闻高热量食物气味就能长胖,真的?
科学界普遍认识到母亲在孕期和哺乳期的高脂饮食(HFD)或肥胖会增加后代患终身肥胖和代谢疾病的风险。人们通常将此归咎于多余的热量或母体代谢健康状况不佳。
然而,12月1日, 《Nature metabolism》期刊上的研究提出了一个惊人的新观点:非营养性的感官成分,特别是脂肪相关的气味,可能在这一代谢编程中发挥了决定性作用。这些挥发性气味会直接从母亲的饮食中传递到羊水和乳汁中,在后代的早期发育阶段就形成了感官记忆,影响其未来的食物选择和饮食习惯。
为了精确分离高热量和感官成分的影响,研究人员设计了一种独特的模型:培根风味饮食(BFD)。这种饮食在营养上与普通饲料(NCD)相似,但添加了培根气味以模拟猪油基高脂饮食(HFDlard)的感官特征。通过对饮食的挥发性有机化合物进行分析发现,BFD的气味特征与HFDlard高度相似,而其脂质和极性成分则与NCD相似。此外,BFD和HFDlard的气味在成年小鼠体内激活了许多相同的嗅觉受体(Olfrs),进一步证实了它们的感官相似性。
母体健康未受影响,编程效应来自感官
喂食培根风味饮食的母鼠在妊娠和哺乳期间,其体重、体脂组成、禁食血糖、胰岛素水平或胰岛素抵抗(HOMA-IR)均未改变。母鼠的血脂和乳汁脂质成分也未发生显著变化。这表明研究人员成功地建立了一个模型,使后代在发育过程中暴露于脂肪气味,而无需涉及母体肥胖、胰岛素抵抗或高热量摄入等营养后果。
成年后肥胖反应加剧
那么,这种早期的感官暴露对后代产生了什么影响呢?研究发现,无论雄性还是雌性,在发育期暴露于培根风味饮食的后代(BFDdev),在成年后转为喂食HFDlard时,与对照组相比,它们表现出体重增加加剧和肥胖程度显著增加。
同时,这些动物还出现了更严重的胰岛素抵抗和更高水平的静息血糖。这种代谢缺陷的加剧作用是发育期特有的;如果小鼠仅在成年期才暴露于BFD,其后续的肥胖反应则没有变化。此外,研究表明,哺乳期可能是雌性对脂肪感官线索最敏感的关键时期。
大脑奖赏回路的功能失调
这种代谢编程首先体现在中枢神经系统的变化上。在成年但尚未肥胖的BFDdev小鼠中,急性暴露于HFDlard气味会增加其大脑中与多巴胺奖赏相关的区域(如伏隔核外壳 LAcbSh和腹侧被盖区 VTA)的神经活动。特别地,BFDdev小鼠对普通饲料(NCD)刺激的多巴胺释放反应显著迟钝。这种对NCD的“贬值”效应转化成了行为后果:在食物选择测试中,BFDdev小鼠在接触HFDlard的第一天就显示出明显的偏好,摄入了更高比例的HFDlard卡路里。
饥饿神经元的“类肥胖”脱敏现象
除了奖赏回路,能量稳态中枢也受到了影响。下丘脑弓状核中的AgRP饥饿神经元是调节食物摄入、能量消耗和产热的关键。在成年但尚未肥胖的BFDdev小鼠中,AgRP神经元对HFDlard的抑制反应被严重削弱。这种AgRP神经元对膳食脂肪的“脱敏”现象,模仿了长期喂食HFD的肥胖小鼠才有的特征。这种中枢神经系统的功能障碍进一步导致了能量消耗降低和肩胛间棕色脂肪组织(iBAT)的产热作用减弱。尽管对HFDlard的反应受损,但AgRP神经元对NCD和各种饥饿/饱腹激素(如Ghrelin, CCK, PYY)的反应仍保持正常。
编程具有普遍性与特异性
这种由脂肪气味引起的代谢编程不仅限于培根味或猪油基HFD(HFDlard)。暴露于培根味的后代对黄油基HFD(HFDbutter)也表现出肥胖加剧和胰岛素敏感性降低。这表明感官编程可以推广到其他高热量饮食。
为了探究单一挥发物是否足够,研究聚焦于HFD中富含的苯乙酮。结果显示,母亲喂食苯乙酮风味饲料(AFD)后,其雌性后代在成年后喂食苯乙酮风味HFD时,肥胖和脂肪堆积倾向显著加剧,证明单个脂肪相关挥发物就足以启动肥胖的易感性。
编程的关键:感官与热量的关联
研究进一步揭示,感官编程的发生需要一个关键条件:感官刺激必须与热量摄入相关联。单独的被动气味暴露(如将培根味放在笼子中,但无法触及)并未加剧成年后的肥胖。同样,如果仅通过光遗传学技术激活新生小鼠对苯乙酮敏感的嗅觉神经元(M71),虽然足以塑造其成年后的气味偏好,但并不能加剧肥胖。然而,当研究人员将新生儿M71嗅觉神经元的激活与高热量液体饮食的舔食相结合时,雌性后代在成年后喂食HFD时,其体重增加和肥胖倾向便显著加剧。这无可辩驳地证明,感官与热量的关联是早期生命代谢编程发生的必要前提。
对人类健康的重要启示
这项研究通过小鼠模型首次明确了生命早期的脂肪气味线索是长期代谢健康调控的关键信号。它揭示了一个全新的机制:母亲的饮食(即使营养健康)中的脂肪气味,就能通过“预设”中枢神经系统(多巴胺奖赏回路和AgRP饥饿神经元)对食物的反应,来增加后代未来对致肥饮食的敏感性。
鉴于目前许多孕妇和哺乳期妇女仍然消费高脂饮食,并且苯乙酮等挥发物是FDA批准并在食品工业中广泛使用的食品调味剂,这些发现具有深远的转化意义。它提醒我们,早期生命暴露于人工或天然风味剂,可能在感官信号和预期的热量之间创造不匹配的关联,从而为未来的肥胖风险埋下伏笔。