后脑-下丘脑去甲肾上腺素能通路调控稳态性摄食，但不调控线索诱发的食欲性行为

《Journal of Neuroendocrinology》：The hindbrain-hypothalamic noradrenergic pathway controls homeostatic food intake but not cue-induced appetitive behaviors

　　

孤束核（NTS）A2去甲肾上腺素能神经元在调节食物摄入中具有关键作用。除其在稳态性摄食中的既有明确作用外，也有证据表明其参与非稳态性摄食行为。然而，其对稳态性与非稳态性摄食行为的调控究竟是由共享神经环路还是相互分离的神经环路介导，尚不清楚。鉴于NTS A2神经元投射至外侧下丘脑（LH），而LH是一个与稳态性和非稳态性摄食均有关的脑区，本研究考察了NTS A2神经元至LH的投射（A2_NTS→LH）是否控制这些摄食行为。研究人员采用化学遗传学（chemogenetics）激活A2_NTS→LH神经元。为评估稳态性摄食，测定了动物在家笼内24 h的普通饲料摄入量；为评估非稳态性摄食，则采用巴甫洛夫食欲性条件反射任务（Pavlovian appetitive conditioning task）测量线索诱发的食欲行为。通过解剖学示踪，研究首先显示约20%的NTS A2神经元投射至LH，且这些投射至LH的NTS A2神经元可被食物摄入激活。对A2_NTS→LH神经元进行化学遗传学激活可显著抑制家笼普通饲料摄入和体重。然而，尽管激活全部NTS A2神经元可抑制线索诱发的食欲行为，针对通路的A2_NTS→LH神经元特异性刺激却不影响这种线索驱动行为。综上结果表明，A2_NTS→LH神经元参与稳态性食物摄入的调控，但不参与线索诱发食欲行为的调控；该结果提示，不同的NTS A2通路及LH神经元群可能分别参与稳态性与非稳态性摄食行为的调节。

该文发表于《Journal of Neuroendocrinology》，围绕“后脑孤束核A2去甲肾上腺素能神经元如何分别调控稳态性与非稳态性摄食”这一核心问题展开。研究背景在于，摄食行为既受机体能量状态等内源性生理因素调控，也受食物相关线索等外部环境因素驱动。既往研究已明确孤束核（NTS）在稳态性摄食中的关键作用，但越来越多证据显示，NTS也参与奖赏、食物寻求和线索驱动的非稳态性进食。特别是NTS中的A2去甲肾上腺素能神经元，已被证明无论在不同能量状态还是不同食物适口性条件下，均可抑制摄食，提示其同时影响稳态性与非稳态性摄食。然而，该类神经元究竟通过共同的下游通路，还是通过不同的神经投射分别调控这两类行为，仍缺乏直接证据。由于外侧下丘脑（LH）同时参与摄食稳态调节与食物线索诱发行为，研究人员据此提出，A2_NTS→LH通路可能是连接这两类摄食行为的重要候选环路。

为解决上述问题，研究人员系统检验了A2_NTS→LH通路在两类摄食行为中的功能。结果表明，NTS中确有一部分A2神经元投射至LH，且该投射神经元在再进食后被显著激活，说明这一通路对食物摄入具有敏感性。进一步通过通路特异性化学遗传学激活发现，A2_NTS→LH神经元能够显著降低家笼普通饲料摄入量并减少体重，证明该通路在稳态性摄食抑制中具有功能性作用。与之相对，虽然整体激活全部NTS A2神经元能够抑制食物相关条件线索所诱发的接近反应，但仅激活A2_NTS→LH通路并不能改变这种线索诱发的食欲行为。研究因此得出结论：NTS A2神经元对稳态性摄食和线索诱发摄食的调控并非依赖同一条输出通路，而是体现出功能分离；其中，A2_NTS→LH主要参与稳态性摄食，而非线索驱动的食欲性行为。该研究的重要意义在于，为理解后脑-下丘脑环路在不同摄食维度中的分工提供了直接证据，并提示LH内部可能存在接受A2输入但功能不同的神经元亚群。

