首頁資訊 Nature：生病時(shí)的發(fā)燒和食欲不振，由一類特殊的神經(jīng)元控制

Nature：生病時(shí)的發(fā)燒和食欲不振，由一類特殊的神經(jīng)元控制

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月11日 18:28

人吃五谷雜糧，誰還沒個(gè)生病的時(shí)候。眾所周知，我們的身體時(shí)時(shí)刻刻都在與細(xì)菌、病毒等微生物打交道?！拔摇睆?qiáng)，敵就弱；但當(dāng)敵強(qiáng)時(shí)，我們就會體驗(yàn)“病來如山倒”。雖然，導(dǎo)致生病的原因五花八門，但我們的身體反應(yīng)卻基本是固定模式，如發(fā)熱、畏寒、食欲不振和疲勞。普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，這是免疫系統(tǒng)發(fā)起了防御反擊，從而導(dǎo)致了以發(fā)燒為主的一些列令人不快的身體反應(yīng)。然而，神經(jīng)科學(xué)家表示，這個(gè)“鍋”得大腦背。 2022年6月8日，哈佛大學(xué)腦科學(xué)中心的研究人員在 Nature 發(fā)表了題為： A preoptic neuronal population controls fever and appetite during sickness 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)， 大腦中的一個(gè)從未被表征過的神經(jīng)元群在“操縱”疾病期間的體溫與食欲。在身體感染期間，大腦會協(xié)調(diào)進(jìn)化上的保守行為和生理癥狀。因此，發(fā)燒，通常是一種有助于清除病原體的健康反應(yīng)；但當(dāng)它演變成高燒時(shí)，可能就會帶來危險(xiǎn)。食欲不振或口渴的情況也是如此，起初這可能是有益健康的；但持續(xù)缺乏營養(yǎng)或水分就會開始阻礙身體康復(fù)。研究人員表示，如果知道這一過程背后的機(jī)制，也許可以幫助那些癌癥化療患者。因?yàn)?，他們的食欲非常差，但醫(yī)生卻根本無能為力。這項(xiàng)研究最初的目的是為了觀察自閉癥患者的發(fā)燒效應(yīng)：當(dāng)發(fā)燒時(shí)，患者的自閉癥癥狀反而會減輕。因此，研究人員想找到產(chǎn)生發(fā)燒的神經(jīng)元，并將其與參與社交行為的神經(jīng)元聯(lián)系起來。在這項(xiàng)新研究中，研究人員開始從小鼠的大腦中尋找答案。他們首先在動物的下丘腦發(fā)現(xiàn)了一小群神經(jīng)元，這些神經(jīng)元以前從未被描述過。下丘腦位于大腦腹面、丘腦的下方，是調(diào)節(jié)內(nèi)臟活動和內(nèi)分泌活動較高級神經(jīng)中樞所在。這些新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元除了可以引發(fā)包括發(fā)燒、食欲下降和胃寒等癥狀外，還能夠直接檢測來自免疫系統(tǒng)分子信號的受體，而這是大多數(shù)神經(jīng)元不具備的能力。該研究第一作者、博士后研究員 Jessica Osterhout 說：“對我們來說，確立大腦甚至可以感知這些免疫狀態(tài)的觀點(diǎn)非常重要。這在以前是很難理解的?！?研究人員發(fā)現(xiàn)，下丘腦的關(guān)鍵區(qū)域緊挨著重要的血腦屏障。與血液和外圍免疫系統(tǒng)接觸的血腦屏障細(xì)胞被激活，這些非神經(jīng)細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子，反過來又激活了這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)元群。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，許多神經(jīng)元在動物生病時(shí)被激活。研究人員將注意力集中在腹內(nèi)側(cè)下丘腦視前區(qū) （VMPO）大約1000個(gè)神經(jīng)元上，因?yàn)樗鼈兊奈恢每拷X屏障。為了產(chǎn)生發(fā)燒的癥狀，研究人員將模擬細(xì)菌或病毒感染的促炎劑脂多糖 （LPS）或聚肌苷酸注射到小鼠體內(nèi)，并在2小時(shí)后使動物體溫達(dá)到峰值。 43371655075981655

隨后，研究人員使用化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)工具來控制和研究小鼠大腦中不同神經(jīng)元群之間的連通性，還可以根據(jù)指令激活或沉默特定神經(jīng)元，以通過觀察發(fā)生的情況來確定它們的功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，在注射脂多糖（模擬感染）后，12個(gè)大腦區(qū)域顯示 Fos+ 細(xì)胞發(fā)生了顯著變化，包括與食欲、代謝、體溫調(diào)節(jié)、睡眠、壓力，以及痛覺、恐懼和社交互動反應(yīng)有關(guān)的區(qū)域。 8701655075981739

利用化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)工具，他們還可以升高動物體溫，增加畏寒行為并減少它們的食欲。研究人員認(rèn)為，其他疾病行為也可能受到這些神經(jīng)元活動的影響。 61191655075981849 在實(shí)驗(yàn)過程中，他們還注意到，當(dāng)來自免疫系統(tǒng)的分子發(fā)出更多信號時(shí)，腹內(nèi)側(cè)下丘腦視前區(qū) （VMPO）神經(jīng)元的活動和激活程度增加。這表明大腦和免疫系統(tǒng)通過旁分泌信號在 VMPO 神經(jīng)元及其旁邊的血腦屏障進(jìn)行交流。旁分泌信號是指分泌到細(xì)胞外后只能作用于鄰近細(xì)胞的信號分子。該研究的第一作者 Jessica Osterhout 表示，這一發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大了我們對神經(jīng)元如何工作的理解。作為神經(jīng)科學(xué)家，我們通常認(rèn)為神經(jīng)元是由其他神經(jīng)元激活的，而不會認(rèn)為這些旁分泌信號很重要。這些發(fā)現(xiàn)改變了我們對這個(gè)問題的看法。總的來說，這項(xiàng)新研究表明，在感染后，腹內(nèi)側(cè)下丘腦視前區(qū) （VMPO）神經(jīng)元對與行為和穩(wěn)態(tài)功能相關(guān)的大腦區(qū)域的活動產(chǎn)生廣泛影響，并通過直接和間接的突觸連接來調(diào)節(jié)體溫和食欲。這些結(jié)果揭示了 VMPO 神經(jīng)元是一個(gè)控制中樞，它整合免疫信號來協(xié)調(diào)多種疾病癥狀以應(yīng)對感染。有朝一日，科學(xué)家有望利用這一機(jī)制開發(fā)出新的療法，以在我們身體受到感染時(shí)快速逆轉(zhuǎn)疾病過程。