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2023年6月9日悉尼加文医学研究所Herbert Herzog团队在Neuron上发表“Critical role of lateral habenula circuits in the control of stress-induced palatable food consumption”，揭示外侧缰核回路在控制应激性可口食物消耗中的关键作用，即LHb脑区Npy1r阳性神经元特异性通路可驱动小鼠摄取可口的食物来克服慢性应激带来的压力。
日常压力水平的波动以及不同的饮食选择会影响能量稳态。虽然急性压力有利于应对意外情况，但长时间的压力会破坏能量稳态控制的平衡。当大鼠或小鼠接受长时间的压力治疗时，两者都表现出食物摄入量减少并表现出类似焦虑的表型。慢性压力会促进可口食物的消耗，并会促进肥胖的发展。虽然已经确定了压力和进食控制途径，但压力诱导的进食是如何协调的仍然未知。下丘脑弓形核（Arc）、下丘脑外侧核（LH）和杏仁核中央核（CeA）在控制进食行为和基础能量代谢发挥关键作用。在这里，作者将表达外侧缰核(LHb)Npy1r的神经元确定为在压力下促进享乐喂食的关键，因为这些神经元中缺乏Npy1r可减轻小鼠因应激和高脂肪喂养(HFDS)联合引起的肥胖效应。从机制上讲，这是由于源自中央杏仁核NPY神经元的回路，HFDS 诱导的NPY上调通过Npy1r信号传导到LHb和外侧下丘脑神经元，从而启动双重抑制作用，从而通过对下游腹侧的作用降低稳态饱腹感。总之，这些结果将LHb-Npy1r神经元确定为通过驱动可口食物摄入以试图克服压力来适应对慢性压力的反应的关键节点。
图一 响应HFD或HFDS的小鼠大脑中的Fos激活 为了确定在不同饮食下对慢性压力暴露有不同反应的特定大脑区域，作者首先用食物或HFD喂养成年小鼠2周，并将它们暴露在慢性压力范式中。饮食导致外侧杏仁核(LA)和下丘脑室旁核(PVN)的Fos染色显著增加。虽然食物摄入量略有减少，但未检测到体重和脂肪量增加的显著变化。在仅HFD条件下，可以在LH、室旁丘脑(PVT)、Arc和PVN中检测到Fos活动的变化。在LHb中观察到响应 HFD最强的Fos激活。在较早的时间点（例如，HFD喂养后7天）未观察到该现象，此时与稳态诱导的正能量适应一致，Fos已经在Arc中上调。这表明 LHb活性的延迟增加可能代表对长期过量热量摄入的反调节反应，这与LHb的反奖赏特性一致，食物饮食条件下的慢性应激不影响LHb中的Fos表达。由于脂肪量增加，14天的HFD结合HFDS导致体重增加最多。压力完全阻断了HFD诱导的LHb Fos活性，表明压力控制LHb神经元。在HFDS下，LH、PVT和Arc中Fos的上调减少，导水管周围灰质(PAG)中的Fos在HFDS下也有所降低。相比之下，PVN中HFDS下的Fos进一步增加，这与PVN在启动应激反应以及改变能量稳态中所起的作用一致。
图二 HFD和HFDS处理小鼠口具有味偏好和行为变化 作者通过免疫荧光实验发现高脂饮食可激活LHb、外侧下丘脑、PVT、Arc等脑区神经元，并能引起小鼠出现焦虑样行为。在经历2周慢性应激时可抑制高脂饮食引起的神经元激活，并能缓解焦虑样行为。由于LHb谷氨酸能神经元的激活已被证明会引发急性焦虑和抑郁表型，作者在矿场测试(OFT)、大理石掩埋测试(MBT)和糖水偏好测试中测试HFDS小鼠行为。在糖水消耗实验中，高脂饮食小鼠更喜欢饮用纯净水，但经历慢性应激下 高脂饮食小鼠更喜欢饮用糖水溶液。此外，在连续5天蔗糖颗粒摄入实验中，普通饮食小鼠在第4天才开始摄取三氯蔗糖颗粒，高脂饮食小鼠在第一天就开始摄取颗粒，慢性应激下高脂饮食小鼠摄入的蔗糖颗粒更多。总之，蔗糖颗粒试验表明，慢性应激促进高脂饮食小鼠摄入可口食物。与HFD和仅喂食食物的小鼠相比，HFD 小鼠对奖励食物有更高的口味偏好。
图三 HFD刺激的LHb中Fos阳性神经元的分子特征 为了识别通过进食而被特异性激活的LHb神经元，作者使用病毒示踪的方法将病毒注射到LHb中，然后喂食食物或补充强力霉素(Dox)的HFD以防止标记。对小鼠进行2周的治疗然后从所有饮食中去除 Dox，在2天内标记Fos阳性神经元，在HFD小鼠的LHb中观察到大量标记的神经元，而在HFDS小鼠中几乎没有发现。为了执行翻译核糖体亲和纯化(TRAP)并确定HFD在LHb中激活的神经元类型，使用了NBL10小鼠，其表达核糖体亚基L10a蛋白与所有神经元中的GFP蛋白纳米抗体融合。处理对照和标记小鼠的缰核组织用于免疫沉淀和随后的RNA提取。与未感染的对照相比， TRAP阳性神经元存在于LHb中，但不存在于MHb中。Npy1r mRNA在 HFD样本中增加，但在HFDS样本中减少。活性翻译的胰岛素受体(Insr)表达遵循与Npy1r相同的模式，而瘦素受体(Lepr)在HFD和HFDS处理后没有显示任何变化。同样，与体重指数相关的孤儿G蛋白受体Gpr151未发生改变。表明Npy1r信号主要是这些神经元活动的介质，该分析表明表达Npy1r的神经元是最有可能介导HFD影响的LHb神经元组，并且对慢性应激治疗也有反应。
