解析中枢LEAP-2对食物摄入的影响及其对伏隔核多巴胺释放的作用

2024-05-29 Wed
解析中枢LEAP-2对食物摄入的影响及其对伏隔核多巴胺释放的作用背景介绍肠-脑肽（gut-brain peptide）胃饥饿素（ghrelin）及其受体已经被确立为调节饥饿和奖励处理的重要因素。然而，作为胃饥饿素受体倒向激动剂（inverse agonist）的肝表达抗菌肽2（Liver-expressed antimicrobial peptide 2，Leap2）才刚刚开始受到关注。以往的研究表明，胃饥饿素能增强奖励相关行为，而合成的胃饥饿素受体拮抗剂能够削弱这种行为。Leap2的中枢作用和机制尚未完全明了，这个研究的目标就是通过研究Leap2在小鼠中枢的作用，进一步理解其在奖励相关行为中的角色，以期为肥胖及其他奖励相关的精神和神经障碍提供理论基础。
论文来源本研究论文由Maximilian Tufvesson-Alm、Qian Zhang、Cajsa Aranäs、Sebastian Blid Sköldheden、Christian E. Edvardsson和Elisabet Jerlhag撰写，发表在《Progress in Neurobiology》期刊，文章编号为236 (2024) 102615，于2024年4月17日上线。
实验流程实验对象与环境研究使用了雄性NMRI小鼠，小鼠在实验室适应一周后开始实验。实验中，小鼠被提供了高热量的食物——花生酱、Nutella甜酱和巧克力，并持续供给标准鼠粮和水。实验环境温度恒定在20℃，湿度为50%，并采用12小时光暗周期。
药物与给药Leap2（Leap-2 (38-77)（人）/Leap-2 (37-76)（鼠），由Phoenix Pharmaceuticals Inc.提供）被溶解在Ringer溶液中，用于实验中进行脑室内注射（ICV）或者局部注射到小脑脚背侧屋（LDTg）。注射剂量按照之前的实验确定，确保不影响小鼠一般行为。
食物摄入实验为了测试Leap2对食物摄入量的影响，研究在不同时间点测量了花生酱、Nutella甜酱和巧克力的摄入量，并且比较了Leap2处理组与对照组之间的差异。
位置条件偏爱（CPP）实验研究使用CPP实验来评估Leap2对与奖励相关记忆的影响。通过在训练阶段将食物与实验箱的一侧关联，评估小鼠在接种Leap2前后对食物相关位置的偏好。
微透析与多巴胺分析为了探讨Leap2对伏隔核多巴胺信号传导的影响，使用微透析技术测量了花生酱暴露和食用时的小鼠伏隔核中多巴胺的变化。通过对不同处理组之间的比较来评估Leap2对多巴胺信号传导的影响。
qPCR分析研究通过qPCR技术检测了未经处理小鼠在摄入花生酱前后脑中的Leap2表达情况，着重分析与奖励相关的脑区。
数据分析所有的统计分析使用了GraphPad Prism® 9.5.1软件进行。使用两因素方差分析（two-way ANOVA），Wilcoxon符号秩检验，以及其他统计方法进行数据处理。
主要结果Leap2对食物摄入的影响研究发现，Leap2显著减少了小鼠对高偏好食物（如花生酱）的摄入量，而对普通鼠粮的摄入影响相对小。具体数据显示，对花生酱摄入的影响在两小时内显著，且该效果与小鼠对高偏好食物的偏好度正相关。
Leap2对奖励记忆的影响在CPP实验中，小鼠在训练阶段对花生酱表现出强烈的偏好，而Leap2处理后这种偏好显著减弱。此外，Leap2能够完全消除对Nutella甜酱的CPP效应，但对巧克力没有显著影响。这表明Leap2可能主要影响高偏好、高奖励的食物摄入和记忆。
Leap2对多巴胺信号传导的影响微透析实验结果显示，Leap2显著抑制了花生酱暴露和食用时伏隔核中多巴胺的释放。对照组小鼠在暴露花生酱后多巴胺水平显著增加，而Leap2处理组则没有这种现象。这表明Leap2可能通过调节中枢多巴胺信号传导来影响食物奖励行为。
Leap2在大脑中的表达qPCR结果表明，Leap2在多个脑区均有表达，特别是在与奖励相关的脑区，如伏隔核和LDTg。提供高偏好的花生酱后，这些脑区的Leap2表达显著降低，这可能暗示Leap2在调节奖励相关行为中的重要作用。
Leap2在LDTg的作用通过在LDTg局部注射Leap2，研究发现小鼠在急性暴饮食情况下的高偏好食物摄入量显著降低。这进一步证明了Leap2在特定脑区对奖励相关饮食行为的调控作用。
研究意义与价值本研究通过多种实验方法全面揭示了Leap2对食物摄入及奖励相关行为的影响。研究表明，Leap2不仅能够减弱高偏好食物的摄入，还能调节与食物奖励相关的记忆和多巴胺信号传导。Leap2在中枢多个奖励相关脑区的表达及其受饮食调控的情况，进一步强化了其作为潜在治疗肥胖和其他奖励相关神经精神障碍的重要性。
研究亮点Leap2对高偏好食物摄入的显著抑制作用： 尤其对花生酱，表明Leap2可以作为调控高热量饮食的潜在靶点。
对奖励记忆和多巴胺信号传导的影响： Leap2能够显著抑制高偏好食物引发的奖励记忆和多巴胺释放，凸显了其在神经奖励系统中的调控作用。
脑区特异表达及调控： Leap2在奖励相关脑区的高表达及其因饮食变化而变化，表明其可能在饮食奖励行为中起到积极反馈的角色。
结论本研究充分揭示了Leap2在中枢对高偏好食物摄入和奖励相关行为的调控作用，设立了其在肥胖及相关精神障碍治疗中的潜在应用基础。未来的研究需要进一步探讨Leap2在不同饮食状态下的中枢浓度、分布及其长期效应，以全面理解Leap2在神经奖励系统中的作用。