六六脑动态

拯救大脑

趣味脑科学

咨询电话:400-805-3066

招商电话:400-805-3066

Nature:控制食物摄取和体重的神经回路


控制食物摄取和体重的神经回路


想必很多网友都遇到类似的困扰:减肥管不住嘴,肚子不饿却很想吃!今天我们就来看看《Nature》上的最新发现,了解一下控制食物摄取和体重的神经回路。


非正常的食物摄取是造成身体肥胖及其它饮食和代谢障碍疾病的主要原因。早期关于如何调控食物摄取方面的研究主要集中在下丘脑(hypothalamus)这一区域,该区域被认为是调控体重平衡的中枢,而对下丘脑以外脑区的作用知之甚少。


2016年10月4日在线发表于《Nature》上的一篇研究《A cholinergic basal forebrain feeding circuit modulates appetite suppression》利用小鼠为实验对象,发现位于基底前脑(basal forebrain)的类胆碱系统在控制食物摄取和体重方面扮演着非常重要的作用,同时揭示了类胆碱系统与下丘脑之间的神经连接回路。


该论文的研究团队主要来自于美国休斯敦贝勒医学院(Baylor College of Medicine),实验对象是成年转基因小鼠。实验中,研究人员主要记录对象是位于布洛卡斜角带(diagonal band of Broca, DBB)区的神经元,DBB区是基底前脑类胆碱系统最主要的区域


同时,研究人员也考察了位于下丘脑的弓状核(arcuate nucleus)区,目的是为了分析该区域与DBB区之间的功能性连接关系。


下图是利用免疫组化技术(a-n)和行为学实验(o-t)得到的数据。其中g-j图对应的是正常状态下的数据,k-n图是通过注射药物DT减少DBB神经元活性之后的数据。通过观察行为学实验数据发现,DBB神经元活性减弱后,小鼠日常进食量和体重均得到显著的升高(图o-p),图q给出了药物注射前后小鼠体态的对照图,也显示了明显的改变。r-t是多只小鼠数据的平均。这组数据表明,通过药物减弱DBB神经元的活性后,小鼠的进食量和体重会得到升高。


2.webp.jpg


紧接着,研究人员利用光遗传学手段增强DBB神经元的活性,来观察小鼠的进食反应。下图a-d是显微和免疫组化结果,e-f图是刺激方案。从图h-k中的数据可以看出,利用光刺激增强DBB神经元的活性后,小鼠的进食量和体重均出现了显著的降低。


结合上图中的数据,这两组结果表明,DBB神经元的活性控制着小鼠的食物摄取和体重变化。DBB神经元活性越高,小鼠食欲越差,会出现典型的食欲抑制(appetite suppression)等现象;而DBB神经元活性越低,小鼠食欲越高,会出现肥胖(obesity)等现象。


3.webp.jpg


最后,通过药物示踪方法,研究人员发现DBB区神经元的输出主要集中在下丘脑的弓状核ARC,从而实现对食物摄取行为的调控。如下图g-h中的数据所示,通过光刺激增强弓状核区神经元的活性后,小鼠的进食量和体重均出现显著的减小。这组数据表明,类胆碱系统主要是通过激活弓状核来实现对小鼠食物摄取能力的调节。


4.webp.jpg


类胆碱系统是大脑中一个非常重要的区域,并且极易受到药物的调控,如何通过外源性药物经由类胆碱系统,来有效调控大脑中某些功能或行为障碍,如:饮食和代谢障碍,一直是脑科学研究的热点之一。本文中介绍的这篇研究,利用转基因小鼠,并借以免疫组化、光遗传学和电生理等手段揭示了类胆碱系统在食物摄取和体重调控方面的重要作用。这项研究为我们进一步理解并研发新方法来治疗各种饮食障碍疾病提供了重要的参考。


weixin.jpg