深入了解大脑对饥饿感和饱腹感的控制

贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的研究人员发现了以前未知的神经回路，它在促进饱腹感方面发挥了作用。这一发现修正了当前的自我平衡控制模型——大脑维持身体进食行为现状的机制。今天已于自然神经科学，这些发现为饥饿和饱腹的调节提供了新的见解，可以帮助研究人员找到解决目前肥胖流行的方法。

“目前的模型缺乏一种类似于饥饿促进神经元通讯作者布拉德福德·b·洛厄尔(Bradford B. Lowell)说，他是BIDMC内分泌学、糖尿病和代谢学部的医学教授。“我们确定的这种成分为促进饥饿的神经元‘阴’提供了完整的‘阳’。”

研究人员早就知道饥饿是由两种神经元调节的:刺痛相关蛋白(AgRP)神经元和前opiomelanocortin (POMC)神经元。AgRP神经元驱动饥饿;刺激这些神经会在几分钟内触发进食。相反的一组神经元，POMC，已经被证明能促进饱腹感。被改造成缺乏POMC神经元的实验室小鼠会吃大量的食物，从而变得极度肥胖。

然而，近年来，新技术使科学家能够有选择性地操纵活体动物的神经元，证明特定神经元对行为的直接影响。大约五年前，这类研究揭示了POMC神经元的活动是在数小时内进行的，而不像AgRP神经元的活动是几分钟。

“缺乏快速效应强烈表明POMC神经元本身并不是AgRP神经元的完整对应物，”主要作者Henning Fenselau博士说，他是BIDMC洛厄尔实验室的博士后研究员。“我们假设，目前的模型缺少饱腹感系统中一个重要但未知的神经成分。”

更重要的是，由于该团队正在寻找能够快速抑制进食的神经元，他们缩小了搜索范围，寻找能够释放快速作用的兴奋性神经递质谷氨酸的神经元。在当前的论文中，洛厄尔和他的同事研究了神经元的第三个子集Vglut2，它的功能以前是未知的。

在一系列的实验中，Lowell和他的同事们使用光遗传学(使用光来激活基因修饰的神经元)和化学遗传学(使用分子来激活目标神经元)来操纵特定的神经元来确定它们在进食行为中的角色。首先，研究小组证明，与POMC神经元不同，Vglut2神经元实际上可以迅速抑制小鼠的进食行为。当研究人员用化学方法刺激这些神经元时，进食量明显减少。当他们抑制Vglut2神经元时，进食增加。

他们还发现，所有三种神经元——促进饥饿的AgRP神经元和促进饱腹感的两种神经元，Vglut2神经元和POMC神经元——在同一个回路中相互作用。这三种物质在下丘脑下游的一个抑制饥饿的部位汇合，这是洛厄尔和他的同事先前研究的主题。AgRP神经元抑制该下游位点的活性，导致饥饿，而快速反应的Vglut2神经元则激活该位点，抑制饥饿。该回路的第三个成员，POMC神经元，通过释放一种激素来支持Vglut2神经元抑制饥饿的能力，从而间接减少饥饿。

“我们认为这是非常重要的，因为这可能是一个解释，为什么缺乏POMC基因的人会变得极度肥胖，即使这些神经元本身并没有直接促进饱腹感，”Fenselau说。“没有POMC, Vglut2神经元在刺激下丘脑下游部位时是无效的。你需要POMC神经元和Vglut2神经元才能让饱腹感机制正常工作。”

最后，研究小组对这部分神经元表达的基因进行了测序，发现它们具有催产素受体。众所周知，催产素在社交关系中发挥着重要作用，它与满足感有关，人们已经在研究它作为诱发饱腹感的减肥药物的潜力。Fenselau说:“我们的发现可以明确地解释为什么催产素对饱腹感有效。”

为了后续研究，科学家们将进一步研究这三种神经元之间的相互作用，以及它们在肥胖中扮演的角色。

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