果蝇看世界的方式，”他指出。

除了氨基酸状态外，果蝇对蛋白质的渴望受其交配状态的影响。这是因为在雌性苍蝇交配后，它们开始产卵，这取决于摄入蛋白质。里贝罗说：“怀孕的雌性果蝇比原始雌性吃更多的蛋白质，因为它们需要产卵。”

令人惊讶的是，研究小组发现苍蝇的繁殖状态对味觉神经元的活动没有影响，无论它们是氨基酸饱食还是缺乏。里贝罗说：“这是最早的研究之一，表明交配改变了苍蝇在不同大脑水平上品尝世界的方式”，而不是舌头的水平。这很重要，因为许多内部状态会影响行为，但目前尚不清楚大脑是如何将这些信号整合起来产生特定行为的。

研究小组进一步表明，这两组神经元中的每一组都调节了昆虫摄食行为的不同部分。Ribeiro说，这种新颖的结果只能通过CCU实验室开发的“flyPAD”技术实现。“flyPAD让我们可以非常准确地看到动物的食用方式，”他解释道。“它使用的是iPad或iPhone中的触摸屏技术。”

更具体地说，科学家发现长鼻外部的味觉神经元负责引起进食行为，而内部的味觉神经元则维持了进食行为。“第一组让苍蝇开始吃酵母，第二组让它继续吃它，”Ribeiro总结道。

如果类似的味觉神经元也在蚊子的蛋白质渴望中起作用，这可能对控制疟疾和其他由蚊子传播的疾病有影响。在大多数情况下，蚊子生活在花蜜上。只有雌性才能咬动物和人类，因为它们需要血液中的蛋白质来产卵。

Ribeiro说：“如果蚊子的味觉神经元与苍蝇的味道相似，那么阻止雌性蚊子中的味觉神经元的化学物质可能会抵消这种渴望，从而阻止疟疾寄生虫从昆虫传播到人体。“这将有助于阻止许多致命疾病的传播。”

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