深入了解大脑对饥饿和饱腹感的控制

贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的研究人员发现了一种以前未知的神经回路，它在促进饱腹感(吃饱了的感觉)中起着作用。这一发现修正了当前的体内平衡控制模型，即大脑维持身体进食行为状态的机制。今日在网上公布自然神经科学这一发现为饥饿和饱腹感的调节提供了新的见解，并可能帮助研究人员找到解决持续流行的肥胖问题的方法。

“目前的模型缺乏一种快速作用的饱腹机制饥饿促进神经元通讯作者Bradford B. Lowell博士说，他是BIDMC内分泌、糖尿病和代谢学部的医学教授。“我们发现的这种成分为促进饥饿的神经元提供了完整的‘阳’。”

研究人员早就知道饥饿是由两种神经元调节的:agoui相关蛋白(AgRP)神经元和前阿皮黑色素皮质素(POMC)神经元。AgRP神经元驱动饥饿感;刺激这些神经在几分钟内就能引发进食。相反的一组神经元，POMC，已被证明能促进饱腹感。被设计成缺乏POMC神经元的实验室小鼠吃大量食物，变得严重肥胖。

然而，近年来，新技术使科学家能够选择性地操纵活体动物的神经元，证明特定的神经元对行为的直接影响。大约五年前，这类研究揭示了POMC神经元的活动时间长达数小时，而不像它们的AgRP神经元那样是几分钟。

“缺乏快速效应强烈表明，POMC神经元本身并不是AgRP神经元的完全对应物，”主要作者Henning Fenselau博士说，他是BIDMC洛厄尔实验室的博士后。“我们假设，目前的模型中缺少一个重要但未知的饱腹感系统神经成分。”

更重要的是，由于研究小组正在寻找能够快速抑制进食的神经元，他们将搜索范围缩小到能够释放快速作用的兴奋性神经递质谷氨酸的神经元。在目前的论文中，Lowell和同事研究了神经元的第三个子集Vglut2，它的功能以前是未知的。

在一系列的实验中，Lowell和他的同事利用光遗传学(利用光来激活基因修饰的神经元)和化学遗传学(利用分子来激活目标神经元)来操纵特定的神经元，以确定它们在进食行为中的作用。首先，研究小组证明，与POMC神经元不同，Vglut2神经元实际上可以快速抑制小鼠的进食行为。当研究人员用化学方法刺激相关神经元时，进食明显减少。当他们抑制Vglut2神经元时，进食增加。

他们还发现，所有三种类型的神经元——促进饥饿的AgRP神经元和两种促进饱腹感的神经元，Vglut2神经元和POMC神经元——在同一个回路中相互作用。这三种物质都汇聚在下丘脑下游的一个抑制饥饿感的部位，这是Lowell及其同事先前研究的主题。AgRP神经元抑制下游区域的活动，导致饥饿，而快速作用的Vglut2神经元激发它，抑制饥饿。这个回路的第三个成员，POMC神经元，通过释放一种激素来间接减少饥饿感，这种激素支持Vglut2神经元抑制饥饿感的能力。

Fenselau说:“我们认为这非常重要，因为这可能解释了为什么缺乏POMC基因的人会极度肥胖，即使这些神经元本身并不能直接促进饱腹感。”“没有POMC, Vglut2神经元在刺激下丘脑下游部位时是无效的。你需要POMC神经元和Vglut2神经元来让饱腹感机制正常工作。”

最后，研究小组对这部分神经元表达的基因进行测序，发现它们具有催产素受体。众所周知，催产素在社会关系中扮演着重要角色，它与满足感有关，人们已经在研究它作为一种诱导饱腹感的减肥药物的潜力。Fenselau说:“我们的发现可以明确解释为什么催产素对饱腹感有效。”

为了进一步研究，科学家们将进一步研究这三种神经元之间的相互作用以及它们在肥胖中所起的作用。