跳至内容

伏隔核里的小群体,连接进食与能量收支

Nature metabolism · 2024-08-15

Table of contents

No titles in the blog post

Nature metabolism · 研究前沿

伏隔核里的小群体,连接进食与能量收支

小鼠伏隔核壳部的Serpinb2标记群在进食时活跃,可双向调节寻食和摄食。它联系下丘脑瘦素受体细胞,长期减少后还伴随体重增幅和代谢读数变化。

AI概念插画:进食小鼠、小型神经群与象征激素调节的接收网络,不是实验图像或真实回路图

吃东西需要身体的能量需求,也需要接近食物、开始行动的动力。伏隔核常与目标和奖赏联系在一起,但它的细胞并非都以相同方式参与进食。2024年发表于 Nature Metabolism 的研究,在伏隔核壳部(NAcSh)辨认出一个Serpinb2标记的小群体,主要表达多巴胺D1受体。它在进食时的响应与较广的D1群体不同,还能通过联系外侧下丘脑(LH),将寻食行为与瘦素相关调节放到同一个网络中。

关键发现

Serpinb2标记群激活促进、抑制减少寻食与摄食,较广D1群和Tac2群的对应干预未显著改变这些指标。长期减少Serpinb2群,摄食降低、体重增幅变小,并伴随体重归一化能量消耗读数升高。

阅读目录 · 6个部分

再进食时,一类细胞更容易被调动

结合单细胞与空间表达数据,研究在受测NAcSh范围中分出四类D1相关群体,分别以Stard5、Tac2、Spon1和Serpinb2等基因标记。它们分布在同一片区域,却具有不同的分子特征。这里的Serpinb2首先用于辨认细胞群,研究并非直接检验该蛋白本身的摄食作用。

比较自由进食、禁食和再次进食后的活动标记,Serpinb2群在再进食时的活跃比例突出。约七成该标记细胞带有活动标记,提示一个较小群体在这个行为阶段被集中调动,而较大的D1分类可能掩盖这种差别。

原论文图 1D1相关群体与再进食活动标记
D1相关群体与再进食活动标记
原论文Figure 1:空间表达分群及不同摄食状态下的活动共标,Serpinb2群再进食活跃比例较高。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

小群体与整体D1群,曲线并不相同

自由活动的小鼠开始吃食物时,Serpinb2群钙信号升高,结束进食后降低。嗅探非食物物体时,没有相同幅度的变化。记录将这类细胞的动态与进食起止联系起来。

在另一组较广D1细胞的记录中,信号在接近食物时较高,进食期间下降,结束时再次升高。Tac2群没有明显的对应响应。共享D1受体标记,并不意味着在同一行为阶段同步活跃;这也是比较具体亚群比只观察整体更有意思的地方。

原论文图 2Serpinb2与较广D1群的钙响应
Serpinb2与较广D1群的钙响应
原论文Figure 2:分别记录两类群体在进食与物体交互中的钙变化,二者进食起止时程不同。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

提高活动,多靠近食物,也吃得更多

提高Serpinb2群活动,小鼠在食物区域停留更久,摄食量增加;抑制则使这两项指标下降。相同实验中,Tac2群和较广D1群的对应干预未见显著效果。抑制Serpinb2阴性的局部细胞,反而增加食物停留与摄食,呈现相反方向。

为了获得食物而按杆的任务中,激活促进目标按杆和得到的食物奖赏,固定要求下的抑制呈相反效果。受测运动、蔗糖偏好、社会交互和焦虑相关指标未显著改变。结果关注的是寻食与摄食,并未把多按杆直接等同于更强主观愉悦。

寻食任务同时观察靠近食物与为食物付出行动两个方面。细胞群干预改变了自由选择和目标动作,因此摄食量背后,还有小鼠是否愿意停留、是否继续行动的一组行为变化。

原论文图 3群体干预与寻食、摄食
群体干预与寻食、摄食
原论文Figure 3:Serpinb2群干预改变食物接近、摄食及按杆表现,Tac2和较广D1群的食物接近与摄食比较未显著。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

外侧下丘脑接收这一群体的输入

顺向轴突与突触标记在LH中出现,逆向追踪也从LH回到NAcSh Serpinb2细胞。受测腹侧苍白球、腹侧被盖区和基底外侧杏仁核没有相同的末梢共标结果,LH因而成为研究的主要输出靶区。

刺激Serpinb2细胞在LH的末梢,禁食后的摄食增加;抑制末梢则减少摄食。输入不仅抵达LH,也能在受测条件中双向改变吃进去的食物量。接下来,研究继续辨认接收这路输入的细胞。

原论文图 4LH投射追踪与末梢干预
LH投射追踪与末梢干预
原论文Figure 4:双向追踪支持LH连接,LH内末梢激活与抑制分别增加和减少摄食。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

联系瘦素受体细胞,两种调节在此相遇

末梢邻近的LH细胞中,GABA和瘦素受体LepR标记较常见,MCH和食欲素标记联系较少。单突触逆向追踪从LepR细胞回到Serpinb2群。抑制后者,LH活动标记增加,并与LepR共标;这与来自GABA群体的抑制性调节模型相符。

瘦素是与能量储备有关的激素,局部给予可降低摄食。在有效抑制摄食的瘦素条件下,激活Serpinb2群仍提高食物摄入,部分抵消这种抑制。神经输入与激素作用会改变同一个行为结果,两者的相遇发生在下丘脑接收端。

来自伏隔核的输入,为下丘脑带来身体储备信号之外的调节。追踪确定了细胞群之间的联系,组合实验则显示,食物摄入会随神经活动与局部激素条件共同变化,把行为目标和身体需求联系起来。

原论文图 5LepR联系与瘦素条件下的摄食
LepR联系与瘦素条件下的摄食
原论文Figure 5:末梢联系、LepR逆向追踪、LH活动标记及瘦素组合实验,支持神经与激素调节的联系。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

体重增长变慢,不只有进食减少

长期减少NAcSh Serpinb2细胞后,小鼠摄食降低,七周内体重增幅较小。两组体重都增长,受干预组增长更少,结果体现的是增长轨迹改变。代谢记录还显示,按体重归一化的耗氧、二氧化碳产生及能量消耗读数升高。

呼吸交换率及受测运动指标未显著改变,摄食差异在暗期更明显。主要成年雄性小鼠中的这些结果,将一个分子标记亚群与目标寻食、下丘脑输入和长期能量收支联系起来,也显示“D1细胞调节进食”需要具体到哪一群细胞、哪一段行为。

原论文图 6细胞群减少与体重、代谢读数
细胞群减少与体重、代谢读数
原论文Figure 6:Serpinb2群减少后摄食和体重增幅下降,体重归一化代谢读数升高;暗期摄食差异较明显。
来源:Liu Y et al. · Nature metabolism · CC BY
查看原图与英文图注 ↗

论文信息

Liu Y, Wang Y, Zhao ZD, Xie G, Zhang C, Chen R, Zhang Y.
A subset of dopamine receptor-expressing neurons in the nucleus accumbens controls feeding and energy homeostasis
Nature metabolism · 2024-08-15
DOI: 10.1038/s42255-024-01100-0