能量稳态平衡对所有生物来说都十分重要,动物需要感知并保持体内已有能量与新摄入能量之间的动态平衡。如果能量稳态失衡,将有可能导致肥胖,二型糖尿病等代谢性疾病。黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)的进食行为可以分为几个不同的行为要素,包括:觅食、进食的开始与终止、以及食物的摄入量。虽然研究人员已经开发了大量的行为范式对果蝇的进食行为进行研究,但是果蝇进食行为的每个步骤中仍然还有很多是我们未知的,尤其是关于食物摄入的调控机制我们知之甚少。为了对果蝇食物摄入过程的调控进行研究,我们在实验过程中开发了一种手动喂食(manual feeding,MAFE)的行为学范式,此行为范式可以特异地测量果蝇摄入食物的量,而完全不受其他行为要素的影响。此行为范式可信地对已知的各种影响果蝇进食的因素进行了验证,会并且能够提供精确的果蝇进食时间,达到单位为秒的时间分辨率。通过这个范式,我们可以测量在20-30秒的时间尺度内果蝇摄取糖类等营养物质的量,也因此发现了饥饿的果蝇会增加对具有营养的糖类的进食。两个潜在的营养感受器:SLC5A11和Gr43a,分别介导了饥饿的果蝇对右旋葡萄糖(D-glucose)和右旋果糖(D-fructose)这两种有营养的糖与其相应的手性异构体的分辨行为。这个结果证明了在果蝇中存在辨别食物不同营养的特异的感知机制。生物个体维持能量的稳态不仅需要它们感知食物的营养成分,还需要它们能够感知体内的营养状态。对饱足感的感知是包括人类在内的所有动物的一个至关重要的生存技能。虽然研究者们已经发现了许多调控果蝇进食行为的神经调控因子,但是对果蝇如何感知饱足的机制仍然不清楚。为了研究果蝇体内营养状态是如何调控进食行为而不受食物的质量干扰,我们使用了不能提供营养的左旋葡萄糖(L-glucose)来筛选进食行为的调控因子,通过对果蝇神经肽受体的RNAi筛选,我们发现了果蝇速激肽(Drosophila tachykinin,DTK)和它的受体TAKR99D是潜在的抑制果蝇进食的调控因子。我们通过在体和离体钙成像技术发现果蝇大脑中的两对DTK神经元可以被血淋巴(hemolymph)中的由进食引起的右旋葡萄糖的升高所激活,并且抑制进食行为。这些DTK神经元通过TAKR99D神经元与一个已知的果蝇进食行为的抑制子:胰岛素生成细胞(insulin producing cells,IPCs)形成一个三层的神经环路,这个环路可以在进食过程中被快速地激活,并且终止进食,因此果蝇免于过度进食。上述实验证明我们在果蝇大脑中发现了一个全新的可以特异地检测血淋巴循环中的营养并且进一步调控进食的饱觉感受器。综上所述,我们开发了一个具有高度时间分辨率的MAFE范式,并通过这个范式发现了果蝇能利用SLC5A11和Gr43a快速感知食物中的能量并调控进食的机制。同时,我们发现了果蝇大脑中DTK-TAKR99D-IPC环路快速检测血淋巴中血糖的变化并及时抑制进食的机制。