主要技术方法方面，研究使用雄性Sprague–Dawley TH Cre大鼠及野生型Sprague Dawley大鼠作为样本来源。首先向LH注射逆行示踪剂Fluorogold（FG）进行解剖学回溯示踪，并结合酪氨酸羟化酶（TH）与cFos免疫荧光，鉴定投射神经元及其进食后活化状态。其次，在TH Cre大鼠NTS内注入Cre依赖AAV载体表达兴奋性DREADD受体hM3Dq或报告蛋白，并在LH植入导管，通过局部注射氯氮平-N-氧化物（CNO）实现A2_NTS→LH通路特异性激活。行为学上，以家笼24 h普通饲料摄入和体重变化评估稳态性摄食，以巴甫洛夫食欲性条件反射任务评估线索诱发食欲行为。

在研究结果部分，论文首先在“A2_NTS→LH neurons are activated by food intake”中证明了NTS A2至LH的结构连接及其进食相关活化。通过向LH注射FG并在NTS内统计共标记细胞，研究显示，51.5%±8.1%的FG阳性A2细胞同时表达TH，而19.4%±4.1%的TH阳性A2细胞表达FG，即约五分之一的NTS A2神经元投射至LH。进一步比较禁食组与再进食组发现，再进食显著增加NTS总体cFos表达，也显著增加FG、TH与cFos三重标记的A2_NTS→LH神经元数量，表明该通路可被食物摄入招募。

在“Chow intake”部分，研究人员检验了A2_NTS→LH通路对稳态性摄食的因果作用。通过在NTS表达hM3Dq，并向LH局部注射CNO激活该投射，结果显示，在hM3Dq组中，1.5 mM CNO可降低16 h和24 h的普通饲料摄入，3 mM CNO则在2 h、16 h和24 h均显著降低摄食；而在eGFP对照组中，CNO对摄食无显著影响。该结果说明，A2_NTS→LH通路的激活足以抑制家笼中的普通饲料摄入，且作用具有通路与受体表达依赖性。

在“Body weight”部分，研究进一步评估同一操控对体重的影响。结果显示，在hM3Dq组中，1.5 mM和3 mM CNO均可在24 h后显著降低体重；eGFP对照组则未见此效应。由此表明，A2_NTS→LH通路不仅降低短期和中程的食物摄入，也伴随体重下降，进一步支持其在稳态性摄食抑制中的生理意义。

在“Cue-induced appetitive behavior”部分，研究分两步解析NTS A2神经元与A2_NTS→LH通路在线索驱动行为中的作用。首先，采用腹腔注射CNO的方式整体激活全部NTS A2神经元，结果发现hM3Dq动物对奖励预测线索CS+的提升分数（elevation score）显著下降，而对非奖励线索CS?及试次间杂志口进入次数无影响，说明整体A2神经元活化选择性抑制了线索诱发的食欲接近行为，而非普遍抑制活动。其次，研究将CNO直接注入LH，以特异性激活A2_NTS→LH通路。结果表明，所有动物仍表现出对CS+高于CS?的条件化反应，但处理与基因型及线索之间不存在显著交互作用，杂志口进入次数也不受影响。也就是说，尽管NTS A2总体活化能够抑制线索诱发食欲行为，但这一效应并不由A2_NTS→LH通路介导。

讨论部分围绕“功能分离”这一主题展开。研究人员指出，本研究首次证明A2_NTS→LH通路选择性参与稳态性摄食，而不参与线索诱发食欲行为。这一发现将NTS A2摄食抑制通路从既往关注的室旁核（PVH）和臂旁核（PBN）扩展到LH，并提示不同A2输出支路对应不同的行为维度。对于稳态性摄食抑制机制，论文认为LH内去甲肾上腺素信号可能是重要介质，因为既往已有证据显示LH内去甲肾上腺素可抑制禁食后的进食。对于非稳态性线索行为，作者则强调该行为更可能依赖其他A2下游投射，如伏隔核（NAc）或丘脑旁室核（PVT），而非LH通路。文章同时指出，LH是高度异质的脑区，A2输入可能优先作用于与饱腹或摄食终止相关、而非与线索学习或奖赏预测相关的LH神经元群。文中还讨论了LH神经降压素（neurotensin）神经元等候选细胞群，但并未将其作为定论。

研究结论部分可译为：总之，研究结果表明，NTS A2神经元通过不同的神经机制调控稳态性摄食和线索诱发摄食。具体而言，A2_NTS→LH神经元参与稳态性食物摄入的调节，但不参与线索诱发摄食行为。该研究凸显了LH神经元的功能多样性，并强调有必要进一步解析LH神经元表型及NTS神经环路，以更好理解不同摄食行为背后的神经机制。