Nature：揭示低温诱发大脑增加机体食欲的分子机制

对于吸热动物来讲，维持体温需要消耗大量的热量，哺乳动物会在寒冷时摄入更多从而来补偿能量的消耗，但这种耦合背后的神经机制，目前研究人员并不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking”的研究报告中，来自Scripps研究所等机构的科学家们通过研究发现，当哺乳动物暴露于低温环境下时，其大脑回路会促使其摄入更多。

当暴露于寒冷环境中时，哺乳动物会自动燃烧更多的能量来维持机体正常的体温，这种冷激活的能量消耗增加会诱发食欲和机体摄食的增加，尽管控制这一现象背后的特殊机制目前研究人员并不清楚。这项研究中，研究人员识别出了一簇神经元，其能或许能作为小鼠机体中与寒冷有关的寻找食物行为的开关来发挥作用，这一研究发现也有望帮助开发维持机体代谢健康和减肥的新型疗法。

研究者Li Ye教授说道，这是哺乳动物的一种基本适应性机制，在未来治疗中通过对其靶向作用就能增强寒冷或其它形式的脂肪燃烧的代谢益处。因为暴露在寒冷中会导致能量燃烧的增强从而保持温暖，而冷水浸泡和其它形式的“冷疗法”（cold therapy）已经被探索能作为减肥并改善代谢健康的新方法。冷疗法的一个缺点就是，人类对寒冷的进化反应并不是为了减肥（在前现代频繁的食物短缺时期，这种效应可能是致命性的），寒冷就好像饮食和锻炼一样，其会增加机体食欲从而抵消任何减肥效果；这项研究中，研究者Ye等人开始研究寻找能介导寒冷诱导的食欲增加的大脑回路。

揭示低温诱发大脑增加机体食欲的分子机制。

图片来源：Nature (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06430-9

研究者的第一个观察结果是，随着寒冷气温的到来，小鼠在延迟大约6小时后就会增加寻求食物的次数，这就表明，这种行为改变并不仅仅是寒冷感知的直接结果。利用称之为全脑清除和单层光显微技术，研究人员比较了在寒冷和温暖条件下大脑中的神经元活性，结果发现，尽管大脑中大部分的神经元活性在寒冷环境中都要低得多，但丘脑（thalamus）的部分区域会表现出更高的活性。最后研究人员将注意力集中到了研究中线丘脑（midline thalamus）中一组名为剑状核（xiphoid nucleus）的特殊神经元簇，结果表明，在小鼠从寒冷所诱导的麻木中醒来后去寻找食物之前，这些神经元的活性就会在寒冷状况下急剧增加，当在寒冷条件开始食物较少时，剑状核的活性甚至更高，这就表明，这些神经元对寒冷所诱导的能量不足会做出反应而不是对寒冷本身做出反应。

当研究人员人工激活这些神经元时，小鼠就会增加寻找食物的活动，但并不会增加其它活动，同样地，当研究人员抑制这些神经元的活性时，小鼠就会减少寻找食物的行为，这些影响只有在寒冷状况下会出现，这就意味着，寒冷的温度会提供一种单独的信号，且食欲的改变也必须存在。在最后一组实验中，研究者发现，这些剑状核神经元会投射到称之为多巴胺核（nucleus accumbens）的大脑区域，该区域长期以来一直以整合奖惩和厌恶信号从而引导机体行为（包括进食行为等）而著称。

这些研究结果或许具有一定的临床意义，因为其表明，阻断通常由寒冷所引起的食欲增加的可能性会增加，这就能促使相对简单的寒冷暴露策略能更加有效地推动机体减肥。研究者表示，他们现在的主要目标之一就是弄清楚如何促使食欲的增加与能量消耗的增加脱钩，而且他们还想弄清楚是否这种寒冷所诱导的食欲增加机制是机体用来补偿额外能量消耗的更广泛的机制的一部分，比如在运动锻炼后。

综上，本文研究结果表明，剑状核或许是控制寒冷所诱导摄食的关键区域，其也是吸热动物机体中能量稳态维持的重要机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Lal, N.K., Le, P., Aggarwal, S. et al. Xiphoid nucleus of the midline thalamus controls cold-induced food seeking. Nature (2023). doi：10.1038/s41586-023-06430-9