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Cell | 脑干神经肽神经元连接神经体液轴与饱腹感信号

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-02-11 17:30

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撰文 | 染色体

饥饿和饱腹感是进化上高度保守的生理功能，确保动物能够维持能量平衡。其中，饱腹感作为一种负反馈机制，由多种代谢和摄入信号共同调控 【1】 。即使在缺乏前脑的情况下，脑干也能独立感知胃部负荷，并相应调节食物摄入。经典研究已经确定，孤束核（NTS）和臂旁核（PBN）在整合摄食信号方面发挥着关键作用 【2】 。然而，终止进食的具体脑干机制仍未被完全揭示。近期研究表明，脑干可能包含更高级的信号整合中心，不仅能处理摄食相关信号，还能结合其他生理和行为变量，从而更精准地驱动进食终止 【3】 。

2025年2月5日，来自哥伦比亚大学医学系的 Alexander R. Nectow 在 Cell 期刊发表题为 Brainstem neuropeptidergic neurons link a neurohumoral axis to satiation （脑干神经肽神经元连接神经体液轴与饱食信号）的文章。研究揭示了脑干中缝背核（DRN）中胆囊收缩素（CCK）神经元如何整合感觉和体液信号，从而双向调节进食并驱动饱腹感。这些CCK神经元不仅能够感知代谢信号，还嵌入摄食调控网络，作为连接多种神经体液信号与行为反应的关键环节，为理解饱腹感的神经机制提供了新的视角。

研究表明，DRN和腹外侧导水管周围灰质（vlPAG）是调控进食行为的重要输出中心 【4】 。这些区域不仅整合来自前脑的摄食信号，还通过不同类型的神经元实现双向调节，进一步凸显了它们在食欲控制中的关键作用。

CCK神经元在食欲调节中的作用

首先，研究人员聚焦于缝背核（DRN）中的胆囊收缩素（CCK）神经元，探讨其在调控食欲与进食行为中的作用。DRN是大脑的重要区域，涉及情绪、奖励、应激等多种生理和行为过程，并在食欲调节中发挥关键作用。通过单细胞分辨率的空间转录组学和翻译组学技术，研究人员揭示了该区域内不同神经元类型的分子异质性，特别是在多巴胺能、谷氨酸能和GABA能神经元之间的显著差异。由于这些神经元在结构和功能上的不同，它们对食欲和能量代谢的调控作用也各不相同。为了进一步探究CCK神经元的具体功能，研究团队运用了vTRAP （翻译组学捕捉技术）分析DRN中表达CCK的神经元。结果表明，这些神经元具有独特的分子特征，尤其在神经肽信号功能上与其他类型的神经元存在显著差异。所以，CCK神经元在调节能量稳态和抑制食欲方面发挥重要作用，特别是在动物进食时，这些神经元会被激活，并迅速、可逆地抑制食物摄入。这一调控不仅通过直接作用于大脑的食欲控制中心实现，还可能通过调节整个进食周期来影响摄食的时机与总量。

CCK神经元的时空调控功能

进一步研究发现，CCK神经元不仅是被动响应进食信号的执行者，还能在进食过程中发挥主动调控作用。利用钙成像技术，研究人员观察到这些神经元能够精准追踪食物的大小和摄入量，并实时感知进食状态。CCK神经元不仅调控“吃”这一行为，还通过编码进食的起始和结束时间，决定何时开始进食以及何时停止。这表明，CCK神经元在整个进食调控过程中发挥着核心作用，不仅限制过量进食，还精确控制进食的时机，从而优化食物摄入的节奏。此外，研究发现CCK神经元能够整合来自胃肠道的信号，尤其对胃饥饿素等体液信号具有高度敏感性。胃饥饿素由胃部分泌，能够刺激食欲并促使进食。当胃饥饿素水平上升时，CCK神经元的活性受到抑制，这表明它们能够根据体内代谢信号的变化动态调节食欲控制策略，以避免过度进食或能量摄入失衡。这些发现揭示了CCK神经元在食欲调节中的时空精准性，能够在不同时间尺度上灵活调整进食行为。研究人员认为，CCK神经元不仅调控食物摄入量，还精确掌控进食时机，从而在生理层面确保食欲适度受控，防止暴饮暴食等异常行为。这一调控机制对维持能量平衡至关重要。研究的成果不仅加深了对食欲调节分子机制的理解，也为未来肥胖、代谢综合征等相关疾病的干预和治疗提供了新的潜在靶点。

综上所述，该研究表明，脑干中表达CCK的神经元通过整合代谢信号和内脏感觉信息，在进食过程中被激活，通过负反馈机制抑制食欲，从而精准调节食物摄入。此外，它们作为摄食调控网络的一部分，与其他相关神经环路协同作用，共同维持机体的能量平衡。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.018

制版人：十一

参考文献

[1] Cummings, D.E., and Overduin, J. (2007). Gastrointestinal regulation of food intake. J. Clin. Invest. 117, 13-23. https://doi.org/10.1172/JCI30227.

[2] Cheng, W., Gordian, D., Ludwig, M.Q., Pers, T.H., Seeley, R.J., and Myers, M.G., Jr. (2022). Hindbrain circuits in the control of eating behaviour and energy balance. Nat. Metab. 4, 826-835. https://doi.org/10.1038/s42255-022-00606-9.

[3] Smith, G.P. (1996). The direct and indirect controls of meal size. Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 41-46. https://doi.org/10.1016/0149-7634(95)00038-g.

[4] Han, W., Tellez, L.A., Perkins, M.H., Perez, I.O., Qu, T., Ferreira, J., Ferreira, T.L., Quinn, D., Liu, Z.W., Gao, X.B., et al. (2018). A Neural Circuit for Gut-Induced Reward. Cell 175, 887-888. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.10.018.

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