雌激素调节的大脑回路帮助女性控制肥胖

为了更好地了解女性荷尔蒙雌激素在维持能量平衡和体重控制方面的关键作用，由贝勒医学院的研究人员领导的一个团队一直在研究雌激素与提供这些抗肥胖益处的特定大脑区域的相互作用。该小组在《科学进展》杂志上报告(“雌激素敏感的下丘脑-中脑神经回路控制生热和身体活动”)，雌激素激活的神经回路刺激小鼠模型中的生热或身体热量产生和身体活动。

该回路始于位于下丘脑区域的神经元，该区域称为下丘脑腹内侧核的腹外侧分区(vlVMH)。这些神经元通过雌激素受体α(ER-α)与雌激素相互作用，并通过与位于另一个大脑区域(称为中缝背核(DRN))的产生血清素的神经元连接和通信来对激素做出反应。

该电路不仅对雌激素做出反应，还对环境温度和动物营养状况的变化做出反应。有趣的是，该回路似乎在男性中起作用，但目前其生理相关性尚不清楚。

“雌激素受体α(ERα)由下丘脑腹内侧核腹外侧区(ERαvlVMH)神经元表达，调节女性体重，但介导这种生物学的下游神经回路仍然很大程度上未知。在这里，我们确定了介导ERαvlVMH神经元代谢效应的神经回路，”研究人员写道。

“我们发现ERαvlVMH神经元的选择性激活刺激棕色脂肪组织(BAT)产热、身体活动和核心温度，并且ERαvlVMH神经元为中缝背核中的5-羟色胺(5-HT)神经元提供单突触谷氨酸输入。DRN)。“值得注意的是，ERαvlVMH→DRN回路会对环境温度和营养状态的变化做出反应。我们进一步表明，5-HTDRN神经元介导ERαvlVMH神经元对BAT产热和身体活动的刺激作用，并且DRN投射的ERαvlVMH神经元表达的ERα是维持能量平衡所必需的。

“总的来说，这些发现支持了一个模型，即ERαvlVMH神经元通过刺激5-HTDRN神经元来激活BAT产热和身体活动。”

“我的实验室长期以来一直对了解代谢控制中的性别差异感兴趣，”共同通讯作者、贝勒大学儿科营养以及分子和细胞生物学教授徐勇博士说。“例如，与同龄男性相比，在更年期之前，女性通常不会出现可能导致体重增加的代谢问题。然而，绝经后，这种好处似乎消失了。世界各地的研究人员一致认为，雌激素是这种益处的重要参与者之一。”

以往研究中的研究

在之前的工作中，科学家们表明，雌激素受体之一ER-α在多个大脑区域表达，包括下丘脑的v1VMH。当表达ER-α的v1VMH神经元对雌激素做出反应时，动物会增加生热作用和体力活动。这两种反应都是有益的，因为它们会增加能量消耗，从而可以预防肥胖。

“当时我们不知道介导这些反应的神经回路，”徐说。“利用现代神经科学技术，我们确定了一个神经回路，它将vlVMH区域中表达ER-alpha的神经元与DRN区域中的神经元连接起来。我们证实，雌激素介导的该回路激活实际上会刺激产热和身体活动。”

研究人员还发现，该电路会对环境温度和动物营养状况的变化做出反应。

“例如，寒冷时可以激活该回路，刺激产热和身体活动，这将有助于动物保持温暖，”徐说。“当动物饥饿时，该回路会受到抑制，从而关闭生热作用和体力活动，从而节省能量以适应营养缺乏。”

徐和他的同事研究了女性和男性的这一回路。

“我们发现该回路在男性中是保守的;它们具有表达ER-α的相同神经元，并投射到相同的下游大脑区域，”他继续说道。“如果男性的回路被人为激活，就会发生相同的反应——生热和身体活动受到刺激。然而，我们仍然不知道这个回路在男性中发挥的作用。进一步的研究将有助于回答这个问题。”

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