脑声常谈｜糖偏好的神经环路机制

在食物中，糖是一种极具诱惑力的物质。尽管甜味由舌头感知，但对糖的摄入欲望却源于肠道。即便甜味感知受损，动物仍能借助肠道上皮产生的感觉信号，区分糖与非营养性甜味剂。

引言

人类对食物的选择由感官系统主导，既判断营养与安全，也追求美味与愉悦。农业革命后，食物（尤其是精制糖）的可获得性激增，使原本服务于生存的摄食系统转向追求快感。工业加工进一步将糖与其天然感官线索（如纤维、水分）分离，产生高甜度但低营养的食物。由于身体难以快速适应这类人工刺激，导致营养选择失衡，肥胖与代谢疾病随之流行。单纯使用非营养性甜味剂干预味觉并未能有效遏制进食紊乱，凸显深入理解糖感知机制的紧迫性。

食物摄入受两类感官调控：吸收前感官（如味觉、嗅觉及胃肠道化学感应）在营养进入体内前进行评估；吸收后感官（内感受性）则监测已吸收营养素在肝脏、胰腺等器官产生的代谢信号。二者均包含有意识与潜意识成分，共同构建食物从感官属性到代谢价值的完整神经表征，驱动摄食行为。

肠道上皮细胞的葡萄糖感知机制

核心：肠道如何识别糖（而非人工甜味剂）并启动后续的偏好驱动信号。

步骤：

1. 葡萄糖的感知通路（核心是 SGLT1 介导的信号）

SGLT1 转运葡萄糖：葡萄糖（Glucose）通过肠道上皮细胞（Gut epithelial cells）表面的SGLT1 转运体进入细胞，同时伴随 Na⁺内流（图中步骤①）。

触发钙信号与神经递质释放：Na⁺内流使细胞去极化，激活L 型电压门控钙通道（L-VGCC），导致胞外 Ca²⁺内流；同时，细胞内葡萄糖代谢使 ATP 水平升高，关闭Kₐₜₚ通道（步骤③），进一步增强去极化。

谷氨酸释放到迷走神经：Ca²⁺内流促使细胞释放谷氨酸（Glutamate），与迷走神经传入纤维（Vagal afferent）上的离子型谷氨酸受体结合，将信号传递至大脑。

2. 甜味受体的辅助通路（人工甜味剂仅激活此通路）

糖或人工甜味剂结合肠道上皮细胞的T1R3 甜味受体（步骤②），激活 G 蛋白（PLCβ2）→ 水解 PIP₂产生 IP₃→ IP₃结合内质网（ER）上的 IP₃R→ 胞内 Ca²⁺释放→ 激活 TRPM5 通道→ Na⁺内流。

此通路会触发 ATP、CCK 等物质释放，但无法替代 SGLT1 通路的谷氨酸信号（人工甜味剂正因为只激活这条通路，所以不能引发糖偏好）。

3. 信号的最终传递

肠道细胞释放的谷氨酸直接作用于迷走神经，而 CCK 则结合迷走神经上的 CCKAR 受体，两者共同将 “肠道感知到糖” 的信号传入中枢，最终介导糖的偏好与摄食行为。

结状神经元的异质性

首先，迷走神经存在三类功能亚型神经元，分别专门响应胃肠道的营养信号、机械信号（如胃肠扩张）与渗透压信号，这些亚型是迷走神经精准区分不同刺激的结构前提；

其次，胃肠道不同器官的刺激会触发不同的神经元激活模式：胃刺激会混合激活营养型与机械型神经元，而肠道刺激能更清晰地区分这两类亚型，体现肠道对刺激的神经编码更具特异性；

最后，迷走神经中存在 “葡萄糖特异性神经元”这类神经元仅会被葡萄糖（有营养的糖）激活，却不会对人工甜味剂产生响应，这一特性直接构成了肠道区分 “糖” 与 “无营养甜味剂” 的核心神经基础。

整体而言，迷走神经通过功能分化的神经元亚型，既实现了对胃肠道刺激的分类识别又通过专属的葡萄糖响应神经元，为糖偏好提供了精准的神经编码依据。

迷走神经的“功能异质性”：它通过不同亚群的神经元，既能区分“营养/机械/渗透压”等刺激类型，又能区分“胃部/肠道”的刺激部位，还能特异性识别“葡萄糖”（而非甜味剂），这是肠道向大脑传递“精准营养信号”的神经基础。

糖感知中的多巴胺能回路

糖偏好的中枢回路是指大脑中负责接收、编码和整合 “糖信号”最终介导糖偏好行为的神经网络，其核心逻辑是区分糖的 “味觉信号” 与 “营养信号”，通过不同回路实现即时摄入与长期偏好的调控。

