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好書推薦！《動物行為實驗手冊》電子版pdf，網(wǎng)盤發(fā)貨！ 動物行為學實驗是神經(jīng)科學研究領(lǐng)域的重要組成部分，主要側(cè)重于科學客觀地評價各種條件下的動物行為。動物行為學實驗種類繁多，研究不同的疾病模型時，研究人員需根據(jù)關(guān)注的具體行為選擇合適的研究手段。《動物行為實驗手冊》為學習記憶類、抗焦慮抑郁類、抗疲勞類、神經(jīng)精神類、痛覺測試類、嗅覺測試類、社會行為類及特定行為評估類等，其中許多實驗需要借助特制的儀器、記錄及分析系統(tǒng)。 生長分化因子15（GDF15）是一種在組織受到壓力或損傷時表達并分泌的細胞因子。GDF15和胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）類似物通過腦干神經(jīng)元發(fā)揮作用，這些神經(jīng)元共表達其受體，即GFRAL和GLP1R，從而減少食物攝入并降低體重。然而，它們作為臨床治療手段的應用受到一定限制，因為這兩種物質(zhì)還會誘發(fā)類似惡心不適的行為，包括厭惡感。基于此，2024年12月30日英國曼徹斯特大學Simon M. Luckman研究團隊在Nature communications雜志發(fā)表了“Brainstem BDNF neurons are downstream of GFRAL/GLP1R signalling”揭示了腦干中的BDNF神經(jīng)元處于GFRAL/GLP1R信號傳導的下游。在此，作者在小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)了GFRAL/GLP1R神經(jīng)元下游的另一條通路，該通路涉及孤束核中一群獨特的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）細胞。因此，BDNFmNTS神經(jīng)元對于GDF15和GLP1R激動劑Exendin-4的減重作用至關(guān)重要。此外，急性激活BDNFmNTS神經(jīng)元足以減少食物攝入、促進脂肪酸氧化，這可能為長期減重提供一條途徑。這些BDNF神經(jīng)元響應來自GFRAL和GLP1R的信號，參與調(diào)控一系列生理功能，如能量平衡、食物攝入和代謝調(diào)節(jié)。這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了腦干中復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡在整合多種外周信號以調(diào)節(jié)機體穩(wěn)態(tài)方面的重要性。 作者發(fā)現(xiàn)GFRAL神經(jīng)元主要局限于腦干中的極后區(qū)（AP）和孤束核（NTS），在其他腦區(qū)沒有明顯表達。研究人員通過同源重組技術(shù)，在胚胎干細胞中生成一種轉(zhuǎn)基因小鼠，該小鼠在GFRAL基因啟動子控制下表達IRES-Cre重組酶。進一步的研究表明，外源性GDF15激活了AP和NTS中的GFRALCre:ChR2-eYFP細胞，證明這些神經(jīng)元對GDF15敏感。大多數(shù)GFRAL神經(jīng)元含有囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運體和CCK，暗示它們可能與突觸后目標神經(jīng)元形成興奮性連接。使用逆行追蹤劑實驗顯示，AP和mNTS之間存在局部連接，并且一些mNTS神經(jīng)元可能響應來自更高階腦區(qū)（如elPBN, PVH, CeA或BSTov）的輸入。GDF15 激活了mNTS中一群未識別的、GFRAL陰性的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元直接投射到下丘腦室旁核（PVH），可能是GFRAL神經(jīng)元的下游靶點。綜上所述，GFRAL神經(jīng)元集中在腦干特定區(qū)域，并在外源性GDF15刺激下被激活，參與了從腦干到下丘腦的信號傳導路徑，為進一步理解 GDF15 在生理和病理條件下的作用提供了重要線索。 圖二 GFRAL神經(jīng)元的有效激活會引發(fā)類似惡心不適的行為給予外源性GDF15會導致厭食和條件性味覺厭惡（CTA）。然而，目前尚不清楚這兩種現(xiàn)象是否可以分離。同樣，高濃度的外源性GDF15會減緩胃排空，這將間接影響食物攝入。為了探究外源性GDF15引發(fā)的厭食和條件性味覺厭惡是否可分離，以及高濃度外源性GDF15減少胃排空間接影響食物攝入的相關(guān)機制。將GFRAL Cre小鼠與刺激性設(shè)計受體小鼠雜交，對成年后代采用交叉設(shè)計，分別給予生理鹽水或CNO處理。激活 GFRALCre:hM3Dq-mCherry神經(jīng)元不僅誘導GFRALAP/NTS神經(jīng)元及NTS中非GFRAL神經(jīng)元的FOS表達，還在多個腦區(qū)非GFRAL神經(jīng)元中誘導FOS表達，類似外源性GDF15給藥后的模式。同時，化學遺傳學激活該神經(jīng)元強烈抑制正常夜間食物攝入，持續(xù)數(shù)小時，導致體重和胃排空顯著降低，小鼠出現(xiàn)明顯病態(tài)行為及CTA，表明GFRAL神經(jīng)元激活會引發(fā)回避行為。白天選擇性激活GFRAL神經(jīng)元對產(chǎn)熱有短暫影響（降低能量消耗和體溫），對營養(yǎng)利用有更持久影響（降低呼吸交換率RER），動物轉(zhuǎn)為代謝脂肪而非碳水化合物，脂肪氧化衍生值顯著增加。重復急性激活無食物小鼠的 GFRAL神經(jīng)元實驗表明，GFRAL神經(jīng)元激活誘導的脂肪酸氧化增加并非完全繼發(fā)于能量攝入減少，但胃排空減少可能影響營養(yǎng)物質(zhì)進入血液，加劇RER反應，雖難以完全分離RER變化與營養(yǎng)可用性降低的關(guān)系，但禁食或GDF15作用下RER下降可能激活相似神經(jīng)機制。 圖三 急性激活BDNFmNTS神經(jīng)元足以減少食物攝入量和降低呼吸交換率為了確定它們是否足以減少食物攝入和降低呼吸交換率，作者用Cre依賴的AAV-hSyn-DIO-hM3Dq-mCherry對雙側(cè)的BDNFmNTS進行轉(zhuǎn)導。使用低劑量的CNO通過化學遺傳學刺激BDNFCre:NTS - hM3Dq神經(jīng)元，顯著降低了體重、食物攝入量和RER。有趣的是，盡管RER大幅降低，但這種刺激對能量消耗或體溫總體上沒有影響。因此，盡管體重有所下降，但這些結(jié)果表明脂肪酸氧化可能獨立于能量消耗和/或產(chǎn)熱的變化而發(fā)生。然而，更強激活BDNFmNTS神經(jīng)元，會對RER產(chǎn)生越來越大的影響，同時也會降低能量消耗和體溫，就好像小鼠正在進入一種蟄伏狀態(tài)。 https:///10.1038/s41467-024-54367-y
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