內部能量需求不適應和外部威脅線索可能導致厭食癥或暴飲暴食。神經(jīng)性厭食癥是一種在精神疾病中死亡率最高的飲食失調癥，與焦慮癥的共患病率很高。除了調節(jié)覺醒、清醒、學習記憶功能外，基底前腦(BF)也被證明具有感知環(huán)境線索和處理感覺輸入的功能。BF腦區(qū)存在膽堿能、γ-氨基丁酸能（GABA）和谷氨酸能（Vglut2）神經(jīng)元，其中膽堿能和GABA能神經(jīng)元促進攝食，谷氨酸能神經(jīng)元抑制攝食。腹側被蓋區(qū)（VTA）是大腦關鍵的獎賞腦區(qū)，存在多巴胺能神經(jīng)元、GABA能和谷氨酸能、神經(jīng)元，調控動機、學習和獎賞行為。VTA腦區(qū)參與調控享樂性進食行為，但是否參與外界環(huán)境刺激引起的飲食障礙尚未知。2023年12月5日美國德克薩斯大學休斯頓健康中心Qingchun Tong團隊在Neuron雜志上發(fā)表文章揭示前腦投射到腹側被蓋區(qū)的興奮性神經(jīng)環(huán)路介導厭食癥樣行為。

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BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負性價值

研究人員通過病毒示蹤實驗發(fā)現(xiàn)BF-Vglut2神經(jīng)元可投射到外側韁核、外側下丘腦等多個腦區(qū)，其中投射到VTA腦區(qū)最多，并與Vglut2神經(jīng)元形成功能性連接。進一步通過在Vglut2-cre工具小鼠的BF腦區(qū)和VTA腦區(qū)同時注射AAV9-hSyn-DIO-GCaMP6m ，發(fā)現(xiàn)在吹氣、噴水、墜物等外界危險刺激下，BF-Vglut2和VTA-Vglut2神經(jīng)元活性同步增加，表明這兩個腦區(qū)對外部威脅線索的響應存在同步相關性。

光遺傳學激活禁食小鼠BF-Vglut2—VTA環(huán)路后減弱在再攝食過程的攝食行為，這種減弱作用在VTA腦區(qū)注射谷氨酸受體拮抗劑后被阻斷。在條件位置偏好實驗中光激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后可引起厭惡性位置偏好。此外，在光激活上述環(huán)路同時慢性抑制BF-Vglut2神經(jīng)元仍能在禁食下抑制攝食和厭惡性位置偏好，表明BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負性價值。

圖1：BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負性價值

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激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元可引起小鼠厭食癥

通過慢性激活Vglut2—VTA神經(jīng)元后也能顯著抑制禁食小鼠在再攝食過程的攝食行為，并能降低對高脂食物的偏好性，也能引起厭惡性條件偏好和焦慮樣行為。小鼠在攝入高脂食物后體重顯著增加，在慢性激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元后可抑制小鼠進食高脂食物，體重減少，并增加小鼠在白天的活動，表明慢性激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元可引起小鼠厭食癥。

圖2：激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元后可抑制小鼠進食高脂食物

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BF-Vglut2—VTA環(huán)路降低多巴胺釋放抑制進食

多巴胺水平變化與體重下降有關。伏隔核((NAc)是VTA多巴胺神經(jīng)元下游最為重要的腦區(qū)。研究人員通過在NAc腦區(qū)注射多巴胺熒光探針，在糖水消耗和高脂飲食中可增加NAc腦區(qū)多巴胺釋放，厭惡性潑水行為可引起多巴胺釋放減少。此外，在光激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后NAc腦區(qū)多巴胺釋放降低，表明激活該環(huán)路編碼負性價值信息。小鼠在攝入可口食物后NAc腦區(qū)多巴胺釋放增多，在激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后多巴胺釋放立即減少，即激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路通過降低NAc腦區(qū)多巴胺釋放抑制進食行為。

圖3：BF-Vglut2—VTA環(huán)路降低多巴胺釋放抑制進食

總結

本文揭示了BF-Vglut2神經(jīng)元可投射到VTA腦區(qū)形成興奮性環(huán)路編碼負性價值信息，激活該環(huán)路后通過降低NAc腦區(qū)多巴胺釋放抑制進食行為。

【參考文獻】

 Cai et al., An excitatory projection from the basal forebrain to the ventral tegmental area that underlies anorexia-like phenotypes, Neuron (2023)

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.11.001

文章中圖片均來自于原文

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網(wǎng)址: Neuron：多巴胺減少引起厭食？科學家揭示基底前腦 http://www.u1s5d6.cn/newsview176939.html