具体结构与功能：

1. 外周信号的 “第一中继站”：孤束核（NTS）

孤束核是外周信号（肠道/舌头）进入大脑的核心节点，分为两个亚区：

• 尾部孤束核（cNTS）：仅接收肠道/肝门静脉传来的营养信号（只有糖能激活，人工甜味剂无法触发），是区分“有营养的糖”和“无营养甜味剂”的关键分检站；

• 吻侧孤束核（rNTS）：接收舌头传来的味觉信号（糖和人工甜味剂都能激活），负责传递“甜味”的感官信息。

2. 信号的 “中转与分流”：臂旁核（PBN）

臂旁核是 cNTS 的下游节点，负责将 “糖的营养信号” 进一步传递至多巴胺能回路，是连接外周营养信号与中枢奖赏系统的桥梁。

3. 核心调控：两条多巴胺能回路（分工编码糖的不同价值）

糖偏好的核心驱动依赖两条多巴胺回路，它们分别编码糖的 “营养价值” 和 “享乐价值”：

黑质纹状体多巴胺回路（Nigrostriatal dopamine）：

• 路径：黑质致密部（SNpc）→ 背侧纹状体（Dorsal str）；

• 激活条件：仅接收 cNTS 传来的营养信号（只有糖能激活）；

• 功能：编码糖的 “营养价值”，驱动长期的糖偏好学习（如风味 - 营养条件反射）。

中脑边缘多巴胺回路（Mesolimbic dopamine）：

• 路径：腹侧被盖区（VTA）→ 腹侧纹状体（Ventral str）；

• 激活条件：同时接收 rNTS 的味觉信号和 cNTS 的营养信号（糖能完整激活，人工甜味剂仅能激活味觉部分）；

• 功能：编码糖的 “享乐价值”，驱动即时的糖摄入行为。

4. 最终整合：皮层（Cortex）

两条多巴胺回路的信号最终投射至皮层，整合为对糖的 “偏好决策”，实现 “即时想吃糖” 和 “长期偏好糖” 的行为调控。

糖感知的神经上皮回路模型

人体感知“糖”的多感官系统，核心是糖通过“视觉、嗅觉、味觉、肠道感知”4 种途径被人体识别并通过神经（尤其是迷走神经）将信号传递至大脑，最终介导糖偏好。

各感知途径的作用：

1. 视觉（Vision）：提前预判糖的存在

通过眼睛的视杆/视锥细胞（Rods and cones）识别 “糖相关的视觉线索”（比如食物的颜色、形态，像糖果的鲜艳外观），提前向大脑传递 “可能存在糖” 的信号，触发对糖的期待。

2. 嗅觉（Olfaction）：辅助识别糖的风味

通过鼻腔的嗅觉受体神经元（Olfactory receptor neurons）感知糖相关食物的气味（比如蛋糕的香甜气味），与味觉协同构建 “糖的风味感知”，增强对糖的吸引力。

3. 味觉（Gustation）：感知“甜味”的感官信号

通过舌头的味觉受体细胞（Taste receptor cells）识别糖的 “甜味”，并通过神经将信号传递至大脑，但这个途径无法区分“有营养的糖”和“无营养的人工甜味剂”（两者都能激活甜味受体）。

4. 肠道感知（Gut sense）：识别糖的“营养价值”

通过肠道的神经足细胞（Neuropod cells）感知糖的营养信号（比如葡萄糖的吸收），并通过迷走神经（Vagus nerve） 将信号传递至大脑，这是区分 “糖” 和 “人工甜味剂” 的核心途径（只有糖能激活肠道的营养感知，人工甜味剂无法触发）。

糖的感知是“多感官协同”的过程：视觉、嗅觉、味觉负责传递“糖的感官特征”，而肠道感知负责传递 “糖的营养价值”；这些信号最终通过神经（尤其是迷走神经）汇总到大脑共同驱动对糖的偏好行为，其中肠道感知是糖偏好的核心驱动（决定了“真正的糖”会被优先选择）。

总结

突破传统以味觉为中心的饮食调控范式，强调“肠道感知”作为整合营养、行为与情绪的关键枢纽作用。

人工甜味剂虽能模拟甜味，却无法激活肠道SGLT1依赖的谷氨酸信号通路，因而难以真正引导健康的摄食选择。而肠道感觉不仅驱动对糖的真实偏好，还广泛参与调节觉醒、睡眠、情绪及记忆等高级脑功能，构成一个从内脏到大脑的多维信息网络。深入解析这一“肠-脑轴”的多重机制，将为应对肥胖、代谢疾病及饮食相关精神障碍提供全新干预策略，通过靶向肠道感知系统，有望在不牺牲愉悦感的前提下，重塑健康饮食行为、改善情绪状态并最终实现“以肠促健”（go with our gut）的精准营养与神经调控新范式。

文章来源：

Liu, W.W., Bohórquez, D.V. The neural basis of sugar preference. Nat Rev Neurosci 23, 584–595 (2022). https://doi.org/10.1038/s41583-022-00613-5

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