激活這些細胞會導(dǎo)致暴飲暴食，相反，當這些細胞受到抑制時，食欲也會隨之下降。
撰文 Anne Trafton
翻譯 張銀連
審校 丁家琦
麻省理工學院（MIT）的神經(jīng)生物學家發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)的一種神經(jīng)膠質(zhì)細胞在控制食欲和進食行為中扮演著重要的角色。通過動物實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)激活這些細胞會導(dǎo)致暴飲暴食，相反，當這些細胞受到抑制時，食欲也會隨之下降。
研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)或許會幫助科學家開發(fā)治療肥胖和其他食欲相關(guān)疾病的藥物。大約十年以前，神經(jīng)膠質(zhì)細胞尚被認為是一種僅僅給神經(jīng)元提供營養(yǎng)支持的細胞，但近年來，神經(jīng)膠質(zhì)細胞在大腦功能中的其他作用漸漸被科學家發(fā)現(xiàn)，也受到了越來越多人的關(guān)注，此項研究就是最新的進展。
“最近幾年，科學家發(fā)現(xiàn)在一些神經(jīng)退行性疾病中存在神經(jīng)膠質(zhì)細胞的異常激活現(xiàn)象，也有越來越多的證據(jù)表明神經(jīng)膠質(zhì)細胞在調(diào)控神經(jīng)元功能和介導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮著重要作用?！盡IT大腦與認知科學系的馮國平教授如是說道。馮國平也是MIT麥戈文大腦研究所和布羅德研究所斯坦利精神病學研究中心的成員之一。
這項研究10月18日在線發(fā)表在eLife上，馮國平是文章的通訊作者之一，另一位是新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學實驗室的主任韓衛(wèi)平（Weiping Han，音譯）教授。在新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學實驗室和麥戈文大腦研究所從事博士后研究工作的陳乃燕（NaiyanChen，音譯）博士是文章的第一作者。
激活食欲
下丘腦是位于大腦深處的一個杏仁樣結(jié)構(gòu)，一直被認為是控制食欲、能量支出、體溫和包括睡眠在內(nèi)的生理節(jié)律等生命活動的中樞。然而，在研究大腦其他區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞時，陳乃燕發(fā)現(xiàn)下丘腦內(nèi)也存在許多膠質(zhì)細胞的激活現(xiàn)象。
陳乃燕說：“我很好奇下丘腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細胞會做些什么，研究已經(jīng)表明，在其他腦區(qū)，這種細胞具有一些神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用?！?/p>
在下丘腦內(nèi)，科學家發(fā)現(xiàn)了兩群調(diào)節(jié)食欲的關(guān)鍵神經(jīng)元——AgRP神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元。AgRP神經(jīng)元激活進食行為，而POMC神經(jīng)元則起到抑制食欲的作用。
此前，科學家一直缺乏像刺激神經(jīng)元一樣有效刺激或者抑制這些神經(jīng)膠質(zhì)細胞的技術(shù)，因此很難深入研究它們在調(diào)控食欲和其他腦功能中的作用。實際上，神經(jīng)膠質(zhì)細胞占了大腦中所有細胞中的大約一半，它們起著重要的支持作用，是神經(jīng)元的“緩沖墊”和相互聯(lián)系的“橋梁”。
在這項研究中，研究人員應(yīng)用了一種由北卡羅來納州大學研發(fā)的新技術(shù)，研究一種被稱為星形膠質(zhì)細胞的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。利用這種新技術(shù)，研究人員設(shè)計合成出了一種特殊的膠質(zhì)細胞，其表面有一種受體，可以和CNO（一種氯氮平衍生物）相結(jié)合。這樣，一旦用CNO刺激細胞，就會激活神經(jīng)膠質(zhì)細胞。
MIT的研究小組發(fā)現(xiàn)，通過這種方法，只需要給予CNO就能激活星形膠質(zhì)細胞，并且對進食行為產(chǎn)生顯著影響。
“我們發(fā)現(xiàn)，當給予能夠特異性激活這些細胞表面受體的化合物時，小鼠的覓食行為顯著增加，”陳乃燕說道，“一般來說，白天小鼠不會吃很多東西，但是當我們用CNO刺激這類膠質(zhì)細胞時，它們的日間覓食行為明顯增加?！?/p>
研究人員還發(fā)現(xiàn)在短期內(nèi)（3天），這些小鼠沒有因為吃得更多而體重增加。
“這提示我們，膠質(zhì)細胞可能同時調(diào)控著能量支出神經(jīng)元的活性，作為攝入過多食物的代償反應(yīng)，”陳乃燕解釋說，“或許還有很多其他種類的神經(jīng)細胞同時發(fā)揮作用，從而維持能量代謝的平衡?！?/p>
反過來，研究人員也發(fā)現(xiàn)，當星形膠質(zhì)細胞的活性受到抑制時，這些小鼠會比正常情況下吃得少。
瑞典哥德堡大學的神經(jīng)內(nèi)分泌學教授Suzanne Dickson認為，這項研究可能會大大改寫該領(lǐng)域的理論，過去的理論認為膠質(zhì)細胞的功能不重要，但實際上它們可能發(fā)揮著重要功能。
“膠質(zhì)細胞為神經(jīng)活動提供支持網(wǎng)絡(luò)，在大腦發(fā)生損傷、出現(xiàn)炎癥時也會大量激活，采取應(yīng)對措施，”Dickson說道，他未參與這項研究，“這項研究表明，在正常生理狀態(tài)下，膠質(zhì)細胞也可能調(diào)控著神經(jīng)元的功能?！?/p>
未知的相互作用
星形膠質(zhì)細胞具體是如何調(diào)控神經(jīng)元的？其作用機制我們現(xiàn)在還不清楚。最新的研究表明，膠質(zhì)細胞能夠分泌化學信號分子，例如谷氨酸和ATP等，若果真如此，那么這些化學介質(zhì)就可以發(fā)揮調(diào)節(jié)神經(jīng)元活性的作用。
另一個假設(shè)是，星形膠質(zhì)細胞通過調(diào)節(jié)從神經(jīng)元周圍攝取神經(jīng)遞質(zhì)的數(shù)量來發(fā)揮作用，最終間接影響了神經(jīng)元的活性。
馮國平目前正在計劃開發(fā)新的研究工具，以幫助科學家深入研究星形膠質(zhì)細胞之間的相互作用，以及它們調(diào)控食欲和進食行為的作用機制。同時，馮國平希望通過進一步研究來探討在調(diào)控進食行為的過程中，是否存在不同類型的星形膠質(zhì)細胞發(fā)揮著不同的作用，尤其是疾病狀態(tài)下。
他表示：“對于星形膠質(zhì)細胞如何調(diào)節(jié)食欲、進食和代謝，我們知道的還很少。未來，深入研究星形膠質(zhì)細胞在調(diào)控這些生理活動中所發(fā)揮的不同功能，對于理解相關(guān)疾病是至關(guān)重要的?！?/p>
原文鏈接：
http://news.mit.edu/2016/brain-cells-structural-support-influence-appetite-1018
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