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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

生物物理所等發(fā)現(xiàn)Cenpj對(duì)下丘腦神經(jīng)發(fā)生和攝食環(huán)路的調(diào)控作用

2020-08-19 生物物理研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

　　8月13日，Science China-Life Sciences在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所王曉群課題組和北京師范大學(xué)吳倩課題組合作研究論文Loss of the centrosomal protein Cenpj leads to dysfunction of the hypothalamus and obesity in mice。該論文闡明了中心體蛋白Cenpj對(duì)下丘腦神經(jīng)發(fā)生和攝食環(huán)路的調(diào)控作用。

　　下丘腦由間腦發(fā)育而來(lái)，在調(diào)節(jié)食欲、體重、脂肪和葡萄糖穩(wěn)態(tài)以及能量消耗等方面發(fā)揮作用。其中，弓狀核（ARC）被認(rèn)為是大腦的“攝食中樞”，有兩種典型的弓狀核神經(jīng)元：神經(jīng)肽 Y（NPY）及刺痛相關(guān)肽（AgRP）神經(jīng)元促進(jìn)進(jìn)食；表達(dá)黑素皮質(zhì)素（POMC）的神經(jīng)元根據(jù)周?chē)鸂I(yíng)養(yǎng)和激素信號(hào)對(duì)進(jìn)食產(chǎn)生反作用，這兩種神經(jīng)元共同整合能量穩(wěn)態(tài)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)攝食和穩(wěn)態(tài)。NPY/ AgRP神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元之間相互作用，且它們的軸突會(huì)向大腦的其他區(qū)域投射，如下丘腦的室旁核（PVN）。PVN神經(jīng)元表達(dá)調(diào)節(jié)能量平衡的黑素皮質(zhì)素4受體（MC4R），POMC神經(jīng)元合成并分泌厭食刺激激素肽（α-MSH）以激活PVN中MC4R神經(jīng)元并抑制食物攝入；相反，AgRP/NPY神經(jīng)元充當(dāng)MC4R的反向激動(dòng)劑，促進(jìn)食物攝入。這些不同核團(tuán)的神經(jīng)元投射的發(fā)展變化對(duì)成年人體重產(chǎn)生影響。

　　Cenpj是一種位于中心體和纖毛基底的中心體蛋白，研究團(tuán)隊(duì)前期研究表明：Cenpj在調(diào)控神經(jīng)發(fā)生和大腦皮層發(fā)育中起作用（Ding et al, 2019）。盡管中心體和纖毛功能障礙是引起肥胖和II型糖尿病的病因之一，但Cenpj在體重調(diào)節(jié)中所起作用尚不清楚。

　　研究人員利用Nkx2.1-Cre在小鼠端腦腹側(cè)特異性敲除Cenpj基因后得到Cenpj條件性敲除鼠（Cenpj^CKO），該小鼠在4個(gè)月左右表現(xiàn)進(jìn)食增加、代謝減弱，最終引起肥胖。研究發(fā)現(xiàn)小鼠在胚胎發(fā)育期，下丘腦的干細(xì)胞增殖減少，并伴隨有細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象，從而引起Cenpj^CKO小鼠中調(diào)控進(jìn)食和能量代謝的兩個(gè)重要的核團(tuán)（ARC和PVN）變小，弓狀核ARC中POMC神經(jīng)元的數(shù)量急劇減少，NPY神經(jīng)元的電生理功能發(fā)生障礙。ARC到PVN的神經(jīng)投射減少，PVN神經(jīng)元中MC4R表達(dá)也降低。該研究闡明中心體蛋白Cenpj在Nkx2.1表達(dá)的干細(xì)胞中缺失后，影響下丘腦發(fā)育的生物學(xué)機(jī)制：一方面使在ARC中的抑制食物攝入的POMC細(xì)胞數(shù)量變少，這可能會(huì)減少作用于PVN神經(jīng)元中MC4R的α -MSH，最終阻斷正常的食物攝入抑制。另一方面，NPY/AgRP神經(jīng)元表現(xiàn)出較高活性，可能導(dǎo)致MC4R的激動(dòng)劑NPY/AgRP釋放到PVN的神經(jīng)元，并通過(guò)作用于下游受體刺激食物攝入（如圖）。該研究解析Cenpj在調(diào)控下丘腦發(fā)育和體重調(diào)節(jié)方面的作用，有利于深入了解相關(guān)疾病的病理機(jī)制。

　　生物物理所研究員王曉群和北師大教授吳倩為論文共同通訊作者，生物物理所博士研究生張長(zhǎng)江及北師大博士后丁文玉為論文第一作者。研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、腦科學(xué)與類(lèi)腦研究北方科學(xué)中心科研項(xiàng)目等的支持。

