Nature子刊 | 害怕的都吃不下饭!浙江大学李晓明/王浩发现恐惧/压力抑制进食的潜在机理

学术   2024-09-06 08:58   河南  


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为了确保生存,动物有时必须抑制进食过程中因潜在威胁而引发的恐惧反应。然而,这一过程背后的机制仍然知之甚少。

2024年9月4日,浙江大学李晓明及王浩共同通讯Nature Communications 在线发表题为Hypothalamic-hindbrain circuit for consumption-induced fear regulation的研究论文,该研究确定了LHGAD2-NIRLN3-LM回路参与调节进食过程中的恐惧反应,从而增强了对动物如何协调营养摄入与威胁规避的理解。

该研究证明了当在进食过程中出现恐惧条件刺激(CS)时,从下丘脑外侧(LH) GAD2神经元到表达incertus (NI)松弛素-3 (RLN3)的神经元的神经投射被激活,导致雄性小鼠CS诱导的冻结行为减少。LHGAD2神经元与NI建立兴奋性连接。该神经回路的活动,包括NIRLN3神经元,在食物消耗过程中减弱CS诱导的冷冻反应。此外,接受NIRLN3投射的侧乳核(LM),以及LM中的RLN3信号,介导了冻结行为的减少。

生存需要生物体平衡营养摄入和避免危险,需要适应性行为。获取能量的动力激发了摄食行为,潜在地使生物体暴露于引起恐惧的威胁之中。在人类中,不正常的食物消费模式通常与涉及恐惧和焦虑的精神疾病有关。虽然这表明食物摄入有时会调节恐惧,但这种现象背后的机制尚不清楚。

进食作为一种动机行为,既包含了食欲行为,也包含了完成的行为。对能量的需求触发对食物的渴望,促进食欲行为,如寻找食物,由弓形核(Arc)的AgRP神经元编码。一旦有了食物,食欲行为就会被满足行为所取代。以往的研究表明,外侧下丘脑(LH)参与控制进食和调节各种奖励和厌恶相关行为。LH的复杂功能源于其异质性细胞群。在进食过程中,LH中的GABA能神经元被激活,促进食物消耗并编码奖励行为。相反,LH谷氨酸能神经元在激活时诱导厌恶行为,抑制食物消耗。因此,一个关键的问题出现了:当动物在进食过程中遇到危险刺激时,LH神经元是如何反应和调节相互冲突的进食和恐惧行为的?

NIRLN3-LM输出和RLN3信号介导的冷冻消耗调控(图源自Nature Communications 

先前的研究表明,恐惧和压力可以抑制与进食有关的行为,涉及大脑中多个平行的神经回路。虽然恐惧通常会抑制食物消耗,但可以想象,由热量需求驱动的进食行为反过来可以调节恐惧反应。研究表明,当捕食者刺激减少饥饿大鼠的食物寻找和消耗时,增加的热量需求通过AgRP神经元向终纹床核(BNST)和LH的投射来对抗这种作用。据报道,分别表达瘦素受体和神经紧张素的两组LH神经元竞争性地调节对社会互动、食物和水的相互冲突的需求。总的来说,这些发现表明下丘脑,特别是LH,是处理对进食和恐惧的冲突反应的关键大脑区域。

后脑在控制进食方面也很关键。研究表明,蓝斑核周围的谷氨酸能神经元控制进食和饮水的动机,而结核(NI)参与觉醒、压力和与压力源相关的动机摄入行为,表达松弛素-3 (RLN3)的神经元及其上升的RLN3/松弛素家族肽受体3 (RXFP3)发挥关键作用。NI和RLN3/RXFP3系统也参与了焦虑和恐惧的调节。这些研究表明,NI和RLN3/RXFP3系统可能是后脑处理各种冲突信息的关键中心。考虑到LH和后脑在调节食物消费相关恐惧中的潜在作用,研究确定了一个从LH延伸到后脑的回路,该回路在介导消费诱导的习得性冷冻反应调节中起着重要作用。


参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51983-6

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