2016年10月18日，國際知名期刊《eLife》雜志在線發(fā)表了麻省理工學(xué)院麥戈文大腦研究所和布羅德研究所斯坦利精神病學(xué)研究中心馮國平研究員和新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主任韓衛(wèi)平教授合作的一篇研究論文，研究發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)的一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在控制食欲和進(jìn)食行為中扮演著重要的角色。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)激活這些細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致暴飲暴食，相反，當(dāng)這些細(xì)胞受到抑制時(shí)，食欲也會(huì)隨之下降。新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和麥戈文大腦研究所事博士后陳乃燕博士為論文第一作者，馮國平研究員和韓衛(wèi)平教授為論文共同通訊作者。

研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)或許會(huì)幫助科學(xué)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(xì)胞尚被認(rèn)為是一種僅僅給神經(jīng)元提供營養(yǎng)支持的細(xì)胞，但近年來，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在大腦功能中的其他作用漸漸被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，也受到了越來越多人的關(guān)注，此項(xiàng)研究就是最新的進(jìn)展。

“最近幾年，科學(xué)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(xì)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(xì)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。”MIT大腦與認(rèn)知科學(xué)系的馮國平教授如是說道。馮國平也是MIT的成員之一。

激活食欲

下丘腦是位于大腦深處的一個(gè)杏仁樣結(jié)構(gòu)，一直被認(rèn)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(dòng)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(xì)胞時(shí)，陳乃燕發(fā)現(xiàn)下丘腦內(nèi)也存在許多膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞會(huì)做些什么，研究已經(jīng)表明，在其他腦區(qū)，這種細(xì)胞具有一些神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用?！?

在下丘腦內(nèi)，科學(xué)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(jìn)食行為，而POMC神經(jīng)元?jiǎng)t起到抑制食欲的作用。

此前，科學(xué)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(xì)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(shí)際上，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞占了大腦中所有細(xì)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(xiàng)研究中，研究人員應(yīng)用了一種由北卡羅來納州大學(xué)研發(fā)的新技術(shù)，研究一種被稱為星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。利用這種新技術(shù)，研究人員設(shè)計(jì)合成出了一種特殊的膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞，就會(huì)激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞，并且對進(jìn)食行為產(chǎn)生顯著影響。

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給予能夠特異性激活這些細(xì)胞表面受體的化合物時(shí)，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(huì)吃很多東西，但是當(dāng)我們用CNO刺激這類膠質(zhì)細(xì)胞時(shí)，它們的日間覓食行為明顯增加?！?

研究人員還發(fā)現(xiàn)在短期內(nèi)(3天)，這些小鼠沒有因?yàn)槌缘酶喽w重增加。

“這提示我們，膠質(zhì)細(xì)胞可能同時(shí)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(xì)胞同時(shí)發(fā)揮作用，從而維持能量代謝的平衡?！?

反過來，研究人員也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的活性受到抑制時(shí)，這些小鼠會(huì)比正常情況下吃得少。

瑞典哥德堡大學(xué)的神經(jīng)內(nèi)分泌學(xué)教授Suzanne Dickson認(rèn)為，這項(xiàng)研究可能會(huì)大大改寫該領(lǐng)域的理論，過去的理論認(rèn)為膠質(zhì)細(xì)胞的功能不重要，但實(shí)際上它們可能發(fā)揮著重要功能。

“膠質(zhì)細(xì)胞為神經(jīng)活動(dòng)提供支持網(wǎng)絡(luò)，在大腦發(fā)生損傷、出現(xiàn)炎癥時(shí)也會(huì)大量激活，采取應(yīng)對措施，”Dickson說道，他未參與這項(xiàng)研究，“這項(xiàng)研究表明，在正常生理狀態(tài)下，膠質(zhì)細(xì)胞也可能調(diào)控著神經(jīng)元的功能。”

未知的相互作用

星形膠質(zhì)細(xì)胞具體是如何調(diào)控神經(jīng)元的?其作用機(jī)制我們現(xiàn)在還不清楚。最新的研究表明，膠質(zhì)細(xì)胞能夠分泌化學(xué)信號分子，例如谷氨酸和atp等，若果真如此，那么這些化學(xué)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(gè)假設(shè)是，星形膠質(zhì)細(xì)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(jì)劃開發(fā)新的研究工具，以幫助科學(xué)家深入研究星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的相互作用，以及它們調(diào)控食欲和進(jìn)食行為的作用機(jī)制。同時(shí)，馮國平希望通過進(jìn)一步研究來探討在調(diào)控進(jìn)食行為的過程中，是否存在不同類型的星形膠質(zhì)細(xì)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(xì)胞如何調(diào)節(jié)食欲、進(jìn)食和代謝，我們知道的還很少。未來，深入研究星形膠質(zhì)細(xì)胞在調(diào)控這些生理活動(dòng)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?！?