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来源：BioWorld
哺乳动物的体温受到大脑的精准调控，通常在整个生命中都保持在平均核心温度（通常约为37°C），波动范围在0.5°C以内。但是，食物不足会导致某些哺乳动物进入类似于睡眠的状态，体温可能会下降5–10°C，根据睡眠的持续时间分为冬眠、日眠【1】。视前区-下丘脑前部是体温调节的关键中枢,存在对热刺激起反应的热敏感神经元和对冷刺激起反应的冷敏感神经元。
到了冬天，鱼并没有那么活跃了，蛇也躲进洞内冬眠。这些动物通过降低体温减少能量的消耗，缓解冬天食物的短缺。当然了也有动物在夏天进行休眠的，称为夏眠。其中每年冬眠时间最长的动物是睡鼠，可达9个月，真是名副其实了。
处于休眠的动物
其实早在之前，日本科学家在冬眠的花栗鼠血液中发现一种称为冬眠特异性蛋白（HP），这种蛋白会随着冬眠的时间而变化，并且呈周期性变化。具体表现为血液中HP蛋白水平在动物入睡之前较低，并且在整个冬眠期间保持低水平。当他们醒来时，水平又上升了。但是在大脑的脑脊液中却是相反的情况：入睡后HP水平升高，揭示了调控冬眠的分子机制【2】。
2020年6月11日，Nature杂志背靠背发表两篇论文，揭示了调控实验小鼠冬眠样行为的神经环路，彻底改变了对温度调节核心的视前区-下丘脑前部的认知。
先来看第一篇，日本筑波大学医学部、国际综合睡眠医学研究所Takeshi Sakurai 研究团队在Nature杂志上发表文章揭示了激活下丘脑神经肽QRFP诱导小鼠出现冬眠样行为。神经肽QRFP（RFa肽家族成员，为孤儿受体GRP103的内源性配体）在下丘脑富集表达，参与调节体温。研究人员通过化学遗传学技术慢性激活下丘脑表达QRFP的神经元后（以下称Q神经元），导致动物失去活动能力，并导致体温下降至约23–24°C，持续时间最长可达48小时，表现出类似于冬眠样行为，从此状态恢复后，小鼠没有明显的组织器官损伤或行为异常。进一步发现这种体温过低与心率和呼吸减慢以及新陈代谢速度降低有关。这些研究表明激活Q神经元后可诱导冬眠样行为。 先前研究表明促进体温升高下丘脑背内侧（DMH）接受丰富的Q神经元投射。研究人员通过光遗传学技术激活DMH脑区Q神经元胞体或轴突末梢后可引起冬眠样行为，持续时间约半个小时。在2小时内每隔30分钟光激活DMH脑区Q神经元胞体后小鼠体温降至22°C。这些结果表明DMHQ神经元主要诱发低代谢。
有意思的是，具有Q神经元诱导的体温过低的动物的体温仍处于调节状态，但调控的范围较小。这也进一步说明当Q神经元积极降低体温时，其他非Q视前神经元可以继续调节体温，但水平有限。
Q神经元的神经递质特点那么Q神经元到底是兴奋性还是抑制性神经元？答案就是两种都有。免疫荧光发现77.9%的神经元为兴奋性神经元，占绝大多数；7.2%的神经元为抑制性神经元，然而多未必就有用。进一步通过基因工具小鼠特异性敲除兴奋性神经递质VGLUT2或抑制性神经递质Vgat后均能引起小鼠的低代谢状态，只是敲除抑制性神经递质Vgat后引起的低代谢效应更强一些。
总的来说本文揭示下丘脑脑区存在一类特殊的神经元——Q神经元，调控冬眠样行为。
其实，科学研究经常使用的实验小鼠并不冬眠，但是这些小鼠存在日眠，表现出短期的低代谢状态。
在另外一篇文章中，哈佛大学医学院神经科学系Michael E. Greenberg研究团队发现调控小鼠日眠的一类新神经元：avMLPA脑区Adcyap1神经元。研究人员通过24小时的食物剥夺实验，诱导小鼠出现日眠，具体表现为代谢率明显降低，活动能力减弱，体温在24–35 °C范围内。通过脑图谱结合人工智能技术发现食物剥夺引起的日眠过程中下丘脑多个亚区的神经元被激活。通过荧光标记技术，研究人员可以对这些被激活的神经元进行标记，此外通过化学遗传学技术再次激活这些神经元，即使不再给与食物剥夺，也能引起小鼠的日眠状态。
其中一个关键而神奇的脑区avMLPA（全名为anterior and ventral portions of the medial and lateral preoptic area,难倒了只有高中学历的我）这个脑区的体温下降可达4.9 °C，下降幅度最大，具有很大的研究潜力。因此研究人员进一步通过RNA测序技术发现其中数量最多的一类日眠的相关神经元为表达Adcyap1的神经元。
通过化学遗传学慢性特异性激活avMLPA脑区Adcyap1神经元后引起小鼠体温显著下降，而在慢性抑制该类型神经元后即使是在食物剥夺的情况下也不能引起体温下降。
来源：ibioworld BioWorld
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1MzMxMzcyMg==&mid=2247501870&idx=7&sn=63967ca35f9ee936f299e7f59f662a7a&chksm=fbf63cfbcc81b5ed66935ab1396137bdca2663930ff0ffa15b8e8fcc593e35b366140a177bab#rd
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