攝食行為是由機體代謝需求和食物適口性等多個方面所調控的,對高熱量食品享樂價值的有意識感知可通過獎勵的增強作用指導飲食選擇,而食物獎勵的強化效應容易導致暴飲暴食進而引發肥胖。食物除了味覺也可通過攝食后營養物質代謝產生的腸道信號調控食物選擇。中樞神經系統中多個腦區協同作用參與攝食行為調控,如我們熟知的下丘腦弓狀核的AgRP和POMC神經元、島葉、杏仁核PKC-δ神經元等通過對食物能量和味覺的感知、促進或抑制食欲信號及機體代謝平衡的需求參與對攝食的調控。在此類記憶形成之后,能否通過記憶的動態調控從而影響食物選擇及其機制還有待深入探究。
在經典的巴甫洛夫條件性記憶中,獲得的記憶在提取后,會經歷一個不穩定的過程,在這個階段通常需要蛋白質的合成來實現對記憶的鞏固,而對記憶再鞏固的過程進行調控可以影響原始記憶。mTORC1廣泛參與到免疫、細胞增殖分化等生命過程中,其對于蛋白合成的重要調控作用提示可能是再鞏固干預記憶潛在的分子靶點。本研究綜合運用小鼠行為學、免疫熒光染色的方法發現,小鼠通過以不同口味但不含能量的食物作為條件性刺激(CS),經由口腔攝入,配對含能量物質經胃管攝入作為非條件性刺激(US)進行訓練。小鼠獲得的攝食后基于營養效價的記憶經提取后能夠激活NAcC、NAcSh、LSI、BLA和CeA腦區。進一步免疫印跡分析發現記憶提取會激活CeA的mTOR信號通路且定點注射mTORC1抑制劑雷帕霉素可以有效抑制mTOR下游信號激活。
通過藥理學與行為學結合的方法進行分析,發現記憶再鞏固階段腦區定點給藥及腹腔系統給藥都能夠抹除小鼠的條件性味覺偏好,達到干預攝食后營養效價記憶的作用,并且不容易在暴露于非條件性刺激的情況時被重建。進一步通過免疫印跡實驗驗證了基于營養效價的條件性味覺偏好記憶再鞏固會促使谷氨酸受體各亞基,包括GluN1、GluN2A、GluN2B、GluA1 和GluA2表達的升高,并且再鞏固階段雷帕霉素干預會抑制這些亞基的蛋白合成。
通過以上實驗揭示了中央杏仁核mTOR信號通路參與到攝食后基于營養效價的條件性味覺偏好記憶再鞏固過程中,并且記憶再鞏固階段藥理學干預可以調控這種偏好防止非條件性刺激暴露后的重建,結果也提示抑制mTORC1可能通過降低再鞏固階段谷氨酸受體亞基的表達發揮作用。深入探究進食相關記憶調控的神經機制有望為改善攝食行為,治療暴食性進食障礙提供新的策略,這一成果被Molecular Psychiatry雜志接受發表。(Mol Psychiatry 2020, Sep 1 10.1038/s41380-020-00874-5. )