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Nat Commun | 科学家揭示下丘脑神经元两类递质在饮食诱导性肥胖中的差异化作用

来源 2026-05-16 23:09:09 医院动态

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应激与高脂饮食(HFD)可协同增加肥胖风险,但其潜在神经机制尚不明确。下丘脑室旁核中的促肾上腺皮质激素释放激素(PVHCRH)神经元是下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)轴的关键节点,在应激时释放CRH促进皮质酮分泌,还高表达囊泡谷氨酸转运体2(Vglut2)并释放谷氨酸。该类神经元在急性应激时活动增强以启动应激反应,摄食时活动减弱以允许能量摄入,此动态平衡对能量稳态至关重要;慢性应激或HFD暴露可导致其功能失调,进而促进应激相关肥胖。然而,既往研究多聚焦CRH,PVHCRH神经元的谷氨酸能传递在能量稳态中的作用仍有待阐明。

2026年5月13日,德克萨斯大学休斯顿健康科学中心童青春教授团队在Nature Communications杂志在线发表题为"Selective and differential roles of PVHCRH neurotransmitters in diet-induced obesity in mice"的研究论文。该研究发现,PVHCRH神经元谷氨酸释放减少或CRH释放增强均可独立诱发HFD诱导的饮食诱导性肥胖(DIO)。

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01 PVHCRH神经元在HFD条件下抑制DIO

研究人员通过向成年Crh-Cre小鼠PVH注射Cre依赖性白喉毒素A亚基选择性消融PVHCRH神经元。免疫染色证实PVH及正中隆起中CRH和Vglut2表达缺失。标准饮食下消融不影响小鼠体重;HFD下DIO显著加剧,体脂积累增加。静息或束缚应激下,消融小鼠的促肾上腺皮质激素(ACTH)和皮质酮水平与对照相比无显著差异,且无焦虑样行为。表明PVHCRH神经元在HFD条件下发挥抗DIO作用,且不依赖于基础HPA轴活性及应激诱发的皮质酮释放。

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图1、消融PVHCRH神经元增加DIO易感性

02 PVHCRH神经元释放的神经递质谷氨酸可抑制DIO

采用Cre-loxP和CRISPR-Cas9两种策略在成年小鼠PVH中敲除Crh。标准饮食或HFD下Crh敲除均不影响小鼠体重、体成分、摄食量、耗氧量、焦虑样行为和肾上腺及垂体重量。此外,Crh敲除降低应激诱导的ACTH和皮质酮水平,不影响基础皮质酮水平。表明CRH缺失并非PVHCRH神经元消融导致DIO的原因。

而采用CRISPR-Cas9技术敲除Vglut2阻断谷氨酸释放的结果则不同。标准饮食下敲除小鼠体重正常,HFD下出现显著DIO和体脂增加。代谢分析显示,耗氧量和自主活动无变化,但HFD摄入量显著增加;此外,Vglut2敲除不影响基础皮质酮水平,但增强应激诱导的皮质酮反应。综上,PVHCRH神经元释放的谷氨酸是抑制DIO的关键递质,其功能缺失通过增加HFD摄入促进肥胖。

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图2、抑制PVHCRH神经元谷氨酸能传递增加DIO易感性

03 PVHCRH神经元的CRH可促进DIO

在PVHCRH神经元中特异性过表达Crh,标准饮食下小鼠体重正常;HFD下则出现肥胖表型,脂肪量增加,HFD摄入增加,耗氧量和自主活动无变化。此外,CRH过表达增强应激诱导的皮质酮反应,不改变基础皮质酮和ACTH水平。而过表达Vglut2在两种饮食下均不影响小鼠体重,也无焦虑样行为改变。表明PVHCRH神经元特异性Crh过表达通过增加HFD摄入促进DIO。

同时敲除Crh和Vglut2仍导致DIO,且过表达Crh不影响Vglut2的含量,证实两条通路独立驱动DIO,即敲除谷氨酸导致的DIO不依赖CRH的作用,过表达CRH介导的DIO也不通过抑制谷氨酸释放实现。

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图3、过表达PVHCRH神经元CRH增加DIO易感性

本研究发现在标准饮食下,PVHCRH神经元释放的谷氨酸和CRH均不影响小鼠体重;而在HFD条件下,抑制PVHCRH神经元的谷氨酸释放或增强其CRH释放均可通过增加高脂食物摄入促进DIO,且两条通路独立发挥作用,不依赖基础皮质酮水平变化。

Jiang, Z., Cao, Y., He, M. et al. Selective and differential roles of PVHCRH neurotransmitters in diet-induced obesity in mice. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73102-3

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