天热时我们会没胃口、身体自动降温,天冷又会想吃东西、浑身发热,这背后是身体体温调节和能量代谢的精妙配合。但大脑里究竟是哪些神经通路在根据环境温度,同时调控我们的体温和进食行为,一直是个未解之谜。海德堡大学的研究团队就找到了大脑下丘脑里的 “温控进食开关”,解开了这一身体调节的关键谜题。
2026年2月27日,来自德国海德堡大学药理学研究所Jan Siemens研究团队做了一项专门研究,标题为《 Thermal-state-dependent control of body temperature and feeding by two intra-hypothalamic pathways 》,相关成果发表在《Current Biology》期刊上。 本研究发现下丘脑腹内侧视前区的瘦素受体阳性神经元(VMPOLepR)通过投射至室旁核(PVH)和背内侧核(DMH)的两条通路,实现体温和进食的温度依赖性调控,二者在热环境下对体温调节作用显著增强,且 VMPOLepR→PVH 通路在低温下抑制进食的效果更明显,这两条通路补充了经典的能量调节通路,为理解机体热代谢平衡提供了新的神经环路机制。
接下来,我们一同探究研究团队是如何解析机体实现体温与代谢稳态调控的内在机制的。
研究亮点
VMPOLepR通过室旁核和背内侧下丘脑核通路调控体温与进食行为
向PVH和DMH的投射通路在体温调节中发挥独特且互补的作用
抑制该通路会引发体温升高,此效应在高温环境下表现最为显著
VMPOLepR向PVH的投射通路,在低温环境下抑制进食的作用比高温环境下更强
首先,作者采用光遗传学激活小鼠 VMPOLepR神经元,5Hz 及以上频率刺激会让小鼠核心体温、棕色脂肪组织(BAT,产热组织)温度下降,尾部温度短暂升高(皮肤血管扩张散热),同时运动能力降低、进食量显著减少,而对照组无此变化,且该反应与下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴无关。通俗来说,这类神经元一被激活,身体就会启动降温程序,还会让人没胃口,是调控体温和进食的核心神经元。
PVH、DMH 为核心下游靶点,功能各有侧重
接下来,作者通过光遗传学选择性激活 VMPOLepR向 PVH、DMH、中脑导水管周围灰质(PAG)的投射,发现仅 PVH 和 DMH 投射能降低体温、抑制 BAT 产热,其中 PVH 投射还能介导尾部血管扩张,且只有 PVH 投射能显著抑制进食,DMH 和 PAG 投射对进食无影响。后续激活 VMPO 内谷氨酸能、GABA 能神经元向 PVH 的投射,发现会引发体温升高和运动增加,说明不同类型神经元的调控作用存在差异,也就是说 PVH 是同时调控体温和进食的关键靶点,DMH 仅参与体温调节。
兴奋性 VMPOLepR神经元为调控主力
利用交叉遗传学策略区分 VMPOLepR中的 GABA 能(抑制性)和非 GABA 能(主要为谷氨酸能,兴奋性)神经元,光遗传学激活显示,非 GABA 能神经元能显著抑制 BAT 产热、引发血管扩张并强烈抑制进食,而 GABA 能神经元的调控效果微弱。激活这类兴奋性神经元向 PVH 的投射,能复刻上述全部效应,向 DMH 投射仅轻微降低体温,也就是说兴奋性 VMPOLepR神经元是介导体温和进食调控的主要力量,且 PVH 是其核心下游。
热环境下两条通路的体温调节作用显著增强
最后,作者通过光遗传学抑制技术阻断 VMPOLepR→PVH/DMH 通路,室温下小鼠仅轻微升温、进食增加,而在 36℃急性热暴露或 4 周长时程热适应后,小鼠核心体温显著升高(高热),且仅 PVH 通路阻断会让热适应小鼠进食增加。量化分析显示,通路抑制在热环境下的升温效应远大于室温,这两条通路是机体热环境中维持体温稳定的关键,且 PVH 通路在热环境中仍参与进食调控。
全文总结
本研究通过光遗传学、交叉遗传学、免疫组织化学等技术,鉴定出下丘脑 VMPOLepR神经元投射至 PVH 和 DMH 的两条神经通路,揭示了其对体温和进食的温度依赖性调控机制:兴奋性 VMPOLepR神经元是调控主力,PVH 通路同时介导体温降低和进食抑制,DMH 通路仅参与体温调节;两条通路在热环境下对体温的调控作用显著增强,而 PVH 通路在低温下抑制进食的效果更突出。该研究补充了经典的下丘脑能量调节通路,阐明了热代谢平衡的新神经环路,为理解机体适应环境温度的生理机制提供了核心依据。
研究意义
理论意义:首次明确下丘脑 VMPOLepR→PVH/DMH 通路对体温和进食的温度依赖性调控机制,填补了下丘脑热调节与能量代谢交互环路的研究空白,补充经典 ARC→PVH 能量调节通路功能,丰富了下丘脑代谢调控的神经网络体系,为理解机体热适应生理机制奠定理论基础。
应用意义:发现了肥胖、体温调节障碍等代谢性疾病的潜在神经靶点,为这类疾病的发病机制研究提供新方向,也为相关代谢病的临床干预和治疗方案开发开辟了全新路径,同时为探究环境温度适配的机体代谢调节策略提供实验依据,具备重要的临床转化潜力。
https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.01.074
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