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王立铭实验室在eLife杂志发表研究论文揭示胰高血糖素和胰岛素调控觅食行为的神经机制

时间:2016年09月12日 访问次数:2118

        201699日,我院王立铭实验室在eLife杂志在线发表题为“Regulation of starvation-induced hyperactivity by insulin and glucagon signaling in adult Drosophila”的研究论文,从激素水平阐明胰高血糖素和胰岛素两条信号途径共同调控果蝇觅食行为的神经机制。
        动物在饥饿时会进行觅食和进食行为来获取足够的食物补充,维持正常的能量内稳态。长久以来,人们对进食行为的研究已经非常深入,但对觅食行为知之甚少。并且,这两种行为之间的关系也一直存在争议。王立铭实验室利用果蝇作为模式生物建立了定量研究觅食行为的行为学范式,并发现饥饿后的果蝇会出现活动性上升的现象,这一现象即为果蝇的觅食行为。
         激素通过实时监测动物体内的能量状态如血糖水平使机体做出适当的行为反应。已知胃饥饿素、瘦素等多种激素在进食行为中发挥精密的调控作用,但对觅食行为的调控依然未知。王立铭实验室对果蝇中已知的31种神经肽(激素)受体进行了遗传筛选,发现神经肽AKHadipokinetic hormone,胰高血糖素在果蝇中的同源物)的受体AKHR特异性地调控觅食行为。
        研究发现,AKHR在果蝇大脑的食管下神经节的2-4对神经元中特异表达。阻断这些神经元的活性显著抑制了饥饿条件下的觅食行为,激活这些神经元则出现相反表型。利用单细胞测序和RT PCR技术,王立铭实验室鉴定了胰岛素受体InRAKHR神经元表达,相关行为学结果表明InR负调控觅食行为,说明“饱信号”胰岛素通过刺激AKHR神经元的InR抑制觅食行为。同时测序结果发现了AKHR神经元向下游传递信息的神经递质是octopamine(章鱼胺),阻断其释放同样显著抑制饥饿条件下的觅食行为,这有力的验证了实验室之前的研究成果(PNAS,. 2015 Apr 21;112(16):5219-24.)。另外,相关行为学结果表明AKHR神经元对进食行为不会造成影响。
        这项研究揭示了饥饿条件下果蝇觅食行为的神经生物学机制,并在激素水平区分了觅食和进食行为。该研究阐述了“饱信号”(胰岛素)和“饿信号”(胰高血糖素)同时调节AKHR神经元的信号发放,使其释放章鱼胺来调控觅食行为。该工作为哺乳动物觅食行为调控机制的最终揭示提供了扎实的理论基础。

果蝇觅食和进食行为相互独立的神经调控机制

        王立铭实验室博士研究生于悦和博士后黄锐为本文的共同第一作者;本科生叶洁、贾俊岭实验室技术员吴超和博士研究生程果为共同作者;王立铭教授为本文的通讯作者;黄锐为本文的共同通讯作者。该研究受到中组部青年千人计划,国家自然科学基金和中央高校基本科研专项资金的支持。
         文章链接:
https://elifesciences.org/content/5/e15693