高热量食物会引起肥胖,然而人们总是管不住贪吃的嘴,对高热量食物欲罢不能,这其中的神经炎症机制暂不清晰。
2022年8月1日,浙江大学脑科学与脑医学学院周煜东/沈逸课题组在Nature Neuroscience杂志上发表“Diet-induced Inflammation in the Anterior Paraventricular Thalamus Induces Compulsive Sucrose-seeking”的研究论文,揭示了高脂饮食(high-fat diet, HFD)引发强迫性进食的神经炎症机制。研究发现高脂饮食可诱导小鼠丘脑室旁核前侧(anterior paraventricular thalamus, aPVT)小胶质细胞激活从而引发aPVT兴奋性神经元活动增加,导致小鼠出现强迫性进食行为,即明知存在风险,仍要选择获取食物。为理解高脂食物引发强迫性进食的机制及探索预防由高脂饮食引起的肥胖提供了科学依据。

结果
首先,为研究高脂饮食(high-fat diet, HFD)小鼠的强迫进食行为,研究者训练小鼠按压杠杆以获取蔗糖奖励,随后,引入恐惧条件反射,即在按压获取蔗糖奖励的同时,会有50%的概率出现灯光线索(conditioned stimulus, CS)耦联的足底电击刺激(图1a)。结果显示,在蔗糖奖赏和电击恐惧刺激同时存在的情况下,正常喂养小鼠按压杠杆的次数相较于仅存在蔗糖奖赏时显著降低,而高脂饮食小鼠按压次数则基本保持不变(图1b-e)。提示了HFD可诱发小鼠产生强迫进食行为。

图1 HFD可诱发小鼠产生强迫进食行为
下面来,研发者研究了高脂美食致病小鼠呈现逼迫性食手段的中枢中枢中枢神经机制化,运用c-fos染料显示HFD小鼠丘脑室旁核前侧(anterior paraventricular thalamus, aPVT)在逼迫性摄入乳糖步骤中CaMKIIα中枢中枢中枢神经元特别激活码(图2a-d)。接着随后,运用在体网络光纤纪录显示,也只有当HFD小鼠在逼迫性食(按住杠杆原理取得乳糖奖劢的而且,也伴跟随灯源文章结构耦联的足底雷电击条件刺激)步骤中,aPVT CaMKIIα中枢中枢中枢神经元工作非常明显增添(图2e-h)。 进一点,探究探讨者在正确餐食健康小鼠aPVT注塑AAV-CaMKIIα-ChR2-mCherry细菌,并埋入光纤线,感觉光显性基因学提高aPVT CaMKIIα面面运动中枢运动神经系统元,可加强正确餐食健康小鼠在足底雷电击时的按动定位两次;时候探究探讨者借着电化学显性基因学的技术感觉,当CNO克制性aPVT CaMKIIα面面运动中枢运动神经系统元时,可减轻HFD小鼠按动定位两次(图2i-n)。那些结论提升了小鼠脑细胞aPVT区心奋性面面运动中枢运动神经系统元的主题项目进入小鼠强逼性用药情况,提高aPVT CaMKIIα面面运动中枢运动神经系统元可加速小鼠的强逼性摄入糖水情况;克制性aPVT CaMKIIα面面运动中枢运动神经系统元则减弱小鼠该情况。高脂餐食健康根据诱发aPVT区心奋性面面运动中枢运动神经系统元的主题项目强化因此影响强逼性用药。

图2 aPVT兴奋性神经元的异常活跃促进小鼠强迫性进食行为
最后,作者研究了HFD诱导aPVT中兴奋性神经元活动水平升高的机制。研究者发现高脂饮食可导致aPVT区小胶质细胞数量显著增多(图3a,b)。通过给予HFD小鼠喂食含有PLX3397(集落刺激因子1受体(CSF1R)抑制剂)的食物发现,HFD小鼠aPVT神经元活动减弱,并缓解强迫性进食行为;此外,研究者将抗CSF-1抗体注射至小鼠aPVT区以特异性减少HFD小鼠aPVT小胶质细胞增生,同样发现HFD小鼠强迫性摄取糖水行为受到抑制(图3c-i)。提示了高脂饮食通过诱导aPVT小胶质细胞激活引发aPVT兴奋性神经元活动水平提升,进而导致小鼠产生强迫性进食行为。

图3 HFD诱导aPVT小胶质细胞激活促进小鼠强迫性进食行为
结论