vlVMH|《科学》子刊：徐勇/徐平稳/何彦林合作发现雌激素受体神经元调节体温和运动的神经环路机制博士|徐勇|研究|合作|调节|何彦

近年来，对于雌激素（Estrogen）及其调节体重，能量代谢作用的研究，已经成为肥胖， 2型糖尿病和心血管疾病等领域的关注热点[1, 2] 。
据有关报道，雌激素通过减少采食[3] ，增加运动，提高能量消耗[4] ，以及改善脂肪分布[5]等方式，对抵御肥胖起到举足轻重的作用。
有研究表明，雌激素受体α（ERα ，雌激素受体主要亚型之一）是雌激素抗肥胖活性的关键结合受体[5] 。 ERα组织特异性基因敲除小鼠的研究进一步证明，在大脑中表达的ERα在维持能量代谢平衡，以及控制体重中起到了至关重要的作用[6] 。
其中，在大脑的下丘脑腹内侧核的腹外侧亚区（vlVMH）中，有神经元大量表达ERα受体（ERα vlVMH 神经元）。研究证明，这群表达ERα受体的神经元在雌激素的作用下能够刺激能量消耗，以及维持血糖平衡 [6, 7] 。
然而，迄今为止，人们对上述ERα vlVMH 神经元的下游神经通路参与的代谢功能调控机制还知之甚少。
近日，来自美国贝勒医学院的徐勇博士，伊利诺伊大学芝加哥分校的徐平稳博士，路易斯安那州立大学潘宁顿生物医学研究中心的何彦林博士研究团队，合作在 Science Advances 杂志上发表了一项重要研究成果。
他们发现，腹外侧亚区→中缝背核（vlVMH→DRN）的 ERαvlVMH 神经元环路参与调解体温和能量代谢。这一研究成果推进了我们对神经内分泌和女性代谢健康机理的认知，也为针对代谢紊乱，尤其是绝经期后女性所体现的相关症状的医学干预，提供了必要且新颖的思路。

文章图片

▲ 论文首页截图
接下来咱们就一起来看看，这一研究团队是如何取得这项研究成果的。
该合作团队首先利用转基因小鼠（ERα-ZsGreen）荧光标记ERα受体表达的神经元，用电生理的方法证明了雌激素能够直接激活 ERαvlVMH 神经元。
而且，他们利用化学遗传学技术（DREADD）特异性激活 ERαvlVMH 神经元后，小鼠的运动，体温以及褐色脂肪产热都得到了显著增强。有趣的是，这种调控作用在雌性和雄性小鼠中同时存在。
为了找到 ERαvlVMH 神经元下游的神经通路，研究人员使用了多种转基因小鼠模型和顺/逆行病毒示踪技术。结果发现，中脑中缝背核（DRN）脑区的五羟色胺（5-HT）神经元，为 ERαvlVMH 神经元直接投射的下游神经回路之一。
与此同时，该团队通过使用光遗传辅助神经环路示踪技术（CRACM），证明了 ERαvlVMH →5-HT DRN 神经环路的突触传导是通过谷氨酸神经递质来实现的。研究团队还利用化学遗传学等技术，验证了谷氨酸介导的 ERαvlVMH →5-HTDRN 神经环路，对小鼠产热以及机体运动的调节功能。
值得一提的是，他们还发现 ERαvlVMH →5-HTDRN 这条特异的神经环路，能够感知并反馈小鼠所处环境的温度及其自身的营养状态，而且这种感知以及反馈能力需要雌激素参与。
【vlVMH|《科学》子刊：徐勇/徐平稳/何彦林合作发现雌激素受体神经元调节体温和运动的神经环路机制】最后，研究人员利用逆行示踪基因敲除技术，验证了投射到DRN的 ERαvlVMH 神经元中表达的ERα受体，在雌性小鼠的能量代谢调控中有着不可或缺的作用。
综上所述，本研究利用神经环路示踪、电生理学、化学遗传学、光遗传学、基因敲除等多种技术，揭示了 ERαvlVMH →5-HTDRN 神经环路特异调节小鼠产热和机体运动。激活这一由雌激素所介导的神经回路，能够增加褐色脂肪产热和机体运动，从而抑制小鼠的体重增加。