正值大暑，夏日炎炎，许多地区都开启了高温模式，气温在“奔三”、“奔四”的路上一去不复返，多个地区持续高温预警。高温和高湿度的双重冲击，不仅造成体感上的燥热和不适，还可能引发食欲不振和活动懒散的情况。
来自奥地利维也纳医科大学脑研究中心的研究员们在Nature发表了题为“A brainstem-hypothalamus neuronal circuit reduces feeding upon heat exposure”的研究论文，首次阐明了脑干-下丘脑神经回路在急性热刺激下减少食物摄入的相关分子机制。
一、研究背景
机体深部，包括心、肺、脑和腹部器官的体核温度（core body temperature）是恒温动物机体持续监测和即时调整的一个关键参数。目前，机体在进入急性热刺激状态后（例如蒸桑拿或夏天离开空调房进入高温室外环境）大脑如何协调神经信号和相应的生理反应，尚未有研究报道。
脑桥臂旁核（PBN）是大脑温度传感中心，通过增加血管舒张和减少体力活动、能量消耗和食物摄入优化体核温度。为了实现其生理目标，PBN与下丘脑区域进行交流，下丘脑区域对全身进行代谢控制并调节激素轴。在过去的几十年中，对特定温度范围内能够响应和激活机体反应的神经元分支已经在腹内侧视前区、视前区和背内侧核区发现并得到研究。相比之下，下丘脑外感知神经元对下丘脑的神经信号输入是如何被编码成代谢指令并通过比例关联调节其设定点的，这在很大程度上未被探索。
此外，下丘脑第三脑室底部中有一群特殊的伸长细胞（tanycytes），其扮演神经干细胞的角色。该神经细胞群体参与调控多种功能，包括内分泌输出、血源性分子输入、代谢平衡和机体衰老等，对哺乳动物机体稳态的维持至关重要。因此，明确伸长细胞如何行使神经指令具有重要的科学意义。
二、研究思路与结论
首先，该研究团队发现，急性热刺激显著降低了小鼠的食物摄入量和运动能力，减少食物消耗或为热防御行为的重要组成部分，该过程取决于神经系统的体温调节和摄食中心之间的相互作用。同时，急性热刺激通过下丘脑介导的伸长细胞激活参与该过程。
图1：急性热刺激减少食物摄入，并选择性地激活伸长细胞其次，超微结构数据显示，PBN与α-和β-伸长细胞相接触，并且伸长细胞或作为一个可能的下游指令接收器投射神经元的PBN的指令信号。PBN的热感应谷氨酸能神经元可直接或通过下丘脑的二级神经元支配伸长细胞。
图2：PNB神经元支配α-伸长细胞此外，热依赖性Fos在伸长细胞中的表达表明它们有能力产生信号分子，包括血管内皮生长因子蛋白a（VEGFA）。
VEGFA并未因机体全身反应而释放到脑嵴液中，而是沿着弓状核中伸长细胞的实质突起释放。随后，VEGFA提高了Flt1+多巴胺能神经元和Agrp+神经元囊泡胞吐，从而引起热刺激下的食欲减小，这可通过PBN神经元的失活以及体内VEGFA表达和释放的减弱来逆转。
图3：小鼠热刺激后，伸长细胞产生VEGFA三、小结
综上所述，该研究表明伸长细胞构成了一个新的环路节点，介导防御性代谢反应急性热刺激。这个过程中，伸长细胞将下丘脑感知到的物理刺激转化并编码成神经信号，通过直接活化与调节生物活性分子 VEGFA的定向释放以调节食欲神经元，从而减少食物摄入。
参考来源：
Benevento M, et al. A brainstem-hypothalamus neuronal circuit reduces feeding upon heat exposure. Nature. 2024 Apr;628(8009):826-834.
撰写 | 彤彤
编辑 | 小饼干
来源 | 梅斯学术
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