內(nèi)部能量需求不適應(yīng)和外部威脅線索可能導(dǎo)致厭食癥或暴飲暴食。神經(jīng)性厭食癥是一種在精神疾病中死亡率最高的飲食失調(diào)癥，與焦慮癥的共患病率很高。除了調(diào)節(jié)覺醒、清醒、學(xué)習(xí)記憶功能外，基底前腦(BF)也被證明具有感知環(huán)境線索和處理感覺輸入的功能。BF腦區(qū)存在膽堿能、γ-氨基丁酸能（GABA）和谷氨酸能（Vglut2）神經(jīng)元，其中膽堿能和GABA能神經(jīng)元促進(jìn)攝食，谷氨酸能神經(jīng)元抑制攝食。腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）是大腦關(guān)鍵的獎(jiǎng)賞腦區(qū)，存在多巴胺能神經(jīng)元、GABA能和谷氨酸能、神經(jīng)元，調(diào)控動(dòng)機(jī)、學(xué)習(xí)和獎(jiǎng)賞行為。VTA腦區(qū)參與調(diào)控享樂性進(jìn)食行為，但是否參與外界環(huán)境刺激引起的飲食障礙尚未知。2023年12月5日美國德克薩斯大學(xué)休斯頓健康中心Qingchun Tong團(tuán)隊(duì)在Neuron雜志上發(fā)表文章揭示前腦投射到腹側(cè)被蓋區(qū)的興奮性神經(jīng)環(huán)路介導(dǎo)厭食癥樣行為。

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BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負(fù)性價(jià)值

研究人員通過病毒示蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)BF-Vglut2神經(jīng)元可投射到外側(cè)韁核、外側(cè)下丘腦等多個(gè)腦區(qū)，其中投射到VTA腦區(qū)最多，并與Vglut2神經(jīng)元形成功能性連接。進(jìn)一步通過在Vglut2-cre工具小鼠的BF腦區(qū)和VTA腦區(qū)同時(shí)注射AAV9-hSyn-DIO-GCaMP6m ，發(fā)現(xiàn)在吹氣、噴水、墜物等外界危險(xiǎn)刺激下，BF-Vglut2和VTA-Vglut2神經(jīng)元活性同步增加，表明這兩個(gè)腦區(qū)對(duì)外部威脅線索的響應(yīng)存在同步相關(guān)性。

光遺傳學(xué)激活禁食小鼠BF-Vglut2—VTA環(huán)路后減弱在再攝食過程的攝食行為，這種減弱作用在VTA腦區(qū)注射谷氨酸受體拮抗劑后被阻斷。在條件位置偏好實(shí)驗(yàn)中光激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后可引起厭惡性位置偏好。此外，在光激活上述環(huán)路同時(shí)慢性抑制BF-Vglut2神經(jīng)元仍能在禁食下抑制攝食和厭惡性位置偏好，表明BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負(fù)性價(jià)值。

圖1：BF-Vglut2—VTA環(huán)路編碼負(fù)性價(jià)值

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激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元可引起小鼠厭食癥

通過慢性激活Vglut2—VTA神經(jīng)元后也能顯著抑制禁食小鼠在再攝食過程的攝食行為，并能降低對(duì)高脂食物的偏好性，也能引起厭惡性條件偏好和焦慮樣行為。小鼠在攝入高脂食物后體重顯著增加，在慢性激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元后可抑制小鼠進(jìn)食高脂食物，體重減少，并增加小鼠在白天的活動(dòng)，表明慢性激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元可引起小鼠厭食癥。

圖2：激活VTA-Vglut2 神經(jīng)元后可抑制小鼠進(jìn)食高脂食物

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BF-Vglut2—VTA環(huán)路降低多巴胺釋放抑制進(jìn)食

多巴胺水平變化與體重下降有關(guān)。伏隔核((NAc)是VTA多巴胺神經(jīng)元下游最為重要的腦區(qū)。研究人員通過在NAc腦區(qū)注射多巴胺熒光探針，在糖水消耗和高脂飲食中可增加NAc腦區(qū)多巴胺釋放，厭惡性潑水行為可引起多巴胺釋放減少。此外，在光激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后NAc腦區(qū)多巴胺釋放降低，表明激活該環(huán)路編碼負(fù)性價(jià)值信息。小鼠在攝入可口食物后NAc腦區(qū)多巴胺釋放增多，在激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路后多巴胺釋放立即減少，即激活BF-Vglut2—VTA環(huán)路通過降低NAc腦區(qū)多巴胺釋放抑制進(jìn)食行為。

圖3：BF-Vglut2—VTA環(huán)路降低多巴胺釋放抑制進(jìn)食

總結(jié)

本文揭示了BF-Vglut2神經(jīng)元可投射到VTA腦區(qū)形成興奮性環(huán)路編碼負(fù)性價(jià)值信息，激活該環(huán)路后通過降低NAc腦區(qū)多巴胺釋放抑制進(jìn)食行為。

【參考文獻(xiàn)】

 Cai et al., An excitatory projection from the basal forebrain to the ventral tegmental area that underlies anorexia-like phenotypes, Neuron (2023)

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.11.001

文章中圖片均來自于原文

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網(wǎng)址: Neuron：多巴胺減少引起厭食？科學(xué)家揭示基底前腦 http://m.u1s5d6.cn/newsview176939.html