Nature：高温下进食减少背后的神经回路

　　

长期以来的经验证据表明，热暴露与食物摄入量减少之间存在联系，这一现象对于理解环境温度、代谢和进食行为之间复杂的相互作用具有重要意义。然而，将对热的感官感知与代谢反应联系起来的精确神经回路和信号机制仍然是个谜。

在最近发表在《Nature》杂志上的一项研究中，由卡罗林斯卡学院和维也纳医科大学领导的一个国际研究小组研究了急性热暴露(比如桑拿或有限的阳光照射)是如何以及为什么会导致食物摄入量减少的。新的研究现在通过识别一种特殊的细胞类型——胶质细胞，作为这一过程中的关键中介，揭示了这种联想界面。

胶质细胞是独特的室管膜细胞，排列在大脑的第三脑室壁上，已知在大脑实质和脑室系统之间的激素和信号分子的双向运输中发挥作用。当前的研究表明，胶质细胞不仅在急性热挑战时被激活，而且对于随后食物摄入量的减少也是必需的。

这项在小鼠模型中进行的研究表明，信号级联始于臂旁核，即“大脑的恒温器”，负责对温度变化的主要感知。

研究人员使用病毒介导的基因操作和电路绘图技术，证明了位于脑桥旁臂核的温度感应性谷氨酸能神经元与胶质细胞形成连接。这些神经元作为主要的温度感应细胞，要么直接与胶质细胞相连，要么通过第二级下丘脑神经元间接相连。热激活胶质细胞的证据是Fos表达的增加，这表明它们在对热刺激作出反应时产生信号分子。

一种被识别的分子是血管内皮生长因子A（VEGFA），它通常被释放到脑脊液中以产生系统效应。然而，在胶质细胞激活的背景下，VEGFA被发现沿着胶质细胞在弓状核的实质过程中释放。VEGFA的局部释放增加了表达Flt1的多巴胺和神经肽（Agrp）含量神经元的尖峰阈值。这个阈值的增加有效地为厌食性输出做好了准备，有助于减少热暴露后的食物摄入量。

通过显示急性热暴露和化学遗传激活的谷氨酸能旁臂神经元在延长时间内减少食物摄入量，进一步确认了这一途径的功能意义。这种效应被发现依赖于VEGFA功能和由囊泡相关膜蛋白2（VAMP2）介导的胶质细胞的外泌作用。这些描述减少热量暴露时进食的神经元信号通路的研究不仅解释了我们越来越多的人经常经历的一些代谢反应，而且还可以为开发新的代谢疾病治疗方法提供潜在的靶点。

卡罗林斯卡医学院和维也纳医学大学脑研究中心神经科学系教授Tibor Harkany与耶鲁大学医学院(美国)的Tamas L. Horvath合作领导了这项研究，他说:“现在社会上肥胖的风险越来越大，了解减少肥胖的机制对所有人都有好处。我们观察到暴露在40摄氏度下一小时的老鼠大脑中一组特殊神经细胞的激活。”

他们发现的信号通路表明，热量的影响并不像之前假设的那样影响饱腹感。相反，一种生长因子的释放抑制了那些神经元的活动，否则这些神经元会刺激寻找和摄入食物。

“通过发现潜在的神经元回路，我们可以推进这一领域的基础研究，”Harkany说。

这项研究定义了一个多模式神经回路，其中胶质细胞作为旁臂核感觉中继与调节食物摄入量的代谢编码之间的关键联系。这一发现不仅增强了我们对热挑战神经生理反应的理解，而且为在食物摄入量调节受损的情况下进行治疗干预提供了潜在目标。

这些发现提供了一个全面的视角，说明大脑如何处理与温度相关的感官信息，并将其与代谢需求整合，最终影响如进食等行为反应。由于研究突出了胶质细胞在此过程中的作用，它为探索它们在大脑中的更广泛功能以及作为代谢紊乱和受环境温度影响的进食行为的治疗目标提供了新的途径。

环境热、神经信号和代谢反应之间的复杂关系是一个复杂多面的领域。这项研究有助于不断增长的寻求解开大脑如何在面对环境挑战时维持稳态的复杂机制的工作。随着气候变化的全球影响和热浪的日益普遍，理解热如何影响我们的生物学和行为比以往任何时候都更为相关。胶质细胞介导的神经回路的发现为未来研究温度调节的神经生理学及其对代谢和进食行为的影响提供了基础。