《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Orexin-A signaling modulates dopamine neurons and palatable food seeking: potential involvement of μ-opioid receptor signaling pathway
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肥胖與暴食行為及獎賞通路異常激活相關，下丘腦神經肽orexin-A和μ-阿片受體信號在攝食行為及獎賞處理中起重要作用。本研究通過熒光金逆行追蹤、免疫組化染色和藥物干預，揭示PeF與VTA間的神經投射，證實VTA多巴胺神經元通過OX1-R和μ-阿片受體信號通路調控高脂高糖食物尋求行為，并發現orexin-A與NTX的協同抑制作用。
欒曉|劉洋|張曉倩|孫向榮|郭菲菲|王咪
青島大學生物醫學中心，中國山東省青島市，266000
摘要
目的
肥胖與暴飲暴食和獎賞通路的異常激活有關。下丘腦神經肽（如食欲素-A）和μ-阿片受體信號傳導在進食行為和獎賞處理中起著重要作用；然而，食欲素-A與μ-阿片受體信號傳導在尋求美味食物中的作用機制尚不清楚。
材料與方法
我們使用熒光金逆向追蹤技術研究了圍食區（PeF）與腹側被蓋區（VTA）之間的神經投射。通過免疫組化染色評估了VTA中食欲素-A受體1（OX1-R）和酪氨酸羥化酶（TH）神經元的分布。隨后，向VTA給藥以研究食欲素-A與μ-阿片受體拮抗劑納曲酮（NTX）在調節尋求美味食物行為及VTA多巴胺（DA）神經元放電頻率方面的相互作用。
主要發現
在PeF中觀察到熒光金標記的食欲素-A神經元，并在VTA中檢測到OX1R和TH神經元的共定位。此外，對PeF進行電刺激或向VTA注射食欲素-A可增加TH陽性神經元中c-Fos的表達，為這項研究提供了解剖學基礎。向VTA微注射食欲素-A可促進大鼠尋求美味食物的行為，這一效應可被預先注射的OX1R拮抗劑SB-334867完全阻斷。此外，食欲素-A和NTX被發現可以調節VTA DA神經元的放電頻率，表明它們可能通過影響VTA DA神經元來調節尋求美味食物的行為。
意義
本研究揭示了食欲素-A與μ-阿片系統在調節尋求美味食物行為及VTA DA神經元放電頻率方面的相互作用。
引言
肥胖及其相關并發癥會對人類健康造成巨大危害，近年來肥胖的發病率急劇上升，并逐漸成為全球性問題[1]。肥胖是一種綜合性疾病，主要由過量進食引起，而進食行為受到大腦中樞神經系統中的獎賞和成癮系統的調控[2]。食物獎賞回路系統會促使嚙齒動物在能量需求得到滿足后仍繼續進食[3]。食欲素系統（包括兩種神經肽食欲素-A和食欲素-B）與進食行為和獎賞通路密切相關[4,5]；食欲素-A神經元分布于下丘腦的多個區域，包括外側下丘腦、外側背側下丘腦和圍食區（PeF）[6],[7],[8]。先前的研究表明，向大鼠腦室內注射食欲素-A可增加其食物攝入量[9]，而向第三腦室微注射食欲素-A可選擇性增加其對高脂肪食物的攝入，這表明食欲素-A可能與大鼠的食物偏好有關[10]。美味的高脂肪和高糖食物可能導致大鼠表現出非穩態的、由獎賞驅動的進食行為，這可能是肥胖的原因之一[11]。鑒于食欲素系統的潛在抗肥胖作用，它受到了廣泛關注。
