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在睡眠与代谢调控机制尚不明晰的背景下，研究人员针对 Orexin/hypocretin 受体 2（Ox2R）在黑色素浓缩激素（MCH）神经元中的功能展开研究。结果发现 Ox2R 可调节 MCH 神经元的兴奋和抑制，影响 REM 睡眠及胰岛素敏感性，这为相关疾病研究提供了新方向。
睡眠和代谢对人类健康至关重要，然而大脑中调节它们的机制却复杂且神秘。orexin/hypocretin 系统在其中起着关键作用，orexin 能维持觉醒并促进能量消耗，其系统缺陷会引发嗜睡症，还与体重增加相关。orexin 通过两种受体发挥作用，其中 Ox2R 选择性激动剂正处于嗜睡症治疗的临床试验阶段，但 Ox2R 的作用机制尚未完全明确，尤其是其在体内是否具有抑制作用存在争议。与此同时，MCH 神经元与 orexin 神经元在睡眠和代谢调节中作用相反，前者可促进睡眠、降低能量消耗和胰岛素敏感性。在这样的背景下，研究 orexin 神经元对 MCH 神经元的直接调节作用显得尤为重要。
德国马克斯?普朗克代谢研究所等机构的研究人员开展了相关研究，论文发表在《Cell Reports》上。该研究聚焦于 Ox2R 在 MCH 神经元中的表达和功能，为深入理解睡眠和代谢调控机制带来了新的突破。
研究人员运用了多种关键技术方法。在基因编辑方面，通过培育特定的基因工程小鼠，如 MCH - Cre; lsl - ZsGreen 小鼠、MCH - Cre; lsl - tdTomato 小鼠、Ox2Rfl/fl小鼠等，实现对特定基因的标记和编辑。借助电生理记录技术，在急性脑片上对 MCH 神经元进行穿孔膜片钳记录，以观察神经元对 orexin B 的反应。利用单细胞测序技术，对 MCH 神经元进行单细胞核 RNA 测序，分析其基因表达特征。
研究结果如下：
- Ox2Rs 在 MCH 神经元的表达特征：通过原位杂交和单细胞核 RNA 测序发现，Ox2R 在超过一半的 MCH 神经元中表达。MCH 神经元可根据 RNA 表达谱分为 10 个簇，Ox2R 主要在其中 1、2、9、10 簇表达，且这些簇的 Ox2R+ MCH 神经元在基因表达上存在显著差异，属于分子上不同的亚群。同时，不同亚群的 Ox2R+ MCH 神经元中，与 Gi 和 Gq/s 信号通路相关的基因表达水平也有所不同，这表明不同的 OxR2 表达的 MCH 神经元簇可能对 Gq/s 与 Gi 的偶联存在差异123。
- Orexin B 对 MCH 神经元的作用：在对 24 只 tdTomato 标记的 MCH 神经元进行电生理记录时发现，100 nM 的 orexin B 作用 10 分钟后，67% 的神经元被抑制，20% 无反应，13% 被激活。这表明 orexin B 可通过 Ox2R 调节，对不同的 MCH 神经元亚群产生兴奋或抑制作用4。
- Ox2R 失活对 REMS 的影响：构建 Ox2RDMCH小鼠模型，该模型中 MCH 神经元的 Ox2R 基因被特异性敲除。通过脑电图（EEG）和肌电图（EMG）记录发现，雌性 Ox2RDMCH小鼠的非快速眼动睡眠（NREMS）片段化，REMS 期间的 θ 振荡幅度降低，从 NREMS 到 REMS 的转换率减少，而雄性小鼠未出现这些变化。这说明内源性 Ox2R 可能在激活调节睡眠的 MCH 神经元中发挥作用567。
- Ox2R 失活对代谢的影响：雌性 Ox2RDMCH小鼠在禁食 16 小时后的重新进食期间，食物摄入量显著增加，胰岛素敏感性受损，而体重、稳态能量消耗在正常情况下与对照组无差异。这表明 Ox2R 可能在抑制调节代谢的 MCH 神经元中发挥作用，而 Ox1R 失活在 MCH 神经元中对睡眠和代谢无明显影响89。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次揭示了 orexin B 通过 Ox2R 信号在 MCH 神经元中存在抑制反应，Ox2R+ MCH 神经元可分为多个在 RNA 表达上不同的亚群，这可能导致 Ox2R 在不同 MCH 神经元中具有兴奋和抑制的双重功能。同时，研究还发现 MCH 神经元和 orexin 神经元之间存在复杂的平衡机制，Ox2R 在其中可能起到重要的调节作用。此外，研究中 Ox2RDMCH小鼠的睡眠和代谢表型仅在雌性小鼠中出现，这暗示性别激素可能对接受 Ox2R+ MCH 神经元投射的区域产生调节作用，或者 Ox2R+ MCH 神经元投射存在性别特异性差异。
总的来说，这项研究不仅为深入理解睡眠和代谢的神经调节机制提供了重要依据，还为开发针对 Ox2R 的药物提供了新的思路，有望为嗜睡症、代谢紊乱等相关疾病的治疗带来新的突破。但目前仍不清楚 MCH 神经元亚群中哪些具体调节睡眠或代谢，未来需要进一步研究确定相关分子标记，以明确这些复杂的调控机制。
