"食物奖励预期通过胃饥饿素依赖机制增加金鱼进食焦虑——揭示鱼类摄食节律与焦虑行为的神经内分泌关联"

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Scientific Reports 3.9

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  研究团队针对食物预期活动(FAA)是否引发焦虑这一科学问题,以金鱼为模型开展跨物种研究。通过开放场/黑白偏好实验结合胃饥饿素(ghrelin)拮抗剂干预,首次证实FAA通过食物授时振荡器(FEO)触发焦虑样行为,且该过程依赖ghrelin信号通路。该发现为理解摄食节律与奖赏系统的进化保守性提供了新证据,论文发表于《Scientific Reports》。

  

在动物行为学领域,食物预期活动(Food Anticipatory Activity, FAA)这个神秘现象已困扰科学家数十年——当动物被规律性喂食时,总会在预定进食时间前表现出明显的活动增强。这种现象在从鱼类到哺乳动物的多种生物中高度保守,暗示其背后存在关键的进化适应机制。传统理论认为FAA由食物授时振荡器(Food-Entrainable Oscillator, FEO)驱动,但令人困惑的是,这个假想的"生物钟"至今未被精确定位。更耐人寻味的是,近年研究发现FAA与奖赏系统存在密切联系,提示食物预期可能引发类似成瘾行为的神经状态。那么,这种"等饭焦虑"是否普遍存在于不同物种?其背后的分子机制又如何?

马德里康普顿斯大学(Complutense University of Madrid)遗传学、生理学和微生物学系的Lisbeth Herrera-Castillo团队独辟蹊径,选择金鱼(Carassius auratus)作为模式生物展开研究。这种被忽视的实验动物具有独特的优势:其昼夜节律系统去中心化特征明显,且已建立完善的FAA研究体系。研究人员通过精巧的行为学实验设计结合神经内分泌干预,最终在《Scientific Reports》发表突破性成果,揭示ghrelin信号通路在连接食物预期与焦虑行为中的核心作用。

研究主要采用三大关键技术:1) 多条件行为学监测系统(记录不同光周期和喂食方案下的运动节律);2) 标准化焦虑行为测试组合(开放场实验+黑白背景偏好测试);3) 药理学干预(使用ghrelin及其拮抗剂JMV2959/D-Lys3-GHRP-6进行腹腔注射)。所有实验均遵循ARRIVE指南,通过双盲设计确保结果可靠性。

食物预期引发焦虑样行为
通过比较FAA期(预期进食前2小时)与进食后阶段的行为差异,研究发现:处于FAA期的金鱼表现出显著增强的趋触性(thigmotaxis)和避光性(scototaxis)。在开放场测试中,这些"等饭焦虑"的鱼只在边缘区域活动,进入中央区域的潜伏期延长2.3倍(p<0.001);在黑白偏好测试中,停留在白色区域的时间减少41%(p<0.01)。这种焦虑样行为与人类的"餐前坐立不安"惊人相似。

饥饿非决定性因素
为排除单纯饥饿的影响,研究设置30小时禁食组(已过FAA期)与24小时禁食组(正值FAA期)对照。结果颠覆传统认知:尽管禁食时间更长,30小时组却表现出更少的焦虑行为(开放场探索次数增加35%,p<0.05)。更关键的是,意外投喂不能缓解焦虑,说明FAA焦虑是"到点触发"而非"饥饿驱动"的机制。

光周期非必要条件
在持续光照条件下,金鱼仍保持FAA相关的焦虑行为模式,证明该现象由内源性FEO调控,而非外界光信号(Light-Entrainable Oscillator, LEO)驱动。不过有趣的是,持续光照组的焦虑基线水平较高,提示昼夜节律紊乱可能放大应激反应。

ghrelin信号通路的核心作用
研究团队通过双重药理学实验揭示:1) ghrelin拮抗剂能显著缓解FAA期焦虑(JMV2959使中央区探索次数增加2.1倍,p<0.01);2) 外源ghrelin可诱导进食后金鱼产生焦虑(潜伏期延长78%,p<0.05),该效应可被拮抗剂逆转。这些结果首次在鱼类中建立ghrelin-FAA-焦虑的三元关系模型。

这项研究的意义远超预期:首先,它证实FAA相关焦虑是跨物种存在的进化保守现象;其次,阐明ghrelin作为"食物预期信使"的双重作用——既调控能量平衡,又参与奖赏预期;更重要的是,为理解摄食障碍(如暴食症)与焦虑症的共病机制提供了新视角。作者特别指出,未来应探索ghrelin是否通过激活鱼类中脑边缘多巴胺系统(mesolimbic dopamine system)来协调食物寻求行为,这将为脊椎动物奖赏系统的进化研究开辟新路径。

论文最后强调,在气候变化导致鱼类自然摄食节律紊乱的背景下,理解FAA的神经机制对水产养殖动物福利评估具有重要实践价值。这项研究也提示,人工饲养环境下不规律的投喂策略可能通过ghrelin通路诱发慢性应激,这为优化养殖管理提供了科学依据。

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