2023年6月9日悉尼加文醫(yī)學研究所Herbert Herzog團隊在Neuron上發(fā)表“Critical role of lateral habenula circuits in the control of stress-induced palatable food consumption”，揭示外側韁核回路在控制應激性可口食物消耗中的關鍵作用，即LHb腦區(qū)Npy1r陽性神經元特異性通路可驅動小鼠攝取可口的食物來克服慢性應激帶來的壓力。

日常壓力水平的波動以及不同的飲食選擇會影響能量穩(wěn)態(tài)。雖然急性壓力有利于應對意外情況，但長時間的壓力會破壞能量穩(wěn)態(tài)控制的平衡。當大鼠或小鼠接受長時間的壓力治療時，兩者都表現出食物攝入量減少并表現出類似焦慮的表型。慢性壓力會促進可口食物的消耗，并會促進肥胖的發(fā)展。雖然已經確定了壓力和進食控制途徑，但壓力誘導的進食是如何協調的仍然未知。下丘腦弓形核（Arc）、下丘腦外側核（LH）和杏仁核中央核（CeA）在控制進食行為和基礎能量代謝發(fā)揮關鍵作用。在這里，作者將表達外側韁核(LHb)Npy1r的神經元確定為在壓力下促進享樂喂食的關鍵，因為這些神經元中缺乏Npy1r可減輕小鼠因應激和高脂肪喂養(yǎng)(HFDS)聯合引起的肥胖效應。從機制上講，這是由于源自中央杏仁核NPY神經元的回路，HFDS 誘導的NPY上調通過Npy1r信號傳導到LHb和外側下丘腦神經元，從而啟動雙重抑制作用，從而通過對下游腹側的作用降低穩(wěn)態(tài)飽腹感?？傊?，這些結果將LHb-Npy1r神經元確定為通過驅動可口食物攝入以試圖克服壓力來適應對慢性壓力的反應的關鍵節(jié)點。

圖一 響應HFD或HFDS的小鼠大腦中的Fos激活

為了確定在不同飲食下對慢性壓力暴露有不同反應的特定大腦區(qū)域，作者首先用食物或HFD喂養(yǎng)成年小鼠2周，并將它們暴露在慢性壓力范式中。飲食導致外側杏仁核(LA)和下丘腦室旁核(PVN)的Fos染色顯著增加。雖然食物攝入量略有減少，但未檢測到體重和脂肪量增加的顯著變化。在僅HFD條件下，可以在LH、室旁丘腦(PVT)、Arc和PVN中檢測到Fos活動的變化。在LHb中觀察到響應 HFD最強的Fos激活。在較早的時間點（例如，HFD喂養(yǎng)后7天）未觀察到該現象，此時與穩(wěn)態(tài)誘導的正能量適應一致，Fos已經在Arc中上調。這表明 LHb活性的延遲增加可能代表對長期過量熱量攝入的反調節(jié)反應，這與LHb的反獎賞特性一致，食物飲食條件下的慢性應激不影響LHb中的Fos表達。由于脂肪量增加，14天的HFD結合HFDS導致體重增加最多。壓力完全阻斷了HFD誘導的LHb Fos活性，表明壓力控制LHb神經元。在HFDS下，LH、PVT和Arc中Fos的上調減少，導水管周圍灰質(PAG)中的Fos在HFDS下也有所降低。相比之下，PVN中HFDS下的Fos進一步增加，這與PVN在啟動應激反應以及改變能量穩(wěn)態(tài)中所起的作用一致。

