控制进食不同阶段的神经环路机制
近日,Ivan C. Alcantara等人在《Nat Metab》发表《Acts of appetite: neural circuits governing the appetitive, consummatory, and terminating phases of feeding》的文章,探讨了控制饮食的神经回路,包括食欲的产生、食物的摄取和进食的终止三个阶段。
食欲是指在身体能量状态无关的情况下想吃特定食物的欲望,而饥饿是指在食物匮乏和能量消耗过多时身体需要补充热量的感觉。外周信号如胃饥饿素和瘦素等激素参与调节食欲和饥饿状态,许多表达饥饿和饱腹感信号受体的神经元集中在弓状核(ARC)。
ARCAgRP神经元的作用:ARC中表达Agouti相关肽(AgRP)的神经元(ARCAgRP)受胃饥饿素刺激并被瘦素抑制,其活动与昼夜节律相关,主要参与食物寻找(食欲阶段)而非食物摄取(消耗阶段)。ARCAgRP神经元释放AgRP、神经肽Y(NPY)和γ -氨基丁酸(GABA),参与食物摄入和代谢的调节。激活ARCAgRP神经元可驱动强烈的食物寻找和消耗行为,而抑制其活动则减少食物摄入。
ARCAgRP神经元的下游靶点众多且具有异质性。
高脂肪饮食对ARCAgRP神经元的影响:饮食诱导的肥胖(DIO)小鼠中,ARCAgRP神经元对标准食物的反应减弱,对高脂肪饮食(HFD)的反应也发生改变,同时HFD还会扰乱中脑奖赏系统对食物的反应,导致动物更喜欢并寻求更多高热量食物,从而促进过度进食和肥胖。
LH对进食的控制:外侧下丘脑(LH)的细胞类型根据基因表达、功能和结构组织具有丰富的异质性,其中LH的谷氨酸能神经元和GABA能神经元分别对进食行为起双向调节作用,此外,LH中的其他神经元如表达促黑素浓缩激素(PMCH)和下丘脑分泌素(HCRT)的神经元也参与食欲调节。
LH - VTA - NAc进食环路:LH通过抑制和兴奋投射到腹侧被盖区(VTA),进而影响伏隔核(NAc)中多巴胺的释放,调节进食行为。
PVH对进食的控制:室旁核(PVH)中的大多数神经元由转录因子single - minded 1(SIM1)标记,PVH神经元亚型在控制进食行为中起关键作用,其神经元活动编码饥饿和饱腹感水平,并将这些信息传递到下丘脑核团以外的区域,以终止进食。
periLC对进食的控制:饱食促进性PVH神经元通过向脑桥发送密集的轴突来调节进食,其中periLC中的VGLUT2神经元选择性地调节摄食行为,减少其活动会增加摄食。
其他脑区对进食的控制:包括丘脑结节核(TN)中的抑制性SST神经元、下丘脑未定带(ZI)中的GABA能细胞、基底前脑的胆碱能信号以及视前区中部(MPOA)的温度敏感性神经元等都参与调节食物摄入。
饱腹感的多模态信号:进食结束受到多种因素的影响,包括来自外周的内感受信号和来自环境的外感受过程的融合。终止进食的过程包括胃肠、血液和下丘脑信号向下传递到脑干和延髓,机械感受器感知消化道的伸展,以及竞争过程和厌恶、伤害性信号等。
PBN在阻止食物摄入中的作用:臂旁核(PBN)作为中枢味觉和内脏感觉系统的一部分,是抑制进食和味觉记忆的神经中枢。PBN中表达降钙素基因相关肽(CALCA或CGRP)的兴奋性神经元在进食终止中起重要作用,其激活可强力抑制食物摄入,沉默则减轻疼痛、疾病和外源性厌食激素对进食的抑制。
小脑对进食终止的控制:最近的研究发现小脑活动可减少进食量和进食时间,但不影响进食频率和速度,这可能与增加纹状体多巴胺水平和减弱多巴胺对后续食物摄入的阶段性反应有关。普拉德 - 威利综合征(PWS)患者由于小脑对食物线索的反应失调,导致极度的食欲亢进。
未来的抗肥胖药物应能够同时抑制渴望、饥饿和食物寻求行为,以及控制食物摄入的速度和持续时间,从而有助于对抗肥胖。
发布于 广西
