《自然》：生病时“摆烂”竟是为了保命 大脑操控 节能免疫

顾汉现

生病时“摆烂”竟是为了保命，《自然》揭示大脑如何操控这一切  大脑操控 节能免疫

脑干 ADCYAP1 +神经元控制疾病行为的多个方面。感染会引起动物的一系列多效反应，包括厌食、倦怠、嗜睡和温度变化，统称为疾病行为。这些反应已被证明是适应性的。细菌内毒素（脂多糖 (LPS)）ー脑孤束核 (NTS) 和后区。节省代谢耗能，将能量留给免疫应答，对于个体的生存至关重要。本文是感染病等关联基础医学研究论文。
(Baidu Translation: )
When I was ill, I was trying to save my life. Nature reveals how the brain controls all these things. The brain controls energy conservation and immunity
Brain stem ADCYAP1+neurons control many aspects of disease behavior. Infection will cause a series of multi effect reactions of animals, including anorexia, fatigue, lethargy and temperature changes, which are collectively referred to as disease behaviors. These reactions have proved to be adaptive. Bacterial endotoxin (lipopolysaccharide (LPS)) affects the nucleus tractus solitarius (NTS) and the posterior region of the brain. Saving metabolic energy consumption and reserving energy for immune response is crucial for individual survival. This is a research paper on infectious diseases and other related basic medicine.
（百度翻訳： ）
病気になった時に「ならず者」になるのは命を守るためで、《自然》は脳がどのようにこれらのすべての脳を操作して省エネ免疫を操作するかを明らかにした
脳幹ADCYAP 1+ニューロンが疾病行為を制御する多方面。感染は動物の一連の多効果反応を引き起こし、拒食、倦怠、嗜眠と温度変化を含み、総称して疾病行為と呼ばれる。これらの反応は適応性であることが証明されている。細菌内毒素（リポ多糖（LPS））ー脳孤束核（NTS）と後部領域。代謝消費エネルギーを節約し、免疫応答にエネルギーを残すことは、個体の生存にとって極めて重要である。本文は感染症などの関連基礎医学研究論文である。

学术经纬

2022/11/02

论文
论文标题：Brainstem ADCYAP1+ neurons control multiple aspects of sickness behaviour
作者：Anoj Ilanges, Rani Shiao, Jordan Shaked, Ji-Dung Luo, Xiaofei Yu & Jeffrey M. Friedman
期刊：Nature
发表时间：2022/09/07
数字识别码：10.1038/s41586-022-05161-7
摘要：Infections induce a set of pleiotropic responses in animals, including anorexia, adipsia, lethargy and changes in temperature, collectively termed sickness behaviours1. Although these responses have been shown to be adaptive, the underlying neural mechanisms have not been elucidated2,3,4. Here we use of a set of unbiased methodologies to show that a specific subpopulation of neurons in the brainstem can control the diverse responses to a bacterial endotoxin (lipopolysaccharide (LPS)) that potently induces sickness behaviour. Whole-brain activity mapping revealed that subsets of neurons in the nucleus of the solitary tract (NTS) and the area postrema (AP) acutely express FOS after LPS treatment, and we found that subsequent reactivation of these specific neurons in FOS2A-iCreERT2 (also known as TRAP2) mice replicates the behavioural and thermal component of sickness. In addition, inhibition of LPS-activated neurons diminished all of the behavioural responses to LPS. Single-nucleus RNA sequencing of the NTS–AP was used to identify LPS-activated neural populations, and we found that activation of ADCYAP1+ neurons in the NTS–AP fully recapitulates the responses elicited by LPS. Furthermore, inhibition of these neurons significantly diminished the anorexia, adipsia and locomotor cessation seen after LPS injection. Together these studies map the pleiotropic effects of LPS to a neural population that is both necessary and sufficient for canonical elements of the sickness response, thus establishing a critical link between the brain and the response to infection.

