Neuron：多巴胺减少引起厌食？科学家揭示基底前脑

内部能量需求不适应和外部威胁线索可能导致厌食症或暴饮暴食。神经性厌食症是一种在精神疾病中死亡率最高的饮食失调症，与焦虑症的共患病率很高。除了调节觉醒、清醒、学习记忆功能外，基底前脑(BF)也被证明具有感知环境线索和处理感觉输入的功能。BF脑区存在胆碱能、γ-氨基丁酸能（GABA）和谷氨酸能（Vglut2）神经元，其中胆碱能和GABA能神经元促进摄食，谷氨酸能神经元抑制摄食。腹侧被盖区（VTA）是大脑关键的奖赏脑区，存在多巴胺能神经元、GABA能和谷氨酸能、神经元，调控动机、学习和奖赏行为。VTA脑区参与调控享乐性进食行为，但是否参与外界环境刺激引起的饮食障碍尚未知。2023年12月5日美国德克萨斯大学休斯顿健康中心Qingchun Tong团队在Neuron杂志上发表文章揭示前脑投射到腹侧被盖区的兴奋性神经环路介导厌食症样行为。

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BF-Vglut2—VTA环路编码负性价值

研究人员通过病毒示踪实验发现BF-Vglut2神经元可投射到外侧缰核、外侧下丘脑等多个脑区，其中投射到VTA脑区最多，并与Vglut2神经元形成功能性连接。进一步通过在Vglut2-cre工具小鼠的BF脑区和VTA脑区同时注射AAV9-hSyn-DIO-GCaMP6m ，发现在吹气、喷水、坠物等外界危险刺激下，BF-Vglut2和VTA-Vglut2神经元活性同步增加，表明这两个脑区对外部威胁线索的响应存在同步相关性。

光遗传学激活禁食小鼠BF-Vglut2—VTA环路后减弱在再摄食过程的摄食行为，这种减弱作用在VTA脑区注射谷氨酸受体拮抗剂后被阻断。在条件位置偏好实验中光激活BF-Vglut2—VTA环路后可引起厌恶性位置偏好。此外，在光激活上述环路同时慢性抑制BF-Vglut2神经元仍能在禁食下抑制摄食和厌恶性位置偏好，表明BF-Vglut2—VTA环路编码负性价值。

图1：BF-Vglut2—VTA环路编码负性价值

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激活VTA-Vglut2 神经元可引起小鼠厌食症

通过慢性激活Vglut2—VTA神经元后也能显著抑制禁食小鼠在再摄食过程的摄食行为，并能降低对高脂食物的偏好性，也能引起厌恶性条件偏好和焦虑样行为。小鼠在摄入高脂食物后体重显著增加，在慢性激活VTA-Vglut2 神经元后可抑制小鼠进食高脂食物，体重减少，并增加小鼠在白天的活动，表明慢性激活VTA-Vglut2 神经元可引起小鼠厌食症。

图2：激活VTA-Vglut2 神经元后可抑制小鼠进食高脂食物

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BF-Vglut2—VTA环路降低多巴胺释放抑制进食

多巴胺水平变化与体重下降有关。伏隔核((NAc)是VTA多巴胺神经元下游最为重要的脑区。研究人员通过在NAc脑区注射多巴胺荧光探针，在糖水消耗和高脂饮食中可增加NAc脑区多巴胺释放，厌恶性泼水行为可引起多巴胺释放减少。此外，在光激活BF-Vglut2—VTA环路后NAc脑区多巴胺释放降低，表明激活该环路编码负性价值信息。小鼠在摄入可口食物后NAc脑区多巴胺释放增多，在激活BF-Vglut2—VTA环路后多巴胺释放立即减少，即激活BF-Vglut2—VTA环路通过降低NAc脑区多巴胺释放抑制进食行为。

图3：BF-Vglut2—VTA环路降低多巴胺释放抑制进食

总结

本文揭示了BF-Vglut2神经元可投射到VTA脑区形成兴奋性环路编码负性价值信息，激活该环路后通过降低NAc脑区多巴胺释放抑制进食行为。

【参考文献】

 Cai et al., An excitatory projection from the basal forebrain to the ventral tegmental area that underlies anorexia-like phenotypes, Neuron (2023)

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.11.001

文章中图片均来自于原文

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