摄食行为在温控神经环路apMPOA→ARC对低环境温度表现的应用
内侧视前区 (MPOA) 表达瘦素受体、脑源性神经营养因子等神经元亚群可响应环境温度变化。激活 MPOA 神经元引起小鼠进入冬眠表现出体温过低和厌食行为。
2022年7月21日陆军军医大学基础部周艺揭示了MPOA两类神经环路协调摄食行为应对环境温度变化。
一、 apMPOA→ARC促进摄食行为，
apMPOA→PVH抑制进食行为
研究人员发现小鼠在禁食12小时后内侧视前区的前腹侧脑室周围部分（apMPOA)神经元大量激活，激活的神经元大部分是兴奋性神经元。光纤钙成像技术发现在进食过程中apMPOA兴奋性神经元活性降低，这就表明apMPOA兴奋性神经元能够响应饮食状态的改变。
光激活apMPOA兴奋性神经元能够明显抑制小鼠的进食行为，体温也出现了明显的降低，引起寒冷防御行为，并通过抑制棕色脂肪组织产热进行明显的自主体温调节。在抑制该区域抑制性神经元并不会出现上述现象。
病毒示踪实验发现apMPOA兴奋性神经元广泛性投射到终纹床核（BNST）、杏仁核、下丘脑室旁核（PVH）、弓形核（ARC）、外侧下丘脑（LH）、背内侧下丘脑（DMH）等多个脑区脑区。在光激活apMPOA→ARC明显促进摄食行为，在光激活apMPOA→PVH或apMPOA→DMH明显抑制进食行为，调控其他下游脑区并不引起饮食行为的变化。
进一步通过病毒诱导apMPOA→PVH环路神经元凋亡后无论是常温、高温还是低温下均能明显促进摄食行为，慢性抑制该环路也会出现这种促进摄食行为。
而在诱导apMPOA→ARC环路神经元凋亡明显抑制摄食行为，慢性抑制该环路也会出现这种抑制摄食行为。但诱导apMPOA→DMH环路神经元并不影响摄食行为。
图1：光激活apMPOA兴奋性神经元抑制摄食，降低体温
二、apMPOA→ARC响应低温环境，
apMPOA→PVH响应高温环境
钙成像记录发现在局部热温刺激(25摄氏度到40摄氏度)apMPOA→ARC和apMPOA→PVH神经元钙离子活性均未发生变化，在局部冷刺激中(25摄氏度降10摄氏度)apMPOA→ARC钙离子活性未发生变化，但apMPOA→PVH神经元钙离子活性降低。
在整体环境温度升高刺激下apMPOA→ARC钙离子活性未发生变化，但apMPOA→PVH神经元钙离子活性升高。在整体环境温度降低后apMPOA→ARC钙离子活性升高，apMPOA→PVH神经元钙离子活性降低。
图2：温度变化引起apMPOA→ARC、apMPOA→PVH环路神经元活性变化
二、apMPOA→ARC和apMPOA→PVH环路
解剖学和分子学差异
分别在PVH 和ARC区域注射逆行示踪实验发现这两个脑区逆行投射到apMPOA区域重叠的神经元比例减少。此外，通过多病毒策略进一步发现投射到ARC和PVH的apMPOA区域接受上游不同脑区的投射，这些结果表明apMPOA→ARC和apMPOA→PVH神经元在解剖上是存在差异的。
为进一步描述上述两个环路的分子特征，研究人员通过单细胞测序技术发现这两个环路神经元存在455个差异性富集表达基因，进一步通过筛选出脂质代谢相关的信号通路的基因，发现了两个主要的候选标志物。
爱帕琳肽受体Aplnr可能是apMPOA→PVH神经元的潜在标志物：约40%的apMPOA→PVH神经元表达Aplnr。在常温下，在apMPOA中注射爱帕琳肽抑制饥饿小鼠的食物摄入。阻断apMPOA中的Aplnr受体可显著促进食物摄入。
甘丙肽受体GalR1可能是apMPOA→ARC的潜在标志物：约一半的apMPOA→ARC表达GalR1。常温、高温或低温环境下的apMPOA脑区注射甘丙肽均可增加食物摄入。抑制apMPOA中的甘丙肽受体1可阻断上述促进摄食的行为。
图3：apMPOA→ARC、 apMPOA→PVH环路的分子特点
总结
本文揭示了协调在应对环境温度时的进食行为的神经环路机制：apMPOA→ARC环路对低环境温度表现出积极反应，促进食物摄入。相反，apMPOA→PVH环路抑制食物摄入，对高环境温度表现出积极反应。
【完】
想了解更多内容，获取相关咨询请联系
电话 ： +86-0731-84428665
联系人：伍经理 +86-180 7516 6076
