组织透明化应用丨《Nature》应用组织透明化技术观察和量化脂肪组织中的交感神经网络支配情况

文章摘要：

2020年来自洛克菲勒大学的Putianqi Wang研究团队在Nature 上发表了题为"A leptin–BDNF pathway regulating sympathetic innervation of adipose tissue"的文章。

研究人员应用组织透明化技术（如iDISCO）结合免疫荧光标记，研究了瘦素（leptin）如何通过影响下丘脑中的AGRP和POMC神经元，进而调节脑源性神经营养因子（BDNF）在视上核（PVH）中的表达，这一过程控制了脂肪组织的交感神经支配。研究发现，瘦素缺乏的小鼠脂肪组织交感神经支配减少，而长期瘦素治疗可以恢复这种支配，揭示了瘦素通过神经途径调节脂肪组织能量代谢的新机制。这项研究突出了组织透明化技术在解析复杂神经网络中的作用，为理解代谢性疾病提供了新的视角。

1、瘦素调节脂肪SNS神经支配

研究发现，瘦素缺乏的ob/ob小鼠和瘦素抵抗的饮食诱导肥胖小鼠（DIO），其皮下白色和棕色脂肪组织的交感神经支配显著减少。慢性瘦素治疗能够恢复这些组织的交感神经支配，并纠正相关的功能缺陷，如改善热生成和促进脂肪分解。这些效果独立于瘦素的厌食作用，因为即使在控制饮食量的情况下，瘦素治疗也能恢复脂肪组织的神经支配和功能。研究还发现，瘦素通过下丘脑弓形核中的AGRP和POMC神经元，以及PVH中的BDNF神经元来调节这些效应。这些发现揭示了瘦素信号通过顶层神经通路调节脂肪组织交感神经结构的可塑性，对能量平衡至关重要。

应用组织透明化技术可视化神经支配

2、神经支配是通过ARC来调节的

瘦素通过作用于下丘脑弓状核(ARC)中的神经元，调节皮下脂肪组织的交感神经支配。研究发现，通过中枢神经系统(CNS)给药，如脑室内注射瘦素，可以显著增加肥胖小鼠的交感神经支配，并且这种效果与瘦素在ARC中的信号传递密切相关。

可视化和评估瘦素（leptin）对小鼠脂肪组织中交感神经纤维的影响

此外，研究还通过特异性敲除ARC中的瘦素受体(LepR)，证实了ARC在瘦素调节交感神经支配中的关键作用。这些结果进一步阐释了瘦素如何通过中枢神经系统影响能量平衡和脂肪组织功能。

通过组织透明化技术研究了ARC特定神经元

3、BDNF^PVH在调节脂肪组织交感神经支配中的必要性

BDNF在下丘脑视上核（PVH）中的表达对于瘦素调控脂肪组织的交感神经支配至关重要。研究显示，通过脑室内注射BDNF可以恢复ob/ob小鼠的交感神经支配，而使用TrkB受体拮抗剂则能抑制瘦素的这种效应。此外，特异性地敲除PVH中的BDNF能显著减少脂肪组织的神经支配，并影响瘦素对能量消耗的调控，揭示了BDNFPVH神经元在代谢调控中的重要作用。这些发现强调了BDNFPVH神经元在瘦素信号通路中的关键地位。

BDNF^PVH神经元对脂肪组织的影响