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維持穩定的體溫對于生存至關重要。多個腦區都參與體溫調節，但它們的具體功能及其在協調體溫調節中的神經機制尚未完全明確。

基于此，2025年6月20日，陸軍軍醫大學基礎部周藝研究團隊在Neuroscience Bulletin雜志發表了“Preoptic Neural Circuitry for Dramatic and Gentle Thermoregulation”揭示了用于劇烈與溫和體溫調節的視前區神經環路。

在本研究中，作者揭示了兩個視前區亞區在防御性散熱反應中的不同作用：腹內側視前區（VMPO）和腹外側視前區（vLPO）。VMPO 中表達（Vglut2） 的神經元在溫度升高時表現出明顯反應，通過引發強烈的散熱行為顯著降低核心體溫。相比之下，vLPO 中的興奮性和抑制性神經元對溫熱刺激的反應較為溫和，并產生適度的散熱防御效應。進一步的突觸后追蹤和caspase 介導的神經元損毀實驗顯示，這兩群神經元在下丘腦背內側核（DMH）中具有不同的、細胞類型特異性的下游靶點分別介導了上述兩種不同的散熱反應。綜上所述，作者的研究發現，在視前區-下丘腦背內側網絡中存在兩條既不同又互補的通路，使機體在熱環境下能夠實現快速而精準的體溫調節。

圖一 VMPOVglut2 神經元對溫熱刺激的 Ca2+反應比vLPO神經元更強且更快

為了比較VMPO和vLPO神經元在熱刺激下的活動情況，作者使用了光纖記錄技術來同時監測左右兩側大腦中興奮性（Vglut2+）和抑制性（Vgat+）神經元的Ca2+活動。當小鼠暴露于升溫環境（從25°C升至35°C）時，VMPO和vLPO的神經元都表現出Ca2+信號的升高；而在常溫（25°C）下則沒有明顯變化，這表明這兩個區域中的不同類型神經元都對溫熱刺激敏感。然而，VMPO和vLPO神經元在Ca2+活動的時間特征上存在明顯差異。vLPO中的Vglut2+和Vgat+神經元達到反應峰值所需時間明顯長于VMPO中的同類神經元。雖然VMPO和vLPO神經元的Ca2+反應總持續時間沒有顯著差異，但從反應的速度和幅度比較，VMPO中的Vglut2+神經元表現出最快且最強的Ca2+反應，說明它在這兩個腦區的所有神經元類型中對溫熱刺激的響應最為迅速和明顯。為了驗證這些反應動態是否在更強的熱刺激下依然存在，使用相同的光纖記錄方法在40°C條件下檢測了VMPO和vLPO神經元的Ca2+反應，結果發現，在反應幅度和反應時間上均存在顯著差異，并呈現出與35°C條件下相似的變化趨勢。這些結果表明，盡管VMPO和vLPO的神經元都對溫熱刺激有反應，但它們在敏感性和反應特性上存在差異，可能在體溫調節中發揮不同的作用。

