“饥饿”期间受蛋白质激活大脑中的神经元禁食

大脑中的神经元控制饥饿感是由AMPK,禁食期间蛋白质激活,塔夫茨大学医学院研究人员报道,贝斯以色列女执事医疗中心和哈佛医学院的神经元2016年7月6日。

高AMPK活性水平显著增加“饥饿”神经元称为AgRP神经元,导致更大的食物摄入、体重和脂肪量在小鼠模型。阻止老鼠AMPK活性导致减少饥饿和AgRP神经元放电,甚至在禁食。研究小组发现,AMPK改变AgRP神经元形成突触的能力,或新的来自其他神经元的连接。这项研究揭示了生物机制,调节摄食行为,并作为潜在的广泛研究突触形成模型。

“我们知道AgRP主神经元群控制饥饿,这是至关重要的,我们理解这些神经元是如何规范自功能障碍可能会导致肥胖或厌食症,”研究作者说东,博士,塔夫茨大学医学院的神经科学助理教授。

位于下丘脑,AgRP (agouti-related肽)表达神经元摄食行为中发挥着重要的作用。实验表明,over-activation这些“饥饿”的神经元会导致老鼠继续进食,即使满。当AgRP神经元活动受阻,老鼠停止进食。已知AgRP神经元被激活时由禁食和激素(由一个空的胃),和抑制激素——瘦素(由脂肪细胞产生的),他们的潜在的生物机制所知甚少。

调查,香港和他的同事们关注AMPK,参与能量代谢传感器蛋白调节,可以发现在大多数细胞。AMPK活性已被证明是由禁食和饥饿激素引起的,镜像AgRP神经元激活模式。但它在神经元中的作用还不清楚。基因的研究人员开始通过开发一套工具,允许他们在老鼠和操作评估AMPK活性只有AgRP神经元的信号,让其他细胞类型没有改变。

必要且充分的

研究小组发现,AMPK AgRP神经元的活动是在禁食动物与动物的两倍多满足的状态。然后老鼠与不断激活AMPK蛋白质。这导致AgRP神经元的激活和更高的食物摄入增加,体重和脂肪量在禁食老鼠和老鼠无限制地食物。阻塞AMPK活性产生相反的效果和减少AgRP神经元活动。

除了改变的频率和发射率AgRP神经元,AMPK也影响树突的形成spines-structures神经元参与神经传递,接收来自其他神经元的突触输入。在先前的研究中,香港和他的同事们发现,树突棘密度直接与饥饿AgRP神经元的影响。在当前的研究中,研究小组证实,高水平的AMPK活性造成AgRP树突棘密度高,而阻塞AMPK活化停止脊椎形成。

“我们之前发现禁食可以摄食行为与增加在AgRP神经元突触的形成和发射活动,我们已经表明,AMPK既充分必要发生,”说,作为教师在神经科学和细胞,分子与发育生物学项目塔夫茨萨克研究生学院生物医学科学。“即使在一个联邦国家,老鼠不断激活AMPK AgRP活动增加了,多吃点,肥胖和发展得更快。”

香港和他的同事们进一步研究了AMPK如何影响树突棘形成通过研究柏加斯,一群蛋白质参与突触可塑性,AMPK行动。研究小组发现,专门阻止柏加斯抑制AgRP神经元活动和树突棘形成在小鼠禁食老鼠乃至AMPK不断激活。他们的研究结果表明,柏加斯所需的AMPK激活AgRP神经元,并扮演着重要的角色在AMPK-mediated突触可塑性。

香港警告说,AMPK和柏加斯目前不理想的治疗目标,由于他们的整个身体细胞中广泛存在。然而,澄清AgRP神经元功能的生物机制为未来的研究有必要努力确定更合适的目标,他说。香港和他的实验室在塔夫茨正在进一步探索机制AMPK,柏加斯和AgRP神经元相互作用,与其他信号因素重要的喂养如瘦素,饥饿激素,胰岛素和葡萄糖。

“考虑到广泛的AMPK和PAK蛋白的表达,以及其他从事分子,我们的发现可能有更广泛的影响突触的形成的研究,”香港说。“虽然我们不为药物开发提供一个明确的目标对肥胖或饮食失调,我们相信这些发现说明我们对这一重要能量调节途径的理解,并使未来的研究和治疗研究的新方法。”