《自然》：感染病毒常会发热 下丘脑 提高生存率 求热

顾汉现

为啥感染病毒常常会发热？《自然》研究揭示背后原因  下丘脑 提高生存率 求热

脑视前神经元群控制疾病期间的发烧和食欲。在感染期间，动物表现出旨在提高生存率的生理和行为适应性变化。尽管存在许多感染原因，但它们会引发类似的定型症状，例如发烧、求热（寻求温暖）、食欲不振和疲劳。神经系统一直在与免疫系统“对接”，免疫系统开启了防御，助生存。本文为感染病学关联基础医学研究论文。
(Google Translate: )
Why does infection with the virus often cause fever? "Nature" study reveals the reason behind the hypothalamus to improve survival rate seeking heat
Brain preoptic neuron population controls fever and appetite during disease. During infection, animals exhibit physiological and behavioral adaptations designed to improve survival. Although there are many causes of infection, they cause similar stereotyped symptoms, such as fever, heat seeking (seeking warmth), loss of appetite, and fatigue. The nervous system has been "docking" with the immune system, which turns on defenses to help survive. This article is a basic medical research paper related to infectious diseases.
（グーグル翻訳： ）
ウイルスに感染するとしばしば発熱するのはなぜですか？ 視床下部が熱を求めて生存率を向上させる理由が「Nature」の研究で明らかに
脳の視索前ニューロン集団は、疾患中の発熱と食欲を制御します。 感染中、動物は生存を改善するように設計された生理学的および行動的適応を示します。 感染症には多くの原因がありますが、発熱、暑熱（熱を求める）、食欲不振、疲労など、似たようなステレオタイプの症状を引き起こします。 神経系は免疫系と「ドッキング」しており、生存を助けるために防御をオンにしています. この記事は、感染症に関する基礎医学研究論文です。


学术经纬

2022/06/13

论文
论文标题：A preoptic neuronal population controls fever and appetite during sickness
作者：Jessica A. Osterhout, Vikrant Kapoor, Stephen W. Eichhorn, Eric Vaughn, Jeffrey D. Moore, Ding Liu, Dean Lee, Laura A. DeNardo, Liqun Luo, Xiaowei Zhuang & Catherine Dulac
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期刊：Nature
发表时间：2022/06/08
数字识别码：10.1038/s41586-022-04793-z
摘要：During infection, animals exhibit adaptive changes in physiology and behaviour aimed at increasing survival. Although many causes of infection exist, they trigger similar stereotyped symptoms such as fever, warmth-seeking, loss of appetite and fatigue1,2. Yet exactly how the nervous system alters body temperature and triggers sickness behaviours to coordinate responses to infection remains unknown. Here we identify a previously uncharacterized population of neurons in the ventral medial preoptic area (VMPO) of the hypothalamus that are activated after sickness induced by lipopolysaccharide (LPS) or polyinosinic:polycytidylic acid. These neurons are crucial for generating a fever response and other sickness symptoms such as warmth-seeking and loss of appetite. Single-nucleus RNA-sequencing and multiplexed error-robust fluorescence in situ hybridization uncovered the identity and distribution of LPS-activated VMPO (VMPOLPS) neurons and non-neuronal cells. Gene expression and electrophysiological measurements implicate a paracrine mechanism in which the release of immune signals by non-neuronal cells during infection activates nearby VMPOLPS neurons. Finally, we show that VMPOLPS neurons exert a broad influence on the activity of brain areas associated with behavioural and homeostatic functions and are synaptically and functionally connected to circuit nodes controlling body temperature and appetite. Together, these results uncover VMPOLPS neurons as a control hub that integrates immune signals to orchestrate multiple sickness symptoms in response to infection.

