Cell | 继中缝背核控制食欲之后，研究人员发现其可调控体温
撰文 | 王小果
责编 | 兮
哺乳动物可精确调控体温，维持在一个稳定可控的范围内。体温调节紊乱会影响正常生理活动，严重时可危及生命。体温调节主要受中枢神经系统控制，在调控体温的同时也会维持能量平衡【1】。目前发现下丘脑前部，尤其是视前区（preoptic area，POA）是体温调节的关键脑区。此外，肩胛间棕色脂肪组织 （interscapular brown adipose tissue，iBAT）负责产热，它们受交感神经系统支配。维持体温的恒定是很复杂的过程，需要多个脑区协同完成。
2019年6月27日，美国普林斯顿大学Alexander Nectow团队以长文形式在Cell上发表Regulation of Energy Expenditure by Brainstem GABA Neurons，发现脑内五羟色胺合成最重要的脑区-中缝背核（dorsal raphe nucleus）抑制性神经元通过不同的方式双向调控能量消耗，进而调节体温。此前他们发现中缝背核可能是潜在的通过控制饥饿信号治疗肥胖的药物靶点，这次发现中缝背核可以调节体温。
研究人员将小鼠分为室温组和高温组（暴露在38度下4小时），利用透明脑技术和免疫荧光技术检测全脑即早基因c-Fos的表达，发现c-Fos变化最显著的脑区为腹内侧视前区（ventromedial preoptic area，VMPO）、下丘脑室旁核（paraventricular hypothalamus，PVH），但是研究人员并未将注意力集中在这些已经被证实参与体温调节的脑区。他们感兴趣的是-新的对高温敏感的脑区，因此研究人员进一步筛选脑区，发现中缝背核（DRN）表现出明显的时间依赖性的神经活性增加，而中缝背核抑制性神经元主要参与其中（图1）。
图1 通过全脑即早基因c-Fos表达图谱鉴别出热敏感神经元
化学遗传学激活中缝背核的抑制性神经元后能够明显抑制iBAT的产热作用，小鼠的中心体温也下降。更令人不可思议的是，小鼠竟然不愿意活动了。与此同时，小鼠的代谢活动发生明显变化，氧气消耗量、二氧化碳产生和总能量消耗也下降。而在抑制中缝背核的抑制性神经元后尽管没有促进iBAT的产热，但是小鼠的中心体温却出现轻微的升高，小鼠也愿意活动起来。氧气消耗量、二氧化碳产生和总能量消耗也增加 。
图2 中缝背核抑制性神经元通过不同的方式双向调控体温
进一步利用逆行示踪技术发现支配iBAT的中缝背核的上游脑区有中缝苍白球（RPa）、室旁下丘脑（PVH）等脑区，而PVH这个脑区与支配iBAT的交感神经同向输出。因此Alexander R. Nectow博士将靶点脑区定为中缝苍白球。通过光激活RPa-DRN这条神经环路后抑制iBAT的产热功能（图3）。
图3 中缝背核通过其上游脑区中缝苍白球调控棕色脂肪组织
为解决中缝背核（DRN）调控体温的完整的神经投射环路，研究团队利用顺行病毒发现中缝背核抑制性神经元下游脑区包括仁核外延的终纹床核 (BNST) 、下丘脑内侧视前区（MPOA）、背内侧下丘脑（DMH）等脑区。分别激活DRN- BNST、DRN-MPOA、DRN- DMH这三条神经环路后抑制iBAT产热功能，类似于光激活RPa-DRN(图4).
图4 激活中缝背核下游脑区抑制棕色脂肪组织产热功能
总的来说，本文发现中缝背核抑制性神经元可通过不同的方式调节体温-激活该类神经元后抑制棕色脂肪组织产热，限制活动能力，减少能量消耗，进而引起体温下降；抑制该类神经元后不影响棕色脂肪组织功能，促进活动能力，增加能量消耗，引起体温小幅度升高。此外，文中还发现中缝背核的top-down脑区，形成以中缝背核中心的一级调控体温的神经网络。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.048
制版人：珂
参考文献
1.Munzberg, H., Qualls-Creekmore, E., Berthoud, H.R., Morrison, C.D., and Yu, S. (2016). Neural Control of Energy Expenditure. Handb. Exp. Pharmacol.233,173–194
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