外侧下丘脑表达黑色素聚集激素的神经元既促进又为线索增强性摄食所必需

《Journal of Neuroendocrinology》：Lateral hypothalamic melanin concentrating hormone-expressing neurons both promote and are required for cue-potentiated feeding

　　

与食物相关的刺激可以在不依赖于代谢需求的情况下促进摄食行为。啮齿动物的线索增强性摄食（CPF）研究有望揭示习得性过度摄食行为的心理生物学机制。研究人员检测了外侧下丘脑区（LHA）表达摄食信号黑色素聚集激素（MCH）的细胞是否对CPF充分且必要。Tg(Pmch-Cre)小鼠接受双侧注射Cre依赖性抑制性DREADD（hM4Di），或植入光电极并同时表达兴奋性视蛋白ChR2。小鼠通过限制每日两次颗粒食物获得进行食物剥夺。一旦体重降至基线的约90%，开始巴甫洛夫训练，其中音调或噪音条件刺激（CS+）预测蔗糖溶液的给予，而第二个CS?不与蔗糖给予配对。经过至少2天的随意颗粒食物获取后，小鼠进行CPF测试，评估在CS+和CS?线索存在下对蔗糖的舔舐量。在化学遗传学和光遗传学研究中，对照小鼠展现出CPF，表现为与CS?相比，CS+期间舔舐速率增加。hM4Di介导的LHA MCH细胞抑制显著损害了CPF，通过破坏CS+增加平均舔舐爆发大小的能力，该指标被认为反映蔗糖的口感觉味觉特性。相比之下，LHA MCH细胞的光遗传学刺激相对于eYFP处理的对照增强了CPF。研究人员的发现支持LHA中表达MCH的神经元在习得性过度摄食行为中的关键作用。

论文解读

研究背景与目的

食物相关线索（如气味、声音）能够在个体不饿的情况下驱动摄食行为，这种机制在致肥胖环境中加剧了体重增加的风险。线索增强性摄食（cue-potentiated feeding, CPF）模型通过巴甫洛夫条件反射范式，使食物配对线索获得动机特性，从而在饱足状态下促进食物摄入，为揭示习得性过度摄食的神经机制提供了理想工具。外侧下丘脑区（lateral hypothalamic area, LHA）传统上被视为脑内摄食中枢，其内含多种调控能量平衡的神经肽系统，其中黑色素聚集激素（melanin concentrating hormone, MCH）被证实是一种关键的促摄食信号。前期研究发现，MCH-1受体（MCH-1R）基因敲除会破坏巴甫洛夫条件刺激⁺（CS+）的条件强化价值以及CPF能力。基于此，研究人员旨在通过化学遗传学和光遗传学方法分别抑制和激活LHA MCH表达神经元，验证其对CPF的充分性和必要性。该研究发表于《Journal of Neuroendocrinology》。

主要技术方法

研究人员采用两种互补的神经操纵手段：1）化学遗传学抑制——向Tg(Pmch-Cre)小鼠LHA双侧注射Cre依赖性抑制性DREADD（hM4Di），通过注射氯氮平-N-氧化物（clozapine-N-oxide, CNO）实现神经元沉默；2）光遗传学刺激——向另一组小鼠LHA注射表达通道视紫红质（ChR2）的病毒，并植入光纤，在CPF测试期间以20 Hz、5 ms脉冲、约20 mW功率的473 nm激光进行急性激活。动物均来自密歇根州立大学动物饲养中心，所有实验方案经机构动物护理和使用委员会批准。训练和测试在Med-associate行为箱中进行，配备自定义舔舐计数器用于记录微观舔舐结构（爆发大小和爆发数量）。

研究结果

1. 实验1：LHA-MCH细胞的化学遗传学抑制

免疫荧光确认：hM4Di表达沿LHA头尾轴广泛分布，最密集于背外侧亚区。部分动物因表达不足或单侧感染被剔除，最终分析纳入6只溶剂（VEH）组和5只CNO组小鼠。

巴甫洛夫训练：所有小鼠均成功习得CS+与CS?辨别，表现为CS+期间食杯时间百分比显著高于CS?（主效应cue F(1,9)=238.52, p<.0001），且组间无差异。

CPF测试——食杯反应：CS+呈现时，两组小鼠在食杯时间和进入次数上均显著高于CS?（主效应test cue F(1,9)=15.34, p=.01），但药物处理未改变这些测量指标（药物主效应和交互作用不显著），表明抑制MCH细胞未影响基本的条件性接近行为。

CPF测试——舔舐反应：VEH组小鼠在CS+期间舔舐速率显著高于CS?（F(1,5)=36.21, p=.001），而CNO组无此差异（F<1），且VEH组CS+舔舐速率显著高于CNO组（F(1,9)=7.28, p<.05），表明化学遗传学抑制完全破坏了CPF。舔舐微观结构分析显示，CS+呈现使两组小鼠的爆发数量均增加（主效应cue F(1,9)=22.54, p<.001）；然而，仅VEH组在CS+期间表现出平均爆发大小增大，CNO组则显著减弱（test cue×drug交互作用F(1,9)=9.43, p=.01），说明抑制MCH细胞主要通过降低CS+对口感觉味觉特性的提升作用来损害CPF。

2. 实验2：LHA-MCH细胞的光遗传学刺激

免疫荧光确认：ChR2表达广布于LHA，包括穹窿周围和背外侧亚区。经筛选后，ChR2组n=6，对照eYFP组n=4。

巴甫洛夫训练：两组小鼠均显著偏好CS+食杯时间（主效应cue F(1,8)=37.8, p<.001），且组间无差异。

CPF测试——食杯反应：CS+呈现时，ChR2小鼠在刺激试次中食杯进入次数显著高于非刺激试次，且显著高于eYFP组（test cue×stimulation交互作用F(1,8)=6.42, p<.05），表明光遗传刺激增强了条件性接近行为。

CPF测试——舔舐反应：在eYFP对照组中，CS+舔舐速率显著高于CS?（主效应cue F(1,3)=16.39, p=.02），表明CPF正常发生。在ChR2组中，刺激试次的CS+舔舐速率显著高于非刺激试次（F(1,5)=23.9, p<.01），且显著高于CS?刺激试次（F(1,5)=15.37, p=.01），表明急性光遗传激活LHA MCH细胞可进一步增强CPF。

讨论与结论

本研究表明LHA MCH神经元在线索驱动的过度摄食中既必要又充分：抑制其活性破坏CPF，而急性刺激则增强CPF。这些效应可能通过MCH细胞向基底外侧杏仁核、内侧前额叶皮层和伏隔核等脑区的投射介导，这些区域在既往研究中与CPF相关。舔舐微观结构分析提示，CPF主要依赖于CS+对舔舐爆发大小的提升，这一指标反映蔗糖的口感觉味觉特性（如享乐评价），而MCH信号在此过程中起关键作用。局限性包括：光遗传刺激可能非特异性地增强广泛食欲行为；DREADD研究中未设置非hM4Di动物的CNO对照，而CNO可能代谢为氯氮平产生脱靶效应；样本量较小；仅使用雄性小鼠，存在性别差异的可能性。研究结论：LHA中表达MCH的神经元在习得性过度摄食行为中发挥着关键作用，为理解食物线索驱动摄食的神经机制提供了新见解，并强调了MCH系统作为潜在干预靶点的价值。