Nature Neuroscience | 何彦林等揭示白脂素通过小脑参与调节动物的口渴行为

首先，研究人员发现在asprosin缺乏 (Fbn1^NPS/+) 和全基因Ptprd受体敲除（Ptprd^-/-）的小鼠中，除了有消瘦、食欲减退等表型之外，还伴随有日均饮水不足的现象。在与年龄和性别匹配的同窝野生型（WT）小鼠相比较时，成年 Fbn1^NPS/+ 和Ptprd^-/-小鼠的每日饮水量明显降低，并伴随有尿量降低，尿液渗透压升高，血浆渗透压不变等现象。紧接着，研究人员给正常WT小鼠注射靶向asprosin的单克隆中和抗体（anti-asprosin mAb），用来减少正常小鼠血液中有活性的asprosin。作为对照组，正常WT小鼠注射了等量的GFP蛋白。结果显示，在没有食物的情况下，注射了中和抗体的小鼠每日饮水量显著低于对照小鼠。这个结果进一步证明，asprosin调节生理学饮水是和采食没有联系的。进一步的研究发现，当利用病毒质粒（Ad5-Asprosin）在WT和Ptprd^-/-小鼠体内同时过表达asprosin之后，WT小鼠出现显著的饮水增加表型。而缺乏asprosin受体的Ptprd^-/-小鼠确没有出现饮水增加的现象。这个结果证明，asprosin调节小时饮水功能需要Ptprd受体。同时，利用转基因小鼠特异地将Ptprd受体从AgRP神经元里面敲除，条件敲除Ptprd的小鼠（Ptprd ^flox/flox/AgRP-Cre）相较于对照组小鼠 (Ptprd ^flox/flox) 而言，并没有出现饮水变化的现象。这个结果说明，存在其他一部分表达Ptprd受体的神经元，参与asprosin调节饮水的功能。

为了找到这类特殊的神经元，研究人员使用碱性磷酸酶 (AP) 标记的asprosin在体外进行了一项全脑范围的蛋白-细胞结合研究。研究结果表明，在人体和小鼠脑组织当中，asprosin蛋白在小脑和下丘脑均有很高的结合作用。利用荧光定量PCR进一步检测发现，小鼠小脑组织当中结合asprosin蛋白的主要是浦肯野神经元（Purkinje）和颗粒神经元（Granule neuron）。体外电生理记录结果显示，asprosin可以显著激活所有purkinje神经元(Purkinje cell protein (Pcp2) 标记的神经元) 的活性而只有少部分的小脑颗粒神经元被asprosin激活。当利用Cre-Loxp技术（Ptprd flox/flox 小鼠和Pcp2-Cre小鼠杂交的后代Ptprd ^flox/flox/Pcp2-Cre小鼠）特异地将Ptprd从Pcp2阳性神经元里面敲除之后，asprosin就失去了激活浦肯野神经元的特性。

体外电生理记录和在体钙成像实验结果表明，缺乏Ptprd 受体的小脑浦肯野（Pcp2阳性）神经元，无法被asprosin激活。进一步的整体动物实验表明，利用光遗传和化学遗传技术，特异地激活小脑浦肯野神经元，可以显著增加生理性饮水量。条件敲除小脑浦肯野Ptprd受体的小鼠（Ptprd ^flox/flox/Pcp2-Cre），相较于对照组小鼠（Ptprd ^flox/flox）而言，日均饮水量有显著的下降。值得一提的是，不管是在饱腹 (well fed)，禁食后喂食 (refed after fasting) ，禁水后再喂水（given re-access to water after water deprivation）等条件下，小脑浦肯野神经元敲除Ptprd受体的小鼠，都存在没有性别差异的饮水下降的表型。

需要特别指出的是，研究人员利用在体电生理记录，整体动物运动功能测定等方法，进一步证明，小脑浦肯野神经元缺乏Ptprd受体之后，没有对浦肯野神经元正常生理功能和小鼠的运动，学习记忆等功能造成影响。最后，研究人员让小鼠处于不同渗透压情况下进行饮水测试，研究结果表明，Ptprd受体从浦肯野神经元定向敲除的小鼠相较于对照组小鼠，没有显著的饮水变化。这些结果证明，asprosin是通过小脑浦肯野神经元上Ptprd受体来调节生理性饮水功能。这个调节功能是独立于采食或者渗透压变化的。

这项研究揭示了小脑中一个保守的口渴中心，它对外周产生的激素（如白脂素asprosin）信号做出反应，根据机体的需求向任一方向调节饮水量 （Figure 1）。这有可能成为治疗多饮、少饮和厌食等口渴症的重要治疗目标。

Figure 1. 外周分泌的白脂素通过小脑浦肯野神经元调节动物饮水功能（Credit: Nature Neuroscience）

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