發(fā)布時間：2017-12-29 23:08

  本文關(guān)鍵詞：下丘腦神經(jīng)元在體活動參與攝食調(diào)控　出處：《華東師范大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關(guān)文章： 攝食行為 下丘腦 在體多通道記錄 攝食相關(guān)神經(jīng)元 光遺傳學 食欲素

【摘要】：下丘腦掌管著動物身體能量平衡、基礎(chǔ)代謝和心跳呼吸等諸多自主性生理功能,也參與包括攝食行為在內(nèi)的復雜行為調(diào)控。以往實驗證據(jù)表明,下丘腦的外側(cè)區(qū)(Lateral hypothalamus,LH)是大腦的饑餓中樞,而腹內(nèi)核(Ventromedial hypothalamus, VMH)是大腦的飽食中樞。LH損毀會導致食欲低下,而VMH損傷會造成進食過量。理論上,這兩個腦區(qū)相互配合參與攝食調(diào)控,然而,下丘腦攝食相關(guān)腦區(qū)的神經(jīng)元是通過何種模式的在體放電活動,來編碼調(diào)控動物攝食行為的,目前仍知之甚少。本研究運用多通道在體記錄技術(shù),考察自由活動小鼠攝食行為過程中,下丘腦攝食相關(guān)神經(jīng)元的在體放電模式,并通過藥理學和光遺傳學等研究手段進一步探討其放電活動的調(diào)控機制。在26只C57BL/6小鼠的下丘腦,共記錄到649個神經(jīng)元。分析顯示,其中有67個神經(jīng)元(占10.4%)的在體放電模式,表現(xiàn)出與攝食行為的相關(guān)性,我們稱之為攝食相關(guān)神經(jīng)元(Feeding Related Neurons, FRN)。通過考察這些FRN在攝食過程中的反應,可區(qū)分出四種快反應的攝食相關(guān)在體放電模式(n=50)。其中,在攝食過程中增加放電的ON反應類群神經(jīng)元有兩個亞型,分別為Ⅰ型FRN的放電頻率快速增加并快速衰減(n=15,占2.3%),和Ⅱ型FRN的放電頻率增長滯后且衰減緩慢(n=14,占2.1%)。另外,在攝食過程中減少放電的OFF反應類群神經(jīng)元也有兩個亞型,分別為Ⅲ型FRN的放電頻率快速下降且快速回升(n=9,占1.3%),和Ⅳ型FRN的放電頻率降低滯后且緩慢回升(n=12,占1.8%)。進一步的統(tǒng)計分析表明,不論是ON類群還是OFF類群的攝食相關(guān)神經(jīng)元,它們的攝食相關(guān)放電活動,均與動物進食的持續(xù)時間密切相關(guān),且兩者間存在高度相關(guān)性(ON型：r2=0.77：OFF型：r2=0.74)。而它們的攝食相關(guān)放電的特征卻未與食物種類表現(xiàn)出相關(guān)性(P0.05)。即,不同的食物種類誘導出FRN的放電活動特性相似。此外,我們還發(fā)現(xiàn)在下丘腦有兩類慢反應的攝食相關(guān)神經(jīng)元(n=17),隨著動物進食過程的持續(xù),其在體放電模式表現(xiàn)為兩種：一類下丘腦神經(jīng)元的放電頻率會緩慢而持續(xù)地增長(SlowIncrease, SI型),另一類下丘腦神經(jīng)元的放電頻率會緩慢而持續(xù)地降低(Slow Decrease, SD型)。為了判斷這些攝食行為相關(guān)神經(jīng)元是興奮性神經(jīng)元或抑制性中間神經(jīng)元(Interneuron),我們分析了其動作電位波形與基底放電頻率等電生理參數(shù)指標。結(jié)果顯示,Ⅰ型、Ⅱ型和SI型攝食相關(guān)神經(jīng)元中既有興奮性神經(jīng)元,也有抑制性中間神經(jīng)元。而Ⅲ型、Ⅳ型和SD型攝食相關(guān)神經(jīng)元中則大部分為疑似GABA能的抑制性中間神經(jīng)元。為了進一步探討下丘腦攝食相關(guān)神經(jīng)元的生理活動特性,我們重點考察了記錄到的下丘腦神經(jīng)元對葡萄糖(D-Glucose,DG)和瘦素(Leptin)的反應。在8只小鼠上腹腔注射DG (2g/kg體重)后,有的下丘腦神經(jīng)元放電活動表現(xiàn)為增加(n=28,占20%),有的表現(xiàn)為減少(n=24,占17%),另外還有88個下丘腦神經(jīng)元沒有反應。在這些神經(jīng)元中,有40個為攝食相關(guān)神經(jīng)元,其中15個放電活動增加,14個放電活動減少,余下10個對注射DG沒有反應。在8只小鼠上腹腔注射瘦素(1 mg/kg)后,有的神經(jīng)元放電活動表現(xiàn)為增加(n=20,占13%),有的神經(jīng)元放電活動表現(xiàn)為減少(n=13,占7%),另外還有149個下丘腦神經(jīng)元沒有反應。在這些神經(jīng)元中,有30個為攝食相關(guān)神經(jīng)元,其中只有3個表現(xiàn)為放電活動增加,而21個表現(xiàn)為放電活動減少,其余6個沒有反應。實驗結(jié)果提示,大部分攝食相關(guān)神經(jīng)元能響應能量信號,并且表達瘦素受體,這些生化特性有別于其它下丘腦神經(jīng)元。最后,我們結(jié)合光遺傳學和多通道在體記錄技術(shù),進一步考察下丘腦食欲素(Orexin, ORX)神經(jīng)元對攝食相關(guān)神經(jīng)元的調(diào)控作用。通過在實驗小鼠LH區(qū)注射帶有特異性標記ORX神經(jīng)元啟動子的慢病毒質(zhì)粒,將光敏感離子通道(Channelrhodopsin-2, ChR2)表達于下丘腦的ORX神經(jīng)元中。通過光激活ORX神經(jīng)元,我們發(fā)現(xiàn)Ⅰ型FRN可被間接激活,而Ⅳ型FRN則被間接抑制。說明ORX神經(jīng)元參與調(diào)控下丘腦FRN的放電活動。綜上所述,我們對下丘腦攝食相關(guān)神經(jīng)元在體放電活動的研究表明,不同種類下丘腦神經(jīng)元在攝食行為過程中具有復雜多樣的在體放電模式。這一結(jié)果提示,下丘腦局部環(huán)路中的攝食相關(guān)神經(jīng)元,可能以不同的編碼方式,共同參與調(diào)控攝食行為。這一結(jié)果也揭示了下丘腦在體攝食行為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的復雜性,為后續(xù)進一步深入了解下丘腦攝食相關(guān)神經(jīng)元的類型,以及各類型攝食相關(guān)神經(jīng)元在攝食行為中的調(diào)控機制,提供了基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q42

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本文編號：1352263