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神经科学家确定帮助调节食欲的两个关键神经元组

2018-05-15
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em在一项新发表的研究中,来自麻省理工学院的科学家已经确定了下丘脑内有助于调节食欲的两个关键神经元组。 / em

麻省理工学院神经科学家发现,称为神经胶质细胞的脑细胞在控制食欲和摄食行为方面起着关键作用。在对老鼠的研究中,研究人员发现激活这些细胞会刺激暴食,并且当细胞受到抑制时,食欲也会受到抑制。

研究人员说,这些发现可能为科学家提供一种开发针对肥胖症和其他食欲相关疾病的药物的新目标。这项研究也是最近几年将神经胶质细胞与重要脑功能相关联的最新研究。直到大约10年前,神经胶质细胞被认为对神经元起更多的支持作用。

“在过去的几年中,异常的神经胶质细胞活动与神经退行性疾病密切相关。有越来越多的证据指出神经胶质细胞在调节神经功能和介导脑部疾病中的重要性,“王国平教授和帕特里夏Poitras神经科学教授说。冯先生还是麻省理工学院麦戈文脑研究所和布罗德研究所斯坦利精神病研究中心的成员。

Feng是该研究的高级作者之一,出现在10月18日的期刊 em eLife / em&gt ;.另一位资深作者是新加坡新加坡生物成像协会代谢医学实验室负责人韩卫平。主要作者是新加坡生物成像联盟和麦戈文研究所的博士后Naiyan Chen。

开启食欲

人们早已知道,位于大脑深处的杏仁大小的下丘脑控制着食欲以及能量消耗,体温以及包括睡眠周期在内的昼夜节律。 Chen在对大脑其他部位的神经胶质细胞进行研究时发现,下丘脑似乎也有很多胶质细胞活动。

“我非常好奇那个神经胶质细胞在下丘脑会做什么,因为神经胶质细胞已经在其他大脑区域表现出来,对神经元功能的调节有影响,”她说。

在下丘脑内,科学家已经确定了两个调节食欲的神经元组,称为AgRP神经元和POMC神经元。 AgRP神经元刺激进食,而POMC神经元抑制食欲。

直到最近,研究神经胶质细胞在控制食欲或任何其他脑功能方面的作用已经很困难,因为科学家还没有开发出许多沉默或刺激这些细胞的技术,就像他们对神经元的技术一样。胶质细胞占大脑细胞的一半,有许多辅助作用,包括缓冲神经元并帮助它们彼此形成连接。

在这项研究中,研究团队使用了北卡罗来纳大学开发的一项新技术来研究一种称为星形胶质细胞的胶质细胞。使用这种策略,研究人员可以设计特定的细胞来产生一种表面受体,这种受体与一种称为CNO的化学化合物(一种氯氮平的衍生物)结合。然后,当CNO被给予时,它激活神经胶质细胞。

麻省理工学院研究小组发现,只用一剂CNO就可以开启星形胶质细胞活动,对喂食行为有显着影响。

“当我们给予特异性激活受体的化合物时,我们看到了喂食的强劲增加,”陈说。 “白天不知道吃什么的小鼠,但是当我们给这些表达特定受体的动物服用药物时,他们正在吃很多东西。”

研究人员还发现,在短期内(三天),即使他们吃得更多,老鼠也没有增加体重。

“这提高了神经胶质细胞也可能是控制能量消耗的调节神经元,以补偿增加的食物摄入量,”陈说。 “他们可能有多个神经元伙伴,并且同时调节多种能量稳态功能。”

当研究人员对星形胶质细胞的活性进行沉默时,他们发现这些小鼠吃得比平时要少。

瑞典哥德堡大学神经内分泌学教授Suzanne Dickson将这项研究描述为“神经胶质细胞比以前认为的被动作用更少”的思想“范式转变”的一部分。

“我们倾向于认为神经胶质细胞为神经元过程提供支持网络,并且它们的激活在某些形式的脑外伤或炎症中也很重要,”Dickson说,他没有参与这项研究。 “这项研究增加了新出现的证据基础,即神经胶质细胞也可以在正常生理学中发挥特定作用来控制神经细胞功能。”

未知的交互

目前尚不清楚星形胶质细胞是如何发挥其对神经元的作用的。最近的一些研究表明,神经胶质细胞可以分泌化学信使,如谷氨酸和ATP;如果是这样,这些“gliotransmitters”可能会影响神经元活动。

另一个假设是,星形胶质细胞不是通过分泌化学物质,而是通过控制神经元周围空间对神经递质的摄取来发挥作用,从而间接影响神经元活动。

冯现在计划开发新的研究工具,帮助科学家更多地了解星形胶质细胞与神经元之间的相互作用以及星形胶质细胞如何促进食欲和摄食的调节。他还希望更多地了解是否有不同类型的星形胶质细胞可能对摄食行为有不同的贡献,特别是异常行为。

他说:“我们对于星形胶质细胞如何促进食欲,饮食和新陈代谢的调节知之甚少。” “将来,解剖这些功能差异对于我们理解这些疾病至关重要。”

发表:Naiyan Chen等人,“直接调节表达GFAP的神经胶质在弓形核中的双向调节摄食”,eLife,2016; DOI:10.7554 / eLife.18716

来源:麻省理工学院新闻Anne Trafton

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