研究表明，阿片肽受體在大腦中廣泛分布，如紋狀體和丘腦的蒼白球、尾狀核等區域，μ-阿片肽受體信號與肥胖和暴飲暴食行為密切相關[12,13]。長期腹腔注射納曲酮（NTX）可抑制大鼠的食欲并減少能量產生[14]，而向外側下丘腦微注射NTX可急性抑制其進食行為[15]。這表明NTX在外周或中樞神經系統中的注射可能調節大鼠的進食行為。長期攝入美味食物會導致中腦邊緣區域μ-阿片受體表達和功能的變化，這也表明μ-阿片受體信號通路與獎賞或成癮系統有關[16]。此外，內源性阿片類物質在食欲素系統中起著關鍵作用，食欲素已被證明可通過抑制強啡肽信號來促進獎賞尋求行為[17]。這些研究表明食欲素和阿片類物質之間可能存在相互作用。然而，尚不清楚μ-阿片受體是否參與調節大鼠對美味食物的攝入。
腹側被蓋區（VTA）是獎賞系統的重要組成部分，該區域含有豐富的多巴胺能神經元[18]。已知食物可在不涉及味覺受體的情況下激活多巴胺通路，大鼠可能因進食對情緒的影響而對美味食物表現出偏好[19]。食欲素-A可促進大鼠的食物攝入并激活其多巴胺（DA）神經元[20,21]。然而，食欲素-A與μ-阿片受體信號在調節VTA DA神經元放電頻率及尋求美味食物行為方面的相互作用尚不清楚。因此，我們的研究旨在確定食欲素-A信號是否通過影響VTA DA神經元的放電頻率來調節尋求美味食物的行為，以及μ-阿片受體信號是否參與這一信號通路。
實驗部分
動物
本實驗共使用了162只健康的Sprague-Dawley（SD）雄性大鼠（體重280-340克，年齡8至10周），這些大鼠購自中國山東省青島市藥物控制研究所。另外購買了20只雙食欲素受體基因敲除（DOR?/?）的C57BL/6雄性小鼠（體重22-28克，年齡12至22周），來自中國廣東省Cyagen公司，同時使用了20只野生型對照組小鼠作為對照。選擇大鼠進行實驗是因為它們在食物攝入量方面的個體差異較小。
食欲素-A在VTA中的給藥對大鼠尋求美味食物行為的影響
36只大鼠被隨機分為6組（每組6只）：1）空白組（0.5 μl生理鹽水）；2）食欲素-A組（5 μg食欲素-A/0.5 μl生理鹽水）；3）SB-334867組（20 μg SB-334867/0.5 μl生理鹽水）；4）食欲素-A + SB-334867組（5 μg食欲素-A/0.25 μl SB-334867/0.25 μl生理鹽水）；5）NTX組（0.5 μg納曲酮/0.5 μl生理鹽水）；6）食欲素-A + NTX組（5 μg食欲素-A/0.25 μl SB-334867/0.25 μl納曲酮）。
向VTA注射食欲素-A顯著增加了大鼠獲得的食物顆粒數量（P < 0.05，圖1 A）。
討論
本研究發現，向VTA微注射食欲素-A可調節VTA DA神經元的放電頻率并促進大鼠尋求美味食物的行為，而預先注射OX1-R拮抗劑SB-334867或同時注射NTX可完全阻斷這種效應。因此，食欲素-A可能通過VTA DA神經元來促進尋求美味食物的行為，且μ-阿片受體信號通路可能參與其中。
作者貢獻聲明
欒曉：數據整理、正式分析、資金獲取、方法學設計、驗證、初稿撰寫。
劉洋：數據整理、正式分析、項目管理、軟件使用、監督、驗證、初稿撰寫。
張曉倩：概念構思、實驗設計、項目管理、監督、驗證、可視化。
孫向榮：概念構思、資金獲取、方法學設計、資源協調。
郭菲菲：資金獲取、方法學設計、資源協調。
利益沖突聲明
我們聲明沒有財務利益沖突和利益相關問題。
致謝
本工作得到了國家自然科學基金（項目編號：81470815、81270460、81300281、81500414和31971060）、中國博士后科學基金（項目編號：2018M632627、2018M630749）以及山東省優秀中青年科學家研究獎勵基金（項目編號：BS2014YY009）的支持。
