奖赏系统中PTP1B缺失抑制了高脂饮食的奖赏价值

《Brain Research Bulletin》：PTP1B deficiency in the reward system suppressed the rewarding value of a high-fat diet

　　

奖赏系统中蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）缺失抑制了高脂饮食（HFD）诱导的条件性位置偏好。奖赏系统中PTP1B缺失抑制了雌性小鼠的暴食样HFD摄入。奖赏系统中PTP1B缺失减少了雌性小鼠的多巴胺受体信号传导。奖赏系统中PTP1B缺失未改变能量或葡萄糖代谢。

**论文解读：奖赏系统中PTP1B缺失对高脂饮食奖赏价值的抑制作用**

**研究背景与意义**

肥胖通常归因于能量摄入与消耗的失衡，但实际受遗传、生理、环境及心理等多因素影响。奖赏系统（reward system）通过腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）至纹状体的多巴胺能投射驱动享乐性进食（hedonic feeding），即使无营养需求时也能诱发高脂饮食（HFD）的过度摄入。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（protein tyrosine phosphatase 1B, PTP1B）是胰岛素和瘦素信号的负调控因子，其全身缺失可抵抗HFD诱导的肥胖。然而，PTP1B在奖赏系统神经元中的具体作用尚不明确。本研究旨在探讨奖赏相关神经元中PTP1B对进食行为的调控机制，为理解肥胖的神经基础及开发靶向治疗策略提供新视角。论文发表在《Brain Research Bulletin》。

**主要关键技术方法**

研究人员利用Cre-loxP系统，将Ptpn1^loxP/loxP小鼠分别与多巴胺转运蛋白（DAT）-Cre转基因小鼠（来源：Jackson实验室，RRID: IMSR_JAX: 006660）或GPR88-Cre转基因小鼠（来源：RIKEN BRC，RRID: IMSR_RBRC10287）杂交，生成多巴胺能神经元特异性PTP1B缺失小鼠（D-KO）和皮层纹状体神经元特异性PTP1B缺失小鼠（CS-KO），以同窝Ptpn1^loxP/loxP小鼠（WT）为对照。通过条件性位置偏好（conditioned place preference, CPP）测试评估HFD的奖赏价值，采用暴食样进食（binge-like eating）模型测量首次60分钟HFD摄入量。利用定量反转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）检测神经活动标志物基因（Fos、Fosb）及多巴胺受体基因（Drd1、Drd2）表达，通过蛋白质印迹法（Western blotting）检测DARPP32磷酸化水平，并结合免疫组化分析c-Fos与多巴胺D1受体（DRD1）共定位。此外，还开展了葡萄糖耐量试验（glucose tolerance test, GTT）和胰岛素耐量试验（insulin tolerance test, ITT）。

**研究结果**

**3.1. 生成多巴胺能神经元特异性和皮层纹状体神经元特异性PTP1B缺失小鼠**
通过PCR检测脑区DNA，证实D-KO小鼠在VTA中发生Ptpn1等位基因的Cre-lox重组缺失，CS-KO小鼠在尾壳核（caudate-putamen, CPu）和伏隔核（nucleus accumbens, NAc）中发生缺失。免疫组化显示PTP1B与多巴胺能或纹状体神经元共定位消失。脑室注射胰岛素后，D-KO和CS-KO小鼠分别在其靶神经元中显示出更多磷酸化Akt（pAkt）阳性细胞，且Western blotting证实pAkt水平升高、Ptpn1 mRNA降低，验证了基因敲除有效性。

**3.2. 奖赏系统中PTP1B缺失抑制HFD诱导的条件性位置偏好**
CPP测试表明，WT小鼠在HFD组中CPP得分显著高于正常饮食（NCD）组，而D-KO和CS-KO小鼠（无论雌雄）均无显著差异，表明HFD诱导的奖赏偏好消失。新颖物体识别（NOR）测试显示认知功能不受影响，且运动能力无显著下降（雌性D-KO运动活性甚至升高），排除非特异性行为干扰。

**3.3. 奖赏系统中PTP1B缺失抑制雌性小鼠的暴食样HFD摄入**
在暴食样进食模型中，WT小鼠首次60分钟HFD摄入量超过每日总摄入的25%，符合暴食标准。雄性D-KO和CS-KO小鼠与WT无显著差异；但雌性D-KO和CS-KO小鼠的HFD摄入量均显著低于WT，表明暴食样行为受到抑制。

**3.4. 奖赏系统中PTP1B缺失在暴食样条件下减弱雌性小鼠的多巴胺受体信号**
qRT-PCR显示，雄性D-KO和CS-KO小鼠在HFD摄入60分钟后，VTA中Fos mRNA及NAc/CPu中Fosb mRNA显著升高，与WT一致；雌性D-KO小鼠则无VTA中Fos及CPu中Fosb升高，雌性CS-KO小鼠CPu中Fosb升高消失。雌性D-KO和CS-KO小鼠CPu中磷酸化DARPP32水平显著低于WT；免疫组化显示CS-KO小鼠CPu中c-Fos⁺/DRD1⁺细胞数显著减少（D-KO有类似趋势但不显著）。这些结果共同表明皮层纹状体通路中多巴胺受体下游信号减弱。

**3.5. 奖赏系统中PTP1B缺失不影响能量平衡**
HFD喂养至19周龄，D-KO和CS-KO小鼠与WT相比，体重、附睾/性腺周围脂肪重量、棕色脂肪组织重量均无显著差异。正常饮食条件下，每日热量摄入和饲料效率也无差异。

**3.6. 奖赏系统中PTP1B缺失不影响全身葡萄糖代谢**
在正常饮食条件下进行GTT和ITT，D-KO和CS-KO小鼠与WT相比，葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性均无显著差异。

**讨论与结论**

讨论部分指出，PTP1B缺失选择性地消除了HFD的奖赏价值，而对能量代谢无影响，体现了脑区特异性调控。暴食样进食仅在雌性中受抑制，可能与性激素（如雌激素）调节多巴胺环路及PTP1B表达有关，且CPu在调控高能量食物摄取中起核心作用。而多巴胺受体信号减弱（特别是CPu中Fosb和DARPP32磷酸化降低）解释了行为表型。结论部分翻译如下：

总之，本研究提供了证据表明，奖赏相关神经元中的PTP1B可选择性地调节进食行为的享乐性方面。这一发现补充了全身性PTP1B抑制剂临床试验的证据（显示在体重和血糖控制方面有益且无副作用）。虽然该试验主要靶向外周代谢，但研究人员的结果提示，脑中区域特异性PTP1B调节可能提供抑制不良进食行为的额外策略。未来针对神经PTP1B信号的回路特异性研究，可能有助于为肥胖及相关饮食失调开发更具针对性的干预措施。