經(jīng)驗(yàn)證據(jù)表明，熱暴露會(huì)減少食物攝入量。然而，盡管腦橋臂旁核（PBN）的初級(jí)熱感神經(jīng)元已經(jīng)得到了很好的表征，但在感覺和代謝模式之間形成聯(lián)合界面的神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)和信號(hào)機(jī)制仍然未知。

2024年3月27日，奧地利維也納醫(yī)科大學(xué)Tibor Harkany團(tuán)隊(duì)在Nature在線發(fā)表題為“A brainstem-hypothalamus neuronal circuit reduces feeding upon heat exposure”的研究論文，該研究表明伸長(zhǎng)細(xì)胞在急性熱刺激下被激活，并且在之后減少食物攝入是必要的。病毒介導(dǎo)的基因操作和回路定位表明，臂旁核的熱感谷氨酸能神經(jīng)元直接或通過下丘腦二級(jí)神經(jīng)元支配坦細(xì)胞。伸長(zhǎng)細(xì)胞中熱依賴性Fos的表達(dá)表明它們有能力產(chǎn)生信號(hào)分子，包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A (VEGFA)。

VEGFA不是排入腦脊液產(chǎn)生全身效應(yīng)，而是沿著弓狀核中伸長(zhǎng)細(xì)胞的實(shí)質(zhì)過程釋放。VEGFA增加了flt1表達(dá)多巴胺和刺鼠相關(guān)肽(Agrp)的神經(jīng)元的峰值閾值，從而引發(fā)凈無氧輸出。事實(shí)上，在熱中性狀態(tài)下，急性高溫和谷氨酸能臂旁神經(jīng)元的化學(xué)發(fā)生激活都會(huì)減少數(shù)小時(shí)的食物攝入，這種方式對(duì)Vegfa功能喪失和囊泡相關(guān)膜蛋白2 (VAMP2)依賴的伸長(zhǎng)細(xì)胞胞外分泌阻滯都很敏感。總的來說，該研究定義了一個(gè)多模態(tài)神經(jīng)回路，其中伸長(zhǎng)細(xì)胞將臂旁感覺接力與代謝代碼的長(zhǎng)期執(zhí)行聯(lián)系起來。

通過反射回路或有意識(shí)的神經(jīng)過程將感覺信息轉(zhuǎn)化為應(yīng)對(duì)機(jī)制對(duì)生存至關(guān)重要。核心體溫是恒溫動(dòng)物持續(xù)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù)。最近在解構(gòu)疾病(即發(fā)燒)中降低體溫的神經(jīng)機(jī)制方面取得了重大進(jìn)展。然而，對(duì)于大腦如何協(xié)調(diào)生理反應(yīng)，通過環(huán)境暴露在急性熱挑戰(zhàn)中消散多余的熱量，無論是不可避免的(例如，在夏天離開空調(diào)微環(huán)境時(shí))還是選擇性的(例如，為了健康而進(jìn)入桑拿浴室時(shí))，以保持其生理最佳狀態(tài)，仍知之甚少。腦橋臂旁核(PBN)是溫度感應(yīng)的主要中心，通過增加血管舒張和減少體力活動(dòng)、能量消耗和食物攝入來優(yōu)化核心體溫。為了實(shí)現(xiàn)其生理目標(biāo)，PBN與下丘腦等區(qū)域進(jìn)行交流，下丘腦對(duì)整個(gè)身體進(jìn)行代謝控制并調(diào)節(jié)激素軸。在過去的幾十年里，已經(jīng)在腹內(nèi)側(cè)視前區(qū)、視前區(qū)(POA)和下丘腦背內(nèi)側(cè)核(DMH)中發(fā)現(xiàn)了在一定溫度范圍內(nèi)響應(yīng)和/或激活身體反應(yīng)的神經(jīng)元偶發(fā)物，它們的輸出與自主神經(jīng)和行為表型有關(guān)。相比之下，下丘腦外感覺神經(jīng)元對(duì)下丘腦的輸入如何被編碼成代謝命令，并通過比例關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)其設(shè)定點(diǎn)，在很大程度上仍未被探索。

伸長(zhǎng)細(xì)胞將臂旁活動(dòng)與進(jìn)食聯(lián)系起來（圖源自Nature）除了神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞及其回路外，下丘腦還含有伸長(zhǎng)細(xì)胞，它們通過劃定第三腦室壁形成腦實(shí)質(zhì)與腦室和血管系統(tǒng)之間的細(xì)胞界面。伸長(zhǎng)細(xì)胞是極化的，它們的胞體與腦脊液(CSF)直接接觸，它們的單一基底突延伸到下丘腦實(shí)質(zhì)，并在血管和/或神經(jīng)元周圍終止。因此，伸長(zhǎng)細(xì)胞可以促進(jìn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周之間代謝物、激素和信號(hào)分子的雙向交換。盡管如此，尚不清楚伸長(zhǎng)細(xì)胞是通過間接還是直接的神經(jīng)支配來釋放任何特定的分子來執(zhí)行系統(tǒng)命令。伸長(zhǎng)細(xì)胞的神經(jīng)支配得到了超微結(jié)構(gòu)研究的支持，這些研究發(fā)現(xiàn)了“突觸樣接觸”，突觸囊泡中富集的突觸前樣元件，沿著伸長(zhǎng)細(xì)胞的基突。然而，任何這種接觸的神經(jīng)元起源及其功能意義仍然未知。該研究檢測(cè)了觸發(fā)內(nèi)分泌反應(yīng)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的確切機(jī)制，特別是在急性體溫升高時(shí)限制食物攝入。研究發(fā)現(xiàn)PBN的溫度響應(yīng)型谷氨酸能神經(jīng)元支配著長(zhǎng)細(xì)胞，它們的動(dòng)作電位依賴的突觸攜帶誘導(dǎo)VEGFA沿著其基底突的水泡狀胞外分泌直接到弓形核的Flt1陽性(Flt1+)多巴胺能和Agrp+神經(jīng)元上 (ARC)。因此，厭食表型持續(xù)數(shù)小時(shí)，這可以通過PBN神經(jīng)元的失活以及體內(nèi)Vegfa表達(dá)和釋放的衰減來挽救。這些數(shù)據(jù)表明，細(xì)長(zhǎng)細(xì)胞將下丘腦外感覺模式轉(zhuǎn)化為化學(xué)密碼，通過與神經(jīng)元的直接交流來重置下丘腦神經(jīng)回路的輸出。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07232-3