神經網絡與機體代謝之間的關系

　　大腦神經系統與機體代謝之間存在千絲萬縷的聯系。神經元傳遞的信號能夠調控機體的各類代謝活動的強度，而代謝特征的改變也會影響神經系統的發育以及神經信號的傳遞。針對這一領域相關的最新研究成果，進行簡要的盤點，希望讀者朋友們能夠喜歡。

　　1. Science：鑒定出暴食神經元

　　doi:10.1126/science.aam7100

　　在一項新的研究中，來自美國耶魯大學醫學院的研究人員發現激活大腦一個區域中的之前不與進食相關聯的神經元能夠讓小鼠產生暴食行為。相關研究結果發表在2017年5月26日的Science期刊上，論文標題為"Rapid binge-like eating and body weight gain driven by zona incerta GABA neuron activation"。論文通信作者為耶魯大學醫學院神經外科研究員Anthony van den Pol，論文第一作者為耶魯大學醫學院神經外科研究員Xiaobing Zhang。

　　當被光探針激活時，大腦未定帶（zona incerta）中的γ-氨基丁酸能神經元（GABA neuron）誘導小鼠重復性地回去進食。

　　van den Pol說，"最引人注目的是小鼠迅速地開始進食。盡管很多大腦區域促進調節能量平衡和食物攝入，但是我并未意識到大腦中的任何其他部分能夠經刺激后在兩到三秒內讓小鼠產生進食行為。"

　　當小鼠的大腦未定帶區域被激活時，它們的體重大幅增加，但是當這種激活缺乏時，它們隨后返回到正常體重。

　　van den Pol說，"與人暴食的類似性是令人關注的。這些小鼠喜歡吃炸土豆片、糖果或蛋糕的動物版本。"

　　現有的研究主要著重關注作為進食行為中心的內側下丘腦和外側下丘腦，而在很大程度上忽視了附近的未定帶區域。然而，van den Pol注意到，一些病人在接受深部腦刺激來治療運動障礙疾病后，對吃東西的興趣增加了，這可能是由于附近的未定帶區域被激活的緣故。

　　2. J Biopsych：調節神經元回路能夠幫助治療酗酒癥狀

　　DOI: 10.1016/j.biopsych.2016.05.016

　　人類大腦的背側紋狀體區域對于增強人們的正向行為以及抑制負向的行為具有重要的作用。這一機制調控了人們的目的導向的行為，但同時也與藥物以及酒精上癮有莫大的聯系。

　　根據最近發表在《Biological Psychiatry》雜志上的一項研究，背側紋狀體的兩類通路調節了這一過程："go"通路起著油門的作用，負責正向行為的進行，而"no-go"通路則起著剎車的作用，能夠抑制人們的酗酒行為。這項由德克薩斯健康醫學中心的Jun Wang博士領導做出的研究表明這兩大信號統統調節了人們的酒精上癮行為。

　　研究者們通過訓練小鼠產生重度的酒精上癮癥狀，并檢測了這一反饋調節通路的平衡調節特征。"就我們所知，這一研究首次發現了過量的飲酒會抑制'no-go'通路的激活"，Wang說道。通過記錄細胞的活性，研究者們發現大腦的抑制性神經遞質GABA的信號有了逐漸地增強，而這一信號能夠明顯地抑制no-go信號通路的激活。另外，過量的飲酒會對go信號通路產生完全相反的影響。細胞谷氨酸鹽的信號有了明顯增強，而谷氨酸鹽是大腦主要的激活型神經遞質，能夠激活go信號。

　　這一發現揭示了酒精上癮的內在生物學機制。"這兩種信號能夠增強個體對酒精的依賴程度，最終導致過量飲酒的發生"。

　　研究者們通過人為控制細胞對每一條信號通路的響應（包括谷氨酸以及GABA），證明了no-go信號的抑制以及go信號的增強確實會導致酒精上癮現象的發生，這一發現表明了這兩條途徑均影響了人們飲酒的行為。

　　研究者們進一步發現，多巴胺D2受體的激活能夠降低GABA的活性以及下調酒精的依賴程度，而GABA的活性則是受到了D2受體下游一種叫做GSK3b的蛋白的影響，該蛋白能夠改變GABA受體在細胞中的表達水平。