圖二 光遺傳學激活 VMPOVglut2 神經元所引發的溫熱防御反應，比激活 VMPOVgat 神經元或 vLPOVglut2/Vgat 神經元更強烈且更迅速

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在發現VMPO和vLPO神經元對溫熱刺激表現出不同的Ca2?反應之后，作者進一步研究了激活這些神經元群體如何影響體溫調節。使用光遺傳學方法來探究在VMPO或vLPO中激活興奮性或抑制性神經元是否會引發不同的體溫調節效果。在Vglut2-Cre或Vgat-Cre小鼠的VMPO和vLPO區域注射AAV-DIO-hCHR2-EYFP病毒。光遺傳學激活VMPOVglut2神經元引發了顯著的核心體溫下降，這種體溫降低伴隨著棕色脂肪組織（BAT）溫度的下降和尾巴血管擴張增強，表明產熱減少、散熱增加。相比之下，激活vLPOVglut2或vLPOVgat神經元引起的體溫下降程度較輕，也伴隨著BAT產熱減少和尾巴散熱增加，但變化幅度更小。此外，盡管VMPOVgat神經元在Ca2?反應中對溫熱刺激有響應，但光遺傳學激活這些神經元并未引起直腸溫度、BAT溫度或尾巴溫度的明顯變化。在對照實驗中，對表達EYFP的神經元進行光刺激也沒有改變體溫指標。接下來，通過監測光遺傳學激活后直腸溫度和BAT溫度的變化，比較了VMPO和vLPO神經元對體溫調節的影響，VMPOVglut2神經元在降低體溫方面作用最強。相應地，在激活VMPOVglut2神經元后，核心體溫大約在120分鐘內恢復到基線水平，BAT溫度則在114分鐘內恢復；而激活vLPOVglut2或vLPOVgat神經元后，體溫恢復時間明顯縮短，分別為約60至63分鐘和54至57分鐘。作者還分析了光遺傳學激活后前30分鐘內直腸和BAT溫度下降的速度。結果顯示，激活VMPOVglut2神經元引起的體溫下降最快。綜上所述：VMPOVglut2神經元具有最強大且最迅速的體溫調節能力，而vLPOVglut2和vLPOVgat神經元則介導了較為溫和的體溫控制過程。這提示這兩個腦區的不同神經元類型在體溫調節中可能發揮著不同功能。

圖三 化學遺傳學抑制VMPO和vLPO對溫熱防御反應具有不同的影響

光遺傳學實驗表明激活VMPO或vLPO的特定神經元群體可以調節體溫，作者接下來進一步研究這些神經元是否在正常溫度或高溫環境下對維持適當的體溫反應是必要的。使用化學遺傳學抑制方法測試了在熱應激條件下沉默不同神經元群體對體溫調節的影響。當VMPOVgat神經元被抑制時，無論是常溫還是高溫環境下，直腸溫度和棕色脂肪組織（BAT）溫度都沒有明顯變化。相比之下，當VMPOVglut2神經元被抑制后，在常溫和高溫條件下都出現了體溫升高的現象，表現為直腸溫度上升和BAT產熱增強。同樣地，抑制vLPOVglut2/Vgat神經元也在兩種溫度條件下導致了直腸和BAT溫度的升高。這些結果表明，VMPOVglut2以及vLPOVglut2/Vgat神經元即使在沒有外界溫熱刺激的情況下也參與體溫調控。因此在常溫條件下檢測了化學遺傳學抑制這些神經元后直腸和BAT溫度的變化。結果顯示，抑制VMPOVglut2神經元引起的體溫升高最為明顯，說明VMPOVglut2神經元在防止過度升溫方面比vLPOVglut2/Vgat神經元發揮著更強的作用。而在僅表達mCherry的對照小鼠中，未觀察到體溫變化。這些結果與之前的光遺傳學激活數據一致，揭示了VMPO和vLPO在應對熱刺激中的不同角色。通過對VMPOVglut2/Vgat和vLPOVglut2/Vgat神經元的抑制實驗發現，VMPOVglut2神經元在防御溫熱刺激方面具有更強大的能力，而vLPOVglut2/Vgat神經元的防御作用則相對較弱。

圖四 全文摘要圖示：一種由視前區亞核中特定細胞類型誘導的差異化體溫調節模型

總結

總之，該研究發現視前區的兩個亞區VMPO和vLPO以及它們在背內側下丘腦中的下游神經群體是介導溫熱防御反應的關鍵腦區。與僅引發溫和溫熱防御的vLPO不同，VMPO能夠引發更快速且明顯的體溫下降。將這兩個核團進行平行研究，為理解多個腦區如何協調工作以維持體溫穩態提供了起點。這種互補作用可能賦予體溫調節系統足夠的靈活性，以應對不同程度的熱應激，從而確保對體溫既強大又精細的調控能力。

文章來源

https://doi.org/10.1007/s12264-025-01434-z