eLife：胡吃海喝沒準(zhǔn)兒是因為你腦子里的星形膠質(zhì)細胞激活了

近日，來自麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大腦中的膠質(zhì)細胞在調(diào)節(jié)食欲和攝食行為過程中扮演著重要角色。在小鼠實驗中，激活膠質(zhì)細胞將刺激暴飲暴食，而當(dāng)這些細胞受到抑制時，食欲也隨之受到抑制。這項發(fā)表于eLife雜志上的研究結(jié)果可能為針對肥胖和食欲相關(guān)疾病的藥物提供了一個新靶點。
直到10年前，科學(xué)家們都認(rèn)為膠質(zhì)細胞在大腦中主要起著支撐、分隔神經(jīng)元的作用。但近年來，越來越多的研究表明膠質(zhì)細胞在大腦中還有許多更加重要復(fù)雜的功能。它們可以分泌一些神經(jīng)營養(yǎng)因子和細胞因子，調(diào)節(jié)神經(jīng)元功能。此外，膠質(zhì)細胞的異常激活還與神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。
長期以來，人們認(rèn)為位于大腦深處的下丘腦調(diào)控著我們的食欲、能量消耗、體溫、晝夜節(jié)律和睡眠周期等生理活動。下丘腦中也存在豐富的膠質(zhì)細胞，并與神經(jīng)元形成緊密的連接。但是，這些膠質(zhì)細胞在能量穩(wěn)態(tài)中的作用仍然不清楚。在下丘腦對這些神經(jīng)環(huán)路的調(diào)控中，下丘腦弓狀核（arcuate nucleus，ARC）是一個研究熱點。ARC內(nèi)主要有兩個調(diào)節(jié)食欲神經(jīng)環(huán)路的關(guān)鍵成分——AgRP/NPY神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元，前者刺激食欲，而后者抑制食欲。 激活A(yù)RC星形膠質(zhì)細胞促進攝食行為

為了更加精確地在小鼠體內(nèi)研究下丘腦ARC星型膠質(zhì)細胞是否參與了攝食行為調(diào)節(jié)，研究小組采用了特定藥物專一性地激活特定受體（designer receptors exclusively activated by designer drugs，DREADDs）技術(shù)。他們使小鼠下丘腦ARC膠質(zhì)細胞表達特定受體，這些受體可以與一種命名為CNO（一種氯氮平的衍生物）的化合物結(jié)合，因此在給予CNO時，ARC膠質(zhì)細胞就會激活。
研究人員發(fā)現(xiàn)單一劑量的CNO就可以激活星形膠質(zhì)細胞并對攝食行為產(chǎn)生了顯著影響。研究人員表示，小鼠通常只在夜間攝食，但是為這些膠質(zhì)細胞表達特定受體的小鼠給藥之后，它們在白天也吃得很多。并且，它們在短期內(nèi)（三天）體重并沒有明顯增加。研究人員認(rèn)為，這提出了一種假設(shè)，即膠質(zhì)細胞可能調(diào)控神經(jīng)元控制能量消耗，以彌補增加的食物攝入量。
ARC星形膠質(zhì)細胞刺激的攝食行為依賴于ca2+和AgRP/NPY神經(jīng)元研究小組通過進一步研究發(fā)現(xiàn)，激活A(yù)RC星形膠質(zhì)細胞刺激的這種攝食行為依賴于Ca2+信號通路，破壞Ca2+信號通路將減少攝食。并且，這種特異性的激活A(yù)RC星形膠質(zhì)細胞還增強了AgRP/NPY神經(jīng)元的活性，但是對POMC神經(jīng)元沒有顯著影響。雖然激活A(yù)RC星形膠質(zhì)細胞可以將AgRP/NPY和POMC神經(jīng)元都去極化，但是POMC神經(jīng)元的抑制性輸入信號使其沒有凈反應(yīng)。此外，當(dāng)AgRP/NPY神經(jīng)元失活時，激活A(yù)RC膠質(zhì)細胞也不能明顯地誘導(dǎo)攝食行為發(fā)生變化。這些研究結(jié)果揭示了ARC星形膠質(zhì)細胞可能與多種神經(jīng)元相互作用并在同時調(diào)節(jié)同種能量穩(wěn)態(tài)過程。
現(xiàn)在，該研究小組計劃開發(fā)新的研究工具幫助科學(xué)家們進一步了解星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元之間的相互作用，以及星形膠質(zhì)細胞是如何調(diào)節(jié)食欲和攝食行為的。同時，他們還希望了解是否存在不同類型的星形膠質(zhì)細胞調(diào)控不同的攝食行為，尤其是異常攝食行為。研究人員表示，目前科學(xué)家們對星形膠質(zhì)細胞調(diào)節(jié)食欲和代謝了解很少。弄清這些機制是理解相關(guān)疾病的關(guān)鍵。