圖二 HFD和HFDS處理小鼠口具有味偏好和行為變化

作者通過免疫熒光實驗發(fā)現高脂飲食可激活LHb、外側下丘腦、PVT、Arc等腦區(qū)神經元，并能引起小鼠出現焦慮樣行為。在經歷2周慢性應激時可抑制高脂飲食引起的神經元激活，并能緩解焦慮樣行為。由于LHb谷氨酸能神經元的激活已被證明會引發(fā)急性焦慮和抑郁表型，作者在礦場測試(OFT)、大理石掩埋測試(MBT)和糖水偏好測試中測試HFDS小鼠行為。在糖水消耗實驗中，高脂飲食小鼠更喜歡飲用純凈水，但經歷慢性應激下 高脂飲食小鼠更喜歡飲用糖水溶液。此外，在連續(xù)5天蔗糖顆粒攝入實驗中，普通飲食小鼠在第4天才開始攝取三氯蔗糖顆粒，高脂飲食小鼠在第一天就開始攝取顆粒，慢性應激下高脂飲食小鼠攝入的蔗糖顆粒更多。總之，蔗糖顆粒試驗表明，慢性應激促進高脂飲食小鼠攝入可口食物。與HFD和僅喂食食物的小鼠相比，HFD 小鼠對獎勵食物有更高的口味偏好。

圖三 HFD刺激的LHb中Fos陽性神經元的分子特征

為了識別通過進食而被特異性激活的LHb神經元，作者使用病毒示蹤的方法將病毒注射到LHb中，然后喂食食物或補充強力霉素(Dox)的HFD以防止標記。對小鼠進行2周的治療然后從所有飲食中去除 Dox，在2天內標記Fos陽性神經元，在HFD小鼠的LHb中觀察到大量標記的神經元，而在HFDS小鼠中幾乎沒有發(fā)現。為了執(zhí)行翻譯核糖體親和純化(TRAP)并確定HFD在LHb中激活的神經元類型，使用了NBL10小鼠，其表達核糖體亞基L10a蛋白與所有神經元中的GFP蛋白納米抗體融合。處理對照和標記小鼠的韁核組織用于免疫沉淀和隨后的RNA提取。與未感染的對照相比， TRAP陽性神經元存在于LHb中，但不存在于MHb中。Npy1r mRNA在 HFD樣本中增加，但在HFDS樣本中減少。活性翻譯的胰島素受體(Insr)表達遵循與Npy1r相同的模式，而瘦素受體(Lepr)在HFD和HFDS處理后沒有顯示任何變化。同樣，與體重指數相關的孤兒G蛋白受體Gpr151未發(fā)生改變。表明Npy1r信號主要是這些神經元活動的介質，該分析表明表達Npy1r的神經元是最有可能介導HFD影響的LHb神經元組，并且對慢性應激治療也有反應。

圖四 抑制LHb腦區(qū)Npy1r信號改變可口食物的攝入

為了在功能上抑制由HFD激活的表達LHb Npy1r的神經元，作者在十周鼠上的雙側LHb注射病毒，2 周的HFD喂養(yǎng)誘導了LHb中的Fos表達，這在純食物飲食條件下是看不到的。神經肽Y可促進攝食，同時降低基礎能量代謝，加劇肥胖的發(fā)生。在普通飲食下LHb腦區(qū)Npy1r mRNA水平降低，高脂飲食下Npy1r mRNA水平升高?；瘜W遺傳學技術慢性抑制高脂飲食小鼠LHb腦區(qū)Npy1r陽性神經元后攝食行為增加，基礎能量消耗增加。通過注射病毒特異性敲除經歷慢性應激高脂飲食小鼠LHb腦區(qū)神經元上的Npy1r后，可明顯減少食物攝入，降低小鼠體重，阻礙肥胖的發(fā)生。

圖五 LHb中Npy1r的敲低可減輕應激誘導的肥胖

為了確定可口的食物攝入量是否直接取決于NPY1R信號，作者將病毒注射到Npy1rlox/lox小鼠的雙側LHb中敲低Npy1r表達。此外，RNAScope證實Npy1r表達的減少對LHb中的Slc17a6沒有影響。小鼠在4周的時間內接受了監(jiān)測，在這期間它們接觸了標準HFDS范式。LHb特異性Npy1r缺失小鼠的體重和體重增加顯著減少此外，在HFDS范式開始后2周測定分析顯示全身脂肪量增加減少。LHb Npy1r缺失并沒有改變全身瘦體重，而在暴露于HFDS模式4周后的組織分析顯示各種脂肪庫的重量顯著減少，但其他器官的重量與對照小鼠相當。代謝分析表明，LHb特異性Npy1r缺失小鼠的食物攝入量減少。僅HFD喂養(yǎng)小鼠LHb神經元中Npy1r的敲低也顯示喂養(yǎng)、體重、身體成分和活動沒有變化，這可能是由于HFD誘導的Fos激活已達到飽和狀態(tài)。

