A Leptin-Mediated Neural Mechanism Linking Breathing to Metabolism.
A Leptin-Mediated Neural Mechanism Linking Breathing to Metabolism.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2020.108358
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发表时间：
2020-11-10
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Martina M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Do J;Chang Z;Sekerková G;McCrimmon DR;Martina M
呼吸与新陈代谢相结合。瘦素是一种主要与脂肪组织质量成比例分泌的肽，它会增加能量消耗，同时增加呼吸。我们证明了孤束核（NTS）中LepRb神经元的光遗传学激活模拟了全身性瘦素给药后的呼吸刺激。我们发现，瘦素激活钠漏通道（NALCN），从而去极化一个子集的谷氨酸能（VGluT2）LepRb NTS神经元表达甘丙肽。在LepRb神经元中选择性缺失NALCN的小鼠具有增加的呼吸不规则性和中枢性呼吸暂停。在高脂肪饮食中，这些小鼠体重增加，伴随着每分钟通气量和潮气量的相关抑制，这在对照组中未检测到。解剖映射揭示了LepRb神经营养素起源于脑干吸气运动前区（rVRG）和背内侧下丘脑的神经轴突终末。这些发现直接将NTS LepRb细胞的定义子集与通气与能量平衡的匹配联系起来。Do等人确定了一种基于NTS的、依赖瘦素的神经回路，它刺激呼吸，使通气量与能量消耗相匹配。瘦素通过激活NALCN选择性地使表达甘丙肽的LepRb NTS神经元去极化。在超重条件下，需要激活该途径以增加潮气量。
Breathing is coupled to metabolism. Leptin, a peptide mainly secreted in proportion to adipose tissue mass, increases energy expenditure with a parallel increase in breathing. We demonstrate that optogenetic activation of LepRb neurons in the nucleus of the solitary tract (NTS) mimics the respiratory stimulation after systemic leptin administration. We show that leptin activates the sodium leak channel (NALCN), thereby depolarizing a subset of glutamatergic (VGluT2) LepRb NTS neurons expressing galanin. Mice with selective deletion of NALCN in LepRb neurons have increased breathing irregularity and central apneas. On a high-fat diet, these mice gain weight with an associated depression of minute ventilation and tidal volume, which are not detected in control littermates. Anatomical mapping reveals LepRb NTS-originating glutamatergic axon terminals in a brainstem inspiratory premotor region (rVRG) and dorsomedial hypothalamus. These findings directly link a defined subset of NTS LepRb cells to the matching of ventilation to energy balance. Do et al. identify an NTS-based, leptin-dependent neural circuit that stimulates breathing, matching ventilation to energy consumption. Leptin selectively depolarizes galanin-expressing LepRb NTS neurons through activation of NALCN. Activation of this pathway is required to increase tidal volume in overweight conditions.
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DOI：
10.1111/apha.12394
发表时间：
2015-04
期刊：
Acta physiologica (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Bassi M;Nakamura NB;Furuya WI;Colombari DS;Menani JV;do Carmo JM;da Silva AA;Hall JE;Colombari E
通讯作者：
Colombari E
影响因子：
7.4
作者：
Ford NC;Ren D;Baccei ML
通讯作者：
Baccei ML
影响因子：
5.3
作者：
Baver, Scott B.;Hope, Kevin;O'Connell, Kristen M. S.
通讯作者：
O'Connell, Kristen M. S.
影响因子：
4
作者：
Chang Z;Ballou E;Jiao W;McKenna KE;Morrison SF;McCrimmon DR
通讯作者：
McCrimmon DR
影响因子：
2.3
作者：
Chlif, Mehdi;Keochkerian, David;Ahmaidi, Said
通讯作者：
Ahmaidi, Said