2016年10月18日，國際知名期刊《eLife》雜志在線(xiàn)發(fā)表了麻省理工學(xué)院麥戈文大腦研究所和布羅德研究所斯坦利精神病學(xué)研究中心馮國平研究員和新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫學(xué)實(shí)驗室的主任韓衛平教授合作的一篇研究論文，研究發(fā)現腦內的一種神經(jīng)膠質(zhì)細胞在控制食欲和進(jìn)食行為中扮演著(zhù)重要的角色。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗，研究人員發(fā)現激活這些細胞會(huì )導致暴飲暴食，相反，當這些細胞受到抑制時(shí)，食欲也會(huì )隨之下降。新加坡生物成像聯(lián)盟代謝醫學(xué)實(shí)驗室和麥戈文大腦研究所事博士后陳乃燕博士為論文第一作者，馮國平研究員和韓衛平教授為論文共同通訊作者。

研究人員表示，這些發(fā)現或許會(huì )幫助科學(xué)家開(kāi)發(fā)治療肥胖和其他食欲相關(guān)疾病的藥物。大約十年以前，神經(jīng)膠質(zhì)細胞尚被認為是一種僅僅給神經(jīng)元提供營(yíng)養支持的細胞，但近年來(lái)，神經(jīng)膠質(zhì)細胞在大腦功能中的其他作用漸漸被科學(xué)家發(fā)現，也受到了越來(lái)越多人的關(guān)注，此項研究就是最新的進(jìn)展。

“最近幾年，科學(xué)家發(fā)現在一些神經(jīng)退行性疾病中存在神經(jīng)膠質(zhì)細胞的異常激活現象，也有越來(lái)越多的證據表明神經(jīng)膠質(zhì)細胞在調控神經(jīng)元功能和介導神經(jīng)系統疾病中發(fā)揮著(zhù)重要作用?！盡IT大腦與認知科學(xué)系的馮國平教授如是說(shuō)道。馮國平也是MIT的成員之一。

激活食欲

下丘腦是位于大腦深處的一個(gè)杏仁樣結構，一直被認為是控制食欲、能量支出、體溫和包括睡眠在內的生理節律等生命活動(dòng)的中樞。然而，在研究大腦其他區域內的神經(jīng)膠質(zhì)細胞時(shí)，陳乃燕發(fā)現下丘腦內也存在許多膠質(zhì)細胞的激活現象。

陳乃燕說(shuō)：“我很好奇下丘腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細胞會(huì )做些什么，研究已經(jīng)表明，在其他腦區，這種細胞具有一些神經(jīng)調節的作用?！?

在下丘腦內，科學(xué)家發(fā)現了兩群調節食欲的關(guān)鍵神經(jīng)元——AgRP神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元。AgRP神經(jīng)元激活進(jìn)食行為，而POMC神經(jīng)元則起到抑制食欲的作用。

此前，科學(xué)家一直缺乏像刺激神經(jīng)元一樣有效刺激或者抑制這些神經(jīng)膠質(zhì)細胞的技術(shù)，因此很難深入研究它們在調控食欲和其他腦功能中的作用。實(shí)際上，神經(jīng)膠質(zhì)細胞占了大腦中所有細胞中的大約一半，它們起著(zhù)重要的支持作用，是神經(jīng)元的“緩沖墊”和相互聯(lián)系的“橋梁”。

在這項研究中，研究人員應用了一種由北卡羅來(lái)納州大學(xué)研發(fā)的新技術(shù)，研究一種被稱(chēng)為星形膠質(zhì)細胞的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。利用這種新技術(shù)，研究人員設計合成出了一種特殊的膠質(zhì)細胞，其表面有一種受體，可以和CNO(一種氯氮平衍生物)相結合。這樣，一旦用CNO刺激細胞，就會(huì )激活神經(jīng)膠質(zhì)細胞。

MIT的研究小組發(fā)現，通過(guò)這種方法，只需要給予CNO就能激活星形膠質(zhì)細胞，并且對進(jìn)食行為產(chǎn)生顯著(zhù)影響。

“我們發(fā)現，當給予能夠特異性激活這些細胞表面受體的化合物時(shí)，小鼠的覓食行為顯著(zhù)增加，”陳乃燕說(shuō)道，“一般來(lái)說(shuō)，白天小鼠不會(huì )吃很多東西，但是當我們用CNO刺激這類(lèi)膠質(zhì)細胞時(shí)，它們的日間覓食行為明顯增加?！?

研究人員還發(fā)現在短期內(3天)，這些小鼠沒(méi)有因為吃得更多而體重增加。

“這提示我們，膠質(zhì)細胞可能同時(shí)調控著(zhù)能量支出神經(jīng)元的活性，作為攝入過(guò)多食物的代償反應，”陳乃燕解釋說(shuō)，“或許還有很多其他種類(lèi)的神經(jīng)細胞同時(shí)發(fā)揮作用，從而維持能量代謝的平衡?！?

反過(guò)來(lái)，研究人員也發(fā)現，當星形膠質(zhì)細胞的活性受到抑制時(shí)，這些小鼠會(huì )比正常情況下吃得少。

瑞典哥德堡大學(xué)的神經(jīng)內分泌學(xué)教授Suzanne Dickson認為，這項研究可能會(huì )大大改寫(xiě)該領(lǐng)域的理論，過(guò)去的理論認為膠質(zhì)細胞的功能不重要，但實(shí)際上它們可能發(fā)揮著(zhù)重要功能。

“膠質(zhì)細胞為神經(jīng)活動(dòng)提供支持網(wǎng)絡(luò )，在大腦發(fā)生損傷、出現炎癥時(shí)也會(huì )大量激活，采取應對措施，”Dickson說(shuō)道，他未參與這項研究，“這項研究表明，在正常生理狀態(tài)下，膠質(zhì)細胞也可能調控著(zhù)神經(jīng)元的功能?！?

未知的相互作用

星形膠質(zhì)細胞具體是如何調控神經(jīng)元的?其作用機制我們現在還不清楚。最新的研究表明，膠質(zhì)細胞能夠分泌化學(xué)信號分子，例如谷氨酸和atp等，若果真如此，那么這些化學(xué)介質(zhì)就可以發(fā)揮調節神經(jīng)元活性的作用。

另一個(gè)假設是，星形膠質(zhì)細胞通過(guò)調節從神經(jīng)元周?chē)鷶z取神經(jīng)遞質(zhì)的數量來(lái)發(fā)揮作用，最終間接影響了神經(jīng)元的活性。

馮國平目前正在計劃開(kāi)發(fā)新的研究工具，以幫助科學(xué)家深入研究星形膠質(zhì)細胞之間的相互作用，以及它們調控食欲和進(jìn)食行為的作用機制。同時(shí)，馮國平希望通過(guò)進(jìn)一步研究來(lái)探討在調控進(jìn)食行為的過(guò)程中，是否存在不同類(lèi)型的星形膠質(zhì)細胞發(fā)揮著(zhù)不同的作用，尤其是疾病狀態(tài)下。

他表示：“對于星形膠質(zhì)細胞如何調節食欲、進(jìn)食和代謝，我們知道的還很少。未來(lái)，深入研究星形膠質(zhì)細胞在調控這些生理活動(dòng)中所發(fā)揮的不同功能，對于理解相關(guān)疾病是至關(guān)重要的?！?