点评 | 王立平（中国科学院深圳先进技术研究院研究员）
责编 | 酶美
2020年9月2日，上海科技大学生命科学与技术学院沈伟教授课题组、与上海科技大学免疫化学研究所杨海涛教授、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心许晓鸿教授、深圳先进技术研究院王虹教授、复旦脑科学研究院何苗教授、上海交通大学附属第六人民医院杨嘉君教授等合作者，在Science Advances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烧、能量消耗、以体重的影响，为热休克和更年期潮热症等疾病的防治提供科学基础。
热抵抗是高热环境下维持体温稳定的关键。热抵抗调节变量至少包括抑制产热和促进血管舒张。当环境温度从25 oC变化到30 - 38 oC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 （图1A）。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1B 和C)。
图1，LPBPdyn/CCK→POA 通路分别调控抑制iBAT产热和尾巴血管舒张散热促使机体体温降低。A, 不同温度下体温（Tcore）、脂肪温度（TiBAT）和尾巴温度（Ttail）的变化。B, 细胞类型和投射特异性的核糖体亲和纯化测序技术示意图。C, LPB脑区富集表达的基因。D, LPBPdyn/CCK→POA 通路激活示意图。E-F, LPBPdyn/CCK→POA 通路激活后体温、脂肪和尾巴温度的变化。
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神经元及它们到POA的投射，可分别抑制棕色脂肪产热和促进血管舒张 （图1D-F），二者均可抑制骨骼肌颤栗和限制发烧的程度；而Pdyn神经元还可抑制有高脂食物引起的体重增加。总之，该研究提示LPB是体温调节通路中的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2）。
图2，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。
据悉，杨文 （上海科技大学免疫化学研究所博士后）、杜潇洒 （上海科技大学）、张雯 （中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心）、高翠翠 （上海科技大学）为共同第一作者，沈伟教授和杨文为共同通讯作者。 沈伟教授长期从事中枢对能量稳态调节机制的研究，先后作为通讯作者/共同通讯作者，在PNAS （2017） 、Cell Research （2018） 、 （2019） 等期刊上阐明神经调节产热、体温、摄食的机制。
专家点评
王立平（中国科学院深圳先进技术研究院研究员）
包括体温调节、摄食、防御等行为在内的本能行为，是维系生命运行的关键。解码这些行为对于理解我们自身的生理调节机制和防治相关疾病都很重要。我们研究组一直致力于防御等本能行为的神经机制研究，而沈伟则一直关注体温与摄食等调节能量平衡的神经机制，是我非常喜欢的青年科学家。在体温调节领域，外界温度信息如何被中枢神经系统利用，进而转化为差异化调节外周各个器官的控制信号，是解密体温维持如何恒定的关键，也将为其他的本能行为的解码提供借鉴。
沈伟组和包括我中心王虹在内的合作者，首先发展了投射特异性和组织特异性的转录组学技术，然后非常方便快捷地对LPB-POA这一已知的神经环路进行了细致的研究。他们用非常漂亮的数据揭示了LPBPdyn-POA和LPBCCK-POA神经通路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烧的程度。 （近些年，我国科学家在解析脑干核团臂旁核的细胞类型核功能的工作中取得了多个重要进展，将沉寂多年的臂旁核推向了国际研究前沿。例如上海神经所孙衍刚研究员与深圳先进技术研究院黄天文研究员分别解析臂旁核在痒觉、痛觉通路中起到关键信号中继作用） 。本研究是中国学者在体感领域的又一重要贡献，提示了脑干外侧臂旁核（LPB），而非以前认为的下丘脑，是更早分类处理热刺激信号的中枢，或可为体温调节疾病提供新细胞靶点，也为解码其他本能行为提供了参考。
https://advances.sciencemag.org/content/6/36/eabb9414
制版人：琪酱
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