圖六 LHb-NPY1R神經元網絡示蹤

為了識別控制LHb中Npy1r的神經元輸入，作者運用逆行追蹤將病毒注射到紋狀體、前額葉皮質、LH或杏仁核中。注射后2周收集腦組織進行免疫組化檢測，發(fā)現具有最高連接度的陽性染色位點是CeA和LH。作者發(fā)現在Npy高表達的CeAM中觀察到熒光表達，但在不表達Npy的CeAL和LH中并不表達。此外，在支配LHb的末端發(fā)現了集中的熒光信號，在LH和PAG中也發(fā)現了熒光信號，表明CeAM NPY神經元也直接支配這些區(qū)域。LHb神經元接收來自LH神經元的谷氨酸能輸入，接下來將順行示蹤病毒注射到 Slc17a6Cre/+小鼠的LH中。在LHb中發(fā)現了突觸末端的特異性染色。作者又將病毒注射到Slc17a6Cre/+小鼠的單側LHb中，并在注射的LH區(qū)域觀察到大量陽性細胞，證實了從LH到LHb直接的谷氨酸能神經支配。這些追蹤研究表明，CeA-NPY神經元對LHb神經元具有三種不同的抑制輸入：直接投射到LHb中表達Npy1r的神經元；通過減少LHb神經元實現的間接抑制來自共表達Npy1r的LHb投射LH神經元的谷氨酸能輸入，以及通過LH谷氨酸能Npy1r表達神經元中從Arc NPY神經元對LHb NPY1R神經元的穩(wěn)態(tài)控制輸入。

圖七 激活LHb-Npy1r→VTA環(huán)路減少慢性壓力引起的可口食物攝入

為了識別 LHb Npy1r神經元的下游目標，作者通過向Npy1rCre/+小鼠注射順行示蹤病毒。示蹤實驗發(fā)現LHb腦區(qū)Npy1r陽性神經元接受來自于CeA、LH、蒼白球、腹內側杏仁核等腦區(qū)的輸入，然而僅內側CeA富集表達NPY。化學遺傳學激活mCeA-NPY神經元后可激活LHb腦區(qū)Npy1r信號，在孵育Npy1r拮抗劑后可顯著阻斷上述激活效應。順行示蹤病毒揭示LHb腦區(qū)Npy1r陽性神經元主要投射到VTA，這種投射是興奮性的。經歷慢性應激的高脂飲食小鼠在激活LHb-Npy1r→VTA環(huán)路后食物攝入明顯減少，并減少對可口食物的攝入。LHb-VTA環(huán)路對焦慮樣行為的激活結果顯示，在OFT中測試時動物整體活動顯著減少。在MBT中，與關燈對照組相比，開藍色激光刺激燈的小鼠埋珠的數量也明顯增加。

綜上所述，該研究揭示了表達LHb Npy1r的神經元是一個關鍵節(jié)點，LHb腦區(qū)Npy1r陽性神經元可驅動慢性壓力下可口食物攝入增多，來自LH的穩(wěn)態(tài)控制通路與以VTA為目標控制獎勵的享樂控制回路相互作用。LHb-NPY1R神經元也是相互作用節(jié)點，起源于CeAM的壓力控制通路在這里相交，以實現對進食和情緒行為的穩(wěn)態(tài)控制，當持續(xù)時間延長時，會導致肥胖加速。

文章來源

https://www./neuron/fulltext/S0896-6273(23)00383-5

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