图四 抑制LHb脑区Npy1r信号改变可口食物的摄入 为了在功能上抑制由HFD激活的表达LHb Npy1r的神经元，作者在十周鼠上的双侧LHb注射病毒，2 周的HFD喂养诱导了LHb中的Fos表达，这在纯食物饮食条件下是看不到的。神经肽Y可促进摄食，同时降低基础能量代谢，加剧肥胖的发生。在普通饮食下LHb脑区Npy1r mRNA水平降低，高脂饮食下Npy1r mRNA水平升高。化学遗传学技术慢性抑制高脂饮食小鼠LHb脑区Npy1r阳性神经元后摄食行为增加，基础能量消耗增加。通过注射病毒特异性敲除经历慢性应激高脂饮食小鼠LHb脑区神经元上的Npy1r后，可明显减少食物摄入，降低小鼠体重，阻碍肥胖的发生。
图五 LHb中Npy1r的敲低可减轻应激诱导的肥胖 为了确定可口的食物摄入量是否直接取决于NPY1R信号，作者将病毒注射到Npy1rlox/lox小鼠的双侧LHb中敲低Npy1r表达。此外，RNAScope证实Npy1r表达的减少对LHb中的Slc17a6没有影响。小鼠在4周的时间内接受了监测，在这期间它们接触了标准HFDS范式。LHb特异性Npy1r缺失小鼠的体重和体重增加显著减少此外，在HFDS范式开始后2周测定分析显示全身脂肪量增加减少。LHb Npy1r缺失并没有改变全身瘦体重，而在暴露于HFDS模式4周后的组织分析显示各种脂肪库的重量显著减少，但其他器官的重量与对照小鼠相当。代谢分析表明，LHb特异性Npy1r缺失小鼠的食物摄入量减少。仅HFD喂养小鼠LHb神经元中Npy1r的敲低也显示喂养、体重、身体成分和活动没有变化，这可能是由于HFD诱导的Fos激活已达到饱和状态。
图六 LHb-NPY1R神经元网络示踪 为了识别控制LHb中Npy1r的神经元输入，作者运用逆行追踪将病毒注射到纹状体、前额叶皮质、LH或杏仁核中。注射后2周收集脑组织进行免疫组化检测，发现具有最高连接度的阳性染色位点是CeA和LH。作者发现在Npy高表达的CeAM中观察到荧光表达，但在不表达Npy的CeAL和LH中并不表达。此外，在支配LHb的末端发现了集中的荧光信号，在LH和PAG中也发现了荧光信号，表明CeAM NPY神经元也直接支配这些区域。LHb神经元接收来自LH神经元的谷氨酸能输入，接下来将顺行示踪病毒注射到 Slc17a6Cre/+小鼠的LH中。在LHb中发现了突触末端的特异性染色。作者又将病毒注射到Slc17a6Cre/+小鼠的单侧LHb中，并在注射的LH区域观察到大量阳性细胞，证实了从LH到LHb直接的谷氨酸能神经支配。这些追踪研究表明，CeA-NPY神经元对LHb神经元具有三种不同的抑制输入：直接投射到LHb中表达Npy1r的神经元；通过减少LHb神经元实现的间接抑制来自共表达Npy1r的LHb投射LH神经元的谷氨酸能输入，以及通过LH谷氨酸能Npy1r表达神经元中从Arc NPY神经元对LHb NPY1R神经元的稳态控制输入。
图七 激活LHb-Npy1r→VTA环路减少慢性压力引起的可口食物摄入 为了识别 LHb Npy1r神经元的下游目标，作者通过向Npy1rCre/+小鼠注射顺行示踪病毒。示踪实验发现LHb脑区Npy1r阳性神经元接受来自于CeA、LH、苍白球、腹内侧杏仁核等脑区的输入，然而仅内侧CeA富集表达NPY。化学遗传学激活mCeA-NPY神经元后可激活LHb脑区Npy1r信号，在孵育Npy1r拮抗剂后可显著阻断上述激活效应。顺行示踪病毒揭示LHb脑区Npy1r阳性神经元主要投射到VTA，这种投射是兴奋性的。经历慢性应激的高脂饮食小鼠在激活LHb-Npy1r→VTA环路后食物摄入明显减少，并减少对可口食物的摄入。LHb-VTA环路对焦虑样行为的激活结果显示，在OFT中测试时动物整体活动显著减少。在MBT中，与关灯对照组相比，开蓝色激光刺激灯的小鼠埋珠的数量也明显增加。 综上所述，该研究揭示了表达LHb Npy1r的神经元是一个关键节点，LHb脑区Npy1r阳性神经元可驱动慢性压力下可口食物摄入增多，来自LH的稳态控制通路与以VTA为目标控制奖励的享乐控制回路相互作用。LHb-NPY1R神经元也是相互作用节点，起源于CeAM的压力控制通路在这里相交，以实现对进食和情绪行为的稳态控制，当持续时间延长时，会导致肥胖加速。  https://www./neuron/fulltext/S0896-6273(23)00383-5 特别赞助 |
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