撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

恒溫動物的出現(xiàn)在進(jìn)化過程中帶來了許多適應(yīng)優(yōu)勢，然而，這也帶來了能量消耗的顯著增加。為了滿足這種不斷增加的能量需求，哺乳動物會根據(jù)溫度的變化大幅調(diào)整它們的覓食行為，環(huán)境溫度和食物攝入量之間存在著緊密而不可分割的聯(lián)系——環(huán)境溫度越低，維持核心體溫所需的食物就越多。眾所周知，包括人類在內(nèi)的哺乳動物在寒冷的天氣里會吃得更多。在人類社會的不同文化中，冬天的節(jié)日往往都有著豐盛的飲食，這也是我們恒溫進(jìn)化的見證。然而，將寒冷引起的能量需求和進(jìn)食增加聯(lián)系起來的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)，我們?nèi)匀恢跎佟?023年8月16日，Scripps研究所葉立團(tuán)隊(duì)在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking 的研究論文。

該研究表明，在寒冷溫度中增加食物攝入是能量消耗的結(jié)果。位于丘腦中線核群的劍狀核（xiphoid nucleus）是控制寒冷誘導(dǎo)的攝食行為的關(guān)鍵腦區(qū)，是維持恒溫動物能量穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)也可能會帶來新的減肥和代謝健康療法。

嚙齒類動物是研究環(huán)境溫度和能量消耗之間關(guān)系的絕佳模型。例如，當(dāng)生活在4°C的環(huán)境中時，實(shí)驗(yàn)室小鼠每天的食物攝入量可以增加一倍，此時，它們?nèi)砟芰肯牡?0%用于產(chǎn)熱。由于暴露在寒冷環(huán)境中會導(dǎo)致能量燃燒增強(qiáng)以保持體溫，因此，冷水浸泡等方式的“寒冷療法”已經(jīng)被探索作為減肥和改善代謝健康的方法。但這種寒冷療法有一個重要缺點(diǎn)——人類對寒冷進(jìn)化出來的反應(yīng)并不是為了減肥。在過去食物短缺的時代，這種效果可能是致命的。

寒冷就像節(jié)食和運(yùn)動一樣，會增加食欲，從而抵消減肥效果。在這項(xiàng)研究中，葉立團(tuán)隊(duì)希望找到調(diào)節(jié)這種由寒冷引起的食欲增加的大腦回路。他們結(jié)合了高分辨率的代謝和行為分析，發(fā)現(xiàn)小鼠在寒冷溫度中動態(tài)地在能量節(jié)約和覓食狀態(tài)之間切換，而后者主要是由能量消耗而不是對寒冷的感覺所驅(qū)動的。也就是說，在寒冷溫度中增加食物攝入是能量消耗的結(jié)果。

為了確定寒冷誘導(dǎo)的覓食行為的神經(jīng)機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)使用了全腦c-Fos圖譜，發(fā)現(xiàn)寒冷溫度下大腦中大部分神經(jīng)元的活動都要低得多，但丘腦的部分區(qū)域卻表現(xiàn)出了更高的活動，丘腦中線核群中的劍狀核 （xiphoid nucleus）在與能量消耗升高相關(guān)的長時間寒冷溫度下被選擇性激活，但與急性寒冷暴露無關(guān)。體內(nèi)鈣成像顯示劍狀核活動與寒冷條件下的覓食事件相關(guān)。通過光遺傳學(xué)和化學(xué)遺傳學(xué)刺激這些寒冷激活的劍狀核神經(jīng)元，能夠再現(xiàn)寒冷條件下的覓食行為，而抑制這些神經(jīng)元則會阻止覓食行為。

從機(jī)制上來說，劍狀核編碼了一個情境依賴的開關(guān)，促進(jìn)在寒冷溫度條件下的覓食行為，此外，該研究還發(fā)現(xiàn)這些行為是由劍狀核神經(jīng)元投射到伏隔核所介導(dǎo)的，伏隔核負(fù)責(zé)整合獎賞和厭惡信號來指導(dǎo)動物的行為（包括進(jìn)食行為）。總的來說，這項(xiàng)研究結(jié)果表明，劍狀核是控制寒冷誘導(dǎo)的攝食行為的關(guān)鍵腦區(qū)，是維持恒溫動物能量穩(wěn)態(tài)的重要機(jī)制。

葉立教授

葉立，2006年本科畢業(yè)于清華大學(xué)，2012年博士畢業(yè)于哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院，2013-2017年在斯坦福大學(xué)從事博士后研究工作，此后加入了Scripps研究所神經(jīng)科學(xué)系工作。葉立 教授表示，這些研究結(jié)果可能具有臨床意義，這些發(fā)現(xiàn)表明了阻斷由寒冷引發(fā)的食欲增加是可行的，從而允許簡單的寒冷暴露更有效地推動減肥。團(tuán)隊(duì)接下來的主要目標(biāo)之一是弄清楚如何將食欲增加與能量消耗的增加脫鉤。以及這種由寒冷引起的食欲增加機(jī)制是否是身體用來補(bǔ)償額外能量消耗的更廣泛機(jī)制（例如運(yùn)動后）的一部分。

題圖為論文通訊作者、Scripps研究所葉立副教授

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網(wǎng)址: Nature：為什么天冷時吃的更多？葉立團(tuán)隊(duì)揭示背后的神經(jīng)學(xué)機(jī)制，為減肥和代謝健康提供新思路 http://www.u1s5d6.cn/newsview59011.html