新發現!生殖細胞或許喜歡「吃甜食」並將這種特性傳遞給大腦!

2020-12-06 騰訊網

本文系生物谷原創編譯，歡迎分享，轉載須授權！

與細胞相比，我們的工作似乎很輕鬆：當細胞努力工作分解一些分子,並構建其它分子時，我們所做的只有一件事情--餵它們，但我們到底應該給它們餵什麼呢？

考慮到內部不斷發生的競爭，這或許並不是一件容易解決的問題，諸如脂肪細胞等細胞類型渴望脂質，而其它類型的細胞則更喜歡蛋白質或糖類。當我們的大腦在面對吃牛排還是冰淇淋的選擇困難時，其是如何將所有競爭性需求進行考慮並做出決定的呢？

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Metabolism上題為「Cellular metabolic reprogramming controls sugar appetite in Drosophila」的研究報告中，來自葡萄牙Champalimaud研究中心等機構的科學家們通過研究發現：性細胞營養需求的改變或會使得雌性果蠅更加渴望糖分。

到目前為止，這種現象主要是在病理性狀況下進行描述的，即癌症。研究者在卵子形成的正常生理學過程中發現了這種現象，其或為後期闡明機體生育力和營養之間的關係提供一定的基礎。

一群細胞到底是如何影響整個生物體的行為呢？答案或許來自於腫瘤學研究。當一個細胞發生癌變時，就會開啟優先消耗糖分細胞，並將其轉化成為細胞繁殖所需要的基本構件，在此過程中，細胞還會改變飲食偏好和功能，稱之為代謝重現，是腫瘤生長的關鍵。

而這種現象似乎也在非病理性過程中被記錄在案，然而研究者並不清楚是否細胞的代謝轉化會劫持生物體進食的決定，這或許就是研究人員後期需要深入研究的問題。

圖片來源：Zita Santos & Carlos Ribeiro

研究者Ribeiro表示，我們重點關注了果蠅的生殖系統，尤其是其卵細胞的產生過程。一個卵細胞的產生從單一的性細胞開始，性細胞會分裂、繁殖及生長，這個原始細胞的後代隨後就會轉變成不同的細胞類型，並共同構成完整的卵細胞。

研究人員對卵細胞的裝配過程進行分析時，他們發現，與癌細胞一樣的是，這些卵細胞正在進行代謝重編程過程，不僅如此，其還會通過增加糖類消耗，來激活癌細胞用來促進細胞增殖的相同細胞機制。換句話說，它們開始喜歡吃甜食了。

這或許就解釋了此前的研究報導：雌性機體的性細胞或許會吸收動物攝入的糖分，而且這也很符合卵細胞所發揮的作用。

這些令人鼓舞的結果就促使研究人員開始檢測是否卵巢中性細胞的代謝重編程會影響動物對食物的選擇，當研究者對比正常雌性果蠅和無法產生卵子的雌性果蠅的飲食偏好時，他們發現了明顯的差異--不育的果蠅對糖類的食慾明顯降低了。

此外，當研究者操控細胞來代謝糖分時，卵細胞的產生和動物對糖類的攝取都會受到影響，這就表明，產生行為變化的或許並不是細胞本身，而是其所擁有的代謝程序。

卵巢中所發生的細胞改變是如何到達大腦並改變果蠅行為呢？為了回答這個問題，研究人員對fit基因的表達進行了深入研究。他們發現，圍繞果蠅大腦的脂肪組織會產生一種特殊的小分子，果蠅體內fit表達地越多，就越不愛吃甜食。

正常雌性果蠅和不育雌性果蠅之間有明顯差異，不育果蠅機體中fit的水平會明顯升高。這就表明，性細胞對大腦的影響或許是由fit所介導的，然而研究人員仍然並不清楚卵巢和大腦的脂肪組織之間的交流溝通是如何發生的，目前正在進一步深入研究。

本文研究結果勾勒出了一種新的機制，即卵巢中一小部分細胞會控制動物的飲食行為，這些結果與生育研究領域又有什麼關係呢？這或許就是雞與蛋的概念，即先有雞還是先有蛋，到底是代謝重編程在先還是機體對食物的偏好變化在先？

細胞的代謝重編程會促進雌性攝入更多的糖分，從而產生卵細胞。研究者想知道在機體衰老過程中到底會發生什麼，而且新陳代謝的改變是否能夠解釋機體生育力的下降，如果是這樣的話，我們是否能通過操控飲食來改變其隨著衰老而發生變化的生育能力呢？

與女性相似，雌性果蠅也會經歷年齡相關的不育症。研究者推測，卵巢代謝程序的變化或許會推動機體生育能力的下降，而這種現象可以通過使用有針對性的飲食幹預策略來減少，甚至還有望進行逆轉。

最後研究者Ribeiro總結道，後期我們會將單細胞RNA測序和代謝組學相結合在果蠅研究中揭示這一假設，同時我們還將會分析卵巢功能衰退的細胞結果，並監測這些動物的餵食行為，這或許就能幫助研究者設計出新的膳食策略來逆轉已經確定的改變，並增加老年女性果蠅的生育力。

研究者相信，這或許是一種強大的途徑，其能幫助識別隱藏在年齡相關生育力功能下降背後的潛在可逆轉過程。此外，由於這也是一種與癌細胞所共享的機制，本文研究結果或許對於闡明癌症的發生及進展也具有一定的指示意義。

參考資料：

【1】Carvalho-Santos， Z.， Cardoso-Figueiredo， R.， Elias， A.P. et al. Cellular metabolic reprogramming controls sugar appetite in Drosophila. Nat Metab 2， 958–973 (2020). doi：10.1038/s42255-020-0266-x

【2】Sex cells have a sweet tooth，and they pass it on to the brain

by Champalimaud Centre for the Unknown

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