전신적 영양소 감지는 영양소의 이용 가능성을 생물체의 대사 요구에 정합시키는 근본적인 과정이다. 본 미니리뷰는 장, 췌장, 문맥(portal vein), 그리고 뉴런 및 호르몬 신호전달을 통해 다른 조직에 영양 상태를 감지하고 전달하는 뇌-장기(brain-organs)의 영양 감지기들을 탐구한다. 외부의 영양소 입력을 감지하는 구강(oral) 미각 수용체와 달리, 이러한 영양 감지기들은 체내에서 탄수화물, 단백질, 지질과 같은 다량영양소(macro-nutrients) 및 비타민과 칼슘, 마그네슘, 아연과 같은 필수 미량원소(micronutrients)를 포함한 미량영양소를 섭취 후(post ingestive) 수준 기준으로 모니터링한다. 또한 각 장기가 영양소 농도의 변동을 식별하는 구체적 기전을 설명하고, 이러한 신호들이 전신의 영양 균형을 유지하기 위해 내분비 및 신경 회로에 어떻게 통합되는지를 논의한다. 마지막으로 Drosophila와 같은 포유류 및 무척추동물 모델을 비교함으로써, 장기 수준의 영양 감지가 다양한 종에서 대사 항상성을 어떻게 지지하는지에 대한 포괄적인 관점을 제시한다.

-의존적 반응. 이 리뷰는 DH44 및 DH31 신호전달 경로의 생리적 및 행동적 역할을 논의하며, DH44 또는 DH31 펩타이드를 분비하는 신경내분비 세포들과 이들의 수용체를 발현하는 기관들로 구성된다. 이러한 신경내분비 시스템이 매개하는 행동 과정의 조절 기작을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. [BMB Reports 2023; 56(4): 209-215].

뇌의 다양한 신경세포—이뇨호르몬 44(DH44)-, CN-, 및 cupcake를 발현하는 뉴런—은 내부 환경에서 순환하는 포도당 수준을 감지하고, 인슐린 및 글루카곤 분비를 조절하며, 음식 섭취를 촉진한다. 음식 결핍은 수면 지속시간을 감소시키는 것으로 알려져 있으나, 영양분 및 배고픔 센서를 매개로 한 수면 및 보행(운동) 활동 조절에서의 잠재적 역할은 불명확하다. 본 연구에서 우리는 DH44 뉴런이 기아로 유도된 수면 억제 조절에 관여함을 보여주었지만, CN 뉴런 또는 cupcake 뉴런은 기아로 유도된 수면 억제나 기저 수면 양상 조절에 관여하지 않을 수 있음을 확인하였다. DH44 뉴런을 비활성화하면 포식(섭식) 조건에서는 정상적인 일일 수면 지속시간과 양상이 나타난 반면, 기아 조건에서는 수면 감소가 소실되었다. 파리 뇌의 영양분 및 배고픔 센서로 제안되었던 CN 뉴런 또는 cupcake 뉴런의 비활성화는 포식 및 기아 조건 모두에서 수면 양상에 영향을 주지 않았다. 우리는 포도당 감지 DH44 뉴런이 기아로 유도된 수면 감소를 매개하는 데 중요한 역할을 한다고 제안한다.

열 스트레스 또는 수면 박탈의 기간 동안. 이러한 선호는 스트레스 노출 전에 비타민 C 또는 탈수(산)아스코르빈산(dehydroascorbic acid, DHA)을 미리 공급함으로써 완화되었다. 열 스트레스는 장에서 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 수준을 증가시켰고, 이는 비타민 C 섭취로 완화되었다. 열 스트레스는 혈림프(hemolymph)에서 비타민 C를 감소시킨 반면, 비타민 C 또는 DHA의 섭취는 이를 증가시켰다. 또한 비타민 C의 섭취는 장 장벽 기능장애를 개선하고, 만성 열 스트레스에 노출된 파리의 생존 기간을 연장하였다. 열에 의해 유도된 비타민 C에 대한 선호는 이 미량영양소에 대한 것으로 알려진 말초 화학감각 수용체와는 독립적으로 발달하는 것으로 보인다. 우리는 초파리가 환경적 도전에 대응하기 위해 비타민 C의 감지를 매개하는 내감각(interoceptive) 기전을 지닌다고 제안한다.

연구센터(KDRC). 이러한 자원은 사람의 질병을 모델링하고 동물의 행동과 생리를 조절하는 유전자 및 신경 회로를 이해하기 위한 선구적 연구를 뒷받침해 왔다.

전신적 영양소 감지는 영양소의 이용 가능성을 생물체의 대사 요구에 정합시키는 근본적인 과정이다. 본 미니리뷰는 장, 췌장, 문맥(portal vein), 그리고 뉴런 및 호르몬 신호전달을 통해 다른 조직에 영양 상태를 감지하고 전달하는 뇌-장기(brain-organs)의 영양 감지기들을 탐구한다. 외부의 영양소 입력을 감지하는 구강(oral) 미각 수용체와 달리, 이러한 영양 감지기들은 체내에서 탄수화물, 단백질, 지질과 같은 다량영양소(macro-nutrients) 및 비타민과 칼슘, 마그네슘, 아연과 같은 필수 미량원소(micronutrients)를 포함한 미량영양소를 섭취 후(post ingestive) 수준 기준으로 모니터링한다. 또한 각 장기가 영양소 농도의 변동을 식별하는 구체적 기전을 설명하고, 이러한 신호들이 전신의 영양 균형을 유지하기 위해 내분비 및 신경 회로에 어떻게 통합되는지를 논의한다. 마지막으로 Drosophila와 같은 포유류 및 무척추동물 모델을 비교함으로써, 장기 수준의 영양 감지가 다양한 종에서 대사 항상성을 어떻게 지지하는지에 대한 포괄적인 관점을 제시한다.

-의존적 반응. 이 리뷰는 DH44 및 DH31 신호전달 경로의 생리적 및 행동적 역할을 논의하며, DH44 또는 DH31 펩타이드를 분비하는 신경내분비 세포들과 이들의 수용체를 발현하는 기관들로 구성된다. 이러한 신경내분비 시스템이 매개하는 행동 과정의 조절 기작을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. [BMB Reports 2023; 56(4): 209-215].

뇌의 다양한 신경세포—이뇨호르몬 44(DH44)-, CN-, 및 cupcake를 발현하는 뉴런—은 내부 환경에서 순환하는 포도당 수준을 감지하고, 인슐린 및 글루카곤 분비를 조절하며, 음식 섭취를 촉진한다. 음식 결핍은 수면 지속시간을 감소시키는 것으로 알려져 있으나, 영양분 및 배고픔 센서를 매개로 한 수면 및 보행(운동) 활동 조절에서의 잠재적 역할은 불명확하다. 본 연구에서 우리는 DH44 뉴런이 기아로 유도된 수면 억제 조절에 관여함을 보여주었지만, CN 뉴런 또는 cupcake 뉴런은 기아로 유도된 수면 억제나 기저 수면 양상 조절에 관여하지 않을 수 있음을 확인하였다. DH44 뉴런을 비활성화하면 포식(섭식) 조건에서는 정상적인 일일 수면 지속시간과 양상이 나타난 반면, 기아 조건에서는 수면 감소가 소실되었다. 파리 뇌의 영양분 및 배고픔 센서로 제안되었던 CN 뉴런 또는 cupcake 뉴런의 비활성화는 포식 및 기아 조건 모두에서 수면 양상에 영향을 주지 않았다. 우리는 포도당 감지 DH44 뉴런이 기아로 유도된 수면 감소를 매개하는 데 중요한 역할을 한다고 제안한다.