　　研究者們認為，這一發現提供了治療酒精上癮的新的治療靶點。通過進一步的研究希望能夠設計出治療酗酒的新方法。

　　3. Neurology：新藥物可治療糖尿病引發的神經痛

　　美國聯邦健康機構最近發現一些特定的抗抑郁藥與抗癲癇藥物能夠有效緩解糖尿病引發的神經疼痛。相關結果發表在最近一期的《neurology》雜志上。

　　美國疾控中心稱美國境內有9%的人患有糖尿病，而其中有50%的人或多或少都患有各種各樣的外周神經疼痛。高血糖往往會造成神經的損傷，盡管其中一些癥狀不明顯。常見癥狀包括神經疼痛、麻木以及腿腳刺痛。患糖尿病的時間越長，神經疼痛的風險也就越高。而嚴重的神經疼痛則會有面臨截肢的風險。

　　這篇系統性的綜述根據多個嚴謹的研究性試驗進行分析匯總得到了最終的結論。研究者們查閱的研究總共達到了106項。

　　結果顯示，抗抑郁藥如度洛西汀等能夠作為5-羥色胺以及去甲腎上腺素的再攝取抑制劑，這對于降低神經疼痛具有十分明顯的效果。此外，他們找到一些證據表明抗癲癇藥物如普瑞巴林等以及鴉片等抗抑郁藥物也能夠有效地降低疼痛。

　　作者注意到，長期地使用鴉片藥物并不利于慢性疼痛的緩解，這是因為并沒有證據表明鴉片等藥物具有長期的緩解疼痛的作用的相關證據，而且還會有上癮的風險。

　　另外，雖然普瑞巴林與加巴噴丁的作用機制相似，臨床也經常相互轉換使用，但該文章指出加巴噴丁在治療神經疼痛方面并不如前者有效。

　　作者希望這一結果能夠對醫生以及患者在神經疼痛方面的治療起到一定的幫助。

　　4. Dev Cell：神經信號分子或可成為治療糖尿病的新武器

　　DOI:10.1016/j.devcel.2016.10.003

　　約翰斯霍普金斯大學的研究人員最近發現一條經典的神經信號途徑可以幫助控制血液中的葡萄糖水平，這有助于開發新的糖尿病治療方法。

　　在這篇發表在國際學術期刊Development Cell上的文章中，研究人員證明一種調節神經細胞發育的蛋白能夠促進胰島細胞釋放胰島素，幫助控制血糖水平。

　　眾所周知有時神經元和胰腺β細胞在一些分子組成和信號受體方面會存在許多相似性。受體是位于細胞表明應答特殊化學信號的蛋白分子，在細胞信號途徑中發揮重要作用。而神經元和胰腺β細胞都有接收神經營養因子（NGF）的受體。

　　研究人員表示他們進行該研究的一個目的就是想要弄清楚這些神經營養因子在神經系統之外到底發揮什么作用。通過研究他們發現血液中葡萄糖水平升高會引起NGF從胰腺的血管中釋放，NGF信號隨后促進胰腺β細胞改變細胞骨架結構將胰島素分泌到血液中。雖然β細胞也能夠合成NGF，但是研究人員發現能夠促進胰島素分泌的是從血管中釋放出來的NGF。

　　借助基因工程小鼠和阻斷β細胞NGF信號途徑的藥物，研究人員發現這條經典的神經信號途徑對于增強小鼠體內胰島素分泌和葡萄糖耐受是十分必要的。非常重要的是，研究人員發現NGF增強胰島素分泌應答高血糖的這種能力在人類β細胞中也會發生。

　　目前還不清楚該系統在糖尿病患者體內如何受到影響。"我們對處于糖尿病前期的人其體內這條信號途徑是否也發生紊亂非常感興趣。"文章作者Kuruvilla這樣說道。進一步確定NGF或結合并激活胰腺NGF受體的小分子是否能夠用于2型糖尿病治療有非常重要的意義。這些問題有待于在更深入的研究中得到解答。

　　5. 激活多巴胺神經元可使人們不再暴飲暴食

　　近日，一項研究稱，暴飲暴食行為影響了大約10%的美國成年人，這種疾病的神經生物學基礎機制目前還不清楚。美國農業部農業研究局貝勒醫學院兒童營養研究中心和得克薩斯州兒童醫院的研究人員通過小鼠實驗研究發現，某些神經回路能夠抑制小鼠暴飲暴食的飲食行為。他們的的相關研究報告發表在《生物精神病學》雜志上。

　　"人類相關研究表明大腦中的血清素系統或多巴胺系統的功能障礙可能與暴飲暴食的飲食行為相關，"Yong Xu博士說，他是貝勒醫學院兒科副教授，也是該文章的高級作者。"然而，從其它角度上看，沒有直接證據證明血清素系統或多巴胺系統是如何影響飲食行為的。"