　　論文鏈接

　　中心體蛋白Cenpj的缺失導(dǎo)致小鼠下丘腦功能障礙和肥胖的發(fā)生

　　8月13日，Science China-Life Sciences在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所王曉群課題組和北京師范大學(xué)吳倩課題組合作研究論文Loss of the centrosomal protein Cenpj leads to dysfunction of the hypothalamus and obesity in mice。該論文闡明了中心體蛋白Cenpj對(duì)下丘腦神經(jīng)發(fā)生和攝食環(huán)路的調(diào)控作用。
　　下丘腦由間腦發(fā)育而來(lái)，在調(diào)節(jié)食欲、體重、脂肪和葡萄糖穩(wěn)態(tài)以及能量消耗等方面發(fā)揮作用。其中，弓狀核（ARC）被認(rèn)為是大腦的“攝食中樞”，有兩種典型的弓狀核神經(jīng)元：神經(jīng)肽 Y（NPY）及刺痛相關(guān)肽（AgRP）神經(jīng)元促進(jìn)進(jìn)食；表達(dá)黑素皮質(zhì)素（POMC）的神經(jīng)元根據(jù)周?chē)鸂I(yíng)養(yǎng)和激素信號(hào)對(duì)進(jìn)食產(chǎn)生反作用，這兩種神經(jīng)元共同整合能量穩(wěn)態(tài)信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)攝食和穩(wěn)態(tài)。NPY/ AgRP神經(jīng)元和POMC神經(jīng)元之間相互作用，且它們的軸突會(huì)向大腦的其他區(qū)域投射，如下丘腦的室旁核（PVN）。PVN神經(jīng)元表達(dá)調(diào)節(jié)能量平衡的黑素皮質(zhì)素4受體（MC4R），POMC神經(jīng)元合成并分泌厭食刺激激素肽（α-MSH）以激活PVN中MC4R神經(jīng)元并抑制食物攝入；相反，AgRP/NPY神經(jīng)元充當(dāng)MC4R的反向激動(dòng)劑，促進(jìn)食物攝入。這些不同核團(tuán)的神經(jīng)元投射的發(fā)展變化對(duì)成年人體重產(chǎn)生影響。
　　Cenpj是一種位于中心體和纖毛基底的中心體蛋白，研究團(tuán)隊(duì)前期研究表明：Cenpj在調(diào)控神經(jīng)發(fā)生和大腦皮層發(fā)育中起作用（Ding et al, 2019）。盡管中心體和纖毛功能障礙是引起肥胖和II型糖尿病的病因之一，但Cenpj在體重調(diào)節(jié)中所起作用尚不清楚。
　　研究人員利用Nkx2.1-Cre在小鼠端腦腹側(cè)特異性敲除Cenpj基因后得到Cenpj條件性敲除鼠（CenpjCKO），該小鼠在4個(gè)月左右表現(xiàn)進(jìn)食增加、代謝減弱，最終引起肥胖。研究發(fā)現(xiàn)小鼠在胚胎發(fā)育期，下丘腦的干細(xì)胞增殖減少，并伴隨有細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象，從而引起CenpjCKO小鼠中調(diào)控進(jìn)食和能量代謝的兩個(gè)重要的核團(tuán)（ARC和PVN）變小，弓狀核ARC中POMC神經(jīng)元的數(shù)量急劇減少，NPY神經(jīng)元的電生理功能發(fā)生障礙。ARC到PVN的神經(jīng)投射減少，PVN神經(jīng)元中MC4R表達(dá)也降低。該研究闡明中心體蛋白Cenpj在Nkx2.1表達(dá)的干細(xì)胞中缺失后，影響下丘腦發(fā)育的生物學(xué)機(jī)制：一方面使在ARC中的抑制食物攝入的POMC細(xì)胞數(shù)量變少，這可能會(huì)減少作用于PVN神經(jīng)元中MC4R的α -MSH，最終阻斷正常的食物攝入抑制。另一方面，NPY/AgRP神經(jīng)元表現(xiàn)出較高活性，可能導(dǎo)致MC4R的激動(dòng)劑NPY/AgRP釋放到PVN的神經(jīng)元，并通過(guò)作用于下游受體刺激食物攝入（如圖）。該研究解析Cenpj在調(diào)控下丘腦發(fā)育和體重調(diào)節(jié)方面的作用，有利于深入了解相關(guān)疾病的病理機(jī)制。
　　生物物理所研究員王曉群和北師大教授吳倩為論文共同通訊作者，生物物理所博士研究生張長(zhǎng)江及北師大博士后丁文玉為論文第一作者。研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、腦科學(xué)與類(lèi)腦研究北方科學(xué)中心科研項(xiàng)目等的支持。
　　論文鏈接
　　中心體蛋白Cenpj的缺失導(dǎo)致小鼠下丘腦功能障礙和肥胖的發(fā)生
　　

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