2024年10月23日洛克菲勒大學Jeffrey Friedman研究團隊在Nature雜志發表文章揭示了下丘腦BDNF陽性神經元調控攝食行為的神經環路。

1、VMH-BDNF神經元調控穩態和享樂攝食行為
原位雜交實驗發現VMH-BDNF神經元幾乎都是谷氨酸能神經元。研究人員發現高脂飲食后可顯著激活VMH腦區BDNF陽性神經元。病毒工具特異性誘導VMH-BDNF神經元凋亡后在正常飲食過程中促進小鼠攝食行為，體重增加，這種促進攝食行為在高脂飲食中進一步增強，體重增加更多。

光激活VMH-BDNF神經元可顯著抑制禁食后小鼠的攝食行為，也能抑制小鼠對高糖高脂可口食物的攝入。光抑制VMH-BDNF神經元可顯著促進小鼠攝入普通食物和可口食物行為，表明VMH-BDNF神經元調控穩態和享樂攝食行為。
 

圖1、VMH-BDNF神經元調控穩態和享樂攝食行為
 

2、VMH-BDNF神經元并非通過增加動機促進攝食行為
肥胖小鼠攝入高糖高脂可口食物減少，在光抑制VMH-BDNF神經元后可顯著促進肥胖小鼠攝入正常食物和可口食物。抑制BDNF信號后也可促進攝食，增加小鼠體重，表明肥胖激活VMH-BDNF神經元后可抑制攝食。激活VMH-BDNF神經元并不引起條件性位置偏好，表明并非通過增加動機促進攝食行為。

另一方面，在開環光刺激系統中，持續光抑制VMH-BDNF神經元后可延長小鼠到達食物的時間；在閉環光刺激系統中小鼠在靠近食物后給與光抑制VMH-BDNF神經元可顯著促進攝食行為，這些結果表明VMH-BDNF神經元通過改變靠近食物行為，而非食物相關的信息調控攝食行為。
 

圖2、VMH-BDNF神經元并非通過增加動機促進攝食行為
 

3、VMH-BDNF神經元的輸出、輸入
光纖鈣成像記錄到小鼠在進食可口食物時VMH-BDNF神經元鈣離子活性降低。禁食24小時的小鼠腹腔注射瘦素在靠近食物后可顯著激活VMH-BDNF神經元。但在進食行為過程中比那個不激活上述神經元。誘導VMH-BDNF神經元凋亡后可阻斷瘦素相關的促進攝食行為。

然而以往研究表明VMH-BDNF神經元幾乎不表達瘦素受體。逆行示蹤病毒發現VMH-BDNF神經元可投射到下丘腦弓狀核（Arc)腦區阿片促黑激素皮質素原（POMC）陽性神經元和刺鼠關聯蛋白（AgRP）陽性神經元。光激活Arc-AgRP→VMH環路F促進小鼠攝入食物，引起肥胖，但不影響靠近食物，同時激活Arc-AgRP→VMH環路和Arc-POMC→VMH環路后可抑制小鼠進食，減少體重。光激活Arc-POMC→VMH環路可阻斷誘導VMH-BDNF神經元凋亡后引起的促攝食作用。

順行病毒示蹤實驗發現VMH-BDNF神經元密集投射到中腦核（mesencephalic nucleus ，Me5)、外側旁巨細胞核(Lateral paragigantocellular nucleus, LPGi)、巨細胞網狀核（gigantocellular reticular nucleus alpha part ，GiA)等腦干區域，這些腦區支配顎肌和舌頭的運動神經元。光激活VMH-BDNF→LPGi/GiA環路可減少攝食行為，激活VMH-BDNF→Me5環路這一抑制作用更加明顯。光抑制VMH-BDNF→Me5環路可引起有節奏的下頜運動，促進小鼠攝食行為。
 

圖3、VMH-BDNF神經元密集投射到腦干區域

總結
本文發現VMH-BDNF神經元調控攝食行為的神經環路：接受Arc-AgRP和Arc-POMC陽性神經元輸入，輸出到促運動的腦干Me5區域，支配下頜運動。
 

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