所属学科：
病理学
生理学

(领研网导读 J.T.) 神经系统改变体温和触发疾病行为，例如发烧、食欲不振和疲劳等。本研究发现，在脂多糖（LPS）或多肌胞苷酸诱发疾病后，下丘脑腹内侧视前区（VMPO）的一个神经元群会被激活。这些神经元对发烧和其他疾病症状的产生至关重要。在感染期间，非神经元细胞释放的免疫信号会激活由 LPS 激活的 VMPO（VMPOLPS）神经元。VMPOLPS 神经元对与行为和稳态功能相关区域的大脑活动产生影响，并与控制体温和食欲的脑回路节点有突触和功能上的联系。



药明康德内容团队


新冠疫情来临后，“量体温”是很多人初步判断是否感染病毒的一种简单手段，这是因为发烧是发生各类感染的一个关键症状。

大多数人可能会将身体的这一变化“归功于”免疫系统，认为出现了发烧、畏寒或身体乏力等感觉，就说明免疫系统自动开启了防御。

事实却并非如此，这一切的背后是大脑在指挥。更具体一点来说，神经系统一直在与免疫系统“对接”，确认身体被感染后，会协调一系列行为和生理变化，包括出现那些令我们不太舒服的症状。

本周，顶尖学术期刊《自然》上发表的一篇研究论文中，科学家们通过小鼠实验，首次找到了一群特殊的脑细胞：这一小撮神经细胞在大脑中运筹帷幄，感知到免疫状态因为感染而发生变化后，操纵了发烧、畏寒、食欲不振等一系列症状的发生。



▲哈佛大学的Catherine Dulac教授为通讯作者，知名华人科学家庄小威教授也参与了这项研究


这群特殊的神经元位于下丘脑，一个以调节体温、进食、饮水、内分泌活动等重要机能而“闻名”的关键脑区。研究人员先设法使实验室小鼠因为细菌感染而发烧，然后在它们的大脑中搜寻此时被激活的神经细胞，最终注意到了位于下丘脑腹内侧视前区（VMPO）的神经元。

为了确认这些细胞的功能，研究人员利用化学遗传学和光遗传学等方法，对这群数量在1000个左右的神经元进行了精确控制，操纵它们传送信号。结果发现，VMPO神经元对于产生发热等症状至关重要。激活这些细胞后，小鼠体温升高，畏寒，食欲降低——表现与人类感染后常出现的一系列症状非常相像。

此外，研究人员还确认，这群神经细胞投射到12个脑区，包括一些已知控制口渴、疼痛敏感性和社交互动的脑区，换句话说，其他一些感染后常有的症状表现也可能受到这群神经细胞的影响。



图片来源：123RF


在这篇论文中，研究人员更进一步揭示了这些神经细胞是如何感知身体免疫状态的。他们发现，这些神经细胞有绝佳的地理位置：紧挨着血脑屏障。血脑屏障将大脑与循环血液隔开，也意味着这里是大脑和免疫系统相互交流的位置。

研究人员指出，构成血脑屏障的细胞可以释放出免疫信号，而邻近的下丘脑VMPO神经元又正好配置了接收免疫信号的一些受体，因此血脑屏障的细胞就通过一种叫做“旁分泌信号”的机制触发控制发热等症状的神经细胞。



▲本研究示意图（图片来源：参考资料[1]）


现在，我们对感染细菌或病毒后为什么会发烧，终于有了更全面的认识：组成血脑屏障的细胞与血液和外周免疫系统接触，被激活后，通过分泌细胞因子和趋化因子，进而激活下丘脑新发现的这群神经元，导致体温升高、食欲不振等症状。

利用这一机制，科学家们希望有朝一日能够用来消除或逆转发热等症状。尽管我们知道发热通常有助于消除病原体，是一种健康的身体反应，但是高烧持续不退时，可能变得非常危险。同样的，食欲不振也是如此，一定程度的胃口变差可能在应对感染之初有所帮助，但持续缺乏营养或水分则会阻碍恢复健康。


参考资料：

[1] Jessica Osterhout et al., (2022) A preoptic neuronal population controls fever and appetite during sickness. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-022-04793-z

[2] Harvard-led researchers find how the brain controls symptoms of sickness. Retrieved June 8, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/955054


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文章标签
病毒感染
神经系统
免疫系统
神经细胞
下丘脑
下丘脑腹内侧视前区
血脑屏障
体温升高

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04793-z、

https://www.linkresearcher.com/t ... 8-96ac-606a2693adf7



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