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eLife:胡吃海喝没准儿是因为你脑子里的星形胶质细胞激活了

2016/10/20 来源:生物探索
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导读
近日,来自麻省理工学院的神经科学家经发现,大脑中的星形胶质细胞在调节食欲和摄食行为过程中扮演着重要角色。这项发表于eLife杂志上的研究结果可能为针对肥胖和食欲相关疾病的药物提供了一个新靶点。


近日,来自麻省理工学院的神经科学家经发现,大脑中的胶质细胞在调节食欲和摄食行为过程中扮演着重要角色。在小鼠实验中,激活胶质细胞将刺激暴饮暴食,而当这些细胞受到抑制时,食欲也随之受到抑制。这项发表于eLife杂志上的研究结果可能为针对肥胖和食欲相关疾病的药物提供了一个新靶点。

直到10年前,科学家们都认为胶质细胞在大脑中主要起着支撑、分隔神经元的作用。但近年来,越来越多的研究表明胶质细胞在大脑中还有许多更加重要复杂的功能。它们可以分泌一些神经营养因子和细胞因子,调节神经元功能。此外,胶质细胞的异常激活还与神经退行性疾病密切相关。

长期以来,人们认为位于大脑深处的下丘脑调控着我们的食欲、能量消耗、体温、昼夜节律和睡眠周期等生理活动。下丘脑中也存在丰富的胶质细胞,并与神经元形成紧密的连接。但是,这些胶质细胞在能量稳态中的作用仍然不清楚。在下丘脑对这些神经环路的调控中,下丘脑弓状核(arcuate nucleus,ARC)是一个研究热点。ARC内主要有两个调节食欲神经环路的关键成分——AgRP/NPY神经元和POMC神经元,前者刺激食欲,而后者抑制食欲。

激活ARC星形胶质细胞促进摄食行为

为了更加精确地在小鼠体内研究下丘脑ARC星型胶质细胞是否参与了摄食行为调节,研究小组采用了特定药物专一性地激活特定受体(designer receptors exclusively activated by designer drugs,DREADDs)技术。他们使小鼠下丘脑ARC胶质细胞表达特定受体,这些受体可以与一种命名为CNO(一种氯氮平的衍生物)的化合物结合,因此在给予CNO时,ARC胶质细胞就会激活。

研究人员发现单一剂量的CNO就可以激活星形胶质细胞并对摄食行为产生了显著影响。研究人员表示,小鼠通常只在夜间摄食,但是为这些胶质细胞表达特定受体的小鼠给药之后,它们在白天也吃得很多。并且,它们在短期内(三天)体重并没有明显增加。研究人员认为,这提出了一种假设,即胶质细胞可能调控神经元控制能量消耗,以弥补增加的食物摄入量。

ARC星形胶质细胞刺激的摄食行为依赖于ca2+和AgRP/NPY神经元

研究小组通过进一步研究发现,激活ARC星形胶质细胞刺激的这种摄食行为依赖于Ca2+信号通路,破坏Ca2+信号通路将减少摄食。并且,这种特异性的激活ARC星形胶质细胞还增强了AgRP/NPY神经元的活性,但是对POMC神经元没有显著影响。虽然激活ARC星形胶质细胞可以将AgRP/NPY和POMC神经元都去极化,但是POMC神经元的抑制性输入信号使其没有净反应。此外,当AgRP/NPY神经元失活时,激活ARC胶质细胞也不能明显地诱导摄食行为发生变化。这些研究结果揭示了ARC星形胶质细胞可能与多种神经元相互作用并在同时调节同种能量稳态过程。

现在,该研究小组计划开发新的研究工具帮助科学家们进一步了解星形胶质细胞和神经元之间的相互作用,以及星形胶质细胞是如何调节食欲和摄食行为的。同时,他们还希望了解是否存在不同类型的星形胶质细胞调控不同的摄食行为,尤其是异常摄食行为。研究人员表示,目前科学家们对星形胶质细胞调节食欲和代谢了解很少。弄清这些机制是理解相关疾病的关键。

参考资料:

Direct modulation of GFAP-expressing glia in the arcuate nucleus bi-directionally regulates feeding

Brain cells that provide structural support also influence feeding behavior, study shows

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