激活這些細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致暴飲暴食,相反,當(dāng)這些細(xì)胞受到抑制時(shí),食欲也會(huì)隨之下降。
撰文 Anne Trafton
翻譯 張銀連
審校 丁家琦
麻省理工學(xué)院(MIT)的神經(jīng)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)的一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在控制食欲和進(jìn)食行為中扮演著重要的角色。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn)激活這些細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致暴飲暴食,相反,當(dāng)這些細(xì)胞受到抑制時(shí),食欲也會(huì)隨之下降。
研究人員表示,這些發(fā)現(xiàn)或許會(huì)幫助科學(xué)家開發(fā)治療肥胖和其他食欲相關(guān)疾病的藥物。大約十年以前,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞尚被認(rèn)為是一種僅僅給神經(jīng)元提供營(yíng)養(yǎng)支持的細(xì)胞,但近年來,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在大腦功能中的其他作用漸漸被科學(xué)家發(fā)現(xiàn),也受到了越來越多人的關(guān)注,此項(xiàng)研究就是最新的進(jìn)展。
“最近幾年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在一些神經(jīng)退行性疾病中存在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的異常激活現(xiàn)象,也有越來越多的證據(jù)表明神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在調(diào)控神經(jīng)元功能和介導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮著重要作用。”MIT大腦與認(rèn)知科學(xué)系的馮國平教授如是說道。馮國平也是MIT麥戈文大腦研究所和布羅德研究所斯坦利精神病學(xué)研究中心的成員之一。
這項(xiàng)研究10月18日在線發(fā)表在eLife上,馮國平是文章的通訊作者之一,另一位是新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主任韓衛(wèi)平(Weiping Han,音譯)教授。在新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和麥戈文大腦研究所從事博士后研究工作的陳乃燕(NaiyanChen,音譯)博士是文章的第一作者。
激活食欲
下丘腦是位于大腦深處的一個(gè)杏仁樣結(jié)構(gòu),一直被認(rèn)為是控制食欲、能量支出、體溫和包括睡眠在內(nèi)的生理節(jié)律等生命活動(dòng)的中樞。然而,在研究大腦其他區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞時(shí),陳乃燕發(fā)現(xiàn)下丘腦內(nèi)也存在許多膠質(zhì)細(xì)胞的激活現(xiàn)象。
陳乃燕說:“我很好奇下丘腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)做些什么,研究已經(jīng)表明,在其他腦區(qū),這種細(xì)胞具有一些神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用?!?/p>
在下丘腦內(nèi),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩群調(diào)節(jié)食欲的關(guān)鍵神經(jīng)元——AgRP神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元。AgRP神經(jīng)元激活進(jìn)食行為,而POMC神經(jīng)元?jiǎng)t起到抑制食欲的作用。
此前,科學(xué)家一直缺乏像刺激神經(jīng)元一樣有效刺激或者抑制這些神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的技術(shù),因此很難深入研究它們?cè)谡{(diào)控食欲和其他腦功能中的作用。實(shí)際上,神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞占了大腦中所有細(xì)胞中的大約一半,它們起著重要的支持作用,是神經(jīng)元的“緩沖墊”和相互聯(lián)系的“橋梁”。
在這項(xiàng)研究中,研究人員應(yīng)用了一種由北卡羅來納州大學(xué)研發(fā)的新技術(shù),研究一種被稱為星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。利用這種新技術(shù),研究人員設(shè)計(jì)合成出了一種特殊的膠質(zhì)細(xì)胞,其表面有一種受體,可以和CNO(一種氯氮平衍生物)相結(jié)合。這樣,一旦用CNO刺激細(xì)胞,就會(huì)激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。
MIT的研究小組發(fā)現(xiàn),通過這種方法,只需要給予CNO就能激活星形膠質(zhì)細(xì)胞,并且對(duì)進(jìn)食行為產(chǎn)生顯著影響。
“我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)給予能夠特異性激活這些細(xì)胞表面受體的化合物時(shí),小鼠的覓食行為顯著增加,”陳乃燕說道,“一般來說,白天小鼠不會(huì)吃很多東西,但是當(dāng)我們用CNO刺激這類膠質(zhì)細(xì)胞時(shí),它們的日間覓食行為明顯增加。”
研究人員還發(fā)現(xiàn)在短期內(nèi)(3天),這些小鼠沒有因?yàn)槌缘酶喽w重增加。
“這提示我們,膠質(zhì)細(xì)胞可能同時(shí)調(diào)控著能量支出神經(jīng)元的活性,作為攝入過多食物的代償反應(yīng),”陳乃燕解釋說,“或許還有很多其他種類的神經(jīng)細(xì)胞同時(shí)發(fā)揮作用,從而維持能量代謝的平衡?!?/p>
反過來,研究人員也發(fā)現(xiàn),當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性受到抑制時(shí),這些小鼠會(huì)比正常情況下吃得少。
瑞典哥德堡大學(xué)的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)教授Suzanne Dickson認(rèn)為,這項(xiàng)研究可能會(huì)大大改寫該領(lǐng)域的理論,過去的理論認(rèn)為膠質(zhì)細(xì)胞的功能不重要,但實(shí)際上它們可能發(fā)揮著重要功能。
“膠質(zhì)細(xì)胞為神經(jīng)活動(dòng)提供支持網(wǎng)絡(luò),在大腦發(fā)生損傷、出現(xiàn)炎癥時(shí)也會(huì)大量激活,采取應(yīng)對(duì)措施,”Dickson說道,他未參與這項(xiàng)研究,“這項(xiàng)研究表明,在正常生理狀態(tài)下,膠質(zhì)細(xì)胞也可能調(diào)控著神經(jīng)元的功能?!?/p>
未知的相互作用
星形膠質(zhì)細(xì)胞具體是如何調(diào)控神經(jīng)元的?其作用機(jī)制我們現(xiàn)在還不清楚。最新的研究表明,膠質(zhì)細(xì)胞能夠分泌化學(xué)信號(hào)分子,例如谷氨酸和ATP等,若果真如此,那么這些化學(xué)介質(zhì)就可以發(fā)揮調(diào)節(jié)神經(jīng)元活性的作用。
另一個(gè)假設(shè)是,星形膠質(zhì)細(xì)胞通過調(diào)節(jié)從神經(jīng)元周圍攝取神經(jīng)遞質(zhì)的數(shù)量來發(fā)揮作用,最終間接影響了神經(jīng)元的活性。
馮國平目前正在計(jì)劃開發(fā)新的研究工具,以幫助科學(xué)家深入研究星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用,以及它們調(diào)控食欲和進(jìn)食行為的作用機(jī)制。同時(shí),馮國平希望通過進(jìn)一步研究來探討在調(diào)控進(jìn)食行為的過程中,是否存在不同類型的星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮著不同的作用,尤其是疾病狀態(tài)下。
他表示:“對(duì)于星形膠質(zhì)細(xì)胞如何調(diào)節(jié)食欲、進(jìn)食和代謝,我們知道的還很少。未來,深入研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在調(diào)控這些生理活動(dòng)中所發(fā)揮的不同功能,對(duì)于理解相關(guān)疾病是至關(guān)重要的。”
原文鏈接:
http://news.mit.edu/2016/brain-cells-structural-support-influence-appetite-1018
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