厌食症的神经回路

厌食症的产生与机体能量平衡正常调节的失功能有密切关系，但厌食症的产生又有其本身的特殊要求，例如它涉及不少下丘脑以外脑区的参与。

应用急性AgRP神经元切除的途径，再通过功能性神经回路的作图方法，配之以能够挽救进食神经元扰乱的鉴定，使介导厌食症的神经回路可以得到分析（图17-7）。在抑制性AgRP神经元丢失之后不久，检查正常情况下受AgRP轴突支配的8个脑区，发现这些脑区的fos表达都是升高的，而fos是神经元激活的组织化学标志。通过向脑内输入药物——苯二氮、嗅他西尼（bretazenil），它们是GABA增强剂，可以挽救摄食。但这种处理最强地压抑了几个脑区fos的表达，如外侧隔核、臂旁核（PBN）。慢性颅内给予嗅他西尼靶向到上述两个脑区，则实验显示，如果输入到PBN就足以挽救摄食，但输入到外侧隔核或其他几个脑区则不行。前者很可能是由于补偿了AgRP神经元丢失的效果，而AgRP神经元是从下丘脑投向PBN的［1］。

图17-7　AgRP神经元轴突投射调制介导厌食症的后脑神经回路

（a）神经元和药理学操控的摘要，简单地单独给予或共同给予。用这种操控来探查其上位性影响，考虑它们对于生存的效应（由于挽救了摄食）。Abl，切除；Bz，嗅他西尼；NR1，NMDA受体NR1亚单位；vglut2，小泡谷氨酸转运蛋白2；Ond，昂丹司琼（ondansetron）；icv，脑室内注射；LS，外侧隔核；Tph2，色氨酸羟化酶2；Bic，荷包牡丹碱。（b）AgRP神经元投射有局部的，有长轴突的，这些投射抑制了POMC、PVH、LS、PBN的神经元以及其他的靶。需要ARCAgRP(5)→PBN连接以压抑内脏性的不舒服。这是来自孤束核（nucleus tractus solitarii，NTS）的冲动，通过谷氨酸能的兴奋性驱动，由PBN介导，受5-羟色胺输入的调节。（图引自［1］）

PBN是后脑的一个转换站，它接受来自外周的内脏和味觉输入。调节PBN活性的后脑神经回路以及它对急性AgRP神经元切除的敏感性，是通过以下实验发现的：实验应用一系列的基因操控，包括Cre重组酶经病毒输送到一种特殊的AgRP-DTR(6)小鼠的后脑神经核，这种小鼠用基因工程方法接受了一系列在序列两侧加loxp位点（floxing）(7)的基因。应用重组腺相关病毒靶向发送Cre重组酶以切除PBN中两侧加loxp位点的Grin1基因（NMDA受体的亚单位），可阻止由于AgRP神经元切除后小鼠丢失抑制性输入而引起的饥饿。这种操作使得NMDA受体的信号传送失效，也可能降低PBN神经元对谷氨酸能突触输入反应的兴奋性。上行兴奋性谷氨酸能输入大部分发源于NTS，NTS是内脏信息进到脑里面来的初级进入点。用rAAV-Cre敲除NTS突触小泡的谷氨酸转运蛋白-2基因（Slc17a6），使得突触小泡的谷氨酸摄入失效，可以减少NTS神经元刺激PBN神经元的能力，也就挽救了AgRP神经元切除小鼠的进食［1］。

因为AgRP神经元被切除的小鼠即使在食物被送进嘴里的时候也不吃食物，所以AgRP神经元的丢失被认为是引起了内脏性身体不适（visceral malaise）或者严重恶心。基于这样一个假定，在切除AgRP神经元后对小鼠用止吐剂昂丹司琼（ondansetron）处理，把昂丹司琼输入到后脑的第四脑室，可以挽回摄食行为。昂丹司琼是3型5-羟色胺（5-HT3）受体的拮抗剂，而NTS有5-羟色胺轴突的支配。5-羟色胺并不是由NTS产生的，为确定5-羟色胺神经支配的NTS来源，应用了犬病毒载体（CAV-2）。这是基于此载体有这样的特征：它可以被轴突的突起所摄取，又反向传输到细胞体。表达Cre重组酶的CAV2靶向到由两侧加loxp位点的Tph2工程化小鼠的NTS。Tph2是一个5-羟色胺生物合成所必需的酶，即色氨酸羟化酶2（tryptophan hydroxylase 2）。这种小鼠显示其NTS丢失了5-羟色胺支配，而且3个含5-羟色胺神经元脑区中的2个脑区（中缝大核、中缝暗核）丢失了Tph2，但中缝背核的Tph2并不消失。重要的是，这些小鼠里面AgRP神经元的切除并不导致摄食。这表明，从这些脑区投向NTS的5-羟色胺能投射，其作用是激活NTS，然后增加输入到PBN的兴奋性输入；而当AgRP切除后，来自AgRP神经元的平衡性抑制性驱动消失时，PBN才导致摄食［1］。

剖析AgRP神经元切除后的厌食症，是一种脑区间复杂关系的分析。在这里，非常精巧地合并应用了几种研究手段（药理学工具、病毒介导工具），来作图后脑神经回路，而这个回路是受AgRP投射调节的（图17-8）。AgRP神经元切除后的急性发作，对于功能回路的作图途径是基本的。有了这种急性发作，就可以检测脑区之间的相互作用。行为读出仅仅是存活的情况，这易化了大量脑区的病毒和药理学操控（图17-8a）。这样一来摆在我们面前的情景就是，从上面来的AgRP神经元投射是约束性的神经回路。回路过度激活就导致“内脏性身体不适”或严重恶心。基于代偿能力，对于摄食行为来说，AgRP神经元并非严格必需；但在正常环境下，这些神经元的活动是小鼠摄食所需的。这提示，内脏不舒服的回路在约束进食方面起作用，而此过程又是在激素和营养素敏感的AgRP神经元调控之下的。更进一步，已经证明PBN对进食行为有双向性影响：用苯二氮可以强化PBN的GABA信号传送，或者通过局部清除Slc17a6以压抑PBN的兴奋性输出，这两者都可以增加进食，即使当AgRP神经元仍然完整的时候。然而，所采用的这些实验时间范围并不适合讨论这样一个问题，即这个回路的投射对于与细胞类型特异的AgRP神经元激活有关的快速进食行为的向上调节，是不是有关系。为此目的，还需要采用功能获得回路的作图技术［1］。

图17-8　调节进食行为不同方面的AgRP神经元的不同轴突投射

（a）调控细胞的类型特殊的活性以探测它们对于进食行为效果的上位（epistatic）相互关系的小结。Act，激活；Sup，压抑；bl，药理学方法阻断；GABAAR，GABAA受体；Y1R，Y1受体。（b）AgRP神经元投射局部及远隔部位的轴突，抑制了POMC、PVH、PBN神经元，还有其他的靶。ARCAgRP→ARCPOMC连接影响长时程进食的调节以及能量内稳态的其他方面。ARCAgRP→PVH及ARCAgRP→PVHOT的连接调节食物的急性摄入，PVH神经元转而与脑干“饱”中枢交往。NTS，孤束核；DVC，迷走背核复合体（dorsal vagal complex）；SC，脊髓。（图引自［1］）