内源性大麻素系统调控摄水行为的机理
水是人体构成的最高成分,平均占人体55-60%。但是通过体内生物化学反应、呼吸和排汗等方式,我们体内的水分在不断消耗和减少。其相应的结果是增加体液的渗透压。神经系统能够快速感知这个改变并且产生渴的感觉,进而促使产生摄水行为;同时,体内会生成激素并释放到血液循环中,比如血管紧张素(简称 ang II),大脑中细胞被ang II激活也可以产生摄水行为。
大量的研究证明下丘脑和后脑是调控渴觉和摄水行为的关键脑区,但是关于新皮层调节该行为的研究很少。在现实生活中,虽然我们身体已经处于缺乏能量和水的状态,但是当我们在紧张工作时并不会感受到饥渴。这种现象令人产生一种猜想,在大脑皮层中存在着抑制饥渴感觉的神经机制。
最近的研究证明Insular cortex 投射到Central amygdala 的神经元会抑制摄水行为。另外,情绪等其他因素也会对其产生重要的影响。最关键的问题是在大脑皮层中是否存在负责产生饥渴感觉的特异脑区,我们对其了解甚少。其原因在于我们很难直接去检测和定量这种感觉,通过间接检测摄食/水行为并不能排除刚才提到的几个因素的影响。因此,该领域仍然存在很多的问题值得去思考和研究,尤其是大脑皮层在此方面的功能研究。
内源性大麻素系统(endocannabinoid system)由内源性大麻素和大麻素受体构成。在神经系统中,大麻素I型受体(CB1)在不同细胞类型和很多脑区存在大量的表达。因此,CB1参与调控多种神经功能,比如学习记忆,疼痛,摄食行为等。在CB1对摄食行为调控的研究中存在特别显著的表型,Rimonnabant (CB1拮抗剂)具有非常明显的抑制摄食的效果。然而关于CB1是否参与调节摄水行为仍然存在争议。
2020年10月8日,法国波尔多大学Inserm, NeuroCentre Magendie 的Giovanni Marsicano研究团队在Current Biology杂志上在线发表了题为” A Novel Cortical Mechanism for Top-Down Control of Water Intake"的文章。在该研究中,科研人员首次明确回答了CB1是如何调控摄水行为的问题,并且揭示了一个新的皮层调节该行为的机理。
首先研究人员发现CB1敲除的老鼠摄水量低于同窝出生的野生型老鼠,证明CB1在保证正常摄水量方面是必需的。由于转基因老鼠可能会在发育过程中对其生理功能产生不可预测的影响,研究人员又利用药理学方法重新验证了这一结论(图1. B)。紧接着通过使用多种不同细胞类型/脑区条件性重新表达CB1的老鼠品系进行筛选,非常有趣地发现CB1在皮层兴奋性神经元中为保证正常的饮水量而发挥着充分性的作用。
在大脑皮层中,Insular cortex (IC) 和Anterior cingulate cortex (ACC) 曾被报道参与调节调节摄水。研究人员对这两个的脑区的CB1进行了研究,发现CB1在ACC兴奋性神经元中为保证正常的饮水量而发挥着充分性的作用, 而不是在IC神经元中。
通过ACC神经元CB1全脑分布观察,发现大量分布在Basolateral amygdala (BLA). BLA 也曾被报道参与调控摄水行为。因此,研究人员猜想ACC-BLA神经环路参与此调控。紧接着发现CB1敲除的老鼠背景下在ACC-BLA神经元表达CB1增加摄水量。从而验证了这一猜想。
综上所述,该研究证明CB1在参与调控摄水行为中起到必要和充分性的角色。CB1在ACC,尤其是在ACC-BLA 神经元中为保证动物饮水起到了关键作用。同时,这一发现再次证明皮层在调控摄水行为中的意义,对未来这一领域的研究指引了方向,并且可以推动早日找到产生饥渴感觉的核心脑区。
关于其医学意义,通过此研究可以推理如果增强CB1的功能,很有可能会改善厌食症的症状以及其他疾病带来的食欲下降的现象,反之,可以通过抑制饥渴感而达到减肥的效果。因此,对CB1的研究具有很深远的基础和临床研究意义。
发布于 广西
