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这种脑细胞能控制饥饿感,它能帮我们减肥吗?

激活这些细胞会导致暴饮暴食,相反,当这些细胞受到抑制时,食欲也会随之下降。

麻省理工学院(MIT)的神经生物学家发现脑内的一种神经胶质细胞在控制食欲和进食行为中扮演着重要的角色。通过动物实验,研究人员发现激活这些细胞会导致暴饮暴食,相反,当这些细胞受到抑制时,食欲也会随之下降。

研究人员表示,这些发现或许会帮助科学家开发治疗肥胖和其他食欲相关疾病的药物。大约十年以前,神经胶质细胞尚被认为是一种仅仅给神经元提供营养支持的细胞,但近年来,神经胶质细胞在大脑功能中的其他作用渐渐被科学家发现,也受到了越来越多人的关注,此项研究就是最新的进展。

“最近几年,科学家发现在一些神经退行性疾病中存在神经胶质细胞的异常激活现象,也有越来越多的证据表明神经胶质细胞在调控神经元功能和介导神经系统疾病中发挥着重要作用。”MIT大脑与认知科学系的冯国平教授如是说道。冯国平也是MIT麦戈文大脑研究所和布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心的成员之一。

这项研究10月18日在线发表在eLife上,冯国平是文章的通讯作者之一,另一位是新加坡生物成像联盟代谢医学实验室的主任韩卫平(Weiping Han,音译)教授。在新加坡生物成像联盟代谢医学实验室和麦戈文大脑研究所从事博士后研究工作的陈乃燕(NaiyanChen,音译)博士是文章的第一作者。

激活食欲

下丘脑是位于大脑深处的一个杏仁样结构,一直被认为是控制食欲、能量支出、体温和包括睡眠在内的生理节律等生命活动的中枢。然而,在研究大脑其他区域内的神经胶质细胞时,陈乃燕发现下丘脑内也存在许多胶质细胞的激活现象。

陈乃燕说:“我很好奇下丘脑中的神经胶质细胞会做些什么,研究已经表明,在其他脑区,这种细胞具有一些神经调节的作用。”

在下丘脑内,科学家发现了两群调节食欲的关键神经元——AgRP神经元和POMC神经元。AgRP神经元激活进食行为,而POMC神经元则起到抑制食欲的作用。

此前,科学家一直缺乏像刺激神经元一样有效刺激或者抑制这些神经胶质细胞的技术,因此很难深入研究它们在调控食欲和其他脑功能中的作用。实际上,神经胶质细胞占了大脑中所有细胞中的大约一半,它们起着重要的支持作用,是神经元的“缓冲垫”和相互联系的“桥梁”。

在这项研究中,研究人员应用了一种由北卡罗来纳州大学研发的新技术,研究一种被称为星形胶质细胞的神经胶质细胞。利用这种新技术,研究人员设计合成出了一种特殊的胶质细胞,其表面有一种受体,可以和CNO(一种氯氮平衍生物)相结合。这样,一旦用CNO刺激细胞,就会激活神经胶质细胞。

MIT的研究小组发现,通过这种方法,只需要给予CNO就能激活星形胶质细胞,并且对进食行为产生显著影响。

“我们发现,当给予能够特异性激活这些细胞表面受体的化合物时,小鼠的觅食行为显著增加,”陈乃燕说道,“一般来说,白天小鼠不会吃很多东西,但是当我们用CNO刺激这类胶质细胞时,它们的日间觅食行为明显增加。”

研究人员还发现在短期内(3天),这些小鼠没有因为吃得更多而体重增加。

“这提示我们,胶质细胞可能同时调控着能量支出神经元的活性,作为摄入过多食物的代偿反应,”陈乃燕解释说,“或许还有很多其他种类的神经细胞同时发挥作用,从而维持能量代谢的平衡。”

反过来,研究人员也发现,当星形胶质细胞的活性受到抑制时,这些小鼠会比正常情况下吃得少。

瑞典哥德堡大学的神经内分泌学教授Suzanne Dickson认为,这项研究可能会大大改写该领域的理论,过去的理论认为胶质细胞的功能不重要,但实际上它们可能发挥着重要功能。

“胶质细胞为神经活动提供支持网络,在大脑发生损伤、出现炎症时也会大量激活,采取应对措施,”Dickson说道,他未参与这项研究,“这项研究表明,在正常生理状态下,胶质细胞也可能调控着神经元的功能。”

未知的相互作用

星形胶质细胞具体是如何调控神经元的?其作用机制我们现在还不清楚。最新的研究表明,胶质细胞能够分泌化学信号分子,例如谷氨酸和ATP等,若果真如此,那么这些化学介质就可以发挥调节神经元活性的作用。

另一个假设是,星形胶质细胞通过调节从神经元周围摄取神经递质的数量来发挥作用,最终间接影响了神经元的活性。

冯国平目前正在计划开发新的研究工具,以帮助科学家深入研究星形胶质细胞之间的相互作用,以及它们调控食欲和进食行为的作用机制。同时,冯国平希望通过进一步研究来探讨在调控进食行为的过程中,是否存在不同类型的星形胶质细胞发挥着不同的作用,尤其是疾病状态下。

他表示:“对于星形胶质细胞如何调节食欲、进食和代谢,我们知道的还很少。未来,深入研究星形胶质细胞在调控这些生理活动中所发挥的不同功能,对于理解相关疾病是至关重要的。”

文  环球科学公众号

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