哺乳期通过中脑边缘多巴胺信号增加小鼠的食物寻求和愉悦性摄食

《Cell Reports》：Lactation increases food seeking and palatable feeding through mesolimbic dopamine signaling in mice

　　

哺乳期急剧增加能量摄入以支持产奶和照顾后代。然而，驱动哺乳期摄食增加的行为和神经环路机制仍不清楚。在此，研究人员揭示哺乳期增加小鼠的食物寻求行为并增强适口性食物摄入。光纤光度记录显示，在哺乳期动物进食任务中，伏隔核（NAc）多巴胺释放增加。这种升高的多巴胺信号最终是促进哺乳期食物寻求和适口性食物摄入所必需的，因为药理学抑制多巴胺受体或化学遗传学抑制腹侧被盖区（VTA）多巴胺神经元均使哺乳期小鼠的食物寻求和适口性食物摄入降低至非哺乳期水平。此外，选择性抑制NAc中的多巴胺受体产生类似结果。这些发现共同提供了介导哺乳期升高的食物寻求和适口性食物摄入的环路基础，为理解母体能量平衡和摄食行为的调控提供了新见解。

哺乳期能量需求急剧增加，母体通过大幅提升摄食量来满足产奶和育幼的巨大代谢挑战。然而，驱动哺乳期摄食增高的行为与神经环路机制尚不明确。此前研究已知，哺乳期啮齿类动物摄食量增加200%–400%，且哺乳期人类也常报告对高脂高糖愉悦性食物的渴望增强，但介导这一现象的神经环路和分子机制未知。此外，哺乳期是后代大脑发育的关键窗口期，母体过度摄入愉悦性食物会扰乱后代的能量稳态和动机环路，增加代谢和精神疾病风险。因此，阐明哺乳期食物寻求和愉悦性摄食增高的神经机制，对降低母体及子代代谢疾病风险具有重要意义。

研究人员利用C57BL/6J和DAT-Cre雌性小鼠，通过交配诱导哺乳期，并在哺乳期第5至18天进行实验。研究首先采用饲养笼操作性条件反射装置（FED3）和固定比率/渐进比率强化程序量化食物寻求动机；通过急性高脂饮食、蔗糖颗粒和花生酱片摄入测试评估愉悦性摄食。随后，通过腹腔注射多巴胺受体拮抗剂氟哌噻吨进行系统药理学抑制，并利用化学遗传学（hM4Di）特异性抑制VTA多巴胺神经元，结合光纤光度记录NAc中多巴胺传感器（GRAB_DA）的荧光信号及VTA钙成像（GCaMP6s），最后通过NAc内局部注射氟哌噻吨进行因果验证。主要技术方法：FED3操作性条件反射；急性愉悦性食物测试；多巴胺受体拮抗剂（氟哌噻吨）腹腔注射；化学遗传学（DREADD hM4Di）抑制VTA多巴胺神经元；光纤光度记录（GRAB_DA和GCaMP6s）；NAc及基底外侧杏仁核（BLA）内微量注射。样本来源：C57BL/6J和DAT-Cre雌性小鼠，8–14周龄，与有繁殖经验雄鼠交配5天后，选择哺乳期第5–18天，每窝4–8只幼崽（小窝实验为2只）。

**Lactating mice exhibit increased food seeking behavior（哺乳期小鼠表现出增加的食物寻求行为）**：通过FED3在FR1、FR3、FR5和渐进比率强化程序下测试，发现哺乳期小鼠比非哺乳期小鼠表现为更多正确鼻触、更高准确率、更大餐量和更少餐次，且在高努力条件下仍持续增加鼻触和食物获取，表明哺乳期增强了食物寻求动机。

**Lactating mice exhibit increased palatable food intake（哺乳期小鼠表现出增加的愉悦性食物摄入）**：在自由摄食状态下，哺乳期小鼠对高脂饮食、蔗糖颗粒和花生酱片的急性摄入量均显著高于非哺乳期小鼠；连续5天给予高脂饮食时，哺乳期小鼠持续过度摄入，而对照小鼠在第二天后即回调至正常水平；小窝（2只幼崽）实验表明，神经内分泌改变和能量需求共同贡献于该效应；哺乳期结束后，该效应消失，但产后小鼠基础摄食量仍高于处女鼠。

