吃得相近,为何越来越重?Phf6把体重变化连到身体活动
内侧视前区一群雌激素敏感细胞参与运动与能量支出;成年局部删除Phf6后,雌鼠活动减少、脂肪细胞增大。
体重上升,常让人首先想到摄入增加。但能量账本还有另一侧:身体每天活动多少、消耗多少?发表于Nature Communications的一项研究从下丘脑内侧视前区(MPOA)出发,追踪染色质相关蛋白Phf6标记的一群细胞。它们与雌激素受体Esr1高度重合。成年雌鼠在这个区域缺失Phf6后,进食没有显著增加,身体活动与能量支出却下降。研究进一步把这一变化连接到细胞兴奋性、激素响应和下丘脑局部环路。
MPOA局部Phf6缺失降低雌鼠活动及能量消耗,并削弱细胞雌二醇反应;MPOA至VMHvl的联系参与活动促进。
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Phf6标记出哪些雌激素敏感细胞?
成年雌鼠MPOA内,几乎所有Phf6阳性细胞同时表达Esr1,但只占Esr1群体的一部分。它们既包含谷氨酸能,也包含GABA能细胞,雌雄之间构成比例不同。这个分子标记选中的并不是一种单纯兴奋性的细胞,而是一个与激素敏感性相联系的混合群体。
在八周龄雌鼠MPOA局部删除Phf6后,体重从第四周开始增加,十二周增幅明显超过对照,白色脂肪细胞也变大。改变发生在成年阶段的一个脑区,让研究者能沿着日常能量平衡寻找原因:这些细胞功能改变后,身体究竟少做了什么?
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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食物相近,跑轮与能量支出减少
食物摄入量、进食频率和持续时间没有显著变化,棕色脂肪表面温度及所测生殖轴激素也没有明显变化。代谢笼中,夜间跑轮却显著减少,较晚时间点的活动期能量消耗降低,校正体重后差异仍在。动物并未明显多吃,而是动得更少、支出更低。
下降最突出的是运动诱导产热,非运动活动产热和基础代谢率也有较小但显著的下降。雄鼠出现部分活动及支出减少,但体重变化更迟、更弱。不同支出项目与性别之间的差异,让能量账本比“活动减少”四个字更细致。
跑轮变化在夜间尤为突出,正是小鼠通常更活跃的时段。体重增加又是逐周出现的慢变化。把日常活动记录与体重轨迹放在一起,可以看到短时支出减少怎样与长期能量积累相联系;代谢笼数据为体重差异提供了具体的行为背景。
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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细胞跟随运动,也能改变运动
自由活动雌鼠开始行走或攀爬后,MPOA Phf6细胞的群体钙信号升高;跑轮与夜间活动也伴随更多c-Fos标记。细胞活动跟随身体活动变化。接下来的操控检验了它们是否只是在旁观,还是能够参与改变运动。
白天较低活动期激活这群细胞,移动与能量消耗增加;夜间抑制,移动、跑轮和支出降低。旷场中心及高架十字迷宫开放臂停留没有显著变化。双向活动变化出现在这些焦虑样指标保持相近的条件下。
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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激素没少,细胞的响应却弱了
切片中,Phf6缺失细胞的自发及较强电流诱发放电减少,静息电位未显著改变,输入电阻却升高。细胞在相同输入下的输出能力改变了。雌二醇通常可提高这些细胞放电,Phf6缺失后,这个反应变弱。
与此同时,细胞Esr1 mRNA降低,血浆雌二醇却未下降。线索因此落在接收激素的细胞,而不是体内缺少激素。受体表达和放电响应的变化,使Phf6与活动减少之间多了一层可观察的细胞联系。
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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VMHvl是促进移动的重要出口
MPOA Phf6细胞向多个区域输出。激活伏隔核或室旁核末梢不显著增加移动,激活VMHvl及邻近结节核区域末梢则增加。把刺激进一步限定在腹内侧下丘脑腹外侧部VMHvl,移动仍增加,中心区停留不变。不同输出路线有不同的活动效应。
追踪显示MPOA Phf6与VMHvl Esr1相关群体有相互连接。抑制VMHvl,MPOA激活带来的运动增量大幅减弱;反向抑制MPOA,也部分削弱VMHvl Esr1激活的效应。活动促进因此不是孤立节点发出的单向命令,而涉及两个区域的功能配合。
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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兴奋与抑制输入汇入同一区域
刺激MPOA Phf6末梢,VMHvl细胞可出现直接兴奋性或抑制性突触电流;附近SST抑制细胞也接收输入。混合细胞群因此带来混合突触作用。直接激活VMHvl Esr1细胞会减少中心区停留,MPOA Phf6激活却没有同样变化:即使相互连接,两群细胞产生的整体行为也有差别。
来源:Wang J et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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体重变化的一部分,藏在活动支出里
研究以成年雌鼠为主,把染色质相关因子、细胞激素响应、身体活动和能量支出接在一起。它最清楚的认识,是脑内细胞状态的变化可以让身体消耗减少,即使进食没有明显增加,体重仍会逐渐上升。理解这份能量账本,也需要看见驱动日常活动的神经组织。