下丘腦腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子陽性神經(jīng)元調(diào)控?cái)z食行為神經(jīng)環(huán)路的介紹

2024年10月23日洛克菲勒大學(xué)Jeffrey Friedman研究團(tuán)隊(duì)在Nature雜志發(fā)表文章揭示了下丘腦BDNF陽性神經(jīng)元調(diào)控?cái)z食行為的神經(jīng)環(huán)路。

1、VMH-BDNF神經(jīng)元調(diào)控穩(wěn)態(tài)和享樂攝食行為
原位雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)VMH-BDNF神經(jīng)元幾乎都是谷氨酸能神經(jīng)元。研究人員發(fā)現(xiàn)高脂飲食后可顯著激活VMH腦區(qū)BDNF陽性神經(jīng)元。病毒工具特異性誘導(dǎo)VMH-BDNF神經(jīng)元凋亡后在正常飲食過程中促進(jìn)小鼠攝食行為，體重增加，這種促進(jìn)攝食行為在高脂飲食中進(jìn)一步增強(qiáng)，體重增加更多。

光激活VMH-BDNF神經(jīng)元可顯著抑制禁食后小鼠的攝食行為，也能抑制小鼠對(duì)高糖高脂可口食物的攝入。光抑制VMH-BDNF神經(jīng)元可顯著促進(jìn)小鼠攝入普通食物和可口食物行為，表明VMH-BDNF神經(jīng)元調(diào)控穩(wěn)態(tài)和享樂攝食行為。
 

圖1、VMH-BDNF神經(jīng)元調(diào)控穩(wěn)態(tài)和享樂攝食行為
 

2、VMH-BDNF神經(jīng)元并非通過增加動(dòng)機(jī)促進(jìn)攝食行為
肥胖小鼠攝入高糖高脂可口食物減少，在光抑制VMH-BDNF神經(jīng)元后可顯著促進(jìn)肥胖小鼠攝入正常食物和可口食物。抑制BDNF信號(hào)后也可促進(jìn)攝食，增加小鼠體重，表明肥胖激活VMH-BDNF神經(jīng)元后可抑制攝食。激活VMH-BDNF神經(jīng)元并不引起條件性位置偏好，表明并非通過增加動(dòng)機(jī)促進(jìn)攝食行為。

另一方面，在開環(huán)光刺激系統(tǒng)中，持續(xù)光抑制VMH-BDNF神經(jīng)元后可延長(zhǎng)小鼠到達(dá)食物的時(shí)間；在閉環(huán)光刺激系統(tǒng)中小鼠在靠近食物后給與光抑制VMH-BDNF神經(jīng)元可顯著促進(jìn)攝食行為，這些結(jié)果表明VMH-BDNF神經(jīng)元通過改變靠近食物行為，而非食物相關(guān)的信息調(diào)控?cái)z食行為。
 

圖2、VMH-BDNF神經(jīng)元并非通過增加動(dòng)機(jī)促進(jìn)攝食行為
 

3、VMH-BDNF神經(jīng)元的輸出、輸入
光纖鈣成像記錄到小鼠在進(jìn)食可口食物時(shí)VMH-BDNF神經(jīng)元鈣離子活性降低。禁食24小時(shí)的小鼠腹腔注射瘦素在靠近食物后可顯著激活VMH-BDNF神經(jīng)元。但在進(jìn)食行為過程中比那個(gè)不激活上述神經(jīng)元。誘導(dǎo)VMH-BDNF神經(jīng)元凋亡后可阻斷瘦素相關(guān)的促進(jìn)攝食行為。

然而以往研究表明VMH-BDNF神經(jīng)元幾乎不表達(dá)瘦素受體。逆行示蹤病毒發(fā)現(xiàn)VMH-BDNF神經(jīng)元可投射到下丘腦弓狀核（Arc)腦區(qū)阿片促黑激素皮質(zhì)素原（POMC）陽性神經(jīng)元和刺鼠關(guān)聯(lián)蛋白（AgRP）陽性神經(jīng)元。光激活A(yù)rc-AgRP→VMH環(huán)路F促進(jìn)小鼠攝入食物，引起肥胖，但不影響靠近食物，同時(shí)激活A(yù)rc-AgRP→VMH環(huán)路和Arc-POMC→VMH環(huán)路后可抑制小鼠進(jìn)食，減少體重。光激活A(yù)rc-POMC→VMH環(huán)路可阻斷誘導(dǎo)VMH-BDNF神經(jīng)元凋亡后引起的促攝食作用。

順行病毒示蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)VMH-BDNF神經(jīng)元密集投射到中腦核（mesencephalic nucleus ，Me5)、外側(cè)旁巨細(xì)胞核(Lateral paragigantocellular nucleus, LPGi)、巨細(xì)胞網(wǎng)狀核（gigantocellular reticular nucleus alpha part ，GiA)等腦干區(qū)域，這些腦區(qū)支配顎肌和舌頭的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。光激活VMH-BDNF→LPGi/GiA環(huán)路可減少攝食行為，激活VMH-BDNF→Me5環(huán)路這一抑制作用更加明顯。光抑制VMH-BDNF→Me5環(huán)路可引起有節(jié)奏的下頜運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)小鼠攝食行為。
 

圖3、VMH-BDNF神經(jīng)元密集投射到腦干區(qū)域

總結(jié)
本文發(fā)現(xiàn)VMH-BDNF神經(jīng)元調(diào)控?cái)z食行為的神經(jīng)環(huán)路：接受Arc-AgRP和Arc-POMC陽性神經(jīng)元輸入，輸出到促運(yùn)動(dòng)的腦干Me5區(qū)域，支配下頜運(yùn)動(dòng)。
 

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