所属学科：
生物
▎药明康德内容团队编辑


当我们生病、感觉浑身不舒服时，常常会变得不想吃东西、不想喝水，也不愿走动。这些行为改变都属于科学家所称的“生病行为”（sickness behavior）。



这类生病行为可能会让我们感觉不舒服，但事实上，当我们或其他动物受伤或遭受病原体感染时，这些行为起到了节能的作用——节省代谢耗能，将能量留给免疫应答，因此对于个体的生存至关重要。相反，动物在生病时被迫进食，死亡风险明显上升。



不过，这类极其普遍的生病行为是如何产生的？大脑又是如何协调这种不想吃喝、只想躺平的欲望？近期，《自然》杂志的一项研究在小鼠实验中揭开了其中的神经机制：脑干中一组特殊的神经元调控了不同的生病行为，导致生病时不想吃喝、走动。这项研究将炎症与神经通路对行为的调控直接联系起来，为理解免疫系统与大脑的交互提供了新的观点。






“对于大脑在感染中扮演的角色，我们的理解还处在早期阶段，”这项研究的领导者，洛克菲勒大学Jeffrey M. Friedman教授说，“但基于这些结果，现在我们有机会去探索：当我们生病时，脑部是什么样的？”



在最新研究中，作者决定找出小鼠生病行为背后的脑区。他们让小鼠接触脂多糖，作为细菌细胞壁的成分，脂多糖可以激活小鼠的免疫系统、诱导生病行为。





▲实验检测小鼠生病时，对食物、水的摄入和运动情况（图片来源：参考资料[1]）



在注射脂多糖后不久，研究团队观察到：在小鼠脑干的迷走神经背侧复合体部位，一组表达神经肽ADCYAP1的神经元活动出现了峰值。



进一步的检验证实，研究团队的确找到了正确的脑细胞：他们在健康小鼠体内激活了这些神经元，发现小鼠的进食、饮水、走动都减少了。相反，ADCYAP1神经元被抑制，脂多糖对这些行为的影响明显减弱。





▲研究揭示了诱导生病行为的ADCYAP1神经元（图片来源：洛克菲勒大学分子遗传学实验室）



“此前人们不知道，调控这一系列行为的是否为同一组神经元，” Friedman教授说，“我们的发现令人意外：单独一组神经元群体就能调控每一种生病行为。”



不过，对于这一脑干区域参与调控生病行为的结论，作者并不是很惊讶。在迷走神经背侧复合体这里，血脑屏障并不存在，这使得血液中的循环因子可以直接向大脑传递信息。“这个脑区成为大脑的警报中心，将关于厌恶、有害物质的信息传递给大脑，而这些信息会减少食物摄入。” Friedman教授说。




▲出现生病行为时，脑部神经活动的变化（图片来源：参考资料[1]）



接下来，研究团队计划基于这些发现，去探索调控进食行为的生理信号和神经回路。他们尤其感兴趣的是，为什么一些经过编辑变得贪吃的小鼠，在细菌感染后也会停止进食。同时，科学家还计划研究其他脑区在生病行为中的角色，从而拓展我们对大脑功能的认知。



“我们研究了一个脑区，但还有很多其他脑区在免疫应答中被激活。这为全面理解感染时的大脑功能打开了一扇门。” 论文第一作者，目前任职于霍华德·休斯医学研究所的Anoj Ilanges博士说。



参考资料：
[1] Ilanges, A., Shiao, R., Shaked, J. et al. Brainstem ADCYAP1+ neurons control multiple aspects of sickness behaviour. Nature 609, 761–771 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05161-7
[2] The brain cells that slow us down when we're sick. Retrieved October 27th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/969391  

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文章标签
感染
脂多糖
神经机制
脑干
孤束核
最后区
ADCYAP1+神经元

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05161-7

https://www.linkresearcher.com/t ... 9-939b-39b740a4f0b5



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