最新Nature论文揭示背后的神经调控回路

来源：生物世界 2024-04-02 09:26

该研究定义了一个多模态神经回路，其中伸长细胞将臂旁核感知中继与代谢代码的长期执行联系起来。首次描述了高温引起食物摄入减少的神经元信号通路，这一发现可能为开发治疗肥胖和厌食症新疗法提供潜在靶点。

通过反射回路或有意识的神经过程将感官信息转化为应对机制对于生存至关重要。核心体温是恒温动物持续监测和调节的重要参数。最近的研究解析了在疾病（发烧）过程中能够降低体温的神经机制。

在生活中，我们会面临不同的急性热挑战，无论是不可避免的（例如夏天时从有空调的室内环境离开并进入炎热的室外环境）还是主动选择的（例如蒸桑拿），我们的大脑都要协调生理反应以消除突然增多的热量。然而，大脑如何做到这一点，我们仍知之甚少。

脑桥臂旁核（PBN）是 大脑中的恒温器 ，负责对温度变化的主要感知，通过增加舒张和减少体力活动、能量消耗和食物摄入，有助于优化核心体温。为了实现其生理目标，PBN与下丘脑区域进行交流，下丘脑区域对整个身体进行代谢控制并调节激素轴。在过去的几十年里，已经在腹内侧视前区（VMPO）、视前区（POA）和下丘脑背内侧核（DMH）中发现了在一定温度范围内响应和/或激活身体反应的神经元，它们的输出与自主神经和行为表型有关。相比之下，下丘脑外感知神经元输入到下丘脑如何编码成代谢指令并通过比例关联调节其设定值仍在很大程度上未被探索。

2024年3月27日，维也纳医科大学的Tibor Harkany团队在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：A brainstem hypothalamus neuronal circuit reduces feeding upon heat exposure的研究论文。

该研究揭示了脑干-下丘脑神经回路在高温暴露下减少食物摄入，首次描述了高温引起食物摄入减少的神经元信号通路，这一发现可能为开发治疗肥胖和厌食症新疗法提供潜在靶点。

下丘脑除了神经内分泌细胞及其回路外，还含有伸长细胞（Tanycyte），它们通过划分第三脑室壁，形成脑实质与脑室和血管系统的细胞界面。伸长细胞是极化的，它们的胞体与脑脊液（CSF）直接接触，它们的单个基底突延伸到下丘脑实质，并在血管和/或神经元周围终止。因此，伸长细胞可以促进系和外周神经系统之间代谢物、激素和信号分子的双向交换。

尽管如此，目前还不清楚伸长细胞是通过间接调控还是通过直接神经支配释放特定分子来执行系统指令。伸长细胞的神经支配得到了超微结构研究的支持，这些研究发现了 突触样接触 ，突触囊泡中富集的突触前样元件，沿着伸长细胞的基底突分布。然而，这种接触的神经元起源及其功能意义仍然未知。

在这项研究中，研究团队探讨了在急性温度升高时触发内分泌反应持续时间长的具体机制，特别是对食物摄入的抑制。

研究团队发现，伸长细胞（Tanycyte）在急性热刺激下会被激活并减少食物摄入，脑桥臂旁核（PBN）的温度敏感性谷氨酸能神经元神经支配或通过下丘脑支配了伸长细胞（Tanycyte），其动作电位依赖的突触夹带诱导VEGFA沿其基底突直接向弓状核（ARC）的Flt1+多巴胺能神经元和Agrp+神经元囊泡胞吐。在热中性（25℃）状态下，急性热刺激（40℃）和PBN神经元的激活都会导致数小时的食物摄入减少，而这可通过PBN神经元的失活以及体内VEGFA表达和释放的减弱来逆转。这些数据表明，伸长细胞（Tanycyte）将下丘脑外感知模式模式翻译成化学代码，通过与神经元的直接沟通来重置下丘脑神经回路的输出。

急性热刺激减少食物摄入，选择性激活 -伸长细胞

总的来说，该研究定义了一个多模态神经回路，其中伸长细胞将臂旁核感知中继与代谢代码的长期执行联系起来。首次描述了高温引起食物摄入减少的神经元信号通路，这一发现可能为开发治疗肥胖和厌食症新疗法提供潜在靶点。

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