2024年10月23日洛克菲勒大学Jeffrey Friedman研究团队在Nature杂志发表文章揭示了下丘脑BDNF阳性神经元调控摄食行为的神经环路。

1、VMH-BDNF神经元调控稳态和享乐摄食行为

原位杂交实验发现VMH-BDNF神经元几乎都是谷氨酸能神经元。研究人员发现高脂饮食后可显著激活VMH脑区BDNF阳性神经元。病毒工具特异性诱导VMH-BDNF神经元凋亡后在正常饮食过程中促进小鼠摄食行为，体重增加，这种促进摄食行为在高脂饮食中进一步增强，体重增加更多。

光激活VMH-BDNF神经元可显著抑制禁食后小鼠的摄食行为，也能抑制小鼠对高糖高脂可口食物的摄入。光抑制VMH-BDNF神经元可显著促进小鼠摄入普通食物和可口食物行为，表明VMH-BDNF神经元调控稳态和享乐摄食行为。

图1、VMH-BDNF神经元调控稳态和享乐摄食行为

2、VMH-BDNF神经元并非通过增加动机促进摄食行为

肥胖小鼠摄入高糖高脂可口食物减少，在光抑制VMH-BDNF神经元后可显著促进肥胖小鼠摄入正常食物和可口食物。抑制BDNF信号后也可促进摄食，增加小鼠体重，表明肥胖激活VMH-BDNF神经元后可抑制摄食。激活VMH-BDNF神经元并不引起条件性位置偏好，表明并非通过增加动机促进摄食行为。

另一方面，在开环光刺激系统中，持续光抑制VMH-BDNF神经元后可延长小鼠到达食物的时间；在闭环光刺激系统中小鼠在靠近食物后给与光抑制VMH-BDNF神经元可显著促进摄食行为，这些结果表明VMH-BDNF神经元通过改变靠近食物行为，而非食物相关的信息调控摄食行为。

图2、VMH-BDNF神经元并非通过增加动机促进摄食行为

3、VMH-BDNF神经元的输出、输入

光纤钙成像记录到小鼠在进食可口食物时VMH-BDNF神经元钙离子活性降低。禁食24小时的小鼠腹腔注射瘦素在靠近食物后可显著激活VMH-BDNF神经元。但在进食行为过程中比那个不激活上述神经元。诱导VMH-BDNF神经元凋亡后可阻断瘦素相关的促进摄食行为。

然而以往研究表明VMH-BDNF神经元几乎不表达瘦素受体。逆行示踪病毒发现VMH-BDNF神经元可投射到下丘脑弓状核（Arc)脑区阿片促黑激素皮质素原（POMC）阳性神经元和刺鼠关联蛋白（AgRP）阳性神经元。光激活Arc-AgRP→VMH环路F促进小鼠摄入食物，引起肥胖，但不影响靠近食物，同时激活Arc-AgRP→VMH环路和Arc-POMC→VMH环路后可抑制小鼠进食，减少体重。光激活Arc-POMC→VMH环路可阻断诱导VMH-BDNF神经元凋亡后引起的促摄食作用。

顺行病毒示踪实验发现VMH-BDNF神经元密集投射到中脑核（mesencephalic nucleus ，Me5)、外侧旁巨细胞核(Lateral paragigantocellular nucleus, LPGi)、巨细胞网状核（gigantocellular reticular nucleus alpha part ，GiA)等脑干区域，这些脑区支配颚肌和舌头的运动神经元。光激活VMH-BDNF→LPGi/GiA环路可减少摄食行为，激活VMH-BDNF→Me5环路这一抑制作用更加明显。光抑制VMH-BDNF→Me5环路可引起有节奏的下颌运动，促进小鼠摄食行为。

图3、VMH-BDNF神经元密集投射到脑干区域

总结

本文发现VMH-BDNF神经元调控摄食行为的神经环路：接受Arc-AgRP和Arc-POMC阳性神经元输入，输出到促运动的脑干Me5区域，支配下颌运动。