**Dopamine regulates meal size and food seeking in lactating mice（多巴胺调节哺乳期小鼠的餐量和食物寻求）**：腹腔注射多巴胺受体拮抗剂氟哌噻吨（0.4 mg/kg）后，FR1条件下哺乳期小鼠的鼻触、食物摄入和餐量均降至非哺乳期水平，而餐次无变化；FR5高努力条件下，氟哌噻吨同样降低哺乳期小鼠的鼻触和摄入，但哺乳期小鼠仍高于非哺乳期，提示非多巴胺环路也参与高努力食物寻求。

**VTA dopamine neurons mediate increased palatable food intake during lactation（VTA多巴胺神经元介导哺乳期增加的愉悦性食物摄入）**：化学遗传学抑制VTA多巴胺神经元（hM4Di+CNO）不影响自由摄食状态下普通饲料的摄入和餐量，但完全逆转了哺乳期小鼠对高脂饮食的过度摄入，使其降至非哺乳期水平；对非哺乳期小鼠无显著影响，说明VTA多巴胺神经元特异性调控哺乳期愉悦性摄食。

**VTA dopamine neurons mediate increased food seeking during lactation（VTA多巴胺神经元介导哺乳期增加的食物寻求）**：在10小时禁食后重新喂食实验中，抑制VTA多巴胺神经元显著降低哺乳期小鼠的鼻触和食物摄入，但哺乳期小鼠仍高于非哺乳期，提示非VTA环路也参与；在渐进比率任务中，抑制VTA多巴胺神经元将哺乳期小鼠的鼻触和摄入降至非哺乳期水平，表明VTA多巴胺神经元是哺乳期食物寻求动机增强所必需的。

**NAc dopamine signaling is enhanced during palatable food intake in lactating mice（哺乳期小鼠愉悦性食物摄入时NAc多巴胺信号增强）**：光纤光度记录显示，与基线（交配前）相比，哺乳期小鼠在摄入高脂饮食时NAc多巴胺水平显著升高，且该效应在摄入前20秒（摄入量相同）即已出现，并与后续摄入量正相关；用花生酱片重复实验得到相同结果，且该效应在哺乳期结束后消失。

**Mesolimbic dopamine signaling is enhanced during re-feeding in lactating mice（哺乳期小鼠重新进食时中脑边缘多巴胺信号增强）**：禁食10小时后重新进食，哺乳期小鼠NAc多巴胺反应比非哺乳期小鼠高2–3倍，且与基线相比显著增加；VTA钙成像也证实哺乳期小鼠在进食时VTA多巴胺神经元活动增强，且最大反应值更高。

**Dopaminergic transmission in the NAc regulates meal structure during lactation（NAc中的多巴胺传递调节哺乳期餐次结构）**：在NAc内局部注射氟哌噻吨，显著降低哺乳期小鼠的普通饲料摄入量、餐量和餐次，使总摄入量与非哺乳期小鼠无差异；对非哺乳期小鼠影响较小，而BLA内注射仅轻微降低餐次和餐量。

**Dopaminergic transmission in the NAc regulates palatable food intake during lactation（NAc中的多巴胺传递调节哺乳期愉悦性食物摄入）**：NAc内注射氟哌噻吨显著降低哺乳期小鼠的高脂饮食摄入量，使与非哺乳期小鼠无差异；BLA内注射无效。

**Dopaminergic transmission in the NAc mediates increased food seeking during lactation（NAc中的多巴胺传递介导哺乳期增加的食物寻求）**：在渐进比率任务中，NAc内注射氟哌噻吨大幅减少哺乳期小鼠的鼻触至非哺乳期水平，而对非哺乳期小鼠影响不显著，表明VTA→NAc多巴胺信号是哺乳期食物寻求增加所必需的。

讨论部分指出，哺乳期小鼠的食物寻求和愉悦性摄食过度摄入依赖于中脑边缘多巴胺环路，尤其是VTA→NAc通路。该效应与神经内分泌变化（如催乳素升高）和负能量平衡状态（如AgRP神经元激活）可能协同作用，但具体机制尚待阐明。研究为理解哺乳期母体对愉悦性食物的渴望和摄食行为改变提供了细胞机制，对解释哺乳期女性肥胖和代谢疾病风险增加具有启示意义。结论翻译：总之，研究人员概述了中脑边缘多巴胺环路在驱动哺乳期小鼠食物寻求和愉悦性食物摄入增加中的关键作用，提供了介导哺乳期对愉悦性食物的渴望和食物寻求行为增加的细胞机制。