8月20日占成實驗室在線發(fā)表在《Current Biology》上的研究論文《A vagal-NTS neural pathway that stimulates feeding》發(fā)現(xiàn)一條迷走-孤束核神經(jīng)回路，可傳遞腸胃饑餓信號，并促進食欲，揭開了饑餓感知的神秘面紗。

下丘腦弓狀核與腦干孤束核被認(rèn)為是大腦感知機體營養(yǎng)狀態(tài)的一級神經(jīng)元， 分別介導(dǎo)體液感知通路和神經(jīng)感知通路，在調(diào)控攝食行為和能量代謝中發(fā)揮重要作用。近幾年，一系列重磅研究發(fā)現(xiàn)迷走-孤束核神經(jīng)回路在傳遞“飽”信號和抑制食欲中發(fā)揮關(guān)鍵作用。對于這一神經(jīng)回路是否可以傳遞“饑”信號，一直是領(lǐng)域內(nèi)的謎題，多年來沒有答案。

造成這一困擾的原因主要有兩個：

1）已知促食欲的多肽非常少，而抑制食欲的多肽則較多；

2）孤束核結(jié)構(gòu)復(fù)雜，神經(jīng)元類型多，給找到促食欲神經(jīng)元平添了不少難度。

1、迷走-孤束核神經(jīng)回路存在響應(yīng)饑餓信號的神經(jīng)元，并促進食欲

為了尋找孤束核是否存在感知“饑”信號的神經(jīng)元，研究人員首先利用FosTrap2:Ai14小鼠和免疫熒光技術(shù)，確認(rèn)饑餓可以激活NTS腦區(qū)的兒茶酚胺能神經(jīng)元（簡稱CA神經(jīng)元）。

并且，通過化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)的方法激活孤束核 CA神經(jīng)元，可以明顯促進小鼠進食。而通過光遺傳學(xué)抑制孤束核 CA神經(jīng)元，則大大降低饑餓誘導(dǎo)的進食增加。因此， 孤束核CA神經(jīng)元是一群可以響應(yīng)饑餓信號并促進食欲的神經(jīng)元。

通過腸胃迷走神經(jīng)切斷的方法，研究者進一步發(fā)現(xiàn)孤束核CA神經(jīng)元通過迷走神經(jīng)感知饑餓信號。

并且，通過化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)的方法激活孤束核 CA神經(jīng)元，可以明顯促進小鼠進食。而通過光遺傳學(xué)抑制孤束核 CA神經(jīng)元，則大大降低饑餓誘導(dǎo)的進食增加。因此， 孤束核CA神經(jīng)元是一群可以響應(yīng)饑餓信號并促進食欲的神經(jīng)元。

研究者利用神經(jīng)標(biāo)記結(jié)合化學(xué)遺傳學(xué)技術(shù)，激活迷走-孤束核 CA神經(jīng)通路可以明顯促進進食增加，說明腸-腦軸存在促進食欲的神經(jīng)通路。

2、孤束核CA神經(jīng)元不同亞型在攝食調(diào)控中發(fā)揮*相反的作用

之前的研究一直認(rèn)為孤束核是飽食中樞，為什么現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的孤束核CA神經(jīng)元可以促進食欲？通過對這群神經(jīng)元進行詳細(xì)分型，研究人員發(fā)現(xiàn)，孤束核 CA神經(jīng)元含有多種亞型，可大致分為：腎上腺素神經(jīng)元（E神經(jīng)元），去甲腎上腺素神經(jīng)元（NE神經(jīng)元），以及神經(jīng)肽Y（NPY）神經(jīng)元。進一步研究發(fā)現(xiàn)，其中真正發(fā)揮促食欲作用的是核團前側(cè)和中側(cè)的共表達E和NPY的神經(jīng)元，且NPY在促食欲中發(fā)揮關(guān)鍵作用，而表達在核團后側(cè)的NE神經(jīng)元發(fā)揮抑制進食的作用。

總之，這項研究*找到了一條迷走神經(jīng)介導(dǎo)的腸-腦軸促食欲神經(jīng)回路，確定了孤束核 E/NPY神經(jīng)元在其中的關(guān)鍵作用。該研究一方面解開了領(lǐng)域內(nèi)多年的謎題，另一方面也提出了新的問題：該神經(jīng)回路介導(dǎo)何種腸胃促食欲信號，該“饑餓”感知神經(jīng)通路與下丘腦體液感知通路有何種關(guān)聯(lián)？

清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士研究生陳靜是本文的一作者，本文的其它作者包括影像中心程明秀和王亮，轉(zhuǎn)基因動物中心徐丹。本文的主要作者還包括清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院宋森博士、北京生命科學(xué)研究所王鳳超博士和曹鵬博士以及澳大利亞加文醫(yī)學(xué)研究所Herbert Herzog博士和Lei Zhang博士，占成博士為本文的通訊作者。該研究由國家自然科學(xué)基金委資助，在北京生命科學(xué)研究所完成。