　　在這項研究中，Yong Xu和他的同事們發現了一個神經回路，該神經回路里有一組5-羥色胺神經元并可激活多巴胺神經元。他們的研究結果發現，激活這個神經回路可以抑制小鼠暴飲暴食飲食行為。

　　此外，還有14個潛在的受體可以調解復雜的5-羥色胺在身體中的影響，Yong Xu和他的同事們發現了一個特定的受體，該受體在暴飲暴食的飲食行為中的作用非常重要。他們通過研究發現5-羥色胺2c受體通過多巴胺神經元表達從而抑制人們的暴飲暴食行為。

　　Yong Xu指出，FDA批準的藥物5-羥色胺2c受體興奮劑目前被用作治療成年人的超重和肥胖，以及成年人使用它來抑制暴飲暴食行為。

　　6. Cell：大腦神經元中的線粒體或可調節機體血糖水平

　　doi:10.1016/j.cell.2016.02.010

　　發表于Cell上的一項研究報告中，來自耶魯大學醫學院的研究人員通過研究指出，餐后機體血糖水平的上升或可被腦部神經元的線粒體所控制，線粒體被認為是細胞的能量工廠，該研究或可幫助研究者們更好地理解2型糖尿病的發生機制。

　　血糖水平可以通過胰島素來控制，本文研究中研究者闡明了大腦神經元中線粒體在系統性控制機體血糖中所扮演的關鍵角色，同時也揭示了大腦中的神經元如何適應機體血糖的"巨變"（快速變化）；他們發現，神經元中的線粒體不光可以感受機體循環血糖水平的改變，而且相同線粒體的適應性改變還處于機體控制血糖的核心位置；為了證實這一點，隨后研究者制造了一系列小鼠，這些小鼠機體中名為解偶聯蛋白2（UCP2）的特殊線粒體蛋白在感知血糖水平的腦細胞中要么缺失要么存在。

　　研究者Sabrina Diano教授說道，當機體中血糖水平升高，大腦神經元細胞中的線粒體就會快速改變其形狀和功能，而更讓我們不可思議的并不是神經元線粒體應對血糖水平發生的改變，而是這種看似微小的調節或許可以通過影響機體外圍組織的功能來對循環的血糖水平產生明顯的影響。

　　本文研究揭示的機制改變對于研究多種代謝性疾病，比如2型糖尿病具有重要的意義，對于2型糖尿病患者而言，其機體并不能應對餐后機體血糖水平的升高，而后期研究者表示，他們還將聚焦于相關的研究來評估大腦神經元細胞中線粒體的改變是否會參與2型糖尿病的發病。

　　7. eLife: 解密飲食習慣導致衰老的神經密碼

　　doi.org/10.7554/eLife.06259

　　近日，來自美國喬治亞技術研究所和國王學院的研究者們發現，在線蟲特定的神經元，食物豐富性的信息是由血清素和TGF-beta通路的基因水平所編碼的。這些神經系統的信號可以影響動物的壽命，因此介導了食物對衰老的影響。這項發現最近發表在eLife雜志上。

　　飲食對健康及衰老都有很重要的影響。神經系統在此過程中起到了很重要的作用，然而，神經系統是如何將食物信號解碼的，這至今仍然是個謎。這是一個重要的問題，因為神經系統對食物信號的解碼，不僅僅影響衰老，而且還影響健康與疾病，包括代謝，再生和發育。

　　研究人員利用線蟲作為實驗模型發現，血清素和TGF-beta通路在連接食物豐富性和神經系統中起了重要的作用。這兩條通路間的相互調節和自動調節，改變了DAF-7（TGF-beta）和TPH-1（色氨酸羥化酶）對食物供應的基因表達反應的形狀，動態范圍和總體方差。這些復雜的調節特性，為TGF-beta和血清素信號協調這個多神經元代碼的準確性，提供了不同的機制：daf-7主要調節基因表達的多樣性，而TPH-1主要調節的基因表達反應的動態范圍。當研究人員將daf-7 和 tph-1突變后，可以降低依賴于食物供應的壽命改變。

　　血清素和TGF-beta通路在多種人類疾病中起作用，包括癌癥，精神疾病，糖尿病和肥胖。由于許多重要的基因在線蟲和人類起到了相似的作用，所以，利用線蟲這個簡單的多細胞模型，科學們已經發現了有關人類生理及疾病的許多遺傳通路。

　　此項研究就是利用線蟲這種生物模型，揭示了感知事物豐富性的神經密碼，即基因表達水平可作為神經系統調控的信息處理。