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小鼠摄食行为的关键调控枢纽:基因定义的脑桥核团Sup5Phox2b的发现与功能解析
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月16日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4
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这篇研究揭示了脑桥区表达Phox2b的Supratrigeminal核团(Sup5Phox2b
遗传标记与拓扑定位
在脑干复杂的网状结构中,研究者锁定了一组表达同源域转录因子Phox2b的兴奋性中间神经元群。这个被命名为Sup5Phox2b的核团位于三叉神经运动核(Mo5)的喙侧,与周围区域相比具有独特的分子特征:共表达Lmx1b转录因子和囊泡谷氨酸转运体VGlut2,但不表达GABA合成酶GAD67。发育谱系追踪显示,这些神经元起源于菱脑节1的pB2/pB3祖细胞域,围绕三叉神经中脑束聚集形成解剖学实体。
多层级神经连接图谱
逆向跨突触示踪技术揭示,Sup5Phox2b接收来自三叉神经中脑核(Me5)的直接感觉输入,同时整合来自中央杏仁核(CeA)、终纹床核(BNST)和副丘脑底核(PSTh)等摄食调控中枢的下行信号。顺向追踪则发现其轴突同时支配下颌闭合(Mo5)与张开(Acc5)运动神经元,以及舌部回缩(背侧Mo12)与伸出(腹侧Mo12)肌群的运动核团,这种"对抗肌共调控"模式暗示其在协调复杂口面部运动中的核心作用。值得注意的是,该核团内部存在密集的局部环路连接,形成自我调控的微电路架构。
光遗传学功能验证
在清醒小鼠中,单脉冲光刺激Sup5Phox2b可在17毫秒延迟后诱发下颌快速内收,而5Hz节律性刺激能驱动同步的节律性咬合动作。闭环实验设计显示,无论是液体舔舐还是固体咀嚼过程中,持续激活或抑制该核团都会立即中断自主摄食序列——光激活使下颌保持闭合状态,而光抑制则导致下颌异常张开。这种"双向阻断效应"强烈提示该核团是摄食行为不可替代的"闸门控制点"。
动态活动特征解码
通过GCaMP7s光纤光度记录,研究者首次捕捉到该核团在自然摄食中的动态编码规律:在舔舐液态食物时呈现低幅度激活,咬合硬质杏仁时产生爆发式钙瞬变(ΔF/F峰值达0.12),而在后续咀嚼阶段则转为5.23Hz的θ频段振荡。更有趣的是,当食物材质改为更难咀嚼的生面条时,核团活动模式相应转变为持续性强直放电,反映其对食物质地变化的实时适应性调控。
系统生物学意义
从进化视角看,Phox2b基因在"扩展的肠神经系统"中展现出惊人的功能保守性——从外周自主神经节到脑干摄食中枢,该转录因子反复被招募来调控营养获取行为。Sup5Phox2b的发现填补了从节律生成(如IRtPhox2b舔舐中枢)到运动执行之间的关键环节,其独特的"传感器-整合器-效应器"三位一体架构,为理解脑干如何将机械感觉反馈转化为适应性摄食动作提供了范式转变。这些发现对开发神经性进食障碍的精准干预策略具有重要启示。
(注:以上内容严格依据原文实验数据归纳,未添加任何非文献记载的推测性描述)
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