Science重磅！控制代谢和食物摄入的神经环路

　　德国科隆大学研究人员在国际顶级期刊《Science》发表了题为“Integrative neurocircuits that control metabolism and food intake”的综述论文。

　　背景

　　越来越多的超重和肥胖人群展现出很多的肥胖相关疾病例如二型糖尿病、心血管疾病、一些癌症和神经退行性疾病的倾向。因为能量稳态和外周代谢通过大脑来协调，迫切需要阐明代谢调节的基本神经生物学机制和阐明在这些通路中如何改变促进肥胖的发展和肥胖相关代谢疾病的发生来对这些常见疾病进行治疗干预。下丘脑中的弓状核(ARC)整合多种激素和神经元输入，发出生物体营养可用性的信号。下丘脑控制系统的核心包括两个神经元群，在调节摄食行为、能量消耗和燃料代谢中发挥差不多相反的作用。刺鼠相关肽(AgRP)神经元在能量短缺状况下被激活，被燃料通讯信号瘦素和胰岛素抑制，促进觅食和食物摄入。阿片促黑激素皮质素原(POMC)神经元在正能量平衡状态下被激活，相关的激素发生改变，并减少食物摄取和增加能量消耗。在过去20年的大量研究揭示这一环路的改变与老鼠模型和人体中肥胖发展存在因果关系。

　　进展

　　高通量单细胞和单核RNA测序方法最新发展使得可以在前所未有分子分辨率下定义细胞亚群。近年来，应用这些技术来确定下丘脑中大量的额外食物摄入和代谢调节神经元和非神经元细胞群。与此同时，功能分子系统方法允许我们描述不仅这些新被鉴定细胞类型在代谢控制中的功能作用，还可以定义神经元网络组织以及评估其在自由行为动物中的活性。这些实验揭示代谢调节神经元在不同的时间尺度上被调节，包括食物线索的上感官感知、源自胃肠道的摄入后信号和更长期的激素介质。这些信号的整合有助于以稳态方式微调代谢适应和相关行为。这些研究大大增加了我们对代谢中枢神经系统依赖控制基本原理的了解。它们也允许定义新策略来对抗代谢疾病。在该综述中，作者重点强调了这些最新进展。

　　展望

　　这些进展的进一步扩大将允许我们对啮齿动物模型和人类中保守的代谢调节细胞类型和神经环路有一个更加全面的了解。这个新知识有助于我们阐明其下调如何与代谢疾病的发展有关。而且，这些研究将有助于阐述有前景新抗肥胖治疗的作用方式。这些包括GLP-1受体兴奋剂以及新开发的肠衍生肽不同受体多兴奋剂，临床研究提供证据证实其在体重下降和代谢改善上的功效。另外，对代谢调节细胞类型分子信号和其网络相互作用下的突触机制的进一步认识将潜在助力代谢疾病可供选择治疗策略的开发。