貪吃的蠕蟲正在幫助開發更好的藥物
俄亥俄大學的新研究顯示,接觸到大麻素的蠕蟲對它們已經喜歡的那種食物更加感興趣。這種效果類似於吸食幾口大麻後對薯片和冰激凌的渴望–這種現像在科學上被稱為”享樂性餵養”。
該研究由文理學院的神經科學家Shawn Lockery領導,指出蠕蟲是了解大麻素在體內自然發揮的許多作用的有用工具。而且它可以幫助研究人員開發更好的針對這一系統的藥物。他和他的團隊於4月20日在《當代生物學》雜誌上發表了他們的發現。
內大麻素系統是一個影響深遠的信號網絡,有助於調節食慾、情緒和痛覺等關鍵身體系統。被稱為內含物的分子通過與大麻素受體相互作用來發送化學信息,大麻素受體是散佈在身體和大腦中的特殊蛋白質。通常情況下,這些信息有助於保持不同身體系統的平衡。但是大麻中的分子–如四氫大麻酚–也會與大麻素受體相互作用,使你在服用後感到興奮,也會造成其他影響。
一條經過基因工程改造的蠕蟲的圖像,使某些神經元和肌肉具有熒光。綠點是對大麻素有反應的神經元。品紅色的點是其他神經元。
這個想法並不是完全出乎意料的。Lockery實驗室的研究重點是決策的神經生物學,使用一種叫做C. elegans(秀麗隱桿線蟲)的吃細菌的小蟲子作為一個簡單的系統來測試假說。他經常使用食物選擇實驗,用細菌混合物誘惑動物,看它們在不同的條件下喜歡哪一種。
為了了解類似大麻的物質可能如何影響蠕蟲的食物偏好,Lockery的團隊將它們浸泡在花生四烯乙醇胺中。花生四烯乙醇胺是一種內源性大麻素,一種由人體製造的分子,可以激活人體的大麻素受體。
然後,他們將蠕蟲放入一個T形迷宮。迷宮的一側是高質量的食物;另一側是低質量的食物。以前的研究表明,在高質量的食物來源上,蠕蟲生長迅速;在低質量的食物上,它們生長得更慢。蠕蟲還發現高質量的食物更受歡迎,並會優先尋找它。
在T型迷宮實驗中,在正常條件下,蠕蟲確實更喜歡高質量的食物。但當浸泡在安非他命中時,這種偏好變得更加強烈–它們湧向高質量的食物,並在那裡停留的時間比它們平時更長。
“現有偏好的這種增加類似於吃更多你無論如何都會渴望的食物,”Lockery說。”這就像選擇披薩與燕麥片一樣。”
更高質量的食物可能會讓人想到水果、蔬菜和全穀物的營養搭配。但從進化的角度來看,”更高質量”的食物是那種充滿熱量的食物,以確保生存。因此,在這種情況下,”高質量”的蠕蟲食物更像是人類的垃圾食品-特徵是-很快就會攝入大量的卡路里。
Lockery說:”內大麻素系統有助於確保飢餓的動物去吃高脂肪和高糖分的食物。這就是為什麼在食用大麻後更有可能去吃巧克力布丁,而不一定會餓著吃沙拉的原因之一。”
在後續實驗中,Lockery的團隊能夠確定一些受安非他命影響的神經元。在這種影響下,這些神經元對高質量食物的氣味變得更加敏感,而對低質量食物的氣味則不那麼敏感。
從進化的角度來看,這些結果使人們認識到內分泌素系統是多麼的古老。蠕蟲和人類最後共享一個共同的祖先是在6億多年前,然而大麻素以類似的方式影響我們的食物偏好。”這是一個非常漂亮的例子,說明了內生性大麻素系統在一開始可能是為了什麼,”Lockery說。
蠕蟲和人類之間反應的相似性也表明,蠕蟲可以成為研究內分泌系統的一個有用模型。特別是目前挖掘大麻素的藥用特性的一個限制是其廣泛的影響。大麻素受體遍布全身,因此針對這些受體的藥物可以幫助解決手頭的問題,但也可能有很多不希望看到的副作用。例如,吸食大麻可能會緩解你的疼痛,但也可能使你難以專注於工作。
但附近的其他蛋白質也參與了化學信息的串聯,這取決於起作用的身體系統。因此,更好的藥物可以針對這些其他蛋白質,縮小藥物的效果。
Lockery建議說,由於科學家對蠕蟲的遺傳學有如此多的了解,它們是一個很好的研究系統,可以挑出這些類型的途徑。”在蠕蟲中快速找到信號通路的能力可以幫助確定更好的藥物目標,並減少副作用。”