生命学院、免化所与合作者阐明脑干神经元调节体温机制

ON2020-09-03CATEGORY科研进展

9月2日,我校生命学院沈伟课题组与免疫化学研究所/生命学院杨海涛课题组在国际学术期刊Science Advances(《科学·进展》)上在线发表了题为Parabrachial neuron types categorically encode thermoregulation variables during heat defense 的研究论文,论述脑干臂旁核(Lateral parabrachial nucleus , LPB)至下丘脑视前区(Preoptic area, POA)神经环路在热抵抗过程中的作用。该研究发现了LPB两种不同的热抵抗神经元分类化编码不同的温度调节变量,并阐述了这些神经元对发热、能量消耗及体重的影响,为热休克和更年期潮热症等疾病的防治提供了科学基础。

热抵抗是高热环境下维持体温稳定的关键。热抵抗调节变量主要包括抑制产热和促进血管舒张。当环境温度从25℃变化到30-38高温后,小鼠的体温(Tcore)、背部棕色脂肪温度(TiBAT)和尾巴温度(Ttail)也随之快速变化。为了研究传入的热信号如何被转化为可差异化调节多个器官的控制信号,本研究发展了一种基于逆行示踪腺相关病毒(Retro-AAV)的细胞类型和投射特异性的核糖体亲和纯化测序技术,发现强啡肽原(Prodynorphin,Pdyn)和胆囊收缩素(Cholecystokinin, CCK)等潜在的分子标记。

图1. LPB 区域强啡肽原(Pdyn)和胆囊收缩素(CCK)神经元及其下游调节脂肪组织产热、血管舒张和颤栗模型


随后,本研究采用光遗传学、药物遗传学、电生理记录等多种技术,成功定义了两类不同遗传属性的神经通路,即LPB Pdyn和CCK神经元它们到POA的投射,可分别抑制棕色脂肪产热和促进血管舒张,并都可抑制骨骼肌颤栗和限制发热的程度;而Pdyn神经元还可抑制高脂食物引起的体重增加。总之,该研究提示LPB是体温调节通路中一个重要的早期调控枢纽,它可对热传入信号进行分类整合继而对下游外周热效应器官做出差异性的调控,或可成为治疗体温调节异常疾病的重要靶标(图1)。

在本论文中,免疫化学研究所博士后杨文、生命学院2018级博士研究生杜潇洒、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心助理研究员张雯、生命学院2017级博士研究生高翠翠为共同第一作者,沈伟和杨文为共同通讯作者,新葡萄京娱乐场手机版为第一完成单位。本研究工作在替换后生命学院分子影像平台和分子细胞平台、国家蛋白质科学研究(上海)设施、张江实验室平台支持下完成,并获得了国家重点研发计划、深港脑科学创新研究院、国家自然科学基金,以及上海市科学技术委员会的经费支持。

原文地址:https://advances.sciencemag.org/content/6/36/eabb9414