下丘脑素与暴食大鼠

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


浏览科学文献,看看(如果用一个更贴切的词)“时尚潮流”,这通常很有趣。不是说PI们今年秋天穿什么款式的卡其裤,而是神经递质、技术、行为或模型,你可以看到它们是如何兴衰的。这种情况发生有很多不同的原因,有时会出现一种新的、更好的模型,有时这种技术并不像最初想象的那么通用,有时新的神经递质领域变得非常“拥挤”,人们觉得需要拓展领域。但是,看到事物兴衰,并尝试预测某些事物的发展方向是很有趣的。例如,当光遗传学技术(通过光照射刺激细胞使其放电,因为你已经用光敏感通道感染了它们)首次出现时,它是最新的热门技术。光遗传学仍然非常“流行”,并且有望持续一段时间,因为该技术的灵活性仍在测试中。另一方面,基因敲除小鼠虽然曾经非常流行(现在仍然如此),但正在被更精细的技术所取代,例如靶向敲除特定区域的基因,或诱导型敲除,只有当你在饮食中用某种物质刺激系统时才会变成敲除。这是一种更具体的技术,因此较旧的技术正逐渐变得不那么流行。

神经递质也是如此,神经递质是神经元之间释放的化学物质,用于传递信息。我注意到一种新的神经递质,我认为它将会崭露头角。这种化学物质叫做下丘脑素(orexin)(或食欲素(hypocretin),两个研究小组同时对其进行了表征,而名称之争已经持续多年。看起来下丘脑素(orexin)正在胜出,虽然食欲素(hypocretin)在功能上更准确……但下丘脑素(orexin)听起来好得多,也更容易发音)。最初注意到下丘脑素(orexin)是由于两种主要行为:睡眠和食欲。下丘脑素(orexin)是某种称为唤醒(你也可以称之为注意力或觉醒,尽管它与两者都不完全相同)的强大介质。事实上,最常见的发作性睡病形式是由于大脑中缺乏下丘脑素(orexin)引起的。


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(哎呀,可怜的小狗狗)

但是下丘脑素(orexin)作为食欲的调节剂也极其重要。给予下丘脑素(orexin)会增加对食物的渴望,而给予诸如瘦素(leptin)(一种饱腹信号)之类的激素则会抑制下丘脑素(orexin)。

这意味着下丘脑素(orexin)可能成为与食欲相关问题的新靶点,尤其是像暴食症这样的问题。

Piccoli 等人。“下丘脑素-1受体机制在雌性大鼠暴食模型中对强迫性食物摄入的作用”《神经精神药理学》,2012年。

正如您可能知道的,如果您读过我以前的一些帖子,一种药物/神经递质/化学物质的效果取决于其受体。虽然增加大脑中某种化学物质的水平是一回事,但除非它们有受体可以作用,否则什么都不会发生。它们作用于哪些受体决定了潜在的影响。

就下丘脑素(orexin)而言,有两种类型的受体,1型和2型。本研究的作者想研究在他们的暴食大鼠模型中,阻断这些受体可能会如何改变适口性(即美味)食物的摄入量。

首先,当然,你必须制造出暴食大鼠。为此,他们使用了雌性大鼠(这让我非常高兴,因为我认为人们对雌性的研究不够,而且在处理食物摄入问题时,这一点尤为重要),并将它们暴露在高适口性的食物中。

旁注:这是我最喜欢撰写科学方法的部分之一。在撰写你所做的一切时,你必须使其能够让人(理论上)重现实验,这意味着告诉人们你从哪里得到一切。因此,方法部分涉及从高度灵敏的测量仪器……到 Nutella 巧克力酱的一切。在本例中,“HPF [高适口性食物] 是一种糊状物,通过将 Nutella(费列罗,阿尔巴,都灵,意大利)巧克力酱(5.33 千卡/克;分别来自碳水化合物、脂肪和蛋白质的 56%、31% 和 7%)、研磨的食物颗粒(4RF18;Mucedola;Settimo Mila-nese)和水按以下重量/重量百分比混合制成:52% Nutella 巧克力酱,33% 食物颗粒和 15% 水。”

啊,科学。

(来源)

雌性大鼠暴露于这种适口性食物……但不允许食用。它们被允许闻到它,并且几乎可以触摸到它。这导致大鼠产生一定程度的挫败感和压力,当暴露于实际的 Nutella 混合物时,它们就会暴食,比第一次看到 Nutella 的动物吃得更多。

然后,他们测试了剂量,并施用了三种不同的下丘脑素受体拮抗剂,一种特异于下丘脑素受体 1,一种特异于下丘脑素受体 2,还有一种同时作用于 1 型和 2 型的拮抗剂。

在这里你可以看到一般拮抗剂的结果。你可以看到,当药物起作用时(深色点),大鼠的暴食量比对照组少。事实上,这种药物的效果与托吡酯(一种目前有时用于治疗暴食症的抗癫痫药物)一样好。

在这里我们有仅针对下丘脑素受体 1 拮抗剂的结果。你可以看到,它也减少了暴食大鼠的食物摄入量。

在这里我们有针对下丘脑素受体 2 特异性拮抗剂的结果,它没有减少食物摄入量。

因此,看起来下丘脑素受体 1 拮抗剂是减少食物摄入量的最佳选择,但是……唤醒呢?

正如我之前提到的,下丘脑素(orexin)在唤醒中起着极其重要的作用。给予下丘脑素(orexin)一般拮抗剂会导致睡眠量显著增加。因此,一般拮抗剂不可行。下丘脑素 2 受体拮抗剂也导致睡眠量显著增加。但是,下丘脑素 1 拮抗剂能够减少暴食,而不会增加睡眠,这使得下丘脑素 1 受体成为减少暴食的潜在理想靶点。

当然,这种大鼠暴食模型与人类暴食症之间存在很大差异,但我认为这项研究确实具有一些有趣的意义。长期暴食后,许多暴食症患者表现出瘦素敏感性的变化。瘦素是一种发出饱腹信号的激素,它可以抑制下丘脑素(orexin)的释放。因此,看看对瘦素不敏感的患者是否会对直接的下丘脑素受体拮抗剂产生反应,或者他们的下丘脑素受体水平是否因暴食本身而发生改变,这将是一件有趣的事情。还有很多工作要做,但这是一种新兴的分子,研究才刚刚开始。从发作性睡病到食欲,我开始想知道下丘脑素(orexin)的下一步将走向何方。

Piccoli L, Micioni Di Bonaventura MV, Cifani C, Costantini VJ, Massagrande M, Montanari D, Martinelli P, Antolini M, Ciccocioppo R, Massi M, Merlo-Pich E, Di Fabio R, & Corsi M (2012)。下丘脑素-1受体机制在雌性大鼠暴食模型中对强迫性食物摄入的作用。《神经精神药理学》:美国神经精神药理学学院官方出版物,37 (9), 1999-2011 PMID: 22569505

Scicurious has a PhD in Physiology from a Southern institution. She has a Bachelor of Arts in Philosophy and a Bachelor of Science in Biology from another respected Southern institution. She is currently a post-doctoral researcher at a celebrated institution that is very fancy and somewhere else. Her professional interests are in neurophysiology and psychiatric disorders. She recently obtained her PhD and is pursuing her love of science and writing at the same time. She often blogs in the third person. For more information about Scicurious and to view her recent award and activities, please see her CV ( http://scientopia.org/blogs/scicurious/a-scicurious-cv/)

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